花键轴加工工艺过程.docx

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花键轴加工工艺过程

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。

图1.卧式车床外形图

二、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=0.3～1m/s，用硬质合金刀时，V=1～3m/s。

车硬度高钢比车硬度低钢的转速低一些。

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D＝200mm的铸铁棒料，选取的切削速度V＝0.9m/s，计算主轴的转速为：

（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0.2～0.3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0.1～0.2毫米／转；Ra1.6时，选用0.06～0.12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0．5～1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0.1～0.2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1～3毫米e）向右退出，停车，测量f）调整切深至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：

1.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40b）错误：

直接退至30c）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

一．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，

=（7.4±0.045）mm。

2.小径d=

mm；

=（28.4±0.045）mm。

3.大径D=

mm。

4.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.6μm，小径表面为Ra3.21μm，其余（包括键侧）表面Ra6．3μm。

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Ø34mm×150mm外圆上贯通，两端有孔2．5mm的B型中心

孔，而且有Ø25mm×30mm的外圆柱面，便于工件定位装夹。

（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

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Ø25mm×30mm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63mm×8mm×22mm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

（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，Ø25mm×30mm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l80º，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3．7mm）。

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0.3～0.5mm，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：

（式中0．4mm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（0.3～0.5）=16．2mm

（式中0.3～0.5mm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0．15mm，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0．15mm。

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（7.4±

0.045）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．

（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）目测检验单刀安装精度（b）目测单刀横向对刀位