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摘要：机械传动性能的稳定性在一定程度上是由凸轮轴的精度所决定。具体到实际例子中来说，凸轮轴精度的不同会造成发动机机械噪声程度出现差异，更会牵涉到发动机的性能发挥，而凸轮轴质量是由其凸轮型面与相位角的质量所决定的。结合上述因素，本文根据企业的生产状况，深入分析凸轮轴数控机床使用中存在的缺陷，希望可以改进其加工技术，从而提高生产效率，更好地促进企业的发展。笔者主要对数控机床加工凸轮轴面临的主要问题、凸轮轴凸轮型面数控加工新工艺进行了分析。
关键词：凸轮轴；凸轮型面；相位；牛鼻刀；切削方式
引言
凸轮具备两个特点：传动精度高和结构简易。如果制作凸轮轴在方法上采取数控机床，会产生巨大的成本。在新产品制作中，这种缺点得到了放大，成本更大。企业在大量生产的过程中，为了减少生产成本，采取一般的仿形加工方法制作凸轮轴。因此本文根据企业实际生产，希望借助调整数控加工技术，减少生产成本，更好地促进企业的生产，进而提高企业的效益。
一、数控机床加工凸轮轴面临的主要问题
（一）相位关系
根据传统的加工技术，如果要在数控机床上进行零件的加工，需要有下面的三个步骤：第一，制作相关的零件图纸；第二，选择适当的刀具和半成品；第三，按照既定的程序进行安装，开始零件的数控加工。不过由于凸轮轴的复杂性，在它的加工过程中是存在不确定因素，比如凸轮轴的各个挑头的周向存在严格的位置相对关系。
（二）加工时间
凸轮轴具备加工效率低和加工时间长的特点。因为凸轮轴的精度要求高于其他制作零件，因而在使用四轴加工中心铣削凸轮轴制作时，第四轴自身运动速度慢，尤其是采取球头刀制作，同时需要注意工件的每切削一层主轴的旋转角度是36～45转。为了确保精度，还需要使用较小的切削层，特别需要注意每一次都要保持在0.5毫米以下，这样的话至少要铣削两层以上。因此，加工一个桃头的时间最终需要至少40分钟。
（三）机床振动
考虑到凸轮轴凸轮型面自身所具备的特性，在开展半精制作时，工作面各处的工作量是有差异的。尤其是制作工作量大的时候，机床振动就会加大。
（四）刀具选择
如果是选择球头刀进行凸轮轴的制作，会造成刀具的大量损耗。甚至如果选择直径小于六毫米的球头刀时，球头刀的工作效率会大打折扣，甚至于刀具工作中心切削的速度达到零。
二、凸轮轴凸轮型面数控加工新工艺
（一）合理安排装夹方式，有效保证相位关系
如果在数控机床上进行凸轮轴的制作时，要想保障凸轮轴相关部位的相对位置关系，就要注意工件的装夹和定位。在实际操作中，如果要是在一次的装夹下把整个挑头的加工予以制作完成，就可以保持各个挑头的周向的相对位置关系。不过存在的问题是如何把握键槽和第一挑头的相对位置关系。之后，开始键槽铣削工序时，根据不同的生产形式采取不同的方法：第一，批量生产时，需要设计专门的工装，并且进行多次调整，最终确定位置；第二，单件生产时，可以采取制作凸轮样板的方法。在加工的时候，将样板套在第一挑头进行定位，从而提供一个基准。在具体的操作过程中，要根据粗精加工的不同要求，采取不同的方法，从而减少切削力，减少打滑。
（二）改变加工刀具，优化刀具路径，提高生产效率
多数企业出于确保加工质量的目的，在制作凸轮轴凸轮型面的时候，往往采取球头刀制作。球头刀自身存在着缺点，决定了它难以开展大量的切削。同时，在每次的切削时的实际切削量实际较小，甚至相邻的两次切削刀的中间线距离也在逐渐变小，不然就会造成凸轮型面的质量出现下降。因此，为了改进技术，本文决定采取牛鼻刀来代替球头刀。两者相比，牛鼻刀刚度更好，刀杆的振动性低，可以进行更大范围的切割。它也可以有效地增加切削量，进而降低切削的层数，从而最终减少每一层的切削圈数，进而达到减少加工时间的目的。此外，牛鼻刀自身具备刚度强，磨损量少的优势，从而增加刀具的加工时间，最后减少换刀的次數。经过大量的实践证明，使用牛鼻刀加工这种凸轮型面，最终增加凸轮轴的加工效率。球头刀和牛鼻刀的轨迹对比如图2所示：
