凸輪表面磨削棱面是凸輪磨削加工中最常見(jiàn)又最難排除的質(zhì)量缺陷之一，它來(lái)源于磨削系統(tǒng)的振動(dòng)，砂輪與凸輪產(chǎn)生時(shí)重時(shí)輕或斷續(xù)的磨削與接觸，在凸輪表面留下的一道道不均勻的磨削或接觸痕跡，俗稱(chēng)磨削棱面，專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)叫震紋，是零件表面的一種質(zhì)量缺陷。若磨削系統(tǒng)內(nèi)存在振動(dòng)，磨削深度越小，零件表面的震紋越明顯，振源不同，震紋的特征也不同;通常有兩種震紋對(duì)凸輪軸的功能影響最大，一種是在凸輪表面形成的軸向多邊形棱面，深而寬，手感很明顯，如圖1所示，肉眼很容易識(shí)別，這種震紋叫“小棱面”;另一種是在凸輪表面呈現(xiàn)軸向白線條，淺而窄，手感不明顯，如圖2所示，肉眼很難識(shí)別，給人的感覺(jué)是時(shí)隱時(shí)現(xiàn)，很不明顯，這種震紋叫“顫痕”;這兩種凸輪表面缺陷都會(huì)給發(fā)動(dòng)機(jī)功能帶來(lái)影響，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生“哨聲”和“嘯叫”，影響汽車(chē)駕駛的舒適性，造成整車(chē)的質(zhì)量缺陷。因此，國(guó)際上各大汽車(chē)企業(yè)對(duì)凸輪表面的“小棱面”和“顫痕”的質(zhì)量控制都非常嚴(yán)格，大多數(shù)企業(yè)為了避免用戶(hù)退返，采取100%的目視檢查來(lái)防止有“棱面”的和有“顫痕”的凸輪軸流入到裝配。這不僅增加了質(zhì)量控制成本，而且漏檢的風(fēng)險(xiǎn)仍然存在;企業(yè)應(yīng)采取一些積極預(yù)防性措施來(lái)防止凸輪軸磨削過(guò)程中產(chǎn)生“棱面”和“顫痕”，要從源頭消除磨削震紋的產(chǎn)生，這才是提升產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。
圖1 棱面比較明顯的凸輪表面
圖2 棱面不明顯的凸輪
凸輪表面“棱面”和“顫痕”檢查目前存在的問(wèn)題
凸輪表面“棱面”和“顫痕”實(shí)質(zhì)就是凸輪回轉(zhuǎn)表面因磨削不當(dāng)而在其表面形成的一種微觀結(jié)構(gòu)。就頻率而言，它們介于高頻的粗糙度和低頻的形狀誤差之間，屬于“圓周波紋度”范疇，經(jīng)驗(yàn)表明，此時(shí)的頻率約在45~350UPR之間，具體說(shuō)，“棱面”發(fā)生的頻率在45~75UPR，“顫痕” 發(fā)生的頻率在75~350UPR。凸輪表面磨削震紋檢查不同于常規(guī)的幾何參數(shù)，如尺寸公差、角度公差、形狀和位置公差、表面波紋度及表面粗糙度等幾何量參數(shù)檢查，這些幾何量參數(shù)都有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定義，有一定的公差等級(jí)和具體的界限值，全球都執(zhí)行這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)有全球認(rèn)可的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)或檢測(cè)規(guī)范，有大量的通用檢測(cè)設(shè)備或?qū)Ｓ脵z測(cè)設(shè)備來(lái)測(cè)量，按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，很容易控制;凸輪表面震紋也不同于常規(guī)的功能參數(shù)，如泄漏量、容積及功率等，這些功能參數(shù)都有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范，大多數(shù)企業(yè)都積累了大量的經(jīng)驗(yàn)值和具體的判定標(biāo)準(zhǔn)，有一系列的檢測(cè)規(guī)范和專