Các Vấn Đề Thường Gặp Trong Gia Công Trục Cam Là Gì?

Khuyết Tật Về Độ Nhám Bề Mặt Ảnh Hưởng Đến Hiệu Suất

Trong gia công trục cam, độ nhám bề mặt không đồng đều là một trong những thách thức phổ biến nhất thường gặp. Cần phải đạt được các bề mặt nhẵn và chính xác để trục cam có thể hoạt động phối hợp với con đội van và duy trì đúng thời điểm của động cơ. Bất kỳ hư hại nào trên bề mặt, dù chỉ là những dấu vết nhỏ như dấu dụng cụ, rung động hay hiện tượng loại bỏ vật liệu không đều, cũng có thể dẫn đến hiệu suất động cơ kém, ma sát tăng và mài mòn theo thời gian. Việc sử dụng các dụng cụ gia công đã lỗi thời, thông số cắt không tối ưu hoặc cố định phôi không đầy đủ có thể gây ra những vấn đề này. Ví dụ, nếu dao cắt bị cùn thì các cam trên trục cam sẽ có các cạnh thô ráp. Nếu trong quá trình gia công xảy ra rung động quá mức, bề mặt sẽ xuất hiện độ sóng làm ảnh hưởng đến tiếp xúc đúng đắn với các chi tiết khác của động cơ. Để khắc phục các vấn đề này, có thể cải thiện độ nhám bề mặt bằng cách bảo dưỡng và sửa chữa dụng cụ, lựa chọn tốc độ cắt và lượng chạy dao tối ưu, cũng như cải thiện hệ thống kẹp chặt phôi trục cam trong quá trình gia công. Vấn đề Độ chính xác về kích thước

Đối với trục cam, độ chính xác về kích thước là rất quan trọng, vì ngay cả những sai lệch nhỏ cũng có thể làm ảnh hưởng đến thời điểm hoạt động của động cơ và dẫn đến các vấn đề về hiệu suất. Một số lỗi kích thước phổ biến bao gồm chiều cao con đội không đúng, đường kính vòng tròn cơ sở không đều và vị trí then hoa bị lệch. Những vấn đề này thường do sự giãn nở nhiệt của phôi gây ra — việc gia công trục cam làm từ thép hợp kim có thể tạo ra các rãnh cắt chính xác trong quá trình xử lý nhưng lại nằm ngoài dung sai khi phôi nguội đi. Việc hiệu chuẩn thiết bị không đúng cách cũng là một nguyên nhân; các máy CNC và thiết bị đo lường nếu không được hiệu chuẩn định kỳ có thể tạo ra sản phẩm nằm ngoài dung sai yêu cầu. Ví dụ, một trục cam có chiều cao con đội thấp hơn 0,05mm so với thông số kỹ thuật sẽ khiến van động cơ không mở hoàn toàn, dẫn đến mất công suất và tiêu hao nhiên liệu tăng. Để khắc phục các vấn đề về độ chính xác, các nhà sản xuất dựa vào gia công trong môi trường kiểm soát nhiệt độ, sử dụng các thiết bị đo độ chính xác cao như máy đo tọa độ (CMM), và giám sát liên tục các kích thước quan trọng trong quá trình gia công.

Khuyết tật về vật liệu ảnh hưởng đến độ bền

Trục cam phải chịu những tải trọng và ứng suất cực lớn khi động cơ đang hoạt động. Do đó, bất kỳ khuyết tật vật liệu nào trên phôi đều có thể làm giảm đáng kể độ bền của trục cam. Các khuyết tật liên quan đến vật liệu thường gặp bao gồm các tạp chất, độ xốp và sự biến đổi độ cứng do xử lý nhiệt không đồng đều. Các tạp chất như bụi bẩn hoặc oxit lẫn vào, cùng các khuyết tật xốp khác, có thể tạo ra những vùng yếu trên trục cam, dẫn đến nứt khi chịu tải; theo thời gian, độ xốp cũng thúc đẩy rò rỉ dầu và ăn mòn trên trục cam. Xử lý nhiệt không đều sẽ khiến độ cứng bề mặt trục cam thay đổi thất thường, nghĩa là những vùng mềm hơn sẽ bị mài mòn nhanh hơn, trong khi các vùng cứng hơn sẽ trở nên giòn và dễ vỡ vụn. Ví dụ, một trục cam có má cam bị xốp có thể hình thành các túi dầu làm giảm khả năng bôi trơn, gây mài mòn quá mức cho trục cam và con đội van. Để tránh các khuyết tật vật liệu này, các nhà sản xuất phải đảm bảo nguồn nguyên liệu được cung cấp từ những nhà cung cấp đáng tin cậy, thực hiện kiểm tra kỹ lưỡng trước khi gia công và tuân thủ đúng quy trình xử lý nhiệt chính xác nhằm đạt được độ cứng và độ bền đồng đều.

