超大花鍵軸加工治具的設(shè)計改進

中國有色（沈陽）冶金機械有限公司（遼寧 110141）隋顯常 劉紅楓

雙齒輥破碎機是用于粗碎、中碎及各級硬度的煤、焦炭及低硬度脆性物料的破碎機構(gòu)，主要是由連板齒輪箱、架體部、固定輥子、活動輥子及聯(lián)動裝置等組成?；ㄦI軸是聯(lián)動裝置的主要部件，兩端花鍵通過花鍵軸的旋轉(zhuǎn)帶動搖臂連桿來完成同步運動。

1.存在的問題

以往我公司花鍵軸的加工都是用花鍵專用設(shè)備花鍵銑床來加工完成。普通的花鍵軸銑床適合加工最大直徑80 mm和長度600mm的花鍵軸；數(shù)控花鍵軸銑床也只能加工最大外徑160mm和長度2500mm的花鍵軸，由于雙齒輥破碎機上的花鍵軸直徑260mm和長度3000mm，且重量約2t左右，同時花鍵軸兩端的花鍵同軸度要求高達0.1mm，普通的花鍵銑床已無法完成花鍵軸加工，我公司對如此大型花鍵加工也是首次。

針對上述問題，采用將花鍵軸裝夾在龍門銑床，利用分齒盤分度，再利用成形刀具進行加工。圖1為采用成形刀具加工花鍵結(jié)構(gòu)示意圖。

這種加工裝置固然可以完成矩形花鍵的齒形加工，但存在缺點：①重復控制，產(chǎn)生公差累計。刀具的花鍵齒形是靠設(shè)計與之對應的樣板進行齒形控制，產(chǎn)品的實際控制也是通過樣板進行控制檢測的，而樣板在設(shè)計成形的過程中會產(chǎn)生相應的公差，由此加工出的刀具和花鍵就產(chǎn)生了重復的公差累計，無形中降低了花鍵的精度。②加工量大、效率太低?；ㄦI軸的加工方法有兩種：一種是成形銑削；一種是展成法?，F(xiàn)有的技術(shù)是利用成形刀具進行加工，刀具開始是點接觸，但是隨著吃刀量的增加，整個刀具與工件變成了面接觸，面接觸的結(jié)果是增加了切削阻力，使進給量隨之減小，從而使加工效率變得異常低下。③切削阻力大，加工表面質(zhì)量極差。由于成形加工刀具是面接觸加工，切削阻力大，成形刀具會產(chǎn)生跳動，切削表面產(chǎn)生刀棱，使花鍵軸與花鍵接觸時產(chǎn)生跳動，影響配合精度及傳動平穩(wěn)性。④應力集中，產(chǎn)生尖角效應。由于花鍵軸處出現(xiàn)刀棱，使得花鍵在刀棱尖角處產(chǎn)生應力集中，應力集中的結(jié)果是導致花鍵上刀棱處在傳動過程中由于受力不均產(chǎn)生尖角效應，最后導致尖角處裂紋的產(chǎn)生并向縱橫開裂，嚴重影響花鍵的強度和使用壽命。

2.超大花鍵軸加工治具的設(shè)計改進

（1）總體方案的確定 為解決超大花鍵軸加工實際問題，本超大花鍵軸加工治具的設(shè)計改進，針對以往花鍵加工存在的問題及技術(shù)弊端，通過在龍門銑床上設(shè)計增加V形鐵支撐、齒盤分齒及組刀裝置，實現(xiàn)了龍門銑設(shè)備上一次性完成外形尺寸超大、重量超重、矩形花鍵軸的花鍵加工，為大型花鍵軸加工提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、加工效率高、加工質(zhì)量好的加工方法。圖2為超大花鍵軸加工裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

（2）治具關(guān)鍵裝置設(shè)計 治具關(guān)鍵裝置設(shè)計包括組刀裝置設(shè)計和V形支撐裝置設(shè)計兩部分。

組刀裝置設(shè)計：刀具是花鍵加工的保障，為滿足花鍵加工齒形的準確及清根徹底，該組刀裝置包括片刀具和清根刀具。①片刀具：包括心軸、隔套、三面刃銑刀、鍵及螺母，同時將片刀具定距套設(shè)置兩種規(guī)格，即可完成花鍵的兩端面粗、精加工，又可保證花鍵陽齒齒厚的加工精度，圖3為片刀具結(jié)構(gòu)示意圖。②清根刀具：設(shè)計為弧形刀具，通過弧形加工可完成最后的成形加工。圖4為清根刀具結(jié)構(gòu)示意圖。片刀具、清根刀具通過心軸的錐面與機床主軸安裝通過心軸的錐面與機床主軸對應安裝。

V形支撐裝置：由于花鍵長度過長，為避免在加工過程中產(chǎn)生振動及花鍵自身重量導致花鍵出現(xiàn)變形，在機床導軌上設(shè)計增加了V形鐵支撐裝置。V形鐵在床面固定并支撐花鍵軸，通過T形螺栓與床面把合，利用T形螺栓及壓板壓緊花鍵軸，保證了花鍵軸加工時的穩(wěn)定性。

3.結(jié)語

綜上所述，該大型花鍵軸加工治具結(jié)構(gòu)簡單，操作難度小，實用性很強，可解決大型花鍵軸在普通設(shè)備無法加工及外委加工、采用數(shù)控設(shè)備加工費用高昂的問題；由于花鍵加工先通過夾片刀具切削陽齒兩端面，較以往成形刀加工切削阻力小，進給量大，故提高了切削效率，使加工效率比原加工方式提高30%；由于先通過片刀具切削了陽齒兩端面，使剩余的切削量大大減少，使用清根刀具時由于切削小，跳動也隨之變小，從而提高了加工表面質(zhì)量。