(zhuān)用檢測(cè)設(shè)備，汽車(chē)行業(yè)都執(zhí)行類(lèi)似的規(guī)范，或者借鑒這個(gè)規(guī)范再根據(jù)自身企業(yè)實(shí)際制定本企業(yè)規(guī)范，也容易控制;無(wú)論是幾何參數(shù)還是功能參數(shù)都有量化的標(biāo)準(zhǔn)，但凸輪表面震紋控制，目前還沒(méi)有量化標(biāo)準(zhǔn)，更沒(méi)有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，僅有的是一句定性描述——“凸輪表面不允許有棱面存在”，目前沒(méi)有一家產(chǎn)品圖紙或工藝圖紙能夠給出一個(gè)定量標(biāo)準(zhǔn)，更沒(méi)有專(zhuān)用檢測(cè)設(shè)備來(lái)檢測(cè)，大多數(shù)企業(yè)都是依靠人的感官來(lái)定性判斷，這就給凸輪表面棱面的符合性判定或控制帶來(lái)了一定的不確定性，而且很容易引起爭(zhēng)議，造成制造成本的增加，同時(shí)給產(chǎn)品質(zhì)量控制帶來(lái)了風(fēng)險(xiǎn)。因此目前凸輪表面“棱面”和“顫痕”控制存在的最大問(wèn)題就是沒(méi)有量化的判斷標(biāo)準(zhǔn)，缺少專(zhuān)用的檢測(cè)設(shè)備和檢測(cè)分析方法，可以借鑒的應(yīng)用案例較少。
因此，研究探索凸輪表面棱面的量化標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)分析方法有一定的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)提升發(fā)動(dòng)機(jī)性能具有積極的推動(dòng)作用。
凸輪表面棱面目視檢查法介紹
目前，絕大多數(shù)汽車(chē)制造企業(yè)檢測(cè)凸輪表面“棱面”和“顫痕”的方法是采用目視定性檢查法，具體檢查方法有三種：第一種方法是直接拿一根凸輪軸在白光下觀察每個(gè)凸輪表面一周是否有沿軸向方向上的直線白條紋，如果看不出就認(rèn)為零件無(wú)棱面，或者用手沿凸輪軸向凸輪表面方向上感觸，如果感觸不到棱角的存在，就認(rèn)為凸輪沒(méi)有棱面;第二種方法是用一根沒(méi)有棱面或者是棱面高度較淺、不影響使用功能的零件作為樣件，將被檢測(cè)的零件與樣件做比較在白光下觀察或用手觸摸，被測(cè)凸輪表面棱面感覺(jué)不超過(guò)樣件棱面感覺(jué)的認(rèn)為合格;第三種方法是采用著色法檢查，就是在凸輪表面涂紅丹粉或綠丹粉，然后用一個(gè)液壓挺桿或搖臂放在凸輪表面上且施加一定的力，旋轉(zhuǎn)凸輪一周或數(shù)周后，觀察凸輪表面的涂紅丹粉或綠丹粉是否呈現(xiàn)很明顯的白色條紋，如果有，說(shuō)明凸輪表面有棱面，如果沒(méi)有，說(shuō)明凸輪表面沒(méi)有棱面。另外，用這種檢查方法如果發(fā)現(xiàn)有白色條紋，還可以數(shù)出棱面數(shù)量，如果數(shù)量低于50個(gè)，一般認(rèn)為是不可以接受的棱面，如果數(shù)量大于50個(gè)，認(rèn)為不影響零件功能，可以接受。
以上三種棱面的目視檢查方法在凸輪軸制造企業(yè)廣泛使用，且有一定的判斷能力，尤其對(duì)于磨削系統(tǒng)低頻率震動(dòng)產(chǎn)生的較寬、較深的棱面判斷效果非常明顯，但對(duì)于磨削系統(tǒng)高頻震動(dòng)產(chǎn)生的“顫痕”就無(wú)能為力了。這些高頻震紋，如果振幅較大，同樣可能在發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生噪音，因此對(duì)高頻振幅也應(yīng)該進(jìn)行有效控制，給出一定的界限值，一旦超出這個(gè)界限值，就應(yīng)該及時(shí)調(diào)整磨削系統(tǒng)的震動(dòng)，將其控制在一個(gè)合理的范圍，問(wèn)題是如何檢測(cè)出這些高頻震紋的振幅呢?
