专利名称：凸轮表面光整加工方法及其装置的制作方法
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。
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“铣外型一粗磨一热处理一精磨”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一磨削裂纹和烧伤。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方法，可使凸轮表面粗磨 后达到高精度的要求。本发明方法是将凸轮接恒流的直流电源正极，电极接恒流的直流电源负极，两 极之间通以中性电解液，施电后在凸轮表面生成一层阻碍凸轮表面金属被直流电流溶解的 钝化膜，以油石研磨去除凸轮表面微观高点的钝化膜，露出微观高点的金属，从而被直流电 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油石研去，继续存在 于微观低点，并保护着微观低点不被直流电流溶解；如此反复的钝化一活化过程，就使得凸 轮表面被光整加工至镜面。经过本发明加工后的轮表面粗糙度可以一步降低至RaO. 10 μ m,并且能够保持凸 轮的精度。本发明另一目的是提供以上方法的技术装置
该装置由凸轮轴旋转运动系统、电极运动系统和油石运动系统组成，所述电极运动系 统和油石运动系统分别布置在所述凸轮轴旋转运动系统的两个外侧；凸轮轴旋转运动系统 设有可使凸轮轴上的凸轮能够勻速转动的第一伺服电机；电极运动系统由电极和第二伺服 电机组成，电极固定连接在所述第二伺服电机上，电极设置在凸轮的一个外侧，并与凸轮保 持恒定间隙；油石运动系统由油石和第三伺服电机组成，油石固定连接在所述第三伺服电 机上，油石设置在凸轮的另一个外侧，油石以恒定压力着用于凸轮表面；凸轮接恒流的直流 电源的正极，电极接所述恒流的直流电源的负极，在所述恒流的直流电源的两极之间设置 中性电解液。本发明的凸轮轴旋转运动系统由伺服电机带动，使凸轮轴能够勻速转动，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；油石超精研磨运动系统由伺服电机带动，使油石随凸轮的转动而前 后运动，并以恒定压力对凸轮表面进行研磨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Rao.10 μ m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、由于油石主要去除金属表面的钝化膜，因此油石损耗较超精加工小得多；
5、本发明工艺装备简单，操作、维修方便。
图1为本发明的一种结构示意图。
具体实施例方式如图1所示，整个内燃机凸轮表面电化学复合油石超精研磨光整加工设备由凸轮 轴旋转运动系统、电极运动系统和油石运动系统组成。凸轮轴1由伺服电机带动进行勻速旋转，转速为120r/min，并且凸轮轴接恒流的 直流电源的正极。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，电极接恒流的直流电源的负极。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之间施加恒定的直 流电压16V。油石5放在数控工作台6上，随数控工作台的前后运动而运动，并保持以恒定压力 对凸轮1表面进行研磨，该压力值为30N。当直流电源通电时，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 金属被直流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油石超精研去的时 候，就会露出新鲜的金属表面，从而被直流电流溶解，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油石超精研去，继续存在于微观低点，并保护着微观低点不被直 流电流溶解；如此反复的钝化一活化过程，就使得凸轮表面被光整加工。
权利要求
凸轮表面光整加工方法，其特征在于将凸轮接恒流的直流电源正极，电极接恒流的直流电源负极，两极之间通以中性电解液，施电后在凸轮表面生成一层阻碍凸轮表面金属被直流电流溶解的钝化膜，以油石研磨去除凸轮表面微观高点的钝化膜，露出微观高点的金属，从而被直流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油石研去，继续存在于微观低点，并保护着微观低点不被直流电流溶解；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。
2.如权利要求1所述方法的一种凸轮表面光整加工装置，其特征在于该装置由凸轮轴 旋转运动系统、电极运动系统和油石运动系统组成，所述电极运动系统和油石运动系统分 别布置在所述凸轮轴旋转运动系统的两个外侧；凸轮轴旋转运动系统设有可使凸轮轴上的 凸轮能够勻速转动的第一伺服电机；电极运动系统由电极和第二伺服电机组成，电极固定 连接在所述第二伺服电机上，电极设置在凸轮的一个外侧，并与凸轮保持恒定间隙；油石运 动系统由油石和第三伺服电机组成，油石固定连接在所述第三伺服电机上，油石设置在凸 轮的另一个外侧，油石以恒定压力着用于凸轮表面；凸轮接恒流的直流电源的正极，电极接 所述恒流的直流电源的负极，在所述恒流的 直流电源的两极之间设置中性电解液。
全文摘要
凸轮表面光整加工方法及其装置，涉及一种内燃机凸轮表面的光整加工技术。将凸轮接恒流的直流电源正极，电极接恒流的直流电源负极，两极之间通以中性电解液，施电后在凸轮表面生成一层阻碍凸轮表面金属被直流电流溶解的钝化膜，以油石研磨去除凸轮表面微观高点的钝化膜，露出微观高点的金属，从而被直流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油石研去，继续存在于微观低点，并保护着微观低点不被直流电流溶解；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。经过本发明加工后的轮表面粗糙度可以一步降低至Ra0.10μm，并且能够保持凸轮的精度。
文档编号B24B19/12GK101966676SQ20101054804
公开日2011年2月9日 申请日期2010年11月18日 优先权日2010年11月18日
发明者左健民, 王辉 申请人:常州大学