花键轴加工工艺及花键滚刀设计课件(PPT 31页)
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6）滚刀齿形最大齿形角：
过渡曲线高度验算
加工出的键齿直线部分高度：
其中g为过渡曲线高度，如图所示：
确定花键滚刀齿形
计算确定花键滚刀的法向齿形，常用的方法有： 1）计算法； 2）代圆弧法； 3）查表法。
采用代圆弧法计算得出以下结果：
14.213mm
14.033mm
-2.252mm
26.946mm
14.970mm
主要技术条件
5）精度等级取A级，滚刀制造公差及齿形误差见下表：
最大齿距误差
在两个齿距长度上最大齿距累积误差
外径的径向跳动 外径锥度（在全长上） 前刃面径向性偏差（只许斜入） 圆周节距最大累积误差 螺旋槽导程（T）的偏差
轴台的径向跳动 轴台的端面跳动 齿形高度（mm）
±20 ±30
40 65 30' 60 ±0.02 T=65 20 20 0.020
花键滚刀齿形误差分析
齿形误差分析计算结果如下表所示：
α
8° 10° 12° 14° 16° 18° 20°
Δρ×10-4
-30.89 21.509 9.452 -30.99 -64.69 -56.19 29.455
|Δρ|×10-4
总误差 键宽公差
验算
30.89
21.509 9.452 30.99 64.693 56.190 29.455
2）精车加工中，该零件利用中心孔和完成粗加 工的φ220的圆柱段进行装夹定位。
3）零件轴向的定位基准选择在外花键圆柱段以 及φ95轴段的外圆表面。
机床选择：
机床
C620-1卧式车床 X63卧式铣床 MD118磨床 Y3150E滚齿机 Y4250剃齿机
用途 粗、精车外轮廓，车削退刀槽
及螺纹 粗、精铣花键键槽 磨削各轴段外圆表面
Δhx1
Δhx2
齿顶距测量线 高度
hx（mm）
hx1
hx2
13.019° 17.293° 14.599 14.045 0.95 1.973 1.423 0.400
花键滚刀结构参数计算
3）倒角ε可在35°~50°的范围内选取，可参考下表：
齿数n
4~8
10~14
16~20
倒角ε
35°
40°
45°~50°
二维零件图
二维零件图
•
1、有事业的峰峦上，有汗水的溪流飞 淌；在 智慧的 珍珠里 ，有勤 奋的心 血闪光 。
•
2、人们走过的每一个足迹，都是自己 生命的 留言； 留给今 天翻过 的日历 ，留给 未来永 久的历 史。
花键尺寸要求：
热处理要求：
1）淬火加高温回火 HB198~269；
2）非齿面部分回火 HB269。
齿轮分析：
齿数 压力角 齿顶高系数 齿形公差
Z=15 α=20°
ha=1 ff=0.016
跨齿数
K=3
基节偏差
齿圈径向跳 动公差
fpb=±0.016 Fr=0.036
模数 螺旋角 齿根高系数 齿向公差
Δρ=|Δρ3|+|Δρ5=0.0074145 Δ/3=0.027/3=0.009
Δ/3≥Δρ，误差合格。
花键滚刀齿形
根据以上计算结果得出滚刀齿形如下：
花键滚刀结构参数计算
2）滚刀齿厚、齿高计算结果如下：
辅助角 β（mm）
β1
β2
法向齿厚 Sx（mm）
Sx1
Sx2
测量线距节线 高度
Δhx（mm）
花键的计算键宽
花键的计算内径 代圆弧半径和代圆弧中
心应协调 以上数据与计算数据基本相等，合格。
三维建模
根据以上的计算结果，在Pro/E平台进行三维建模，如下图所示：
主要技术条件
1）滚刀表面粗糙度：前刃面、齿形、内孔及两端面粗 糙度不小于3.2µm，轴台外不小于6.3µm。 2）滚刀内孔极限偏差不超过D1级。 3）滚刀外径、轴台直径和轴台长度的极限偏差不得超 过d10级。 4）滚刀总长度极限偏差不超过d9级。
花键轴加工工艺及花键滚刀设计
The processing method of spline shaft and the spline hob design
机械工程学院 张 建 20091118 指导教师：马术文 副教授
花键轴零件图分析
材料为17CrNiMo6合金
零件结构分析：
1)长度与直径之比L/D≈4，所以该工件属于钢性主轴; 2)主要加工表面有圆柱面、花键、、螺纹、齿轮，采用 一般的加工即可; 3)表面精度要求较高，需进行磨削方可满足要求; 4)加工中心孔时，采用专用夹具定位和加紧，螺纹加工 安排在半精加工后。