（三）改变切削方式，减少机床振动，提高表面质量
即使牛鼻刀具备刀杆的振动较小和刚度优良等优点，不过在生产加工时，采用传统的切削方式会造成刀具中心全部参与切削。同时，伴随着机床的切削力特别大，这样的情况下机床的振动就会不能避免，也就会造成到凸轮型面的质量。基于此种情况，企业需要改进一般的切削方法，从而提高其表面质量。
一般的切削方法就是刀具的轴线和工作中心在同一条直线上。具体到实际操作过程中，就是三个轴不同的形态，A轴旋转，Y轴静止，Z轴是上下的运动。在这个过程中，切削点在慢慢变化，不过轴线依然始终对着旋转中心，刀具的中心一直在切割。刀具轴线与工件中心共线法切削如图3所示：
图3 刀具轴线与工件中心共线法切削
为了改进传统的方法，可以使用前导法向偏转法切削加工。即在开始加工之前，把工件向反方向达到偏转一定的角度，造成一种刀具的轴心和法向相互垂直，这样就会形成刀具轴心与切削点法向出现一定的偏角。加工时，可以采用自动编程法，需要注意编程的重点在切削参数的设置，也就是相对驱动参数项的设置。前切削引导角度需要控制在合理的范围，如果角度出现过大或过小，会造成加工技术的下降，一般需要控制在1°～3°之内。
结束语：
由于技术的进步，数控技术也在不断地发展。同时，人们对于传动结构的传动精度提出了更高的要求。企业已经通过数控机床来制作凸轮轴，并且专业的数控机床已经被企业所采用。这篇文章以实践的形式，重点改进了数控的加工技术。这种改进促进了凸轮轴的生产，在降低了生产成本的同时又保证了凸轮轴的加工质量。
参考文献：
[1] 何永才.多面加工件数控加工工艺分析与编程加工[J].模具制造，2013，（02）：87-91.
[2] 杨建明.凸轮轴数控加工工艺研究[J].中国制造业信息化，2012，17：71-73.
[3] 朱海丽，耿建忠，邵立新，纪有君.两种不同凸轮轴加工工艺的比较分析[J].内燃机，2010，（02）：24-26.
[4] 邓朝晖，唐浩，刘伟，万林林，曹德芳，张晓红，曾宇.凸轮轴数控磨削工艺智能应用系统研究与开发[J].计算机集成制造系统，2012，（08）：1845-1853.
关键词：凸轮轴；凸轮型面；相位；牛鼻刀；切削方式
引言
凸轮具备两个特点：传动精度高和结构简易。如果制作凸轮轴在方法上采取数控机床，会产生巨大的成本。在新产品制作中，这种缺点得到了放大，成本更大。企业在大量生产的过程中，为了减少生产成本，采取一般的仿形加工方法制作凸轮轴。因此本文根据企业实际生产，希望借助调整数控加工技术，减少生产成本，更好地促进企业的生产，进而提高企业的效益。
一、数控机床加工凸轮轴面临的主要问题
（一）相位关系
根据传统的加工技术，如果要在数控机床上进行零件的加工，需要有下面的三个步骤：第一，制作相关的零件图纸；第二，选择适当的刀具和半成品；第三，按照既定的程序进行安装，开始零件的数控加工。不过由于凸轮轴的复杂性，在它的加工过程中是存在不确定因素，比如凸轮轴的各个挑头的周向存在严格的位置相对关系。
（二）加工时间
凸轮轴具备加工效率低和加工时间长的特点。因为凸轮轴的精度要求高于其他制作零件，因而在使用四轴加工中心铣削凸轮轴制作时，第四轴自身运动速度慢，尤其是采取球头刀制作，同时需要注意工件的每切削一层主轴的旋转角度是36～45转。为了确保精度，还需要使用较小的切削层，特别需要注意每一次都要保持在0.5毫米以下，这样的话至少要铣削两层以上。因此，加工一个桃头的时间最终需要至少40分钟。
（三）机床振动
考虑到凸轮轴凸轮型面自身所具备的特性，在开展半精制作时，工作面各处的工作量是有差异的。尤其是制作工作量大的时候，机床振动就会加大。
（四）刀具选择
