CN103962805A - 卷筒空心轴深孔内渐开线花键加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卷筒空心轴深孔内渐开线花键加工方法，包括以下步骤：S1、加工空心轴的其他部位；S2、制作渐开线花键样板；S3、制作分度定位板；S4、通过螺栓将渐开线花键样板安装在空心轴的右端，将分度定位板安装在空心轴的左端；S5、将空心轴放置在两个定位夹具上，找平找正，转动空心轴，使第一定位销位于最低位置，然后定位夹紧；S6、用渐开线花键样板刃磨成型刀具，然后将成型刀具组装立铣头上；S7、调整立铣头位置，加工第一花键齿；S8、松开定位夹具，转动空心轴，使第二定位销位于最低位置，定位夹紧，重复步骤S7，加工第二花键齿。本发明采用精密样板辅助加工法，实现空心轴深孔内渐开线花键的加工，制造精度高。
Description
技术领域
本发明属于冶金设备制造领域，具体涉及一种卷筒空心轴深孔内渐开线花键加工方法。
背景技术
卷筒扇形板、棱锥轴和空心轴因其价值高、功能独特被称为卷筒三大件，作为三大件之一的空心轴，在卷取机中起着承担载荷、传递扭矩的作用。由于卷筒传递扭矩大、动平衡要求高，所以空心轴与棱锥轴之间采用了渐开线花键连接，渐开线花键具有强度好，定位精度高的特点，在高精密机械传动中广泛应用。但是，卷筒空心轴结构复杂，精度要求高，在其深孔内加工渐开线花键，是制造的难点。
渐开线内花键通常只能在专用精密加工机床上进行，如插床、拉床等，受机床空间限制，插床通常只适合盘状零件加工；而拉床受拉刀成本限制，通常也只适应批量产品的加工。卷筒空心轴深孔内渐开线花键由于位置独特，无法在插床、拉床等专用精密机床上加工。为解决该加工难题，设计者们往往采用了变通方式，将原花键改为花键套，花键套与配合安装孔分别加工后，再镶嵌在原花键位置，采用这种分体式花键套结构的方式，虽然解决了内花键的加工问题，但连接处强度存在薄弱环节，无法满足卷筒高速重载的强度要求，为设备运行埋下了隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种卷筒空心轴深孔内渐开线花键加工方法，它采用精密样板辅助加工法，可以有效解决卷筒空心轴深孔内渐开线花键加工的难题，且制造精度高，有利于提升卷筒整体精度，满足卷筒高速、大张力运行的工艺要求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，
一种卷筒空心轴深孔内渐开线花键加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、除渐开线花键外，卷筒空心轴的其他部位先加工至设计要求；
S2、制作渐开线花键样板，
a）渐开线花键样板的内花键参数与卷筒空心轴深孔内的渐开线花键参数相一致，
b）渐开线花键样板的端面螺孔与卷筒空心轴右端的端面螺孔的位置、尺寸相一致，
c）渐开线花键样板上设有第一凸缘，所述第一凸缘的外径与卷筒空心轴右端的内径过渡配合；
S3、制作分度定位板，
a）分度定位板的分度孔的数量、位置与卷筒空心轴深孔内渐开线花键的数量、位置一致，所述分度孔内设置有相配合的定位销，
b）分度定位板的端面螺孔与卷筒空心轴左端的端面螺孔的位置、尺寸相一致，
c）分度定位板上设有第二凸缘，所述第二凸缘的外径与卷筒空心轴左端的内径过渡配合；
S4、通过螺栓将渐开线花键样板安装在卷筒空心轴的右端，通过螺栓将分度定位板安装在卷筒空心轴的左端；
S5、先将步骤S4中组装好的卷筒空心轴放置在两个定位夹具上，然后在机床上用百分表找平找正，再任选一个定位销作为第一定位销，以第一定位销为基准同向依次定义第二定位销、第三定位销、…、第N定位销，转动卷筒空心轴，使所述第一定位销位于最低位置，标记该最低位置，然后通过定位夹具定位夹紧；
