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： 1000601000600.9n 993.14200v D π⨯⨯⨯⨯==≈⨯（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a p1d)试切1～3毫米 e)向右退出，停车，测量 f)调整切深至a p2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40 b) 错误：直接退至30 c)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=0.0400.0987--mm ，B '=(7.4±0.045)mm 。

2.小径d=0.0200.04128--mm ；d '=(28.4±0.045)mm 。

3.大径D=0.370.4734--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v f=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： d 33.65280.40.4 3.3222D H '--=+=+= (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 。