CN115255843A - 一种高精度大型矩形花键轴的加工方法 - Google Patents

Abstract

一种高精度大型矩形花键轴的加工方法，包括第一步加工预处理步骤、第二步粗加工花键轴步骤、第三步粗铣花键轴步骤、第四步精加工花键轴步骤、第五步半精铣花键、第六步精铣花键步骤和第七步抛光步骤，加工过程中通过分度工装保证花键轴在铣床上的分度精度。本设计不仅可以通过普通落地铣对大型花键轴进行高精度加工，实现了高精度大型花键轴的生产，降低了生产加工成本，而且可以通过分度工装保证粗铣时的分度精度，减少对高精度分度盘的依赖，有效降低加工成本。

Description

一种高精度大型矩形花键轴的加工方法

技术领域

本发明涉及一种加工方法，尤其涉及一种高精度大型矩形花键轴的加工方法，具体适用于可以对大型矩形花键轴进行高精度加工的加工方法。

背景技术

花键轴是指在圆柱型轴体的圆柱面一周均布键齿的结构，主要分为矩形花键和渐开线花键两种，一般用于传递机械扭矩；其中矩形花键轴通常应用于飞机、汽车、拖拉机、机床制造业、农业机械及一般机械传动等装置，由于矩形花键轴多齿工作，所以承载能力高，对中性、导向性较好，而其齿根较浅的特点可以使其应力集中小。

矩形花键轴通常使用展成法或单刀加工法进行加工，展成法在花键铣床上利用成形铣刀直接铣出齿间轮廓，该方法加工效率高，分度精度准确，加工变形小，而单刀加工法是通过单刀铣削矩形齿外花键，以加工大径定心的矩形花键轴为主。

虽然这两种加工方法都可以对矩形花键轴进行生产加工，但其仍存在以下缺陷：

1、常见的花键铣床只适合尺寸较小的花键轴的加工，而对于大型花键轴在使用展成法加工时需要定制大型机床，成本较高，准备周期长，同时定制机床使用范围窄，柔性化程度低，无法广泛应用。

2、单刀加工法工件太重，无法保证分度精度，不能保证各花键齿的底部为圆弧且在同一圆弧面上。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的花键铣床无法低成本的对大型花键轴进行加工，而单刀加工法在大型花键轴加工时无法保证加工精度的缺点，提供了一种可以可以对大型矩形花键轴进行高精度加工的加工方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：

一种高精度大型矩形花键轴的加工方法，所述加工方法包括：

第一步：加工预处理，使用镗床对待加工花键轴两端的中心位置各镗出一个闷头安装孔，在两个闷头安装孔内各安装一个粗加工闷头，所述粗加工闷头与闷头安装孔为过盈配合，所述粗加工闷头的旋转中心开设有顶针安装孔，所述顶针安装孔设置于待加工花键轴旋转轴的延长线上，此时进入第二步粗加工花键轴步骤；

第二步：粗加工花键轴，将待加工花键轴固定设置于车床上，所述待加工花键轴的两端通过顶针安装孔与车床两侧的顶针限位配合，当待加工花键轴两端均固定完成后，操作者根据图纸的设计要求通过车床车削待加工花键轴外圆，并留出外圆加工余量，同时沿待加工花键轴轴向留出长度加工余量后截断待加工花键轴，此时进入第三步粗铣花键轴步骤；

第三步：粗铣花键轴，将完成粗加工的待加工花键轴固定在铣床上的高精度分度盘中，操作者校正待加工花键轴的上母线和侧母线，校正精度为0.1毫米，待加工花键轴校正完成后,操作者使用方肩铣刀沿对角交替粗铣待加工花键轴的各个花键槽，并留出铣削加工余量，待加工花键轴上的所有花键槽均加工完成后，对待加工花键轴进行退火处理，此时进入第四步精加工花键轴步骤；

第四步：精加工花键轴，将完成粗铣的待加工花键轴固定在镗床上，操作者通过镗床精镗待加工花键轴的两端面和闷头安装孔，使闷头安装孔与精加工闷头满足0.02毫米过盈量，并将精加工闷头安装至闷头安装孔内，所述精加工闷头的旋转中心开设有顶针安装孔，所述顶针安装孔设置于待加工花键轴旋转轴的延长线上；

将待加工花键轴固定于车床上，所述车床两端的顶针分别与待加工花键轴两端的顶针安装孔限位配合，根据图纸的设计要求通过车床精车待加工花键轴各处外圆到图纸尺寸，此时进入第五步半精铣花键步骤；

