汽車凸輪軸的CBN磨削技術(shù) 　　

       CBN砂輪磨削具有高效、高精度、低成本等顯著優(yōu)點，是凸輪軸磨削加工技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。依據(jù)多年實驗研究的結(jié)果和相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)，文章指出了國內(nèi)在將凸輪軸的CBN磨削技術(shù)推向市場的過程中主要的制約因素，并提出了積極的建議，以期在凸輪軸加工中廣泛采用CBN磨削技術(shù)，提高發(fā)動機(jī)整體的加工技術(shù)水平。 　

       凸輪軸作為發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵零件之一，其加工質(zhì)量的好壞直接影響發(fā)動機(jī)的動力特性;同時，凸輪軸又是一種非圓磨削的工件，其加工余量大且材料難磨，對磨削精度和生產(chǎn)效率要求都很高，加工難度比較大。因而，凸輪軸的磨削技術(shù)一直是業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的重點。如何提高磨削效率和加工質(zhì)量是凸輪軸磨削急需解決的問題，主要應(yīng)考慮如下幾個影響因素： 　　

       ● 機(jī)床的特性; 　　

       ● 凸輪輪廓磨削成形的方式; 　　

       ● 砂輪性能和冷卻液; 　　

       ● 磨削工藝，包括修整工具及修整工藝。 　　

       國內(nèi)外凸輪軸磨削技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 　　

       目前，國內(nèi)多數(shù)轎車主機(jī)廠的凸輪軸生產(chǎn)線和專業(yè)生產(chǎn)凸輪軸的廠家均引進(jìn)了CBN磨削技術(shù)，但仍有很多的載重汽車、柴油機(jī)和摩托車發(fā)動機(jī)的凸輪依然采用傳統(tǒng)的剛玉砂輪、靠模仿形的磨削工藝。粗磨工序使用的是國產(chǎn)中低速磨床(35m/s以下)，精磨工序部分廠家使用進(jìn)口磨床，但使用速度均在60m/s以下，修整工具以單點金剛石筆居多，進(jìn)口磨床和少數(shù)國產(chǎn)磨床采用金剛石滾輪修整。這種傳統(tǒng)技術(shù)給凸輪軸的磨削帶來的問題主要體現(xiàn)在如下幾個方面： 　　

       ● 凸輪輪廓精度低且難以提高 　　

       采用靠模樣板磨削，凸輪輪廓形狀誤差最小只能控制在±0.03mm范圍內(nèi)，而全數(shù)控?zé)o靠模磨削則可控制在±0.01mm內(nèi)。另外，普通磨料砂輪在使用時，外徑變化范圍大(80～100mm)，而砂輪直徑每變化1mm就會使凸輪輪廓產(chǎn)生0.007mm的變化，因而難以進(jìn)一步提高凸輪輪廓精度。 　　

       ● 凸輪表面易產(chǎn)生燒傷、裂紋等缺陷，很難提高生產(chǎn)效率 　　

       由于凸輪磨削余量大且材料難磨，普通磨料砂輪的性能很難適應(yīng)，磨削質(zhì)量和生產(chǎn)效率兩者往往不能兼顧。 　　

       ● 綜合經(jīng)濟(jì)效益不高 　　

       普通磨料砂輪的耐用度和使用壽命低，需頻繁修整或更換，使修整工具損耗加快，輔助時間和勞動強(qiáng)度增加，既影響了生產(chǎn)效率，又加大了生產(chǎn)成本。另外，砂輪用量大，其質(zhì)量波動也影響了磨削工藝的穩(wěn)定性，又因大量磨削殘物的產(chǎn)生，增加了磨削液的過濾清理量，對環(huán)境造成一定的污染。 　　

       CBN磨削技術(shù)的應(yīng)用，使傳統(tǒng)凸輪軸磨削過程中的難題迎刃而解。十幾年前，有關(guān)使用CBN砂輪磨削凸輪軸的報導(dǎo)只在有限的國外文獻(xiàn)中見到。在大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)中，使用CBN專用數(shù)控凸輪軸磨床磨削凸輪軸的技術(shù)在某些西方發(fā)達(dá)國家也剛剛進(jìn)入實用階段。緊跟世界先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的潮流，鄭州磨料磨具磨削研究所于20世紀(jì)90年代初，在國內(nèi)率先自主研究開發(fā)了用于汽車凸輪軸磨削的陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪，在國產(chǎn)普通高速(60m/s)強(qiáng)力凸輪軸磨床上粗磨冷激鑄鐵凸輪軸，取得了良好的使用效果。但由于受到當(dāng)時機(jī)床條件和砂輪制造技術(shù)的限制，還沒能達(dá)到更理想的效果。至90年代中期，工業(yè)化國家的多數(shù)汽車制造廠均已采用了CBN砂輪磨削凸輪軸，國內(nèi)主要的轎車生產(chǎn)線上也陸續(xù)引進(jìn)了這項技術(shù)。它是以CBN專用數(shù)控CNC凸輪軸磨床、高速及高性能陶瓷CBN砂輪、專用磨削液、修整滾輪和磨削工藝整套技術(shù)的形式引進(jìn)的。該技術(shù)的主要特點是：砂輪使用速度高(80～125m/s)，加工效率高(工件由毛坯粗、精磨一次完成，效率是普通砂輪的2～3倍)。隨著凸輪軸的CBN磨削技術(shù)及其專用磨床的不斷引進(jìn)，國內(nèi)研究的CBN專用高速數(shù)控凸輪軸磨床也即將進(jìn)入市場。對此，在完善國產(chǎn)磨床用CBN砂輪粗磨凸輪軸技術(shù)，積極研究用CBN砂輪精磨凸輪軸的同時，鄭州磨料磨具磨削研究所又開始研制為進(jìn)口CBN專用數(shù)控凸輪軸磨床配套的高速、高效陶瓷CBN砂輪，并已取得了一定成果。研制的砂輪使用速度為80m/s，耐用度和壽命相當(dāng)于進(jìn)口砂輪的1/2，而價格只有進(jìn)口砂輪的1/3。研制的陶瓷CBN砂輪與同類進(jìn)口砂輪相比，主要差距在于耐用度、壽命和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性偏低，不能完全替代進(jìn)口砂輪在凸輪軸生產(chǎn)線上連續(xù)使用。為了迎頭趕上這種快速發(fā)展的技術(shù)水平，近兩年，鄭州磨料磨具磨削研究所又研發(fā)成功了使用速度為125m/s的磨凸輪軸陶瓷CBN砂輪，其使用速度、磨削效率、磨削質(zhì)量均達(dá)到進(jìn)口同類產(chǎn)品水平，具有很高的性價比，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定質(zhì)量，完全可以替代進(jìn)口。這些都表明我國CBN砂輪的制造和應(yīng)用技術(shù)已達(dá)到了新的水平。（鄭州一諾超硬材料工具有限公司）