數(shù)控龍門銑鏜床高精度漸開線花鍵加工

劉大鵬

（齊齊哈爾二機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，黑龍江齊齊哈爾161005）

1 引 言

數(shù)控龍門銑鏜床垂直主軸內(nèi)是由一個(gè)漸開線花鍵軸同時(shí)與兩個(gè)漸開線花鍵套相互嚙合來(lái)傳遞動(dòng)力的結(jié)構(gòu)。數(shù)控龍門銑鏜床在加工零件時(shí)，被加工件質(zhì)量好壞與漸開線花鍵套、漸開線花鍵軸精度的高低有很大的關(guān)系，而漸開線花鍵套、漸開線花鍵軸作為數(shù)控龍門銑鏜床的關(guān)鍵件，精度要求很高，而且漸開線花鍵軸與漸開線花鍵套的嚙合精度、傳動(dòng)精度的要求非常嚴(yán)格。數(shù)控龍門銑鏜床中漸開線花鍵軸與漸開線花鍵套是漸開線花鍵內(nèi)、外齒連接的，對(duì)于主軸的旋轉(zhuǎn)精度和定位精度尤其重要，所以此漸開線花鍵要求精度等級(jí)為5 級(jí)，并且齒面要求熱處理，從而在花鍵軸、花鍵套單件加工的時(shí)候非常困難，很難保證漸開線花鍵軸、漸開線花鍵套的定位精度和嚙合精度。以往所采用的單件磨削的加工方法很難保證漸開線花鍵軸、套的各項(xiàng)精度要求。經(jīng)過(guò)對(duì)其結(jié)構(gòu)和各項(xiàng)精度要求的分析，通過(guò)多次試驗(yàn)，選擇了一件最佳的加工方法——修配法。采用修配法加工此類工件是國(guó)內(nèi)外首例，在保證本設(shè)備的各項(xiàng)精度的同時(shí)，大大降低了加工成本。

2 漸開線花鍵的概念及漸開線花鍵精度的選用

2.1 漸開線花鍵的概念

花鍵聯(lián)結(jié)：相互聯(lián)結(jié)的同軸偶件，該兩零件借助內(nèi)、外圓柱表面上等距分布的鍵齒相互聯(lián)結(jié)，傳遞扭矩或運(yùn)動(dòng)。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。

漸開線花鍵就是具有漸開線齒形的花鍵。

2.2 齒輪精度的選擇

選擇齒輪精度等級(jí)時(shí)，必須根據(jù)其用途、工作條件及技術(shù)要求，即必須考慮齒輪的圓周速度、傳動(dòng)的功率、工作的持續(xù)時(shí)間、振動(dòng)、噪聲和使用壽命等方面的要求。

精度等級(jí)的選擇一般為兩種方法：

（1）按誤差傳遞及分布的規(guī)律，確定該傳動(dòng)鏈中某一傳動(dòng)元件應(yīng)有的回轉(zhuǎn)角誤差，依此確定第Ⅰ公差組的精度等級(jí)，或者根據(jù)所允許的振動(dòng)及噪聲的指標(biāo)，按傳動(dòng)的動(dòng)力計(jì)算，確定出第Ⅱ公差組的精度等級(jí)，或者根據(jù)在強(qiáng)度和壽命計(jì)算基礎(chǔ)上，確定第Ⅲ公差組的精度等級(jí)。

（2）經(jīng)驗(yàn)法：現(xiàn)有齒輪傳動(dòng)具有成熟的經(jīng)驗(yàn)時(shí)，新設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)可采用相似的精度等級(jí)。

一般情況下，齒輪每個(gè)精度等級(jí)的三個(gè)公差組選擇相同的精度等級(jí)，如因特殊需要，允許選用不同的精度等級(jí)，新標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有規(guī)定公差允許相差的精度級(jí)數(shù)，對(duì)于每一公差組中的誤差項(xiàng)目，必須保持相同的精度等級(jí)。

結(jié)合以上兩種方法以及設(shè)計(jì)的各項(xiàng)技術(shù)要求，數(shù)控龍門銑鏜床垂直主軸內(nèi)配合的漸開線花鍵精度選擇5 級(jí)精度，即INT/EXT 46Z×6M×30R×5H/h GB/T3478.1－1995。

2.3 高精度漸開線花鍵內(nèi)、外齒加工方案

圖1 所示為數(shù)控龍門銑鏜床垂直主軸內(nèi)漸開線花鍵內(nèi)、外齒裝配示意圖，是一漸開線花鍵軸同時(shí)與兩個(gè)漸開線花鍵套相互嚙合。經(jīng)過(guò)對(duì)其結(jié)構(gòu)和各項(xiàng)精度要求的分析，為了保證漸開線花鍵軸、漸開線花鍵套的定位精度和嚙合精度，數(shù)控龍門銑鏜床整機(jī)的高精度，體現(xiàn)降本增效、保證精度的原則，通過(guò)多次試驗(yàn)采用以下最佳的加工方案：

（1）先加工一個(gè)單件花鍵套漸開線花鍵內(nèi)齒，并用檢軸測(cè)量出此花鍵套漸開線花鍵內(nèi)齒的跨棒距，并記錄實(shí)測(cè)值；

（2）利用上面加工的花鍵套漸開線內(nèi)齒的實(shí)測(cè)跨棒距，配磨另一個(gè)花鍵套漸開線內(nèi)齒，保證兩花鍵套漸開線內(nèi)齒同步性一致，并記錄此件的漸開線花鍵內(nèi)齒跨棒距實(shí)測(cè)值；

（3）加工花鍵軸上漸開線花鍵外齒時(shí)，按漸開線外齒公法線和兩花鍵套配磨此漸開線花鍵外齒，保證嚙合間隙。

（4）磨削花鍵軸、花鍵套后，進(jìn)行試穿。要求：兩花鍵套齒向?qū)R，與花鍵軸上花鍵部分配合各占50mm，鉆攻花鍵套上12 個(gè)銷孔中3 個(gè)為M16 螺紋結(jié)合孔（均布）工藝用，用工藝螺栓（3 件）將兩花鍵套緊固，鉆、擴(kuò)、鉸出9 個(gè)銷孔，卸下各件完成剩下3 個(gè)銷孔，并打相同標(biāo)記。重新按裝配圖、標(biāo)記號(hào)裝配（見圖1），保證各內(nèi)、外齒滑動(dòng)自如，保證定位精度、傳動(dòng)精度。

圖1 漸開線花鍵內(nèi)、外齒裝配

3 結(jié) 語(yǔ)

本文突破常規(guī)，按以上方案在磨齒機(jī)上修配磨高精度漸開線花鍵套、漸開線花鍵軸，完成后經(jīng)檢驗(yàn)，各項(xiàng)精度都達(dá)到了圖紙要求，同時(shí)，漸開線花鍵軸、漸開線花鍵套的定位精度和嚙合精度均能夠滿足數(shù)控龍門銑鏜床整機(jī)的精度。該方法是高精度漸開線花鍵內(nèi)、外齒加工的一種簡(jiǎn)便可靠的新方法，解決了漸開線花鍵軸、漸開線花鍵套的定位精度和嚙合精度低的技術(shù)難題，適用性很強(qiáng)，有推廣價(jià)值。也為類似的工件加工提供了一種可行的方法，是一項(xiàng)創(chuàng)造性的革新，其社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益顯著。

［1］ 王先逵.機(jī)械制造工藝學(xué)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

［2］ 葉克明.齒輪手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1983.