发动机凸轮轴是影响汽车发动机整体性能的重要零件。凸轮轴主轴颈是整个凸轮轴零件的加工和使用基准，其加工质量和效率直接影响发动机的使用性能和制造成本。因此，凸轮轴主轴颈高效精密加工机床一直是整个凸轮轴加工生产线中的重要设备。
随着汽车生产规模的扩大和汽车保有量的持续增长，发动机凸轮轴的需求量日益增长，其高效精密加工方法也被零部件制造商所关注。
北京第二机床厂有限公司（以下简称北京二机床）具有50多年磨床制造使用经验，结合不断对世界先进高效精密磨削技术的跟踪，成功开发出凸轮轴主轴颈高效精加工国产化解决工艺手段和设备，并广泛应用于国内主要凸轮轴生产企业。该国产化解决方案加工精度和效率达到国外同类产品水平，且投资少、运营成本低，设备柔性化和可靠性高。下面对凸轮轴主轴颈高效精加工国产化解决方案的具体工艺方法和设备进行介绍。
北京二机床研制的高速数控主轴颈磨床（MKS1320-CBN型），是专门用于凸轮轴类零件主轴颈表面高速、高精、高自动化加工的数控磨削设备，其主要规格参数如表1所示，从规格参数中可以看出，该机床加工范围完全满足国内现有汽车凸轮轴的加工需要。那么，凸轮轴主轴颈精加工工序在该机床上是怎么实现的呢？下面首先以四缸发动机凸轮轴为例予以说明。
1、凸轮轴主轴颈精加工工艺参数：
凸轮轴材质：灰铸铁HB180-350
主轴颈个数：6个
零件定位方式：两端顶尖孔
加工余量：径向≤1.0mm
轴向≤0.2mm
2、凸轮轴主轴颈精加工工序动作
循环开始、尾架顶紧、工件轴向定位*、砂轮架机动、切磨3#主轴颈（中心架顶紧且量仪测量）、砂轮架机动、切磨4#主轴颈（量仪测量）、砂轮架机动、切磨5#主轴颈（量仪测量）、砂轮架机动、切磨6#主轴颈（量仪测量）、砂轮架机动、切磨2#主轴颈（量仪测量）、砂轮架机动、切磨1#主轴颈（量仪测量）、砂轮架后退、尾架松开、循环停止。（注：*标记为根据工件情况可选择的功能）
对于有止推面的凸轮轴主轴颈还可以通过自动切纵磨的方式在本次加工循环中实现。nextpage
3、凸轮轴主轴颈精加工工序节拍（见表2）
CBN砂轮修整参数见表3。
从上面的例子可以看出，高速数控主轴颈磨床（MKS1320-CBN型）的加工效率和自动化程度非常高。是什么使它具有如此出色的性能呢？下面就从机床的特有功能部件说起。
高速数控主轴颈磨床（MKS1320-CBN型）具有优异高效的切削性能，首先得益于其配置的高速静压电主轴单元。采用此高速静压电主轴单元安装直径φ370mmCBN砂轮可实现120m/s的高速磨削。并配置在线自动平衡装置，保证了砂轮高速磨削时的稳定性。
其次，通过采用优质孕育铸铁树脂砂铸造的床身基座和进给部件，并且所有基础件都是以生产性高速精密磨削加工条件进行设计的，极大地提高了机床在高速、高效加工时的抗震性和整体刚性。
高速加工对进给系统的灵敏性和准确性的要求通过进给部件优化设计和在线测量系统予以保证。高速加工时，每个主轴颈的加工时间不过十几秒，而且加工尺寸要控制在5-6μm以内，这就对砂轮进给时的运动灵敏性和整个系统的准确性要求很严。该机床砂轮进给系统配置经过惯量匹配计算的伺服驱动系统，静压导轨和高精度滚珠丝杠（P1级），保证砂轮架进给分辨率达到1μm。特别是在高精度滚珠丝杠副部件上安装专门设计的弹性扭力板，在保证进给刚性不降低的同时，提高了消除安装不平行的弹性释放能力，使进给精度极大提高。同时配置在线测量装置对加工工件尺寸进行在线实时测量，重复测量误差小于0.8μm，并将测量数据反馈到数控系统中实现真正的全闭环控制加工。
配置高档进口西门子810D数控系统和磨削安全保护系统使机床自动化程度可达到无人化控制水平。西门子810D数控系统通过RS232C通讯接口实现控制、加工程序的输入输出。具有完善可靠的联锁、安全保护、故障报警、故障自动诊断、超扭矩保护等功能，可模拟显示加工状态（加工轨迹图形显示）。采用超声波传感器的磨削安全保护系统可自动感知加工及砂轮修整时的碰撞信号，通过数控系统驱动砂轮架后退到安全位置，以避免危险的发生。同时采用此系统还可起到消除磨削循环空程和砂轮实际表面定位的功能，大大提高了加工、修整效率和砂轮的利用率。
配置的柔性化工装夹具和参数化加工工艺程序使机床的加工柔性化水平得到极大提高，完全满足多品种大批量的生产模式要求。柔性化的三点支撑中心架可实现15-60mm范围内的随动支撑，提高工件的加工刚性和更换灵活性。伺服尾架单元由伺服电机控制实现200mm范围内的工件顶紧，非常适合生产线工件更换的要求。参数化加工工艺程序只需要改变加工工件规格尺寸有关的参数即可产品的更换，操作简单方便，调整时间短。
综合以上特点于一身的高速数控主轴颈磨床（MKS1320-CBN型）整体技术水平已经达到国际先进水平，并开始应用于国内用户的加工过程。高速数控主轴颈磨床（MKS1320-CBN型）的应用必将成为中国汽车零部件加工的一把利器。