S6、用渐开线花键样板刃磨成型刀具，使成型刀具的刀头与渐开线花键样板的内花键一致，然后将成型刀具组装在机床的立铣头上；
S7、调整立铣头位置，使成型刀具的刀头对准卷筒空心轴深孔内待加工渐开线花键位置圆弧最低点，根据待加工渐开线花键的齿深度要求加工第一花键齿；
S8、松开定位夹具，转动卷筒空心轴，使第二定位销位于步骤S5中标记的最低位置，然后通过定位夹具定位夹紧，重复步骤S7，加工第二花键齿；
S9、重复步骤S8，依次使第三定位销、…、第N定位销位于步骤S5中标记的最低位置，直至完成所有花键齿的加工。
按上述技术方案，所述分度孔为精制孔。
按上述技术方案，所述定位夹具为V形可调支座。
本发明产生的有益效果是：本发明采用精密样板辅助加工法，可解决卷筒空心轴内渐开线花键精密加工的难题，实现了卷筒空心轴深孔内渐开线花键的加工，而且制造精度高，能有效提升卷筒整体精度，并且现场使用情况表明，使用该方法加工的空心轴的卷筒工作平稳、噪音小，完全满足卷筒高速、大张力运行的工艺要求，因此该方法在同类产品机加工中具有较好的推广应用价值。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的示意图；
图2是卷筒空心轴的结构示意图；
图3是卷筒空心轴深孔内渐开线花键的结构示意图；
图4是渐开线花键样板的结构示意图；
图5是图4的侧视图；
图6是分度定位板的结构示意图；
图7是图6的侧视图.
其中：1-V形可调支座、2-卷筒空心轴、3-渐开线花键、4-成型刀具、5-立铣头、6-渐开线花键样板、7-镗床、8-分度定位板、9-定位销、10-渐开线花键样板的内花键、11-渐开线花键样板的端面螺孔、12-第一凸缘、13-分度孔、14-分度定位板的端面螺孔、15-第二凸缘。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1～图7所示，提供一种卷筒空心轴深孔内渐开线花键加工方法，包括以下步骤：
S1、除渐开线花键3外，卷筒空心轴2的其他部位先加工至设计要求, 这样可以尽量保证渐开线花键与卷筒空心轴的同轴度；
S2、制作渐开线花键样板6，该样板为带有凸缘的盘状结构，可以用镗床或插床等精密机床加工其内的渐开线花键，
a）渐开线花键样板的内花键10参数与卷筒空心轴深孔内的渐开线花键参数相一致，
b）渐开线花键样板的端面螺孔11与卷筒空心轴右端的端面螺孔的位置、尺寸相一致，端面螺孔有4个，
c）渐开线花键样板6上设有第一凸缘12，第一凸缘12的外径与卷筒空心轴右端的内径过渡配合；
S3、制作分度定位板8，该定位板也为带有凸缘的盘状结构，
a）分度定位板8的分度孔13的数量、位置与卷筒空心轴深孔内渐开线花键的数量、位置一致，分度孔13内设置有相配合的定位销9，分度孔13为精制孔，精制孔可以在数控机床上加工而成，
b）分度定位板的端面螺孔14与卷筒空心轴左端的端面螺孔的位置、尺寸相一致，端面螺孔有4个，
c）分度定位板8上设有第二凸缘15，第二凸缘15的外径与卷筒空心轴左端的内径过渡配合；
S4、通过螺栓将渐开线花键样板6安装在卷筒空心轴的右端，通过螺栓将分度定位板8安装在卷筒空心轴的左端，在此过程中，渐开线花键样板的4个端面螺孔与卷筒空心轴右端的4个端面螺孔对齐，分度定位板的4个端面螺孔与卷筒空心轴左端的个端面螺孔对齐，可以确保渐开线花键样板6、分度定位板8和卷筒空心轴的同轴度；
S5、先将步骤S4中组装好的卷筒空心轴2放置在两个定位夹具上，然后在机床上用百分表找平找正，在本实施例中，定位夹具为V形可调支座1，机床为镗床7，再任选一个定位销作为第一定位销，以第一定位销为基准同向依次定义第二定位销、第三定位销、…、第N定位销，转动卷筒空心轴2，使所述第一定位销位于最低位置，标记该最低位置，然后通过V形可调支座1定位夹紧；
S6、用渐开线花键样6板刃磨成型刀具4，使成型刀具4的刀头与渐开线花键样板6的内花键一致，然后将成型刀具4组装在镗床7的立铣头5上；