凸輪表面棱面高度測(cè)量方法探索
ADCOLE震紋分析軟件的功能簡(jiǎn)介
世界最早的自動(dòng)化凸輪軸檢測(cè)設(shè)備制造商──美國(guó)ADCOLE公司，近年來(lái)根據(jù)用戶(hù)的需求開(kāi)發(fā)出了一款凸輪軸顫動(dòng)分析軟件，是目前分析凸輪軸棱面和震紋高度較成熟的一種震紋分析方法，其原理就是利用諧波分析原理，使用“快速傅立葉變換”算法將凸輪表面圖形還原成一系列頻率的波形并計(jì)算每一個(gè)波形的最大幅值，用戶(hù)通過(guò)對(duì)一組諧波最大幅值的分析判斷，確定零件運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程是否會(huì)產(chǎn)生噪音，進(jìn)而判斷零件棱面和震紋的符合性，對(duì)零件質(zhì)量實(shí)施監(jiān)控。
ADCOLE顫動(dòng)分析軟件提供了3種顫動(dòng)分析方法：標(biāo)準(zhǔn)方法、可選方法、標(biāo)準(zhǔn)方法加上去除在區(qū)域1開(kāi)始UPR的80%UPR數(shù)據(jù)，3種顫動(dòng)分析方法通過(guò)指令197來(lái)選擇。
第1種方法為標(biāo)準(zhǔn)方法，計(jì)算在規(guī)定角度(根據(jù)指令192)內(nèi)數(shù)據(jù)的離散“傅立葉變換(DFT)”。變換長(zhǎng)度等于每轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)(N)，該變換經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化，即給定頻率(每轉(zhuǎn)的波動(dòng))的正弦波一個(gè)單位振幅，將產(chǎn)生在該頻率的一個(gè)單位的傅立葉系數(shù)振幅，然后在整個(gè)規(guī)定的區(qū)域編號(hào)上確定傅立葉系數(shù)的最大振幅，例如：10-50，50-150，150-500 UPR。
第2種方法為可選的方法，用快速傅立葉變換(FFT)的冪，代替N長(zhǎng)度的 DFT。此外，最小二乘線用所選的數(shù)據(jù)構(gòu)建后從原始數(shù)據(jù)中減去，然后在整個(gè)規(guī)定的區(qū)域編號(hào)上確定傅立葉系數(shù)的最大振幅，例如：10-50，50-150，150-500 UPR。
第3種方法為標(biāo)準(zhǔn)方法加上去除在區(qū)域1開(kāi)始UPR的80%UPR數(shù)據(jù)的方法，該方法具體指用標(biāo)準(zhǔn)方法還原UPR數(shù)據(jù)，同時(shí)去除80%的UPR數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)低于區(qū)域1 UPR的開(kāi)始角。
下面我們通過(guò)一個(gè)凸輪軸檢測(cè)實(shí)例分別用三種顫動(dòng)分析方法分析凸輪表面震紋，觀察三種分析方法有什么差異，以明確我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中如何選擇合理的顫動(dòng)分析方法。
圖3 帶有基圓跳動(dòng)的凸輪軸升程誤差圖形
如圖3，這是一張被測(cè)零件的凸輪升程型線誤差圖形，從這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)凸輪軸誤差圖形上我們可以看到凸輪軸在基圓區(qū)域的某些形狀誤差，特別是在第3和第4桃形處，該形狀誤差影響了高頻UPR區(qū)域的顫動(dòng)分析數(shù)據(jù)。將該數(shù)據(jù)可以用第1種標(biāo)準(zhǔn)顫動(dòng)分析方法(指令197，初始化A-1)和第3種方法80%濾波器方法(指令197，初始化A-3)進(jìn)行還原，得到圖4、圖5顫動(dòng)分析，比較圖4與圖5，就會(huì)發(fā)現(xiàn)80%濾波器方法，通過(guò)過(guò)濾掉低于第一區(qū)域的規(guī)定開(kāi)始角度的80%的UPR，降低了形狀誤差的影響。
圖4 用標(biāo)準(zhǔn)方法顫動(dòng)分析的線形圖
用第一種方法即標(biāo)準(zhǔn)方法還原誤差數(shù)據(jù)得到如圖4所示的顫動(dòng)分析圖，從圖3中可以看出：由于顫動(dòng)引起的噪聲，被基圓跳動(dòng)的形狀誤差引起的噪聲所掩蓋。仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)在178UPR周?chē)臄?shù)據(jù)有較高振幅。用第二種方法即可選方法還原誤差數(shù)據(jù)得到的顫動(dòng)分析圖同圖4類(lèi)似，沒(méi)有看出明顯差異，接著我們用了第三種方法即80%濾波器來(lái)還原數(shù)據(jù)。
