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【摘要】本文通过介绍柴油机用凸轮轴的机械加工随着新技术的诞生，加工工艺随着改变的实例，探讨了我国的机械制造行业需要加速转型，加快开发具有自主知识产权的工艺技术和产品的紧迫性和重要意义。

【关键词】凸轮轴，机械加工，工艺技术

1.概述

机械制造业是一个国家最基础的行业，也决定了一个国家制造业的整体水平。现在以机械制造业为基础的汽车工业发展迅猛，我们如何利用汽车工业的发展有效地促进我国整个机械制造工业的稳步向前推进，是我们从业者需要认真研究的方向。下面我结合汽车柴油机用凸轮轴的一些机械加工的特点及工艺方面的创新进行论述。

2.凸轮轴简介

2.1结构。凸轮轴（如图一所示）其主体是一根与气缸组长度相同的圆柱形棒体。上面套有若干个凸轮，用于驱动气门。凸轮轴一般安装在发动机的箱体上，一端靠轴承固定，一端安装齿轮，中间支撑靠安装在箱体上的轴瓦或轴套。

2.2作用。通过凸轮轴的旋转，由于凸轮的作用，会推动气门推杆上下运动，使得适时和适量的气门打开和关闭，保证汽缸充分的进气和排气。一般来说直列式发动机中，一个凸轮都对应一个气门，V型发动机或水平对置式发动机则是每两个气门共享一个凸轮。凸轮轴还分为底置和顶置两中安装方式，但其工作原理基本是一样的。如图二所示。

2.3 机械加工要点。在柴油机工作过程中，凸轮轴凸轮处于高速摩擦的状态，所以其桃尖部位的硬度和白口层深度是决定凸轮轴使用寿命的关键技术指标。在保证凸轮有足够高的硬度和相当深的白口层的前提下，还应考虑轴颈不出现较高的碳化物，使其具有较好的切削加工性能。

2.4凸轮轴种类。凸轮轴的机械加工我们一般采用：退火：适合切削加工；调质，得到心部硬度；表面淬火，得到表面硬度。

目前，根据材料和制造工艺的不同，凸轮轴主要分为以下几种。

2.4.1 冷硬铸铁凸轮轴。将塑料制成的凸轮轴模型置于砂子中，浇铸凸轮轴毛坯，利用冷铁有目的地对铸件进行局部的冷却，促使迅速的凝固，使凸轮具有卓越的耐磨性。但其机械加工性能不好。

2.4.2钢凸轮轴。钢凸轮在压制状态下达到它的负荷极限。可以承受在柴油机工作时比较高的压力，然而它的机械加工成本比较高。

3传统的凸轮的机械加工。传统的凸轮加工采用靠模加工，一般来讲，进、排气凸轮都有一个母靠模，凸轮轴上有几个凸轮就有几个靠模，这种加工其实就是仿形加工，母靠模的加工误差也会复映到加工的成品凸轮上。具体来说，有以下缺陷。

3.1凸轮表面易产生烧伤、裂纹等缺陷，很难提高生产效率？

3.2凸轮轮廓精度低且难以提高

3.3凸轮轴只能用固定转速旋转、凸轮型面上多个磨削点的线速度不一样，磨削时单位时间的切除量和磨削力不一样，容易产生磨削烧伤和裂纹。

3.4 同一个靠模只能用于同一种凸轮轴，因此只适用于单一品种生产，否则就需要重新换靠模，不能实现柔性化，多品种生产。

3.5 砂轮的利用率低，加工误差逐渐变大。

3.6综合经济效益不高

4. 凸轮轴加工的难点。凸轮型面要求加工精确，圆滑过渡，精度要求较高，光洁度要求较高，表面硬度要求较高。凸轮轴是一种非圆磨削的工件，其加工余量大且材料难磨，对磨削精度和生产效率要求都很高，加工难度非常大。所选用砂轮粒度，砂轮的硬度，砂轮的修整，以及磨削速度，磨削径向进给量与光磨次数，工件圆周进给速度与轴向进给量都会对磨削凸轮表面粗糙度有较大影响。

5.现代的凸轮轴机械加工。利用现代化的数控磨削机床结合现代的新工艺，控制工件主轴的无级变速旋转和分度又控制砂轮架按凸轮型面的升程数值和降程数值的往复运动及横向进给。使凸轮型面上每一磨削点的线速度，金属切削量和磨削力基本一致，对保证凸轮表面的磨削质量是非常重要的。

6.凸轮轴加工的要点。通过上文的介绍，我们了解了凸轮表面对于耐磨性及耐疲劳强度的高要求。

6.1耐磨性

6.1.1表面粗糙度对耐磨性的影响。一个摩擦副的两个接触表面之间，在相互接触的峰部有非常大的单位应力，使实际接触面积处产生塑性变形、弹性变形和峰部之间的剪切破坏，引起嚴重磨损。？所以我们在加工时必须注意凸轮表面的粗糙度。

6.1.2表面冷作硬化对耐磨性的影响。加工表面的冷作硬化使摩擦副表面层金属的显微硬度提高。但过分的冷作硬化将引起金属组织过度疏松，使耐磨性下降。

6.2表面质量

6.2.1 表面质量对疲劳强度的影响。金属受交变载荷作用后产生的疲劳破坏往往发生在零件表面和表面冷硬层下面，因此控制好加工过程中的凸轮轴凸轮型线、轴颈润滑部位等的表面质量对其疲劳强度有较大影响。

6.2.2表面粗糙度对疲劳强度的影响。在交变载荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起应力集中，产生疲劳裂纹。表面粗糙度值愈大，表面的纹痕愈深，抗疲劳破坏底能力就愈差。

此外刀具的选择也比较重要。适当增大刀具的前角以减小切削时的塑性变形程度，合理选择润滑液和提高刀具刃磨质量以减小切削时的塑性变形和抑制刀瘤、鳞刺的生成，可有效减小凸轮表面的粗糙度值。所以控制凸轮轴加工过程中表面粗糙度意义重大。

7.结语。随着科学技术的发展，机械加工技术是衡量一个国家的科技发展水平的重要标志，同时数控技术发展的速度也越来越快，更是国际间的科技竞争重点。随着数控技术的发展，一些新工艺新技术新产品随着诞生和发展，我们机械制造的从业者们一定要转变观念，不断探索，勇于创新，我们要研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国机械制造业可持续发展奠定基础。