如果是选择球头刀进行凸轮轴的制作，会造成刀具的大量损耗。甚至如果选择直径小于六毫米的球头刀时，球头刀的工作效率会大打折扣，甚至于刀具工作中心切削的速度达到零。
二、凸轮轴凸轮型面数控加工新工艺
（一）合理安排装夹方式，有效保证相位关系
如果在数控机床上进行凸轮轴的制作时，要想保障凸轮轴相关部位的相对位置关系，就要注意工件的装夹和定位。在实际操作中，如果要是在一次的装夹下把整个挑头的加工予以制作完成，就可以保持各个挑头的周向的相对位置关系。不过存在的问题是如何把握键槽和第一挑头的相对位置关系。之后，开始键槽铣削工序时，根据不同的生产形式采取不同的方法：第一，批量生产时，需要设计专门的工装，并且进行多次调整，最终确定位置；第二，单件生产时，可以采取制作凸轮样板的方法。在加工的时候，将样板套在第一挑头进行定位，从而提供一个基准。在具体的操作过程中，要根据粗精加工的不同要求，采取不同的方法，从而减少切削力，减少打滑。
（二）改变加工刀具，优化刀具路径，提高生产效率
多数企业出于确保加工质量的目的，在制作凸轮轴凸轮型面的时候，往往采取球头刀制作。球头刀自身存在着缺点，决定了它难以开展大量的切削。同时，在每次的切削时的实际切削量实际较小，甚至相邻的两次切削刀的中间线距离也在逐渐变小，不然就会造成凸轮型面的质量出现下降。因此，为了改进技术，本文决定采取牛鼻刀来代替球头刀。两者相比，牛鼻刀刚度更好，刀杆的振动性低，可以进行更大范围的切割。它也可以有效地增加切削量，进而降低切削的层数，从而最终减少每一层的切削圈数，进而达到减少加工时间的目的。此外，牛鼻刀自身具备刚度强，磨损量少的优势，从而增加刀具的加工时间，最后减少换刀的次數。经过大量的实践证明，使用牛鼻刀加工这种凸轮型面，最终增加凸轮轴的加工效率。球头刀和牛鼻刀的轨迹对比如图2所示：
（三）改变切削方式，减少机床振动，提高表面质量
即使牛鼻刀具备刀杆的振动较小和刚度优良等优点，不过在生产加工时，采用传统的切削方式会造成刀具中心全部参与切削。同时，伴随着机床的切削力特别大，这样的情况下机床的振动就会不能避免，也就会造成到凸轮型面的质量。基于此种情况，企业需要改进一般的切削方法，从而提高其表面质量。
一般的切削方法就是刀具的轴线和工作中心在同一条直线上。具体到实际操作过程中，就是三个轴不同的形态，A轴旋转，Y轴静止，Z轴是上下的运动。在这个过程中，切削点在慢慢变化，不过轴线依然始终对着旋转中心，刀具的中心一直在切割。刀具轴线与工件中心共线法切削如图3所示：
图3 刀具轴线与工件中心共线法切削
为了改进传统的方法，可以使用前导法向偏转法切削加工。即在开始加工之前，把工件向反方向达到偏转一定的角度，造成一种刀具的轴心和法向相互垂直，这样就会形成刀具轴心与切削点法向出现一定的偏角。加工时，可以采用自动编程法，需要注意编程的重点在切削参数的设置，也就是相对驱动参数项的设置。前切削引导角度需要控制在合理的范围，如果角度出现过大或过小，会造成加工技术的下降，一般需要控制在1°～3°之内。
结束语：
由于技术的进步，数控技术也在不断地发展。同时，人们对于传动结构的传动精度提出了更高的要求。企业已经通过数控机床来制作凸轮轴，并且专业的数控机床已经被企业所采用。这篇文章以实践的形式，重点改进了数控的加工技术。这种改进促进了凸轮轴的生产，在降低了生产成本的同时又保证了凸轮轴的加工质量。
参考文献：
[1] 何永才.多面加工件数控加工工艺分析与编程加工[J].模具制造，2013，（02）：87-91.
[2] 杨建明.凸轮轴数控加工工艺研究[J].中国制造业信息化，2012，17：71-73.
[3] 朱海丽，耿建忠，邵立新，纪有君.两种不同凸轮轴加工工艺的比较分析[J].内燃机，2010，（02）：24-26.
[4] 邓朝晖，唐浩，刘伟，万林林，曹德芳，张晓红，曾宇.凸轮轴数控磨削工艺智能应用系统研究与开发[J].计算机集成制造系统，2012，（08）：1845-1853.