教 案(五.1 花键轴的铣削)

教案课程名称：《铣工工艺与技能训练》

课程名称：《铣工工艺与技能训练》

教学过程及内容提要

时间分配及

备注

项目描述

明确铣床的使用常识、安全文明生产要求；掌握铣床操作方法。

能正确和较熟练地安排铣削加工工艺、工序、工步，掌握各种工装、刀具、

夹具的安排和使用技能。

项目目标

通过本项目的学习，明确铣床的使用常识、安全文明生产要求；掌握

铣床操作方法。能正确和较熟练地安排铣削加工工艺、工序、工步，掌握各

种工装、刀具、夹具的安排和使用技能。

在本项目的学习过程中，学生要按照机床操作规程、注重产品的质量、

严格遵守劳动纪律、培养团结合作的职业素质。

一、花键连接简介

花键连接是两零件上等距分布且齿数相同的键齿相互连接，并传递转矩或运动的同

轴偶件，即花键连接是由带齿的轴（外花键）和轮毂（内花键）所组成。

花键连接是一种能传递较大转矩和定心精度较高的连接形式，在机械传动中应用广

泛。机床、汽车、拖拉机、工程机械等的变速箱内，大都用花键齿轮套与花键轴配合的

滑移实现变速传动，如图11.1所示。

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备注二、花键的种类与工艺要求

1．花键的种类

花键的种类较多，根据键齿的形状（齿廓）不同，可分为矩形齿花键、梯形齿花键、渐开线齿花键等，如图11.2所示。根据花键的定心方法不同，可分为外径

定心花键、内径定心花键和齿侧定心花键。

2.花键的工艺要求

铣床一般只能铣削以大径定心的矩形齿外径花键，这种花键一般有以下工艺要

求：

（1）尺寸精度。大径一般要求为h6，g6，f 7或f 9，键宽一般要达到e8，

f 9或d9。

（2）表面粗糙度。大径一般要求达到Ra0.8 μm，小径为Ra6.3 μm，键侧

为Ra3.2 μm。

（3）大径与基准轴线的同轴度。

（4）键的形状精度和等分精度。

3、矩形齿花键

矩形齿花键的齿廓为矩形，加工容易，所以得到广泛的应用。矩

形齿花键的定心方式有三种：小径定心、大径定心和齿侧（即键宽）定心，

如图11.3所示。其中，因为内花键的小径可用内圆磨床加工、外花键的小径

可由专用花键磨床加工，可以获得很高

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的加工精度，因此，小径定心的矩形齿花键连接的定心精度最高，这也是现行国家标准

规定采用小径定心方式的原因。矩形齿花键的缺点是花键齿根部的应力集中较大。

任务二铣矩形齿外花键

成批、大量生产的外花键（花键轴），应在花键铣床上用花键滚刀按展成法加工，这种加方法具有较高的生产率和加工精度，但必须具备花键铣床与花键滚

刀。在单件、小批量生产或缺少花键铣床等专用设备的情况下，常在普通卧式（或

立式）铣床上利用分度头进行加工。在铣床上铣削外花键的方法有单刀铣削、组

合铣刀铣削、成形铣刀铣削三种。成形铣刀制造较困难，因此，只有在零件数量

较多且具备成形铣刀的条件下才使用成形铣刀铣削，通常则使用三面刃铣刀铣

削。

一、用单刀铣削矩形齿外花键

在铣床上用单刀铣削矩形齿外花键，主要适用于单件生产或维修加工，以加工大径定心的矩形齿花键轴为主。对以小径定心的花键轴，一般只进行粗加工。

1．工件的装夹和校正

工件用分度头与尾座两顶尖或三爪自定心卡盘与尾座顶尖装夹，用百分表校正工件，如图11.4所示。校正内容包括：

（1）工件两端面的径向圆跳动。

（2）工件的上母线与铣床工作台台面平行。

（3）工件的侧母线与工作台纵向进给方向平行。

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备注2．铣刀的选择和安装

花键两侧面的铣削，选择外径较小、宽度适当的标准三面刃铣刀。外径应尽可能小，以减小铣刀的端面跳动量，保证齿侧的表面粗糙度。铣刀的宽度

以铣削中不伤及邻键齿为准。花键槽底圆弧面（小径）的铣削选用宽度为2～

3mm的细齿锯片铣刀或成形刀。

3．对刀

对刀的目的是使三面刃铣刀的侧面刀刃通过花键齿的侧面，以保证花键的宽度和两侧侧面的对称性。常用的对刀方法如下：

（1）侧面对刀法。

（2）划线对刀法。采用此法对刀时，先要在工件上划中心线和键宽线。划线的方

法是：用游标高度尺在工件外圆柱面的两侧（比中心高键宽的一半）各划一条然后通过

分度头将工件转过180°，再用游标高度尺试划一次。观察两次所划线之间的宽度是否

等于键宽，如不等，则应调整游标高度尺的高度重划，直到划出正确的宽度为止。

（3）切痕对刀法。此方法与铣键槽时的切痕对刀法相似，不过此时应使切痕的宽

度与键宽相等，并使铣刀的侧刃在外侧与切痕相切。需注意的是，在对刀后应使工件转

过半个齿距，以便在铣削时将切痕铣掉。对刀步骤为：在分度头的三爪自定心卡盘与尾

座之间装夹一直径与工件直径大致相等的试件，用侧面对刀法或划线对刀法初步对刀，

并在试件上铣出适当长度的键侧面，退出工件。

4．花键的铣削

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备注

用成形刀头铣削槽底圆弧面如图所示。铣削前，应目测使外花键键宽中心与铣刀

头中心对准，如图所示，注意对刀不准会造成槽底圆弧中心与工件不同心。紧固横向工

作台，然后将工件转过一个角度，缓慢垂向上升工作台，切到槽底小径，当粗铣出圆弧

面后，退出工件，将分度头转过180°，粗铣另一圆弧面，然后用千分尺测量小径尺寸，

达到要求后，依次铣削完槽底圆弧面。

二、用组合铣刀铣削矩形齿外花键

1．用组合铣刀铣削矩形齿外花键简述

2．用组合铣刀铣削矩形齿外花键时的注意事项

用组合铣刀铣削矩形齿外花键时，工件的装夹和校正方法与单刀铣削时相同，但

在选择和安装组合铣刀时，必须注意以下几点：

（1）应选用两把规格相同、直径相等的三面刃铣刀。

（2）在铣刀杆上安装中要先装上一把铣刀，然后套上宽度等于花键齿宽的垫圈，

再装上另一把三面刃铣刀。应进行试切，保证花键齿宽在公差范围内。