第五步：半精铣花键，将完成精加工的待加工花键轴固定在铣床上的分度辅助设备中，操作者通过圆刀片三面刃仿形铣刀仿形加工待加工花键轴上各个花键左、右两侧的两个半槽，当待加工花键轴上所有花键两侧的半槽均加工完成后，再通过铣床加工各个花键的根部圆角，当待加工花键轴上所有花键的根部圆角均加工完成后，再通过铣床加工各个花键之间的小径，当各个花键之间的小径均加工完成后进入第六步精铣花键步骤；

第六步：精铣花键，操作者通过圆刀片三面刃仿形铣5精铣待加工花键轴上各个花键的左、右齿侧，并测量各个花键的下母线到下齿侧距离为L1、上母线到上齿侧距离为L2，当各个花键|L1-L2|≤0.03毫米时，加工完成，当|L1-L2|＞0.03毫米时，对尺寸超标花键的L1及L2中数值较小的一侧进行精铣，直到尺寸满足|L1-L2|≤0.03毫米。

所述分度辅助设备为分度工装，所述分度工装包括分度盘和多个限位结构，所述分度盘为圆盘结构，多个限位结构均为扇形结构，多个限位结构沿圆周方向均匀固定设置于分度盘的顶部，多个限位结构与待加工花键轴上的花键对应设置，相邻限位结构之间设置有与待加工花键轴上的花键槽对应的加工槽，所述加工槽的宽度与花键槽的宽度相等，各个加工槽的分度精度小于等于30分；所述第五步半精铣花键步骤和第六步精铣花键步骤中，操作者将分度工装设置于铣床上铣刀的正下方，所述待加工花键轴的远花键端固定于分度工装上。

所述分度辅助设备为高精度分度盘，所述高精度分度盘设置于铣床上铣刀的正下方，所述待加工花键轴的远花键端固定于高精度分度盘的卡盘上。

所述第二步粗加工花键轴步骤中，当待加工花键轴外圆车削完成后，操作者取下待加工花键轴，并进行调头加工保证待加工花键轴各处外圆同轴度小于0.1毫米。

所述第二步粗加工花键轴步骤中外圆加工余量为单边3mm，所述长度加工余量为250mm。

所述第三步粗铣花键轴步骤中，操作者采用对角加工的方法粗铣待加工花键轴上的各个花键槽，待加工花键轴上的其中一个花键槽加工完成后，操作者均对待加工花键轴的上母线和侧母线进行校正。

所述第五步半精铣花键步骤中，当完成精加工的待加工花键轴固定在铣床上后，操作者进行对刀步骤，检查试切处与轴向伸出端对刀外圆跳动，当跳动小于等于0.015毫米时，操作者继续通过铣床仿形加工待加工花键轴上各个花键左、右两侧的两个半槽，当跳动大于0.015毫米时，操作者更换铣刀，并重复进行对刀步骤，直到跳动小于等于0.015毫米。

所述加工方法还包括抛光步骤，所述抛光步骤为：

当第六步精铣花键完成后，操作者检查待加工花键轴表面粗糙度，若待加工花键轴表面粗糙度未达到Ra1.6，则使用仿形砂轮对待加工花键轴表面进行抛光，操作者将待加工花键轴固定于车床上，将仿形砂轮的夹持部固定设置于车床的刀架上，此时操作者开启车床，并通过刀架驱动仿形砂轮沿待加工花键轴轴向往复运动对待加工花键轴表面进行抛光，当仿形砂轮完成一次往复后，重新测量待加工花键轴表面粗糙度，直到待加工花键轴表面粗糙度满足Ra1.6。

所述仿形砂轮包括夹持部、风动管和千叶轮，所述夹持部固定设置于风动管的一端，所述千叶轮可旋转的设置于风动管的另一端，所述风动管的一端开口与高压空气源相连通，所述风动管内设置有风动叶片，所述千叶轮与风动叶片传动连接。

所述待加工花键轴的长度大于2000mm，所述待加工花键轴的直径大于φ200 mm，所述待加工花键轴中花键槽的宽度大于30 mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种高精度大型矩形花键轴的加工方法中通过第三步粗铣花键轴步骤、第五步半精铣花键和第六步精铣花键步骤，依序对花键轴上的花键进行铣削，第三步粗铣花键轴步骤使用方肩铣刀沿对角交替粗铣待加工花键轴的各个花键并进行退火处理，减少后续加工的铣削量，同时减少工件加工应力的引起加工误差，第五步半精铣花键中对花键进行仿形加工，进而形成花键和花键槽，再通过第六步精铣花键步骤加工花键齿侧，保证各花键的对称度，加工过程不需要专用的花键铣床，可以通过普通落地铣对大型花键轴进行高精度加工。因此，本设计可以通过普通落地铣对大型花键轴进行高精度加工，实现了高精度大型花键轴的生产，降低了生产加工成本。

