凸轮轴磨削棱面数字化测量方法的研究与探索实践.doc

凸轮轴磨削棱面数字化测量方法的研究与探索实践
作者:叶宗茂来源:中国机械与金属
凸轮表面磨削棱面是凸轮磨削加工中最常见又最难排除的质量缺陷之一,它来源于磨削系统的振动,砂轮与凸轮产生时重时轻或断续的磨削与接触,在凸轮表面留下的一道道不均匀的磨削或接触痕迹,俗称磨削棱面,专业名称叫震纹,是零件表面的一种质量缺陷。若磨削系统内存在振动,磨削深度越小,零件表面的震纹越明显,振源不同,震纹的特征也不同;通常有两种震纹对凸轮轴的功能影响最大,一种是在凸轮表面形成的轴向多边形棱面,深而宽,手感很明显,如图1所示,肉眼很容易识别,这种震纹叫“小棱面”;另一种是在凸轮表面呈现轴向白线条,浅而窄,手感不明显,如图2所示,肉眼很难识别,给人的感觉是时隐时现,很不明显,这种震纹叫“颤痕”;这两种凸轮表面缺陷都会给发动机功能带来影响,增加了发动机的噪音,严重时,会使发动机在高速运转过程中产生“哨声”和“啸叫”,影响汽车驾驶的舒适性,造成整车的质量缺陷。因此,国际上各大汽车企业对凸轮表面的“小棱面”和“颤痕”的质量控制都非常严格,大多数企业为了避免用户退返,采取100%的目视检查来防止有“棱面”的和有“颤痕”的凸轮轴流入到装配。这不仅增加了质量控制成本,而且漏检的风险仍然存在;企业应采取一些积极预防性措施来防止凸轮轴磨削过程中产生“棱面”和“颤痕”,要从源头消除磨削震纹的产生,这才是提升产品质量的关键。
图1 棱面比较明显的凸轮表面
图2 棱面不明显的凸轮
凸轮表面“棱面”和“颤痕”检查目前存在的问题
凸轮表面“棱面”和“颤痕”实质就是凸轮回转表面因磨削不当而在其表面形成的一种微观结构。就频率而言,它们介于高频的粗糙度和低频的形状误差之间,属于“圆周波纹度”范畴,经验表明,此时的频率约在45~350UPR之间,具体说,“棱面”发生的频率在45~75UPR,“颤痕”发生的频率在75~350UPR。凸轮表面磨削震纹检查不同于常规的几何参数,如尺寸公差、角度公差、形状和位置公差、表面波纹度及表面粗糙度等几何量参数检查,这些几何量参数都有国际标准或国家标准来定义,有一定的公差等级和具体的界限值,全球都执行这个标准,同时有全球认可的检测标准或检测规范,有大量的通用检测设备或专用检测设备来测量,按标准执行,很容易控制;凸轮表面震纹也不同于常规的功能参数,如泄漏量、容积及功率等,这些功能参数都有行业标准或企业标准来规范,大多数企业都积累了大量的经验值和具体的判定标准,有一系列的检测规范和专用检测设备,汽车行业都执行类似的规范,或者借鉴这个规范再根据自身企业实际制定本企业规范,也容易控制;无论是几何参数还是功能参数都有量化的标准,但凸轮表面震纹控制,目前还没有量化标准,更没有行业标准和国际标准,仅有的是一句定性描述——“凸轮表面不允许有棱面存在”,目前没有一家产品图纸或工艺图纸能够给出一个定量标准,更没有专用检测设备来检测,大多数企业都是依靠人的感官来定性判断,这就给凸轮表面棱面的符合性判定或控制带来了一定的不确定性,而且很容易引起争议,造成制造成本的增加,同时给产品质量控制带来了风险。因此目前凸轮表面“棱面”和“颤痕”控制存在的最大问题就是没有量化的判断标准,缺少专用的检测设备和检测分析方法,可以借鉴的应用案例较少。
因此,研究探索凸轮表面棱面的量化标准和检测分析方法有一定的