凸轮轴是发动机配气系统的核心部件，其轮廓精度（凸轮型线）和表面质量直接影响发动机的配气相位、动力性能及寿命。
凸轮轴加工需兼顾 “高精度型面成型” 和 “高强度表面性能”，工艺流程需根据材质（铸铁、锻钢、合金）和精度要求设计。以下详细介绍一下：
1. 毛坯制备：保证材质均匀性
锻造 / 铸造：
锻钢凸轮轴：采用模锻（热锻）制成毛坯，确保金属纤维连续（提高强度），毛坯余量控制在 3-5mm（减少后续加工量）；
铸铁凸轮轴：采用砂型铸造或金属型铸造，需避免气孔、缩松（影响加工后强度）。
毛坯预处理：
退火 / 正火：消除锻造 / 铸造应力（锻钢件正火细化晶粒，铸铁件退火消除白口组织）；
喷丸清理：去除表面氧化皮和毛刺，检查毛坯缺陷（如裂纹、缩孔）。
2. 粗加工：去除大部分余量，初步成型
核心目标：快速去除毛坯余量，为半精加工提供基准。
定基准：车削两端中心孔（作为后续加工的定位基准，需保证同轴度）；
粗车各轴颈：用车床或数控车床粗车主轴颈、正时齿轮轴颈等，留 1-2mm 半精加工余量；
粗铣凸轮型面：用专用凸轮铣床（靠模铣或数控铣）加工凸轮，留 0.5-1mm 精加工余量（避免直接精铣导致刀具磨损过快）。
关键设备：数控车床（保证轴颈同轴度）、凸轮专用铣床（初步保证凸轮型线）。
3. 半精加工：提高精度，为最终成型做准备
重点优化几何精度，减少精加余量，降低精铣难度。
半精车轴颈：用数控车床精车各轴颈，留 0.1-0.3mm 磨削余量（保证轴颈尺寸精度至 IT8 级）；
半精铣凸轮：用数控凸轮铣床（基于 CAD 模型的插补加工）修正凸轮型线，留 0.2-0.3mm 磨削余量（型线误差控制在 0.05mm 以内）；
钻攻辅助孔：加工润滑油孔、定位销孔等（需保证孔位与轴颈的垂直度）。
关键技术：数控插补加工（替代传统靠模，提高型线一致性）。
4. 热处理：强化表面性能（核心工艺）
凸轮轴需 “表面硬、心部韧”，需通过热处理实现：
表面淬火（主流工艺）：
感应淬火：对凸轮工作表面和轴颈进行局部感应加热（850-900℃），喷水冷却，使表面形成马氏体组织（硬度 50-55HRC），心部保持珠光体（韧性好）；
控制要点：淬火层深度 1.5-3mm（过深易脆裂，过浅不耐磨），避免淬火变形（需用专用定位工装）。
替代工艺（特殊材质）：
渗碳淬火（锻钢件）：整体渗碳后淬火，表面硬度 58-62HRC（适合高负荷发动机）；
氮化处理（合金铸铁）：表面形成氮化层（硬度≥65HRC），变形小但成本高（用于高精度场景）。
5. 精加工：保证最终精度和表面质量
通过磨削去除热处理变形，达到设计精度。
磨轴颈：用多砂轮外圆磨床（一次装夹磨削所有轴颈），保证轴颈圆度≤0.003mm，表面粗糙度 Ra≤0.8μm；
磨凸轮型面（最关键工序）：
用数控凸轮磨床（基于闭环反馈的伺服系统），通过金刚砂轮磨削（砂轮粒度 80-120 目）；
控制要点：型线误差≤0.02mm，表面粗糙度 Ra≤0.4μm（降低运转噪音和磨损）；
检测：用三坐标测量仪在线检测凸轮轮廓，实时修正磨削参数。
精磨端面：保证端面与轴心线垂直度≤0.01mm（避免装配时轴向窜动）。
6. 表面处理与最终检验
表面清理：去除磨削毛刺（用砂轮或专用去毛刺机），清洗表面油污（超声波清洗）；
最终检验：
尺寸精度：轴颈直径、凸轮升程（用千分表或激光测径仪）；
型面精度：凸轮轮廓（三坐标测量）、相位角（专用相位仪）；
表面质量：硬度（洛氏硬度计）、粗糙度（粗糙度仪）、有无裂纹（磁粉探伤）。