用80%濾波器方法來(lái)還原數(shù)據(jù)時(shí)，該方法自動(dòng)將形位誤差影響(基圓形狀、徑向跳動(dòng))從顫動(dòng)圖形中去除。得到如圖5所示的顫動(dòng)分析圖，實(shí)際顫動(dòng)清楚地出現(xiàn)在178UPR的高振幅處。
圖5 用80%濾波器還原誤差數(shù)據(jù)顫動(dòng)分析的線形圖
通過(guò)實(shí)例分析可以得出這樣的結(jié)論，第三種顫動(dòng)分析方法可以將震紋從輪廓誤差和形位誤差中分離出來(lái)，分析報(bào)告更直觀，更容易發(fā)現(xiàn)不正常諧波造成的震紋，因此分析方法也最精確。我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中大多采用第三種方法即80%濾波器來(lái)還原數(shù)據(jù)。
顫動(dòng)分析軟件為用戶(hù)提供了3種顫動(dòng)分析報(bào)告：條形圖、線性圖或二者均有。
震紋分析軟件檢測(cè)凸輪軸棱面高度應(yīng)用實(shí)踐
我們?cè)?008年11月份，驗(yàn)收德國(guó)Junker兩臺(tái)凸輪軸磨床時(shí)，供應(yīng)商以磨削棱面無(wú)量化標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題與我們檢查人員產(chǎn)生了分歧，拒絕調(diào)整設(shè)備。我們就利用ADCOLE測(cè)量機(jī)上的震紋分析軟件，在該品種凸輪軸磨削工序OP50的凸輪升程誤差測(cè)量程序中加入了幾行顫動(dòng)分析指令，輸出顫動(dòng)分析報(bào)告，但就諧波范圍的如何劃分、顫動(dòng)分析方法的選擇、顫動(dòng)分析報(bào)告的選擇等幾個(gè)方面遇到了問(wèn)題，其中最關(guān)鍵、最有可能產(chǎn)生爭(zhēng)議的幾個(gè)問(wèn)題是：對(duì)不同的諧波區(qū)域如何設(shè)置有意義的公差、哪些諧波范圍的振幅是棱面，哪些諧波范圍的振幅是顫痕，哪些范圍振幅又有可能是測(cè)量機(jī)的噪音不應(yīng)當(dāng)分析，以及如何與目視測(cè)量相對(duì)應(yīng)等等。由于ADCOLE凸輪軸震紋分析軟件是近年來(lái)才開(kāi)發(fā)的，再加上震紋分析沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，國(guó)內(nèi)汽車(chē)行業(yè)應(yīng)用很少，國(guó)際上也不多，因此，無(wú)法借鑒同行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。于是我們通過(guò)大量檢測(cè)零件，同時(shí)查閱了大量資料和國(guó)際上少數(shù)幾家的應(yīng)用案例，最終解決了這幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。
諧波范圍的劃分主要是確定我們進(jìn)行顫動(dòng)分析時(shí)選取多大的頻率范圍，將頻率范圍劃分為幾個(gè)區(qū)域比較合適，以及每個(gè)區(qū)域的開(kāi)始頻率與結(jié)束頻率的如何選擇。我們當(dāng)時(shí)解決這三個(gè)問(wèn)題主要依據(jù)是圓度測(cè)量時(shí)濾波器選擇方法的國(guó)際推薦標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)三大汽車(chē)公司的一些凸輪軸產(chǎn)品的技術(shù)要求，日本幾個(gè)主要汽車(chē)零部件制造商的凸輪軸產(chǎn)品的技術(shù)要求，ADCOLE測(cè)量公司的一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)及汽車(chē)行業(yè)圓度測(cè)量普遍采用的一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合我們自身產(chǎn)品的技術(shù)要求與實(shí)際測(cè)量實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，確定了我們進(jìn)行該產(chǎn)品顫動(dòng)分析時(shí)的頻率范圍為45UPR~350UPR，劃分為7個(gè)區(qū)域：45~75UPR、76~89UPR、90~119UPR、120~169UPR、170~230UPR、231~305UPR、306~350UPR，每個(gè)頻率范圍首先預(yù)置一個(gè)較大的振幅作為最小初始公差值，分別為0.00050、0.00045、0.00004、0.000035、0.000030、0.000025、0.000020，單位mm，最終的公差需要根據(jù)收集的大量零件測(cè)量結(jié)果的顫動(dòng)分析報(bào)告結(jié)合零件功能試驗(yàn)結(jié)果再最終確定，以便確定最佳的質(zhì)量控制精度。
