花键轴加工工艺

1、 1 / 20任务？花键轴的加工任务目标 1、掌握花键轴加工的方法与工艺。2、熟悉加工花键轴的常用机床，掌握其使用方法。3、了解花键轴的检测和验收方法。 任务描述 任务内容分析花键轴的加工工艺，熟悉常用机床的使用方法及注意事项，完成花键轴的加工。 实施条件卧式普通车床、卧式铣床、花键轴磨床、常用检测工具。 安全提示1、所用工具应齐备、完好、安全可靠，方能开始工作；2、操作机床时应完全遵守各种机床的安全使用规则，正确穿戴好劳动保护用品，认真仔细检查机 床 各 部 件 和 保 护 装 置 是 否 完 好 ，确 定 安 全 可 靠 之 后 ， 才能开机加工；加工过程中不得离开机床，应密切注意加工情况，发现机床运转不正常时，应立即停车，请机修工检查修理；工、量具应放在安全的位置，机床运转时，不准测量工件；加工工件切削量和进刀量不宜超大，以免机床过载或梗住工件造成意外事件；高速切削时，使用防护罩，防止碎屑伤人。3、工作完毕后，应将设备和工具的电、气、水、油源断开；应清理好工作场地卫生，将工具和零件整齐地摆放在指定的位置上。任务实施 花键轴属于特种的轴类，常用于定中心的连接或传递转矩的传动中，是重

2、要的机器零件之一。花键按齿形可分为矩形齿、三角形齿、梯形齿和渐开线齿等多种。加工方法主要分车、铣、磨三步。步骤一 车削一、了解车床车床主要用于加工各种回转表面。如内外圆柱面、圆锥面、回转体成型面、环形槽、端面及螺纹，还可进行钻孔、扩孔、铰孔、滚花等加工。常见的卧式车床主要组成部分包括：主轴箱、刀架、尾座、进给箱、溜板箱、床身等。主要运动有：表面成形运动、进给运动及辅助运动。 2 / 20图 1.卧式车床外形图2、车削步骤花键轴的车削部分主要是进行外圆和端面的的加工，采用的方法如下：（一）安装工件和校正工件安装工件采用三爪自定心卡盘，采用百分表校正工件。（二）选择车刀车外圆可用图 2 所示的各种车刀。直头车刀(尖刀)的形状简单，主要用于粗车外圆；弯头车刀不但可以车外圆，还可以车端面，加工台阶轴和细长轴则常用偏刀。图 2 车外圆的几种情况（三）调整车床车床的调整包括主轴转速和车刀的进给量。主轴的转速根据切削速度计算选取。而切削速度的选择则和工件材料、刀具材料以及工件加工精度有关。用高速钢车刀车削时，V=0.31m/s，用硬质合金刀时，V=13m/s。 3 / 20车硬度高钢比车硬度低钢的转

3、速低一些。根据选定的切削速度计算出车床主轴的转速，再对照车床主轴转速铭牌，选取车床上最近似计算值而偏小的一档。但特别要注意的是，必须在停车状态下扳动手柄。例如用硬质合金车刀加工直径 D200mm 的铸铁棒料，选取的切削速度 V0.9m/s，计算主轴的转速为：106106.9n3.42vD（转分）从主轴转速铭牌中选取偏小一档的近似值为 94 转分。进给量是根据工件加工要求确定。粗车时，一般取 0.20.3 毫米转；精车时，随所需要的表面粗糙度而定。例如表面粗糙度为 Ra3.2 时，选用 0.10.2 毫米转；Ra1.6时，选用 0.060.12 毫米转，等等。（四）粗车和精车粗车使工件接近于最后的形状和尺寸。粗车后应留下 051 毫米的加工余量。精车是切去余下少量的金属层以获得零件所求的精度和表面粗糙度，背吃刀量较小，约 0.10.2 毫米，切削速度则可用较高速度。为了保证加工的尺寸精度，应采用试切法车削。试切法的步骤如图 3 所示。图 3 试切步骤a)开车对刀，使车刀和工件表面轻微接触 b)向右退出车刀 c)按要求横向进给 ap1 d)试切 13 毫米 e)向右退出，停车，测量 f)调

