CN117399913B - 一种带有同步传动齿轮的发动机凸轮轴加工方法及凸轮轴 - Google Patents
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Abstract
本发明属于凸轮轴加工领域，具体公开一种带有同步传动齿轮的发动机凸轮轴加工方法及凸轮轴，特别是在粗加工正时齿轮齿形，将凸轮轴两端用顶尖孔定位夹紧；装上齿轮盘铣刀，铣刀沿凸轮轴轴线方向前后往复运动，将各缸传动齿轮看成一个整体一起加工，保证了各缸齿轮上的同一相位上的齿的齿形的一致性，加工完一个齿后，在数控分度头的作用下凸轮轴转动一个齿的角度再加工下一个齿，重复以上动作，直至将全部齿形加工完成；且精磨传动齿轮齿形的方法与粗加工相似；本发明所有的传动齿轮一体化加工，加工精度和各缸一致性容易保证，可靠性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种发动机凸轮轴及加工方法，特别适用于需要安装凸轮轴同步传动机构的发动机凸轮轴及加工方法。
背景技术
传统发动机凸轮轴驱动摇臂（或挺柱）进而驱动气门运动，气门开启相位和升程都不变，因此不需要同步传动机构，但近几年随着可变气门技术的发展，对凸轮轴也提出了更高的要求，可变气门控制机构要根据凸轮轴提供的同步传动对气门进行相位和升程可变的控制。
目前，传动装置中的传动齿轮有与发动机凸轮轴套装在一起的，也有一体成型的，但是由于一般传动齿轮仅仅设置一个，因此，一般不存在加工中的各缸一致性的问题，但是当传动齿轮为多个时，就需要考虑一致性问题；如果采用传统的逐个齿轮加工的加工方法，一方面加工效率低，另一方面各齿轮之间相位的一致性难以得到保证，会造成可变气门控制机构的一致性不好。热处理方面：传统的凸轮轴都是采用整体调质处理，凸轮部分中频淬火工艺提高耐磨性。新增加的齿轮部分由于壁厚薄只能采用高频淬火工艺，如何安排工艺流程保证加工后整个凸轮轴的变形量也是需要考虑的关键问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明公开了一种带有同步传动齿轮的发动机凸轮轴及加工方法及凸轮轴。
本发明采用的技术方案如下：
第一方面，本发明提供的一种带有同步传动齿轮的发动机凸轮轴加工方法，如下：
步骤1 下料；
步骤2 凸轮轴加工，加工凸轮轮廓、齿轮轮廓以及各轴颈；
步骤3 粗加工正时传动齿轮齿形；将凸轮轴两端用顶尖孔定位夹紧在花键轴磨床上；装上齿轮盘铣刀，铣刀沿凸轮轴轴线方向前后往复运动，将各缸传动齿轮看成一个整体一起加工，保证了各缸齿轮上的同一相位上的齿的齿形的一致性，加工完一个齿后，在数控分度头的作用下凸轮轴转动一个齿的角度再加工下一个齿，重复以上动作，直至将全部齿形加工完成；
步骤4 各凸轮和各中间轴颈中频淬火；
步骤5 各传动齿轮高频淬火；
步骤6 回火；
步骤7时效处理，校直；
步骤8 粗磨凸轮轴各轴颈；
步骤9 粗磨凸轮；
步骤10 在数控凸轮磨床上精磨各轴瓦处轴颈和各凸轮到最终尺寸；
步骤11 精磨传动齿轮齿形。
作为进一步的技术方案，所述步骤1下料采用的是中碳钢下料。
作为进一步的技术方案，所述步骤2中采用车削对凸轮轴进行加工。
作为进一步的技术方案，所述的步骤4中淬火硬度58-63HRC，淬硬层深2-6mm。
作为进一步的技术方案，所述的步骤5中淬火硬度48-52HRC，淬硬层深0.5-1mm。