我們選用的數(shù)據(jù)分析范圍為0°~359°，即凸輪軸一周360°范圍內(nèi)數(shù)據(jù)，主要考慮凸輪軸一周內(nèi)均有可能產(chǎn)生震紋。選用的顫動(dòng)分析方法為標(biāo)準(zhǔn)方法加上去除在區(qū)域1開(kāi)始UPR的80%UPR數(shù)據(jù)的方法，即第三種分析方法，目的就是去除輪廓誤差、形位誤差對(duì)棱面或震紋分析的影響。選用的顫動(dòng)分析報(bào)告形式為條形圖和線性圖二者均有的圖形報(bào)告，目的是可以清晰觀察最大振幅所處的頻率范圍和震紋在整個(gè)頻率范圍的波動(dòng)趨勢(shì)。
于是我們開(kāi)始了建立“基本”頻譜的測(cè)量試驗(yàn)和收集工作，我們根據(jù)棱面目視檢查的結(jié)果選擇了三種類(lèi)型的零件進(jìn)行測(cè)量，第一種情況的零件是工藝人員、檢查員、操作工及測(cè)量人員都認(rèn)為目視無(wú)棱面的零件;第二種情況的零件是都認(rèn)為目視有棱面的零件;第三種情況的零件是部分人認(rèn)為目視有棱面，部分人認(rèn)為無(wú)棱面，也就是目視棱面不明顯的零件。兩個(gè)月內(nèi)，我們測(cè)量了近200根凸輪軸，建立了初始“基本”頻譜。然后根據(jù)顫動(dòng)分析報(bào)告從這200根零件中選擇了8根零件做2小時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)，主要觀察這些零件在發(fā)動(dòng)機(jī)不同速度的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中是否會(huì)產(chǎn)生附加噪音，依據(jù)臺(tái)架試驗(yàn)報(bào)告，我們得出了一些有實(shí)際意義的重要結(jié)論，如可能產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)噪音的諧波區(qū)域與最大振幅，可以通過(guò)目視發(fā)現(xiàn)的諧波范圍及振幅的最大值，通過(guò)目視不能發(fā)現(xiàn)的諧波范圍及振幅的最大值，哪些諧波范圍的振幅是顫痕，哪些諧波范圍振幅是棱面，哪些諧波范圍振幅是由測(cè)量機(jī)的噪音造成的不會(huì)產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)噪音也不應(yīng)當(dāng)分析的，以及如何與目視測(cè)量相對(duì)應(yīng)等重要結(jié)論。
圖6 有棱面有噪音的零件顫動(dòng)分析報(bào)告圖
如圖6所示，只要頻率在45~75UPR范圍內(nèi)諧波的振幅超過(guò)了0.0003 mm的零件在臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)就會(huì)發(fā)出噪音，振幅越大，噪音也越大，而且這種零件目視棱面明顯，不同崗位的人都可以識(shí)別。
如圖7所示，頻率在45~75UPR范圍內(nèi)諧波的振幅低于0.0003 mm，這種零件目視棱面不明顯，4個(gè)人有2個(gè)人看不出棱面，但在臺(tái)架試驗(yàn)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)也會(huì)發(fā)出噪音，可能的原因就是頻率在169~230UPR范圍內(nèi)諧波的振幅高于0.0003 mm產(chǎn)生的顫動(dòng)引起的噪音。
圖7 無(wú)棱面有噪音的零件顫動(dòng)分析報(bào)告