4、整切深至 ap2后，自动进给车外圆（五）刻度盘的应用车削工件时，为了正确迅速地控制背吃刀量，可以利用中拖板上的刻度盘。摇动中拖板手柄带动刻度盘转一周时，中拖板丝杠也转一周。使用中拖板刻度盘控制背吃刀量时应注意的事项： 4 / 201.由于丝杠和螺母之间有间隙存在，因此会产生空行程（即刻度盘转动，而刀架并未移动） 。使用时必须慢慢地把刻度盘转到所需要的位置（图 4a） 。若不慎多转过几格，不能简单地退回几格（图 4b） ，必须向相反方向退回全部空行程，再转到所需位置（图 4C） 。a)要求手柄转至 30，但转过头成 40 b) 错误：直接退至 30 c)正确：反转约一周后，再转至所需位置 30图 4 手柄摇过头后的纠正方法2.由于工件是旋转的，使用中拖板刻度盘时，车刀横向进给后的切除量刚好是背吃刀量的两倍，因此要注意，当工件外圆余量测得后，中拖板刻度盘控制的背吃刀量是外圆余量的二分之一。（六）纵向进给纵向进给到所需长度时，关停自动进给手柄，退出车刀，然后停车，检验。 步骤二 铣削铣削是花键槽加工中最重要的一步，以图 5 为例，采用常用的小径定心法进行铣削加工。图 5 小径定心花键轴铣削

5、5 / 201铣床简介铣床是工厂中广泛应用的机床。在铣床上用圆柱铣刀、盘铣刀、端铣刀、键槽铣刀、成形铣刀可以分别加工水平面、垂直面、成型面、沟槽及螺旋槽，也可以用锯片铣刀进行切断。铣床的类型很多，根据主轴的位置可分为卧式铣床和立式铣床，按工作台的布局可分升降台铣床和无升降台铣床，还有龙门铣床、工具铣床、仿形铣床、专门化铣床等。 以万能升降台铣床为例，其主要部件有：主轴部件、主运动变速操纵机构、工作台、进给运动的操纵机构、万能分度头等。二铣削步骤 （一）分析图样1.键宽 B= mm， B=(7.40.045)mm。0.49872.小径 d= mm； d=(28.40.045)mm。.20413.大径 D= mm。.374.键对工件轴线的对称度公差 0.06mm，对工件轴线平行度公差 0.05mm。5.大径表面的表面粗糙度为 Ral.6m，小径表面为 Ra3.21m，其余(包括键侧)表面Ra63m。6.工件材料为 40Cr 合金结构钢，具有较高的强度。7.工件是阶梯轴，花键在 34mm150mm 外圆上贯通，两端有孔 25mm 的 B 型中心孔，而且有 25mm30mm 的外圆柱面，便于工

6、件定位装夹。（二）拟定花键轴铣削加工工艺花键的直径比较小，采用先铣削键侧、后铣削中间槽的方法加工花键轴。花键铣削加工工序过程为：检验预制件安装分度头找正工件并在工件表面划键宽线按划线对刀调整键侧 l 铣削位置试切两侧面并预检键对称度铣削键侧 1(6 面) 调整键侧 2 铣削位置并达到工序要求铣削键侧 2(6 面) 调整槽底圆弧面铣削位置铣削槽底圆弧面达到小径要求花键工序的检验。（三）选择机床 6 / 20工件长度 230mm，分度头及尾座安装长度约 550mm 左右，选择与 X6132 型类同的卧式铣床。（四）选择装夹方式由形体分析可知，工件两端有顶尖孔，又具有可供夹紧的 25mm30mm 圆柱面，既可以采用两顶尖、鸡心夹头和拨盘装夹工件，也可以采用三瓜自定心卡盘和尾座顶尖一夹一顶的方式装夹。（五）选择刀具1.选择铣削键侧刀具。本例采用先铣削键侧、后铣削槽底圆弧面的加工方法，铣刀的厚度不受严格限制，现选用 63mm8mm22mm 直齿三面刃铣刀。2.选择铣削槽底圆弧面刀具。本例采用成形单刀铣削。单刀的形式与结构如图 6 所示。单刀的刀刃形状由工具磨床刃磨，圆弧部分的长度和半径尺寸应进行

