技术

进程优化是如今连续成长和连续适变的机加工厂要完成的根本“操练”。进步国际竞争力、收缩零件加工时间以及“恨不克本日订货昨天就生产好”的交货时间要求他们务必如许做。遗憾的是，优化凸轮轴凸角磨削进程从来没有起作用和到达预期目标。

   其胜利率在很大程度上依赖于支配员的阅历及直觉。富裕思考已知机床动态束缚及凸角形状以发起“大概”加工速率的谋划机步骤确实存在。然而，依然必要重复举行许多试验性磨削，议决被以为是技术熟练的支配员来完成磨削进程。在产生凸角烧伤表象时，某些制造厂家选择低落砂轮进给增量，其他一些厂家则低落加工速率。这种“单凭感触”举行的改明达常会消除磨床烧伤表象，但是却不肯定会产生议决优化的进程。

   数字式模型制作是一种产品计划者多年依赖以完成新的计划和拼装的优化东西。这种技能越来越多地受到那些想准确和谐其金属加工进程的制造厂家的青睐。如许的一种可猜测性谋划机软件东西，让他们从某零件上真实往除任何质料之前，在消除某些进程猜测和试凑劳动的环境下，有机遇在调理进程变量后立刻看到结果(富裕举行“倘若那么”一类的场景模仿)。

   如今有一种用于凸轮轴凸角磨削的数字式模型制作东西已经问世。议决实际猜测磨削进程中产生的热量、凸角圆周上的位置以及在凸角外貌下到达的深度，这种新式热模型制作软件让现有凸轮轴磨削谋划机加工速率天生步骤更上一层楼。可以从大略的彩色图上立刻辨认出有大概存在标题标地区，并且可以试验出不会对凸角产生热亏损的进程变量以确定尽大概最快的加工速率。Landis磨削体系(宾夕法尼亚州Waynesboro市)已经在其Tetra4000凸轮轴磨削分析步骤中增长了如许一种热模型制作模块。该步骤可以在公司带有直线电机砂轮进给驱动的3L CNC凸轮轴凸角磨床上利用。

    这种模型制作东西“定时雨”来得正是时间，由于越来越多的熟练工人已经到了退休年龄。热模型制作不但优化了凸轮轴磨削进程，同时它还充当了凸轮轴计划者和制造厂家之间的培训东西和桥梁。

存在标题标形状

凸轮轴凸角磨落发起了同心磨削支配中不存在的困难。砂轮和凸角之间的打仗区(也称打仗弧)随着砂轮议决凸角圆周差别位置而连续变化。打仗区在相对扁平的侧面最大，而在凸轮轴比较圆的基圆和端部则比较小。因此，在侧面最大概产生烧伤，各个制造厂家也正是在这里放慢加工速率以防备产生烧伤。但是，操练有素的猜测已经典范地指出了要将加工速率低落到多高的程度。

凸角多少布局也变得越来越纷乱。如今许多滚轮凸轮轴在侧面带有一个凹进式形状。这种特性，也被称作负曲率半径(NROC)，计划用于优化阀的打开和关闭，以进步发动机功率和低落排放量。但是，它却带来了特别的连续变化的打仗区，使得一种业已困难的磨削进程变得乃至越发空中楼阁。别的，新的滚轮凸轮轴比过去的计划要经历更高的打仗应力，这意味着务必密切珍视热毁伤。

凸角磨削平常被分成粗加工和精加工阶段，纵然它们是在一个加工循环中产生的。粗加工的目标是往除尽大概多的质料。此时，热毁伤标题不是很大，由于连续的粗加工采取足以往除前方任何质料毁伤层的砂轮横向进给深度举行。但是，在最终的粗加工中，热毁伤肯定不克云云之深而使得采取较小砂轮横进给量的精加工进程无法消除它。

参数输进

在外貌上，对有如凸轮轴磨削这么纷乱的制造进程举行模型制作操练看起来好像一点都不直观。但是，它是一种比较大略的输进已知且已公告的机床、砂轮及冷却液值的进程。
热模型制作模块创建在现有加工速率优化和加快修匀步骤根本上，这种步骤除了质料往除率和凸角升程散布图外，还思考枯燥的机床性能变量。凸轮轴计划者以绕凸角圆周每度多少升程的方法提供升程散布图。磨床制造厂提供机床动态限值诸如砂轮进给加快度和跳动、主轴箱速率和跳动等数据。产生热模型模块所必要的三个重要参数为：

Cr值——这种议决阅历得出的数值代表了砂轮的质料往除本领，与凸轮轴质料及砂轮质料和联合剂(立方氮化硼即CBN材质，采取陶瓷联合剂的砂轮是当前用于磨削凸轮轴最常用的砂轮)的类别相关。这些Cr值从机床力及功率丈量值中推导出来。“C”分量表现磨粒密度(磨料与联合剂之比)，“r”表现砂轮外貌拓扑布局(刮痕宽度对刮痕深度)。

热分派常数——这是进进零件的热能与冷却液带走的热量之间的百分比。热分派常数对油和水基冷却液分别是差别的。

进给增量——这是砂轮每刀切进凸角的深度(通常在砂轮/凸角打仗区最小的端部位置最小)，并且对粗加工和精加工分别差别。砂轮不因此螺旋方法渐渐进给到增量深度，而是直接进给到该增量值并且在整个凸角周围将保留这个深度。该进给增量平常对粗加工循环要大于精加工循环，并且它直接与质料往除率相干。