2、本发明一种高精度大型矩形花键轴的加工方法中第一步加工预处理步骤和第四步精加工花键轴步骤中通过镗床加工出闷头安装孔，闷头安装孔内可以安装粗加工闷头或精加工闷头，通过粗加工闷头或精加工闷头使花键轴以不同角度与车床配合，进而进行后续加工步骤，在保证加工精度的同时可以减少加工步骤。因此，本设计可以根据加工要求通过镗床加工出不同精度的闷头安装孔以配合粗加工闷头或精加工闷头，在保证加工精度的同时可以减少加工步骤。

3、本发明一种高精度大型矩形花键轴的加工方法中第五步半精铣花键步骤和第六步精铣花键步骤可以使用同一铣床进行，在加工过程不需要更换加工设备，避免多次装夹校正。因此，本设计可以使用同一铣床对花键轴进行半精铣和精铣，避免多次进行装夹校正，有效提高加工精度。

4、本发明一种高精度大型矩形花键轴的加工方法中通过分度工装保证第三步粗铣花键轴步骤中加工的分度精度，分度工装上设置的限位结构对应花键轴上各花键设置，分度工装上开设的加工槽对应待加工花键轴上的花键槽设置，使得加工过程中，只需要保证待加工的花键槽旋转到加工位置后，待加工的花键槽所对应的加工槽侧部处于同一位置，即可保证花键轴的分度精度，减少对高精度分度盘的依赖，降低加工成本。因此，本设计可以通过分度工装保证粗铣时的分度精度，减少对高精度分度盘的依赖，有效降低加工成本。

5、本发明一种高精度大型矩形花键轴的加工方法还包括抛光步骤，抛光步骤中通过将仿形砂轮安装在车床上保证仿形砂轮精确的移动，仿形砂轮通过高压空气驱动风动叶片旋转，风动叶片带动千叶轮对花键轴表面进行轴向往复抛光，以满足花键轴表面粗糙度要求。因此，本设计可以通过安装在车床上的仿形砂轮对花键轴表面进行轴向往复抛光，以满足花键轴表面粗糙度要求，有效提高使用本加工方法加工的花键轴的性能。

附图说明

图1是本发明中待加工花键轴的截面图。

图2是本发明第三步粗铣花键轴步骤的加工工艺图。

图3是本发明第五步半精铣花键轴步骤和第六步精铣花键步骤的加工工艺图。

图4是本发明中分度工装的结构示意图。

图5是本发明中仿形砂轮的结构示意图。

图中：待加工花键轴1、闷头安装孔11、顶针安装孔12、根部圆角13、分度工装2、分度盘21、限位结构22、加工槽23、仿形砂轮3、夹持部31、风动管32、千叶轮33、方肩铣刀4、圆刀片三面刃仿形铣刀5。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1至图5，一种高精度大型矩形花键轴的加工方法，所述加工方法包括：

第一步：加工预处理，使用镗床对待加工花键轴1两端的中心位置各镗出一个闷头安装孔11，在两个闷头安装孔11内各安装一个粗加工闷头，所述粗加工闷头与闷头安装孔11为过盈配合，所述粗加工闷头的旋转中心开设有顶针安装孔12，所述顶针安装孔12设置于待加工花键轴1旋转轴的延长线上，此时进入第二步粗加工花键轴步骤；

第二步：粗加工花键轴，将待加工花键轴1固定设置于车床上，所述待加工花键轴1的两端通过顶针安装孔12与车床两侧的顶针限位配合，当待加工花键轴1两端均固定完成后，操作者根据图纸的设计要求通过车床车削待加工花键轴1外圆，并留出外圆加工余量，同时沿待加工花键轴1轴向留出长度加工余量后截断待加工花键轴1，此时进入第三步粗铣花键轴步骤；

第三步：粗铣花键轴，将完成粗加工的待加工花键轴1固定在铣床上的高精度分度盘中，操作者校正待加工花键轴1的上母线和侧母线，校正精度为0.1毫米，待加工花键轴1校正完成后,操作者使用方肩铣刀4沿对角交替粗铣待加工花键轴1的各个花键槽，并留出铣削加工余量，待加工花键轴1上的所有花键槽均加工完成后，对待加工花键轴1进行退火处理，此时进入第四步精加工花键轴步骤；