Mài mòn trên Dụng cụ Gia công

Các dụng cụ gia công trục cam bao gồm các loại phay ngón, mảnh tiện và bánh mài, những bộ phận này bị mài mòn theo thời gian, có thể ảnh hưởng đến chất lượng của trục cam cũng như hiệu suất của toàn bộ quá trình gia công. Khi dụng cụ bị mài mòn, việc cắt gọt vật liệu đòi hỏi lực lớn hơn, dẫn đến các vấn đề về độ hoàn thiện bề mặt hoặc kích thước. Một bánh mài đã bị mài mòn có thể gây ra hiện tượng loại bỏ vật liệu không đều, dẫn đến hình dạng các má cam không đồng nhất. Mức độ mài mòn dụng cụ tăng lên sẽ làm kéo dài thời gian và tăng chi phí gia công do phải thay thế dụng cụ thường xuyên hơn. Tốc độ mài mòn dụng cụ được đẩy nhanh, ví dụ như khi sử dụng dụng cụ thép gió để gia công hợp kim trục cam đã tôi cứng, tốc độ tiến dao quá cao, hoặc thiếu dung dịch làm nguội trong quá trình cắt. Các nhà sản xuất đã phát triển các biện pháp nhằm kéo dài tuổi thọ dụng cụ, chẳng hạn như sử dụng vật liệu dụng cụ được lựa chọn phù hợp với từng loại hợp kim trục cam, dùng mảnh chèn dụng cụ, áp dụng các loại dung dịch làm mát hiệu suất cao để kiểm soát nhiệt và ma sát, cũng như triển khai các hệ thống giám sát tuổi thọ dụng cụ để cảnh báo người dùng khi cần thay thế.

Vấn đề Tương thích Lắp ráp và Gia công Sau

Một trục cam vẫn có thể gặp sự cố ngay cả khi đã được gia công hoàn hảo nếu nó không tương thích với các bộ phận động cơ khác trong quá trình lắp ráp. Những vấn đề tương thích phổ biến bao gồm then hoa không khớp, biên dạng then sống sai và các chất gây nhiễm bẩn trên bề mặt cản trở việc lắp đặt. Ví dụ, rãnh then của trục cam và trục khuỷu không khớp hoàn toàn có thể gây trượt và sai lệch về thời điểm phối khí. Các chất bẩn còn sót lại trên trục cam, chẳng hạn như vụn kim loại từ quá trình gia công hay dầu mỡ, có thể làm xước các bộ phận khác trong quá trình lắp ráp, tắc nghẽn các đường dẫn dầu và gây ra sự cố bôi trơn. Để tránh các vấn đề tương thích khi lắp ráp, nhà sản xuất có những quy định nghiêm ngặt về vệ sinh sau gia công. Họ cũng đảm bảo rằng các kích thước chính như biên dạng then sống và các đặc điểm lắp ghép khác đã được gia công đúng dung sai và khe hở thiết kế để trục cam có thể tích hợp tốt với các bộ phận động cơ khác. Các hệ thống kiểm tra hình ảnh hiện đại đặc biệt hữu ích vì chúng nhanh chóng và dễ dàng phát hiện những sai lệch nhỏ trên các bề mặt lắp ghép mà mắt thường hoặc các công cụ kiểm tra thường bỏ sót.