由于凸轮轴具有细长且形状复杂的结构特点,技术要求又高,尤其是凸轮的加工,因此其加工工艺性较差。在凸轮轴的加工过程中,有两个主要因素影响其加工精度。其一是易变形性,其二是加工难度大。
1.易变形特性
从细长轴的角度来说,突出的问题就是工件本身的刚度低,切削加工时会产生较大的受力变形,其表面残余应力也会引起变形。尤其是在加工凸轮和齿轮时,这种变形会更为显著。
凸轮轴在加工过程中的变形,不仅影响到后续工序加工中的余量分配是否均匀,而且变形过大会导致后序加工无法进行,甚至造成中途报废。凸轮轴加工后的变形,将直接影响到装配后凸轮轴的使用性能。
因此,在安排其工艺过程时,必须针对工件易变形这一特点采取必要的措施。不仅要把各主要表面的粗精加工工序分开,以使粗加工时产生的变形在精加工中得到修整,半精加工中产生的变形在精加工中得到修正,还必须在加工过程中增设辅助支承以采取分段加工等措施,这是保证凸轮轴加工精度所必须解决的问题。
2.加工难度大
从形状复杂的角度来说,突出的问题凸轮、齿轮这些复杂表面的加工。对于这些表面,不仅有尺寸精度要求,还有形状、位置精度要求,如采用普通的加工设备和一般表面常规加工方法,显然是根本无法保证其加工质量和精度的。
例如对于凸轮的加工,从满足使用要求的角度来说,既要求其相位角准确又要求凸轮曲线升程满足气门开启和关闭时升降过程的运动规律,但注意到凸轮曲线上的各点相对其回转中心的半径是变化的,当选用一般的靠模机床加工时,由于加工半径的变化,势必引起切削速度和切削力的变化,加之工件旋转时的惯性力和靠模弹簧张力的瞬间变化,将会使加工后的凸轮曲线产生形状误差,即曲线的
升程误差,从而直接影响凸轮轴的使用性能。
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