近年來國內(nèi)汽車工業(yè)的發(fā)展迅速，對發(fā)動機(jī)及其零部件的性能、技術(shù)水平、質(zhì)量和產(chǎn)量等方面均提出了許多新的要求，從技術(shù)上看，汽車工業(yè)的發(fā)展對內(nèi)燃機(jī)及其零部件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率的要求越來越高。
凸輪軸是內(nèi)燃機(jī)進(jìn)、排氣系統(tǒng)的關(guān)鍵零件之一，整個進(jìn)、排氣系統(tǒng)是由凸輪軸驅(qū)動。由于凸輪軸具有形狀復(fù)雜、剛性差、加工精度要求高等特點，一直是汽車內(nèi)燃機(jī)零部件制造的難點之一。而磨削是凸輪軸加工的關(guān)鍵工序之一，在加工工藝中處于重要地位。磨削的質(zhì)量影響到整根凸輪軸乃至發(fā)動機(jī)的性能。
立式磨削
1 、立式磨削原理分析
傳統(tǒng)的凸輪軸磨削是采用機(jī)械靠模仿型磨削法。一般采用臥式磨床，工件夾在兩頂尖之間。由于工件夾具的重量以及夾緊力的影響，凸輪軸撓曲變形較大，加工精度較低。
與臥式磨削不同，立式磨削是將工件豎直固定在機(jī)床底座內(nèi)的一個旋轉(zhuǎn)卡盤上，磨削主軸豎直布置，從工件上方開始作上、下運動，從而實現(xiàn)工件的磨削加工。如圖1所示：
圖1 立式磨削與臥式磨削原理對比圖
立式磨床內(nèi)側(cè)床身上安裝了兩個獨立可行走的十字滑臺，十字滑臺采用雙軸模式，即x軸和z軸，并集成了磨頭。工件在加工區(qū)中心通過尾架和頭架夾緊，尾架安裝在下方并且固定，頭架安裝在上方可上下行走，這種結(jié)構(gòu)為實現(xiàn)左右同步磨削創(chuàng)造了條件。凸輪軸立式磨削示意圖如圖2所示：
圖2 立式磨削示意圖
2、 立式磨削優(yōu)勢分析
(1)工件垂直放置，克服自重導(dǎo)致的變形
在臥式磨削中，工件水平安裝，凸輪軸會因自重而產(chǎn)生彎曲變形，如圖3所示：
圖3 立式磨削示意圖
夾具所施加的夾緊力一方面要抵抗磨削力，另一方面還必須抵抗工件自重，導(dǎo)致施加在工件上的夾緊力較大。在立式磨床上，工件豎直安裝，重力作為夾緊力的一部分，施加到下頂尖上，夾緊力只需抵抗磨削力。因此立式磨削相對臥式磨削夾緊力較小，產(chǎn)品在夾緊后的變形量小，在磨削完成工件自由回彈后，產(chǎn)品依然能保證精度。
(2)雙軸磨削，克服法向力
立式磨床采用雙軸模式，法向力可以互相抵消。普通磨削時加在工件上的主要力是法向力，多數(shù)情況下法向力是切向力的3至4倍。當(dāng)兩個砂輪對置時，法向力可以互相抵消，如圖2所示。通過兩個砂輪的逆向旋轉(zhuǎn)，由法向力造成的扭矩也互相抵消，當(dāng)工件只是通過頭架側(cè)的摩擦力帶動時，這種抵消效應(yīng)的優(yōu)勢會更加明顯。
(3)便于裝卸，提高效率
立式磨削相對于臥式磨削裝卸工作更為簡便，能夠提高裝卸作業(yè)的效率，縮短作業(yè)時間。
臥式磨床裝卸工件時，操作者需雙手同時作業(yè)，同時由于工件重力的影響，找芯作業(yè)比較繁瑣；在立式磨床上，操作者只需簡單地將工件向下安裝到卡盤中即可，同時也保證了作業(yè)的安全性，如圖4所示：
圖4 裝卸作業(yè)對比
3、結(jié)論
立式磨床采用工件豎直安裝的裝夾方式，攻克細(xì)長軸類磨削中重力對精度影響的工藝難題攻克了細(xì)長桿類零件加工中因工件自重和切削力導(dǎo)致產(chǎn)品變形這一難題。通過雙軸磨削克服磨削法向力減少加工中因磨削力導(dǎo)致的產(chǎn)品變形，提高了磨削效率。立式磨削技術(shù)，可以實現(xiàn)凸輪軸的高效高精度加工，減輕工人工作強(qiáng)度，節(jié)約生產(chǎn)成本，將在凸輪軸的加工中得到更為廣泛的應(yīng)用。
