程敢峰 夏焕金

(中车戚墅堰机车有限公司 江苏 常州 213011)

内燃机的凸轮轴用于控制气门的开启和闭合动作，而气门的开启运动规律关系到内燃机的功率及燃油的燃烧效率和排放质量。气门运动规律的准确性与凸轮型面360°圆周方向线轮廓度及每度线轮廓度精度密切相关。凸轮轴加工难题主要是看凸轮型面360°圆周方向线轮廓度及每度线轮廓度加工精度及凸轮曲线形状。

一般内燃机车凸轮轴的凸轮圆周方向线轮廓度为0.10 mm，每度线轮廓度为0.025 mm。当凸轮型面凹弧半径小，且其速度及加速度变化快，则圆周方向线轮廓度及每度线轮廓度受各点升程变化影响大，线轮廓度难以控制，加工困难。目前，国内外凸轮轴凸轮型面粗加工通常采用正交车铣加工和轴向车铣加工两种方式，凸轮型面精加工通常采用磨削加工方式。如图1所示，现有一种凸轮轴，其基圆半径小于联接轴颈半径，凸轮型面凹弧最小半径只有77.214 mm，且其速度及加速度变化快，圆周方向线轮廓度为0.10 mm，每度线轮廓度为0.015 mm，先对其加工工艺进行研究，如图2所示。

图1 凸轮轴示意图

图2 凸轮型线、速度及加速度型线

1 凸轮型面粗加工

刀具直径受凸轮型线影响，其最大直径由凹弧最小半径及凹弧长度决定。刀具直径过大，在凹弧处产生过切，过小又影响加工效率。如图1所示的凸轮粗加工可采用轴向车铣加工和正交车铣加工。不论采用哪种车铣加工，首先要对其曲线轮廓进行分析，其曲率分布如图3所示，最小处曲率半径为77.214 mm，有3处存在凹弧。……