作为进一步的技术方案，所述的步骤11中将凸轮轴两端用顶尖孔定位夹紧在花键轴磨床上，装上成形砂轮，砂轮沿凸轮轴轴线方向前后往复运动，将各缸的传动齿轮看成一个整体一起磨削，保证了各缸齿轮上的同一相位上的齿的齿形的一致性，磨削完一个齿后，在数控分度头的作用下凸轮轴转动一个齿的角度再磨削下一个齿，重复以上动作，直至将全部齿形磨削完成。
作为进一步的技术方案，所述的传动齿轮的齿根圆要高于凸轮的最大外径处，且高度差H要大于传动齿轮预留的最大加工量。
作为进一步的技术方案，所述的同步传动齿轮在轴向的位置可根据需要布置在任意位置上。
作为进一步的技术方案，所述的同步传动齿轮可以是多缸共用一个，也可以是每缸一个。
第二方面，本发明还提供了一种带有同步传动齿轮的发动机凸轮轴，由前面所述的加工方法制得。
本发明的有益效果如下：
本发明提出的发动机凸轮轴及加工方法，凸轮轴上加工有能提供同步传动的齿轮，可通过外接齿轮实现可变气门控制机构的同步传动，且整个加工过程中，所有的传动齿轮一体化加工，加工精度和各缸一致性容易保证，可靠性好。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图；
图2是齿轮与凸轮位置关系示意图；
图3是凸轮轴齿轮一体化加工示意图。
图中：1 传动齿轮，2凸轮，3凸轮轴。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
如图1所示，本实施例公开的发动机凸轮轴，在凸轮轴3上设置有与其一体成型的同步传动齿轮1和凸轮2，同步传动齿轮1的齿根圆要高于凸轮2的最大外径处，且高度差H要大于同步传动齿轮1预留的最大加工量。
作为进一步的技术方案，每缸加工有一个同步传动齿轮1，可实现各缸同步传动机构的分别驱动，实现各缸单独控制。
作为进一步的技术方案，同步传动齿轮1在轴向的位置可根据需要布置在任意位置上。
作为进一步的技术方案，同步传动齿轮1可以是多缸共用一个，也可以是每缸一个，在图1所示的是，多缸共用一个同步传动齿轮1。
如图2所示，为保证多缸传动齿轮1的一致性，方便加工，同步传动齿轮1的齿根圆与最大凸轮2的高度差为H，H值应大于最大凸轮2预留的加工余量。
如图3所示为凸轮轴3加工示意图，刀具或砂轮在轴向往复运动实现凸轮轴3的多个传动齿轮1一起加工。加工完一串齿后，在拨叉的带动下凸轮轴3转过一个角度再加工另一个齿，上述带有同步传动齿轮1的发动机凸轮轴3的加工方法，具体如下：
步骤1 选用中碳钢下料，其中调质料的硬度可以选择28-32HRC。
步骤2 凸轮轴3粗车加工（切削成型），用数控车床车削凸轮2轮廓、车削传动齿轮1轮廓、车削各轴颈等。
步骤3 粗加工正时传动齿轮1齿形。将凸轮轴3两端用顶尖孔定位夹紧在花键轴磨床上，为减少变形量需要在中间轴颈处加辅助支撑，辅助支撑的数量可根据加工情况自行调整。装上齿轮盘铣刀，铣刀沿凸轮轴3轴线方向前后往复运动，将各缸传动齿轮1看成一个整体一起加工，保证了各缸传动齿轮1上的同一相位上的齿的齿形的一致性，加工完一个齿后，在数控分度头的作用下凸轮轴3转动一个齿的角度再加工下一个齿，重复以上动作，直至将全部齿形加工完成。
步骤4 各凸轮2和各中间轴颈中频淬火，其中，淬火硬度一般要求58-63HRC，淬硬层深一般要求2-6mm。
步骤5 各传动齿轮1高频淬火，淬火硬度一般要求48-52HRC，淬硬层深一般要求0.5-1mm。
步骤6 回火，注意回火时凸轮轴3在回火炉中要竖直放置，尽量减少变形量。时效处理，校直。
步骤7 粗磨凸轮轴3各轴颈。
步骤8 粗磨凸轮2。
步骤9 在数控凸轮磨床上精磨各轴瓦处轴颈和各凸轮2到最终尺寸。