如圖8所示頻率在45~75UPR范圍內(nèi)諧波的振幅低于0.0003 mm，頻率在75~230UPR范圍內(nèi)諧波的振幅低于0.0002 mm，這種零件目視棱面不明顯，在臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)也未發(fā)現(xiàn)有附加的噪音，但從報(bào)告上看 230UPR范圍以外諧波的振幅高于0.00015 mm，后來(lái)發(fā)現(xiàn)近200個(gè)顫動(dòng)分析報(bào)告都有頻率230UPR范圍以外諧波的振幅高于0.00015 mm的現(xiàn)象，這可能是測(cè)量機(jī)的噪聲產(chǎn)生的，不應(yīng)該把這些諧波當(dāng)做零件的震紋來(lái)分析。
圖8 測(cè)量機(jī)的噪聲產(chǎn)生的諧波振幅
通過(guò)對(duì)200張顫動(dòng)分析報(bào)告的分析，我們最終確定了驗(yàn)收該產(chǎn)品凸輪表面是否存在影響零件功能的震紋的頻率范圍為45UPR~230UPR，劃分為5個(gè)區(qū)域：45~75UPR、76~89UPR、90~119UPR、120~169UPR、170~230UPR，每個(gè)頻率范圍振幅公差值分別為0.00025、0.00020、0.00015、0.00015、0.00015，只要被驗(yàn)收的磨床連續(xù)加工的35件零件震紋分析報(bào)告都在該公差范圍內(nèi)，我們就認(rèn)為該設(shè)備加工零件棱面問(wèn)題可以通過(guò)，并且將這個(gè)棱面檢查標(biāo)準(zhǔn)列入到質(zhì)檢工藝卡和產(chǎn)品的技術(shù)要求中，不僅用于產(chǎn)品的驗(yàn)收，而且用于現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量監(jiān)控，且規(guī)定了每班一次的檢查頻次;隨后我們將這個(gè)棱面量化標(biāo)準(zhǔn)發(fā)給了Junker供應(yīng)商，供應(yīng)商按約在2009年2月底來(lái)到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)一周的調(diào)試，最終兩臺(tái)磨床連續(xù)磨削的6個(gè)品種零件各35件零件表面棱面都達(dá)到了這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
目前我們對(duì)襄陽(yáng)機(jī)加工廠所有凸輪軸產(chǎn)品的磨削加工都采用了這種預(yù)防性凸輪表面棱面監(jiān)控措施，當(dāng)我們每班通過(guò)震紋分析獲得的圖譜中發(fā)現(xiàn)有超過(guò)設(shè)定的監(jiān)控振幅值時(shí)，我們就認(rèn)為此時(shí)磨削后的凸輪存在隱患，必須調(diào)整相關(guān)加工參數(shù)改善表面微觀結(jié)構(gòu)后，設(shè)備才可以繼續(xù)生產(chǎn)。通過(guò)近三年的凸輪表面震紋分析方法的實(shí)踐應(yīng)用，我們?nèi)盗械耐馆嗇S產(chǎn)品未發(fā)生一次售后退返的質(zhì)量事故。
凸輪磨削震紋產(chǎn)生的原因及解決措施
低頻率震紋(小棱面)產(chǎn)生原因及解決措施
如圖1所示的凸輪軸表面多邊形棱面震紋，振痕深而寬，手感最明顯，這多來(lái)自工件系統(tǒng)的振動(dòng)，振幅較大，頻率較低，一般在75UPR以下，其產(chǎn)生的主要原因如下：
(1)工件不平衡或轉(zhuǎn)速太高，磨削時(shí)產(chǎn)生顫抖，改進(jìn)措施：改善工件旋轉(zhuǎn)時(shí)的平衡條件，如在夾具上加配重;適當(dāng)降低工件轉(zhuǎn)速。
(2)工件細(xì)長(zhǎng)、剛性不足，磨削時(shí)產(chǎn)生顫抖，改進(jìn)措施：提高支承剛性;降低進(jìn)給速度、磨削深度及工件轉(zhuǎn)速;把砂輪修粗一點(diǎn)。
(3)工件中心架支撐塊與工件未經(jīng)磨合，接觸不良，產(chǎn)生振顫，改進(jìn)措施：用工件與支撐塊對(duì)研;注意給支撐塊加潤(rùn)滑油。
(4)工件頂尖孔有多棱形，或頂尖與頂尖孔接觸不良，產(chǎn)生振顫，改進(jìn)措施：提高頂尖孔質(zhì)量，如增加研磨工序;在頂尖孔內(nèi)加潤(rùn)滑油。
(5)工件頂?shù)倪^(guò)緊或過(guò)松，過(guò)緊產(chǎn)生彎曲，過(guò)松出現(xiàn)晃動(dòng)，改進(jìn)措施：頂緊工件，以手轉(zhuǎn)動(dòng)工件不感吃力為宜，軸向左右推動(dòng)工件不應(yīng)有竄動(dòng);調(diào)整后頂尖彈簧壓力。
(6)頭架主軸承磨損、松動(dòng)，撥盤(pán)、撥桿松動(dòng)或剛性不足，改進(jìn)措施：調(diào)整和更換磨損的軸承;緊固撥盤(pán)和撥桿，采用剛性好的撥桿。
