花鍵齒輪軸的加工工藝及功能用途研究

姜 超

（齊齊哈爾二機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)研究院，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

花鍵齒輪軸作為生產(chǎn)工作中比較常見的軸類之一，它具有較大的傳動(dòng)力，在機(jī)械中起到傳遞和控制的作用，由于它的傳遞性能好，在運(yùn)作中可以減小能量的損失帶來由電機(jī)傳動(dòng)出能量的最初效果，所以它被廣泛用于機(jī)械傳動(dòng)中的一級傳動(dòng)，由花鍵齒輪軸來控制能量變換的，顯而易見它充分體現(xiàn)出了自己的著實(shí)作用。

1 花鍵和齒輪的論述

1.1 花鍵的功能特點(diǎn)

（1）花鍵的聯(lián)接。花鍵聯(lián)接由內(nèi)花鍵和外花鍵組成。內(nèi)、外花鍵均為多齒零件，在內(nèi)圓柱表面上的花鍵為內(nèi)花鍵，在外圓柱表面上的花鍵為外花鍵。顯然，花鍵聯(lián)接是平鍵聯(lián)接在數(shù)目上的發(fā)展。

（2）花鍵使用特點(diǎn)。由于結(jié)構(gòu)形式和制造工藝的不同，與平鍵聯(lián)接比較，花鍵聯(lián)接在強(qiáng)度、工藝和使用方面有下列特點(diǎn)：①因?yàn)樵谳S上與轂孔上直接而均勻地制出較多的齒與槽，故聯(lián)接受力較為均勻；②因槽較淺，齒根處應(yīng)力集中較小，軸與轂的強(qiáng)度削弱較少；③齒數(shù)較多，總接觸面積較大，因而可承受較大的載荷；④軸上零件與軸的對中性好，這對高速及精密機(jī)器很重要；⑤導(dǎo)向性好，這對動(dòng)聯(lián)接很重要；⑥可用磨削的方法提高加工精度及聯(lián)接質(zhì)量；⑦制造工藝較復(fù)雜，有時(shí)需要專門設(shè)備，成本較高。

（3）適用場合?；ㄦI的定心精度要求高、傳遞轉(zhuǎn)矩大或經(jīng)常滑移的聯(lián)接。

（4）花鍵連接的分類及特點(diǎn)?；ㄦI聯(lián)接按齒形的不同，可分為矩形花鍵漸開線花鍵和三角形花鍵三類，這三類花鍵均已標(biāo)準(zhǔn)化。

（5）鍵連接特點(diǎn)。鍵連接具有以下特點(diǎn)：①齒較多、工作面積大、承載能力較高；②鍵均勻分布，各鍵齒受力較均勻；③齒槽線、齒根應(yīng)力集中小，對軸的強(qiáng)度削弱減少；④軸上零件對中性好；⑤導(dǎo)向性較好；⑥加工需專用設(shè)備、制造成本高。

1.2 齒輪的作用和種類

（1）齒輪作用。齒輪是由很多齒芽組成的，它具有良好的嚙合性。它通過主齒與副齒及其他齒輪的嚙合配合來改變機(jī)械的轉(zhuǎn)速和運(yùn)動(dòng)方向，因?yàn)辇X輪與齒輪嚙合時(shí)齒芽接觸次數(shù)頻繁、接觸面積大而密集、且齒輪嚙合的深呈嚴(yán)密交叉狀，所以它在轉(zhuǎn)動(dòng)中可以非常好地控制能量的進(jìn)出以至達(dá)到能量損失的最低效果。

（2）齒輪種類。齒輪按齒廓曲線可分為漸開線齒輪、擺線齒輪、圓弧齒輪等。按外形可分為圓柱齒輪、錐齒輪、非圓齒輪、齒條、蝸桿-蝸輪等；按輪齒所在的表面可分為外齒輪和內(nèi)齒輪；按齒線形狀可分為直齒輪、斜齒輪、人字齒輪、曲線齒輪等。按制造方法可分為鑄造齒輪、切制齒輪、軋制齒輪、燒結(jié)齒輪等。

2 花鍵齒輪軸的加工步驟

花鍵齒輪軸的加工步驟：①花鍵齒輪軸零件圖樣分析；②毛坯選擇；③確定定位基準(zhǔn)；④劃分階段；⑤確定主要表面的加工方法；⑥熱處理工序安排；⑦加工尺寸和切削用量；⑧選擇加工路線流程；⑨擬定工藝過程。

3 加工工藝的制定與加工過程分析

通過實(shí)際生產(chǎn)加工，從中得到了經(jīng)驗(yàn)，掌握了花鍵齒輪軸的加工方案。首先，車削階段由C630臥式車床加工。粗車較大毛坯件一般采用吊夾的方式打中心孔，將工件夾端用三爪卡盤夾好另一端通過天車將其吊起，先用粉筆在需打中心孔的一段涂抹標(biāo)記下，然后用卡尺三次測量其外圓直徑取中心值的一半，上下兩頭劃中心交叉線，最后用尾座頂尖將手鉆后眼兒頂住鉆工件中心點(diǎn)鉆到旋角尾為止，另一端采用旋夾方式找正的方式打眼兒。粗車各部留量6mm，由于40Cr是高硬度材質(zhì)，切削是一定要注意主軸的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給用量，主軸轉(zhuǎn)速不宜太快進(jìn)給量不宜太大以免出現(xiàn)打刀和悶車的狀況，一般轉(zhuǎn)速調(diào)到80r/min，吃刀量6mm，進(jìn)給量0.38mm/r即可，由于是鍛件表面十分不光整凹坑較多所以先選用45°車刀慢轉(zhuǎn)粗車扒皮，外圓見光后主軸轉(zhuǎn)速調(diào)到190r/min選用90°車刀正常切削留量至粗車后要求尺寸。粗車后工件需要調(diào)制，調(diào)制過程需要熱處理主要是為了檢測、強(qiáng)化對材料的硬度和物理性能及承受力的大小的檢查。修研中心孔保證工件同軸度，消除中心孔的熱處理變形和氧化皮，提高定位基準(zhǔn)的精度和減小表面的粗糙度，為精磨做準(zhǔn)備，以免兩中心孔不同心而導(dǎo)致工件的偏心帶來的頂尖頂不上、工件磨不圓等嚴(yán)重問題。

4 結(jié)語

在花鍵齒輪軸的粗加工過程中首先應(yīng)當(dāng)注意的是毛坯尺寸的選擇以及一定要打好兩端中心孔，其次在半精加工中一定要量好各部位尺寸，留好余量，這對工件的調(diào)制、對工件進(jìn)行熱處理去除殘余應(yīng)力、選擇正確的熱處理方式以及熱處理之后的磨削都起到?jīng)Q定性作用，如果工件的余量小，那么在淬火后由于物體會(huì)發(fā)生熱脹冷縮的現(xiàn)象所以工件的現(xiàn)尺寸會(huì)比實(shí)際尺寸小很多，從而就給下一步的磨削帶來困難,導(dǎo)致花鍵回轉(zhuǎn)面部分磨不圓工件達(dá)不到工藝要求等等。

在花鍵和齒輪加工過程一定要細(xì)心選好刀具和調(diào)好機(jī)床，測量之前先檢查測量工具能否歸零，在加工過程中多用樣板和千分尺等測量工具以免一時(shí)疏忽發(fā)生錯(cuò)誤，最后精加工階段主要是對工件的各個(gè)部位進(jìn)行精確的加工，主要是對留磨部位進(jìn)一步的精確磨削來達(dá)到工藝要求尺寸。

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