步骤10 精磨传动齿轮1齿形。将凸轮轴3两端用顶尖孔定位夹紧在花键轴磨床上，为减少变形量需要在中间轴颈处加装辅助支撑，辅助支撑的数量可根据加工情况自行调整。装上成形砂轮，砂轮沿凸轮轴3轴线方向前后往复运动，将各缸传动齿轮1看成一个整体一起磨削，保证了各缸传动齿轮1上的同一相位上的齿的齿形的一致性，磨削完一个齿后，在数控分度头的作用下凸轮轴3转动一个齿的角度再磨削下一个齿，重复以上动作，直至将全部齿形磨削完成。
本实施例提出的发动机凸轮轴及加工方法，凸轮轴3上加工有能提供同步传动的传动齿轮1，可通过外接齿轮实现可变气门控制机构的同步传动，且整个加工过程中，所有的传动齿轮1一体化加工，加工精度和各缸一致性容易保证，可靠性好。通过该方法获得的带有同步传动齿轮的发动机凸轮轴如图1所示。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种带有同步传动齿轮的发动机凸轮轴加工方法，其特征在于，如下：
步骤1 下料；
步骤2 凸轮轴加工，加工凸轮轮廓、齿轮轮廓以及各轴颈；
步骤3 粗加工正时传动齿轮齿形；将凸轮轴两端用顶尖孔定位夹紧在花键轴磨床上；装上齿轮盘铣刀，铣刀沿凸轮轴轴线方向前后往复运动，将各缸传动齿轮看成一个整体一起加工，保证了各缸传动齿轮上的同一相位上的齿的齿形的一致性，加工完一个齿后，在数控分度头的作用下凸轮轴转动一个齿的角度再加工下一个齿，重复以上动作，直至将全部齿形加工完成；
步骤4 各凸轮和各中间轴颈中频淬火；
步骤5 各传动齿轮高频淬火；
步骤6 回火；
步骤7时效处理，校直；
步骤8 粗磨凸轮轴各轴颈；
步骤9 粗磨凸轮；
步骤10 在数控凸轮磨床上精磨各轴瓦处轴颈和各凸轮到最终尺寸；
步骤11 精磨传动齿轮齿形。
2.如权利要求1所述的一种带有同步传动齿轮的发动机凸轮轴加工方法，其特征在于，所述步骤1下料采用的是中碳钢下料。
3.如权利要求1所述的一种带有同步传动齿轮的发动机凸轮轴加工方法，其特征在于，所述步骤2中采用车削对凸轮轴进行加工。
4.如权利要求1所述的一种带有同步传动齿轮的发动机凸轮轴加工方法，其特征在于，所述的步骤4中淬火硬度58-63HRC，淬硬层深2-6mm。
5.如权利要求1所述的一种带有同步传动齿轮的发动机凸轮轴加工方法，其特征在于，所述步骤5中淬火硬度48-52HRC，淬硬层深0.5-1mm。
6.如权利要求1所述的一种带有同步传动齿轮的发动机凸轮轴加工方法，其特征在于，所述的步骤11中将凸轮轴两端用顶尖孔定位夹紧在花键轴磨床上，装上成形砂轮，砂轮沿凸轮轴轴线方向前后往复运动，将各缸传动齿轮看成一个整体一起磨削，保证了各缸传动齿轮上的同一相位上的齿的齿形的一致性，磨削完一个齿后，在数控分度头的作用下凸轮轴转动一个齿的角度再磨削下一个齿，重复以上动作，直至将全部齿形磨削完成。
7.如权利要求1所述的一种带有同步传动齿轮的发动机凸轮轴加工方法，其特征在于，所述传动齿轮的齿根圆要高于凸轮的最大外径处，且高度差H要大于传动齿轮预留的最大加工量。
8.如权利要求1所述的一种带有同步传动齿轮的发动机凸轮轴加工方法，其特征在于，所述传动齿轮在轴向的位置可根据需要布置在任意位置上。
9.如权利要求1所述的一种带有同步传动齿轮的发动机凸轮轴加工方法，其特征在于，所述传动齿轮是多缸共用一个或是每缸一个。
10.一种带有同步传动齿轮的发动机凸轮轴，其特征在于，由权利要求1-9任一所述的加工方法制得。
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