(7)砂輪主軸間隙過(guò)大，又加上砂輪嚴(yán)重不平衡，產(chǎn)生了振幅較大的振動(dòng)，改進(jìn)措施：調(diào)整軸承，平衡砂輪。
高頻率震紋(顫痕)產(chǎn)生原因及解決措施
如圖2所示的白線條高頻震紋，振痕淺而窄，這一般來(lái)自砂輪系統(tǒng)的振動(dòng)，振幅較小，頻率較高，一般在75~230UPR之間，其產(chǎn)生的主要原因是磨削系統(tǒng)的各種振動(dòng)，具體如下：
(1)砂輪不平衡，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)引起主軸振動(dòng);改進(jìn)措施：提高砂輪平衡技術(shù)，如經(jīng)過(guò)2次平衡、采用動(dòng)平衡等。
(2)砂輪主軸與軸承配合間隙大，旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生徑向跳動(dòng)，改進(jìn)措施：檢查配合間隙是否在0.02范圍內(nèi)。
(3)砂輪硬度過(guò)高或硬度不均勻，缺乏自銳性，磨削時(shí)產(chǎn)生自激振動(dòng)，改進(jìn)措施：檢查砂輪硬度是否符合工藝要求，適當(dāng)提高工件速度或降低砂輪速度。
(4)砂輪已磨鈍或未修整及修整量不夠修整砂輪，改進(jìn)措施：檢查修整工具是否磨損，適當(dāng)增加修整量。
(5)砂輪修整太光，或金剛石頂角已磨損，改進(jìn)措施：正確選擇修整速度與進(jìn)給量;更換新的修整工具;使用充足的磨削液。
(6)砂輪粒度過(guò)細(xì)或直徑已小，磨削性能降低;改進(jìn)措施：依據(jù)工件質(zhì)量要求，正確選擇砂輪粒度;減小磨削余量，適當(dāng)降低進(jìn)給量;提高砂輪修整工具的速度或增加進(jìn)給量，把砂輪修粗一些。
(7)電機(jī)振動(dòng)引起砂輪架振動(dòng)，改進(jìn)措施：更換電機(jī);采取隔振措施，座底墊橡皮。
(8)砂輪主軸磨損不圓，使主軸產(chǎn)生跳動(dòng)，改進(jìn)措施：修復(fù)主軸精度，保證主軸徑向跳動(dòng)不超過(guò)0.005。
(9)砂輪主軸傳動(dòng)帶未拉緊或過(guò)緊都可能使主軸產(chǎn)生跳動(dòng)，改進(jìn)措施：調(diào)整傳動(dòng)帶松緊度。
(10)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)不平或床身導(dǎo)軌磨損變形使磨削不均，改進(jìn)措施：修理導(dǎo)軌，達(dá)到慢速無(wú)爬行。
以上僅列舉了凸輪軸磨削過(guò)程中產(chǎn)生震紋的部分原因，有經(jīng)驗(yàn)維修工程師可以直接根據(jù)震紋分析報(bào)告中的超差振幅的頻率范圍，快速查找到產(chǎn)生震紋原因，及時(shí)恢復(fù)設(shè)備精度，保證產(chǎn)品質(zhì)量。
結(jié)束語(yǔ)
隨著汽車(chē)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，各大汽車(chē)公司都在努力提高自己的產(chǎn)品質(zhì)量，降低經(jīng)營(yíng)成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)力，過(guò)去靠目視、靠感官檢查的微觀質(zhì)量項(xiàng)目，現(xiàn)在越來(lái)越多地需要用儀器檢查，需要量化標(biāo)準(zhǔn)，只有依靠數(shù)據(jù)說(shuō)話，才能減少爭(zhēng)議，規(guī)避質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn);同時(shí)數(shù)據(jù)檢查有利于實(shí)施質(zhì)量預(yù)防，對(duì)質(zhì)量改善起著積極推動(dòng)作用。凸輪軸棱面高度的數(shù)字化測(cè)量方法的研究與應(yīng)用就是很好的一個(gè)例子，汽車(chē)零部件中還有許多類(lèi)似的定性質(zhì)量檢查項(xiàng)目需要轉(zhuǎn)化為定量檢測(cè)，所有這些定性項(xiàng)目的量化還需要檢測(cè)儀器制造商、汽車(chē)主機(jī)廠及零部件制造商等共同努力來(lái)解決。
來(lái)源：中國(guó)機(jī)械與金屬
本文來(lái)自: 中國(guó)潤(rùn)滑油信息網(wǎng)(www.sinolub.com) 詳細(xì)出處參考：http://js.sinolub.com/2012/1123/article_239.html