温度信息

热模型产生的颜色弧线图有两种。一种呈现实际凸角外形，带有呈如今凸轮轴转一圈时凸角外貌下热散布的色温带(见图1)。朝凸角中央的温度峰值表现产生标题标地区。

图1：该弧线图采取用于凸轮轴磨削的热模型制作软件天生。图中呈现了凸角圆周在磨削进程中有大概产生热毁伤的位置。

另一个弧线图以凸轮轴旋转(单位：度)与外貌深度之间的干系表现温度散布。这种图表现种种温度在凸角圆周某特定点都到达什么样的深度(图2表现的是凸轮轴转一圈时这种图的一个实例)。

图2：此图呈现了砂轮在凸角上切一刀时，产生的热量、到达的深度、在凸角圆周上特定点的凸角外貌情况。

平常地，要绘制整个磨削循环以用于分析，包括粗加工和精加工(软件可以制作凸轮轴最多转20圈的模型)。由基准数据证明加工进程应该保留在什么样的温度水准和穿透深度，具体环境依据凸轮轴质料而定。在评价了热量和穿透深度后，可以对参数举行调理并确定精磨循环以确保往掉过去的任何热毁伤层。

对付带凹进形状的凸轮轴，将对两个磨削循环制作模型。一个模型将针对采取大直径砂轮对整个凸角外形的粗加工，另一个针对用小直径(平常为凹进直径的80%)砂轮对凹进形状举行精加工和磨削。为了在一台磨床上既完成粗加工又完成精加工进程，必要一台带有利用小砂轮的副主轴的机床。

最新的凸轮轴计划在凸角的侧面具有凹进形状。这些形状通常是在一台采取副主轴的机床上加工的，副主轴利用比主主轴用于粗加工凸角形状的砂轮要小的砂轮。对粗加工及二次精加工/凹进形状磨削支配都天生热模型。

差别工程专业之间的桥梁

凸轮轴磨削的热模型制作可以救助计划和制造工程师联手形成优化的凸轮轴计划和制造进程。制造工程师的重要珍视点是生产率、生产量和质量——即怎样尽快加工出合格的零件。凸轮轴计划工程师务必根据凸轮轴负载环境而决定质料类别和凸角形状。冶金专业人士也大概参加这个进程，他重要体贴剩余应力以及在磨削进程中产生的热量。借助热模型制作，制造工程师可以对新的凸轮轴计划制作模型，并向计划者和冶金专业人士报告该模型所猜测的在磨削进程中将产生的表象，以及根据质料和计划这一点是否可以接纳等。

热模型制作还可以用作凸轮轴磨削进程的培训东西。比方，在开辟这种模型制作软件之前，人们一概以为加工速率对凸角烧伤和裂纹具有最大的影响，这便是为什么通常它是要变化的第一变量。已经确定，与砂轮特性和砂轮进给增量深度相比，加工速率实际上是最不敏捷的参数之一。

这种热模型制作技能还可以用于救助辨认进程变量没有变化却开始出现磨削烧伤或裂纹的标题。一个实例是有一个制造厂家不测地接到一批硬度值超过预计的凸轮轴。在好像无缘无端地产生标题时，在声称已经淬硬至60 Rc的凸轮轴凸角上举行热模型制作。制作出来的模型证明不该该产生处理标题，因此接着举行了质料硬度试验。这些试验显现出新的一批凸轮轴实际硬度为65 Rc。一旦测定这一点，又天生了第二个热模型，并得出了针对一批硬度更高的凸轮轴新的加工速率。

曲轴曲拐磨削是应用热模型制作技能的另一个进程。热模型制作还在同心直径的无心磨削方面接纳试验。与凸轮轴磨削一样，这种模型制作本领不会完全消除测试磨削进程，但它确实提供了大大低落试验磨削次数并以更科学的方法开辟优化的凸角磨削进程的机遇。

sabir:凸轮轴加工的相关定义

升程(Lift) — 随动件与凸轮凸角相打仗举行直线活动的总量。
端部(Nose)—凸轮轴的尖端，随动件升程最大处。
基圆(Base circle)—凸角大将零升程转达给随动件的地区。
侧面(Flank)—凸轮轴上引导至并离开凸轮轴端部的大抵扁平局部。正是在该地区，砂轮和凸角的打仗面积到达最大，最大概产生磨床烧伤。
NROC — 负曲率半径的缩写，它是某曲轴侧面中一个凹进的形状。该圆弧的中央位于凸角外侧。
凹进形状(Re-entrant profile) — NROC的另一个叫法。
加工速率(Work speed) — 凸轮轴在磨削中的自旋速率。
横向进给量(Infeed)—砂轮每刀进进凸轮轴凸角的直线量(增量)。
CBN—立方氮化硼的缩写，它是凸轮轴磨削最常用的砂轮磨料。
转拉(Turn broaching)— 粗加工凸角形状的一种工序，采取圆周带许多刀片的大直径切削轮在精磨前粗切凸角形状。
绿色磨削(Green grinding)— 从圆棒料上磨削凸角形状的进程。新的砂轮技能正使得该技能成为转拉工艺的竞争敌手。
打仗弧(Arc of contact)— 砂轮和凸轮轴凸角之间的打仗区。该打仗区对基圆、侧面、NROC及端部各不雷同。
当量直径(Equivalent diameter)— 表现打仗弧的一个值，从砂轮直径以及连续变化的加工(凸角)直径中推导而来。