7、检验，侧刃夹角用游标量角器测量，如图 6 (a)所示。侧刃与圆弧刃的两个交点距离和圆弧半径通常可进行试件试切后，对切痕进行测量，如图 6 (b)所示。图 6 铣削花键槽底成形单刀形式与结构（六）选择检验测量方法按工序要求，键的宽度尺寸、对称度与平行度，以及小径尺寸进行检验测量。(a)侧刃夹角检验 (b)圆弧刃检验图 7 铣削花键槽底成形单刀的检验 7 / 20（七）小径定心花键单刀铣削加工准备1.安装分度头和尾座，并在分度头上安装三爪自定心卡盘，安装前应选择自定心精度较高的卡盘，安装时应注意清洁各定位接合面，保证安装精度。2.预检、装夹和找正工件。首先，检验大径的尺寸与圆柱度，并检验大径圆柱面与两顶尖轴线的同轴度。其次，大径圆柱面一端中心孔用尾座顶尖定位，25mm30mm 的圆柱面用三爪自定心卡盘定位夹紧。最后，工件找正的方法与上例基本相同，当工件与分度头轴线同轴度有误差时，可将工件转过一个角度装夹后，再进行找正，若还有误差，也可在卡爪与工件之问垫薄铜片直至工件大径外圆与回转中心同轴度在 0.03mm 之内。上素线与工作台面的平行度、侧素线与进给方向平行度均在 lOOmm：0.02mm

8、 范围内。3.安装铣刀。三面刃铣刀与装夹成形单刀头的紧固刀盘一起穿装在刀杆上，并有一定的间距。铣削槽底圆弧面的成形单刀头安装方法如图 8 所示。本例选用图 8(b)所示的安装方法。(a)用夹紧刀盘安装 (b)用方孔刀盘安装 (C)用方孔刀杆安装图 8 铣削花键槽底成形单刀安装方法4.选择铣削用量。三面刃铣刀的铣削用量按工件材料和铣刀的规格，调整主轴转n=95r/min，进给速度 vf=47.5mm/min。圆弧面单刀的铣削用量由试切确定。试切时，根据工件的振动情况，圆弧面的表面质量(包括圆弧的形状和表面粗糙度)确定。（八）加工花键1.工件表面划线首先，划水平中心线。将划线游标高度尺调整至分度头的中心高 l25mm，在工件外圆水平位置两侧划水平线，然后将工件转过 l80，按同样高度在工件两侧重复划一次线，若两次划线不重合，则将划线位置调整在两条线的中间，再次划线，直至翻转划线重合。该 8 / 20重合的划线即为水平位置中心线。其次，划键宽线。根据水平中心线的划线位置，将游标高度尺调高或调低键宽尺寸的一半(本例为 37mm)。仍按上述方法，在工件水平位置的两侧外圆上划出键宽线。2.调整键侧

9、铣削位置。划线后，将工件转过 90。 ，使键宽画线转至工件上方，作为横向对刀依据。调整工作台，使三面刃铣刀侧刃切削平面离开键侧 1 键宽线 0.30.5mm，在横向刻度盘上用粉笔做记号并锁紧工作台横向。根据花键铣削长度、铣刀切入和切出距离，调整铣削终点的自动停止限位挡块。调整键侧垂向铣削位置时，先使铣刀圆周刃恰好擦到工件表面，然后工作台垂向上升H 为：d3.65280.40.4322D(式中 04mm 是键侧加深量)3.试切与对称度预检。试铣键侧 l 与键侧 2，如图 9(a)、图 9(b)所示。试铣键侧 2 时，工作台横向移动距离 S 为：S=L+B+2(0.30.5)=162mm(式中 0.30.5mm 是试铣时键侧单面保留的铣削余量。)用杠杆百分表预检键的对称度。4.铣削键侧 1。根据预检结果，若测得键侧 l 比键侧 2 少铣去 015mm，则将工件由水平预检测量位置转至上方铣削位置，然后调整工作台横向，将键侧 1 铣去 015mm。再次测量键宽尺寸，按工序图样的键宽尺寸与实测尺寸差值的一半调整工作台横向，按等分数分度，依次铣削键侧 l(6 面)。5.铣削键侧 2。键侧 1 铣削完毕后，调整工作台横向，保证键宽尺寸达到(7.40.045)mm，按等分要求，依次铣削键侧 2(6 面)。6.铣削槽底小径圆弧面，如图 9 所示 9 / 20(a)铣削键侧 l (b)铣削键侧 2 (c)铣削槽底小径圆弧面图 9 先键侧后槽底铣削花键步骤第（1）步，安装成形单刀。单刀伸出的尺寸尽可能小，以提高刀具的刚度。由于成形单刀铣削时常用圆弧刀刃对刀，因此应注意单刀的安装精度。目测检验单刀安装精度的方法如图 10(a)所示，借助的平行垫块尽可能长，若安装正确，垫块应与刀轴平行。第（2）步，横向对刀。调整工作台，目测使单刀的圆弧刀刃的两个尖角与工件键顶同时接触，如图 10(b)所示，对刀后锁紧工作台横向。(a)目

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