公法线长度
公法线长度公差 螺旋副中心距极
限偏差
mn=12 β=0° hf=1.25 FB=0.016 W=95.189 mm
FW=0.025
a+fa=744 ±0.04
主要表面加工方法：
加工表面
精度等级
花键轴右端面
IT7
花键轴左端面
IT11
Φ10中心孔
IT10
花键槽
IT7
Φ95外圆表面
IT5
Φ105外圆表面
已知花键轴花键键数n=10，故取ε=40°。
花键滚刀结构参数计算
4）铲背量K：
第二铲背量K1： Ⅰ型滚刀： Ⅱ型滚刀： 选Ⅰ型，取 5）滚刀全齿高：
花键滚刀结构参数计算
6）螺旋槽深度：
7）其余参数计算：
11.975mm 94.074mm
3228 27.059mm
花键滚刀校验计算
花键节圆直径 花键在节圆上的齿形角
加工齿轮
其他用具选择：
1）夹具选择： 车床专用夹具（三爪卡盘），铣床专用夹具，磨床专
用夹具，滚齿机专用夹具，剃齿机专用夹具。 2）刀具选择：
YG6端面车刀，YG6外圆车刀，麻花钻，切槽刀，平 行砂轮，滚齿刀，剃齿刀，锉刀。 3）量具选择：
游标卡尺，千分尺等。
切削用量选用：
切削用量选用：
根据以上工艺分析及切削用量等选择， 制作的加工工艺卡片以及工序卡片如论文 附录所示。
花键滚刀设计
根据花键轴花键尺寸，参考《复杂刀具设计手 册》，选定的花键滚刀基本尺寸及槽数如下表：
花键.轴尺寸 n—D×d×b
滚刀 外径 Deg
总长度 L
轴台 外径 D1
轴台 长度
l1
孔径 d
槽数 zg
10—88×82×12 100
85
55
4
32
14
花键滚刀齿形计算
花键滚刀齿形计算
5）花键侧在节圆上的齿形角：
IT3
齿轮左端面
IT7
粗糙度（µm） 加工方案
3.2
粗→半精→精车
12.5
粗车
6.3
钻孔
3.2
Байду номын сангаас
粗铣→精铣
粗→半精→精→
1.6
金刚石车
粗→半精→精→
0.8
金刚石车→磨削
3.2
粗→半精→精车
定位基准的选择：
1）粗车加工中，该零件可以利用零件左端φ95、 右端φ220的外圆柱段与中心孔，采用三爪卡盘一 夹一顶的装夹定位方式即可满足要求；
过渡曲线高度验算
加工出的键齿直线部分高度：
其中g为过渡曲线高度，如图所示：
确定花键滚刀齿形
计算确定花键滚刀的法向齿形，常用的方法有： 1）计算法； 2）代圆弧法； 3）查表法。
采用代圆弧法计算得出以下结果：
14.213mm
14.033mm
-2.252mm
26.946mm
14.970mm
主要技术条件
5）精度等级取A级，滚刀制造公差及齿形误差见下表：
最大齿距误差
在两个齿距长度上最大齿距累积误差
外径的径向跳动 外径锥度（在全长上） 前刃面径向性偏差（只许斜入） 圆周节距最大累积误差 螺旋槽导程（T）的偏差
轴台的径向跳动 轴台的端面跳动 齿形高度（mm）
±20 ±30
40 65 30' 60 ±0.02 T=65 20 20 0.020
花键滚刀齿形误差分析
齿形误差分析计算结果如下表所示：
α
8° 10° 12° 14° 16° 18° 20°
Δρ×10-4
-30.89 21.509 9.452 -30.99 -64.69 -56.19 29.455
|Δρ|×10-4
总误差 键宽公差
验算
30.89
21.509 9.452 30.99 64.693 56.190 29.455
2）精车加工中，该零件利用中心孔和完成粗加 工的φ220的圆柱段进行装夹定位。
3）零件轴向的定位基准选择在外花键圆柱段以 及φ95轴段的外圆表面。
机床选择：
机床
C620-1卧式车床 X63卧式铣床 MD118磨床 Y3150E滚齿机 Y4250剃齿机
用途 粗、精车外轮廓，车削退刀槽
及螺纹 粗、精铣花键键槽 磨削各轴段外圆表面
Δhx1
Δhx2
齿顶距测量线 高度
hx（mm）
hx1
hx2
13.019° 17.293° 14.599 14.045 0.95 1.973 1.423 0.400
花键滚刀结构参数计算
3）倒角ε可在35°~50°的范围内选取，可参考下表：
齿数n
4~8
10~14
16~20
倒角ε
35°
40°
45°~50°
二维零件图
二维零件图