S7、调整立铣头5的位置，使成型刀具4的刀头对准卷筒空心轴深孔内待加工渐开线花键位置圆弧最低点，根据待加工渐开线花键的齿深度要求加工第一花键齿；
S8、松开V形可调支座1，转动卷筒空心轴，使第二定位销位于步骤S5中标记的最低位置，然后通过V形可调支座1定位夹紧，重复步骤S7，加工第二花键齿；
S9、重复步骤S8，依次使第三定位销、…、第N定位销位于步骤S5中标记的最低位置，直至完成所有花键齿的加工。
本发明的工作原理是：先制作渐开线花键样板，不仅可以检测与卷筒空心轴内渐开线花键相配合的棱椎轴外渐开线花键是否符合设计要求，还可以刃磨成型刀具的刀头，使其刀头与待加工渐开线花键轮廓一致，然后制作分度定位板，通过其上开设的分度孔对待加工渐开线花键的花键齿进行定位，每一个待加工的花键齿都有一个分度孔与其对应，当加工某个花键齿时，先旋转卷筒空心轴，使与该花键齿相对应的分度孔处于最低位置，再将成型刀具也调至待加工渐开线花键圆弧的最低位置，再按设计要求加工花键齿的深度，其余各花键齿以此类推，直至完成全部花键齿的加工。
本发明采用精密样板辅助加工法，实现卷筒空心轴深孔内渐开线花键的加工，而且制造精度高，使用该空心轴可以提升卷筒整体精度，满足卷筒高速、大张力运行的工艺要求。本发明同样适用于其他空心轴深孔内渐开线花键的加工，也适用于矩形花键等其他花键的加工。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种卷筒空心轴深孔内渐开线花键加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、除渐开线花键外，卷筒空心轴的其他部位先加工至设计要求；
S2、制作渐开线花键样板，
a）渐开线花键样板的内花键参数与卷筒空心轴深孔内的渐开线花键参数相一致，
b）渐开线花键样板的端面螺孔与卷筒空心轴右端的端面螺孔的位置、尺寸相一致，
c）渐开线花键样板上设有第一凸缘，所述第一凸缘的外径与卷筒空心轴右端的内径过渡配合；
S3、制作分度定位板，
a）分度定位板的分度孔的数量、位置与卷筒空心轴深孔内渐开线花键的数量、位置一致，所述分度孔内设置有相配合的定位销，
b）分度定位板的端面螺孔与卷筒空心轴左端的端面螺孔的位置、尺寸相一致，
c）分度定位板上设有第二凸缘，所述第二凸缘的外径与卷筒空心轴左端的内径过渡配合；
S4、通过螺栓将渐开线花键样板安装在卷筒空心轴的右端，通过螺栓将分度定位板安装在卷筒空心轴的左端；
S5、先将步骤S4中组装好的卷筒空心轴放置在两个定位夹具上，然后在机床上用百分表找平找正，再任选一个定位销作为第一定位销，以第一定位销为基准同向依次定义第二定位销、第三定位销、…、第N定位销，转动卷筒空心轴，使所述第一定位销位于最低位置，标记该最低位置，然后通过定位夹具定位夹紧；
S6、用渐开线花键样板刃磨成型刀具，使成型刀具的刀头与渐开线花键样板的内花键一致，然后将成型刀具组装在机床的立铣头上；
S7、调整立铣头位置，使成型刀具的刀头对准卷筒空心轴深孔内待加工渐开线花键位置圆弧最低点，根据待加工渐开线花键的齿深度要求加工第一花键齿；
S8、松开定位夹具，转动卷筒空心轴，使第二定位销位于步骤S5中标记的最低位置，然后通过定位夹具定位夹紧，重复步骤S7，加工第二花键齿；
S9、重复步骤S8，依次使第三定位销、…、第N定位销位于步骤S5中标记的最低位置，直至完成所有花键齿的加工。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述分度孔为精制孔。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述定位夹具为V形可调支座。
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