[发明专利]一种内燃机凸轮轴的凸轮表面带反向脉冲的电化学复合砂带研磨光整加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机凸轮表面的光整加工技术，具体说是由电化学作用与砂带研磨作用复合在一起，对内燃机凸轮表面进行光整加工，同时反向脉冲对电极具有修整作用，主要用于内燃机凸轮表面的最后一道精加工工序。

背景技术

凸轮轴是柴油机的关键零部件之一，它控制着柴油机的进气、供油和排气过程，凸轮轴的工作可靠性直接关系到柴油机的正常运转和机车的安全运行。国内的凸轮生产绝大多数都采用“铣外型→粗磨→热处理→精磨”的工艺进行凸轮加工。由于凸轮曲线是由几种简单或复杂的曲线连接构成，凸轮轮廓线并不规则，从而导致速度、加速度“突跳”剧烈，并且被磨削点的瞬时速度，砂轮与工件的接触弧长以及磨削点相对于凸轮中心的极坐标位置均随凸轮曲线的形状变化，使得磨削力、砂轮和工件系统的弹性变形、磨削热量等也不断发生变化，这样很容易造成凸轮磨削的缺陷—磨削裂纹和烧伤。使用带靠模的凸轮磨床进行精磨容易产生磨削缺陷，使用进口数控凸轮磨床则不易产生磨削缺陷，但是进口数控凸轮磨床价格昂贵，接近人民币上千万。

发明内容

 本发明的目的旨在提供一种内燃机凸轮表面的光整加工技术，从而可以使凸轮表面粗磨后经过本技术的光整加工，可以使凸轮表面粗糙度一步降低至Ra0.10μm以下，并且能够保持凸轮的精度。

本发明的内燃机凸轮轴的凸轮表面带反向脉冲的电化学复合砂带研磨光整加工方法，利用加工装置进行，所述的装置由凸轮轴旋转运动系统、电极运动系统和砂带研磨运动系统组成；凸轮轴旋转运动系统由伺服电机带动，使凸轮轴能够匀速转动，从而使凸轮轴上的凸轮转动；电极运动系统由伺服电机带动，使电极随凸轮的转动而前后运动，并与凸轮保持恒定间隙；砂带研磨运动系统由伺服电机带动，使砂带随凸轮的转动而前后运动，并以恒定压力压在凸轮表面，所述的加工方法包括如下步骤：将凸轮接电源一极，电极接电源另一极，凸轮和电极之间通以中性电解液，并在凸轮和电极之间施加带有反向脉冲的电流，施电后在凸轮表面生成一层阻碍凸轮表面金属被电流溶解的钝化膜，凸轮表面微观高点的钝化膜随即被砂带超精研磨去除，露出微观高点的金属，从而被电流溶解并继续生成钝化膜；凸轮表面上微观低点的钝化膜由于不能被砂带研去，继续存在于微观低点，并保护着微观低点不被电流溶解；如此反复的钝化—活化过程，就使得凸轮表面被光整加工至镜面；同时反向脉冲对电极表面的沉积物和微观尖峰进行溶解，对电极具有修整作用，以保持电极的形状。

本发明具有以下优点：

1）可直接将凸轮表面粗磨后表面一步光整加工至Ra0.10μm以下，实现镜面加工；

2）与加工达到同一粗糙度等级的磨削加工相比，生产率可提高3-5倍以上，光整加工效率很高；

3）在光整加工过程中，不产生磨削力和磨削热，因此表面层无金相组织变化，无加工硬化，不改变表面层应力情况，光整加工后的表面层质量好；

4）由于砂带主要去除金属表面的钝化膜，因此砂带损耗较普通砂带磨削小得多；

5）反向脉冲对电极表面的沉积物和微观尖峰进行溶解，对电极具有修整作用，以保持电极的形状；

6）工艺装备简单，操作、维修方便。

附图说明

     图1为本发明装置的侧视图。

图2为带有反向脉冲的电流施电方式。

具体实施方式

    下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1所示，整个内燃机凸轮表面带反向脉冲的电化学复合砂带研磨光整加工装置由凸轮轴旋转运动系统、电极运动系统和砂带运动系统组成。

凸轮轴1由伺服电机带动进行匀速旋转，转速为120r/min，并且凸轮轴接电源的一极；

电极2放在数控工作台3上，由伺服电机带动数控工作台3前后移动，从而带动电极2前后移动，并与凸轮保持恒定间隙，该间隙值为5mm，电极接电源的另一极；

在凸轮1和电极2之间通以中性电解液4，并在凸轮1和电极2之间施加电压，其中正向脉冲以凸轮为正极，电压为16V，反向脉冲以电极为正极，电压为5V，正反向脉宽比为20:1；

砂带5由主动轮6带动，通过接触轮7以恒定压力压在凸轮1表面上，该压力值为30N，砂带研磨速度为30m/min；砂带研磨装置同样由伺服电机带动进行前后运动，以保持恒定压力；

本发明的内燃机凸轮轴的凸轮表面带反向脉冲的电化学复合砂带研磨光整加工，利用上述加工装置进行，包括如下步骤：将凸轮接电源一极，电极接电源另一极，凸轮和电极之间通以中性电解液，并在凸轮和电极之间施加带有反向脉冲的电流。当电源通电时，会在凸轮表面生成一层钝化膜，这层钝化膜有阻碍凸轮表面金属被电流进一步溶解的作用；当凸轮表面上微观高点的钝化膜被砂带超精研去的时候，就会露出新鲜的金属表面，从而被电流溶解，并继续生成钝化膜；凸轮表面上微观低点的钝化膜由于不能被砂带超精研去，继续存在于微观低点，并保护着微观低点不被电流溶解；如此反复的钝化—活化过程，就使得凸轮表面被光整加工；同时反向脉冲对电极表面的沉积物和微观尖峰具有溶解作用，以保持电极的形状。