•
1、有事业的峰峦上，有汗水的溪流飞 淌；在 智慧的 珍珠里 ，有勤 奋的心 血闪光 。
•
2、人们走过的每一个足迹，都是自己 生命的 留言； 留给今 天翻过 的日历 ，留给 未来永 久的历 史。
花键尺寸要求：
热处理要求：
1）淬火加高温回火 HB198~269；
2）非齿面部分回火 HB269。
齿轮分析：
齿数 压力角 齿顶高系数 齿形公差
Z=15 α=20°
ha=1 ff=0.016
跨齿数
K=3
基节偏差
齿圈径向跳 动公差
fpb=±0.016 Fr=0.036
模数 螺旋角 齿根高系数 齿向公差
Δρ=|Δρ3|+|Δρ5=0.0074145 Δ/3=0.027/3=0.009
Δ/3≥Δρ，误差合格。
花键滚刀齿形
根据以上计算结果得出滚刀齿形如下：
花键滚刀结构参数计算
2）滚刀齿厚、齿高计算结果如下：
辅助角 β（mm）
β1
β2
法向齿厚 Sx（mm）
Sx1
Sx2
测量线距节线 高度
Δhx（mm）
花键的计算键宽
花键的计算内径 代圆弧半径和代圆弧中
心应协调 以上数据与计算数据基本相等，合格。
三维建模
根据以上的计算结果，在Pro/E平台进行三维建模，如下图所示：
主要技术条件
1）滚刀表面粗糙度：前刃面、齿形、内孔及两端面粗 糙度不小于3.2µm，轴台外不小于6.3µm。 2）滚刀内孔极限偏差不超过D1级。 3）滚刀外径、轴台直径和轴台长度的极限偏差不得超 过d10级。 4）滚刀总长度极限偏差不超过d9级。
花键轴加工工艺及花键滚刀设计
The processing method of spline shaft and the spline hob design
机械工程学院 张 建 20091118 指导教师：马术文 副教授
花键轴零件图分析
材料为17CrNiMo6合金
零件结构分析：
1)长度与直径之比L/D≈4，所以该工件属于钢性主轴; 2)主要加工表面有圆柱面、花键、、螺纹、齿轮，采用 一般的加工即可; 3)表面精度要求较高，需进行磨削方可满足要求; 4)加工中心孔时，采用专用夹具定位和加紧，螺纹加工 安排在半精加工后。
公法线长度
公法线长度公差 螺旋副中心距极
限偏差
mn=12 β=0° hf=1.25 FB=0.016 W=95.189 mm
FW=0.025
a+fa=744 ±0.04
主要表面加工方法：
加工表面
精度等级
花键轴右端面
IT7
花键轴左端面
IT11
Φ10中心孔
IT10
花键槽
IT7
Φ95外圆表面
IT5
Φ105外圆表面
已知花键轴花键键数n=10，故取ε=40°。
花键滚刀结构参数计算
4）铲背量K：
第二铲背量K1： Ⅰ型滚刀： Ⅱ型滚刀： 选Ⅰ型，取 5）滚刀全齿高：
花键滚刀结构参数计算
6）螺旋槽深度：
7）其余参数计算：
11.975mm 94.074mm
3228 27.059mm
花键滚刀校验计算
花键节圆直径 花键在节圆上的齿形角
加工齿轮
其他用具选择：
1）夹具选择： 车床专用夹具（三爪卡盘），铣床专用夹具，磨床专
用夹具，滚齿机专用夹具，剃齿机专用夹具。 2）刀具选择：
YG6端面车刀，YG6外圆车刀，麻花钻，切槽刀，平 行砂轮，滚齿刀，剃齿刀，锉刀。 3）量具选择：
游标卡尺，千分尺等。
切削用量选用：
切削用量选用：
根据以上工艺分析及切削用量等选择， 制作的加工工艺卡片以及工序卡片如论文 附录所示。
花键滚刀设计
根据花键轴花键尺寸，参考《复杂刀具设计手 册》，选定的花键滚刀基本尺寸及槽数如下表：
花键.轴尺寸 n—D×d×b
滚刀 外径 Deg
总长度 L
轴台 外径 D1
轴台 长度
l1
孔径 d
槽数 zg
10—88×82×12 100
85
55
4
32
14
花键滚刀齿形计算
花键滚刀齿形计算
5）花键侧在节圆上的齿形角：
IT3
齿轮左端面
IT7
粗糙度（µm） 加工方案
3.2
粗→半精→精车
12.5
粗车
6.3
钻孔
3.2
Байду номын сангаас
粗铣→精铣
粗→半精→精→
1.6
金刚石车
粗→半精→精→
0.8
金刚石车→磨削
3.2
粗→半精→精车
定位基准的选择：
1）粗车加工中，该零件可以利用零件左端φ95、 右端φ220的外圆柱段与中心孔，采用三爪卡盘一 夹一顶的装夹定位方式即可满足要求；