第四步：精加工花键轴，将完成粗铣的待加工花键轴1固定在镗床上，操作者通过镗床精镗待加工花键轴1的两端面和闷头安装孔11，使闷头安装孔11与精加工闷头满足0.02毫米过盈量，并将精加工闷头安装至闷头安装孔11内，所述精加工闷头的旋转中心开设有顶针安装孔12，所述顶针安装孔12设置于待加工花键轴1旋转轴的延长线上；

将待加工花键轴1固定于车床上，所述车床两端的顶针分别与待加工花键轴1两端的顶针安装孔12限位配合，根据图纸的设计要求通过车床精车待加工花键轴1各处外圆到图纸尺寸，此时进入第五步半精铣花键步骤；

第五步：半精铣花键，将完成精加工的待加工花键轴1固定在铣床上的分度辅助设备中，操作者通过圆刀片三面刃仿形铣刀5仿形加工待加工花键轴1上各个花键左、右两侧的两个半槽，当待加工花键轴1上所有花键两侧的半槽均加工完成后，再通过铣床加工各个花键的根部圆角13，当待加工花键轴1上所有花键的根部圆角13均加工完成后，再通过铣床加工各个花键之间的小径，当各个花键之间的小径均加工完成后进入第六步精铣花键步骤；

第六步：精铣花键，操作者通过圆刀片三面刃仿形铣5精铣待加工花键轴1上各个花键的左、右齿侧，并测量各个花键的下母线到下齿侧距离为L1、上母线到上齿侧距离为L2，当各个花键|L1-L2|≤0.03毫米时，加工完成，当|L1-L2|＞0.03毫米时，对尺寸超标花键的L1及L2中数值较小的一侧进行精铣，直到尺寸满足|L1-L2|≤0.03毫米。

所述分度辅助设备为分度工装2，所述分度工装2包括分度盘21和多个限位结构22，所述分度盘21为圆盘结构，多个限位结构22均为扇形结构，多个限位结构22沿圆周方向均匀固定设置于分度盘21的顶部，多个限位结构22与待加工花键轴1上的花键对应设置，相邻限位结构22之间设置有与待加工花键轴1上的花键槽对应的加工槽23，所述加工槽23的宽度与花键槽的宽度相等，各个加工槽23的分度精度小于等于30分；所述第五步半精铣花键步骤和第六步精铣花键步骤中，操作者将分度工装2设置于铣床上铣刀的正下方，所述待加工花键轴1的远花键端固定于分度工装2上。

所述分度辅助设备为高精度分度盘，所述高精度分度盘设置于铣床上铣刀的正下方，所述待加工花键轴1的远花键端固定于高精度分度盘的卡盘上。

所述第二步粗加工花键轴步骤中，当待加工花键轴1外圆车削完成后，操作者取下待加工花键轴1，并进行调头加工保证待加工花键轴1各处外圆同轴度小于0.1毫米。

所述第二步粗加工花键轴步骤中外圆加工余量为单边3mm，所述长度加工余量为250mm。

所述第三步粗铣花键轴步骤中，操作者采用对角加工的方法粗铣待加工花键轴1上的各个花键槽，待加工花键轴1上的其中一个花键槽加工完成后，操作者均对待加工花键轴1的上母线和侧母线进行校正。

所述第五步半精铣花键步骤中，当完成精加工的待加工花键轴1固定在铣床上后，操作者进行对刀步骤，检查试切处与轴向伸出端对刀外圆跳动，当跳动小于等于0.015毫米时，操作者继续通过铣床仿形加工待加工花键轴1上各个花键左、右两侧的两个半槽，当跳动大于0.015毫米时，操作者更换铣刀，并重复进行对刀步骤，直到跳动小于等于0.015毫米。

所述加工方法还包括抛光步骤，所述抛光步骤为：

当第六步精铣花键完成后，操作者检查待加工花键轴1表面粗糙度，若待加工花键轴1表面粗糙度未达到Ra1.6，则使用仿形砂轮3对待加工花键轴1表面进行抛光，操作者将待加工花键轴1固定于车床上，将仿形砂轮3的夹持部31固定设置于车床的刀架上，此时操作者开启车床，并通过刀架驱动仿形砂轮3沿待加工花键轴1轴向往复运动对待加工花键轴1表面进行抛光，当仿形砂轮3完成一次往复后，重新测量待加工花键轴1表面粗糙度，直到待加工花键轴1表面粗糙度满足Ra1.6。

所述仿形砂轮3包括夹持部31、风动管32和千叶轮33，所述夹持部31固定设置于风动管32的一端，所述千叶轮33可旋转的设置于风动管32的另一端，所述风动管32的一端开口与高压空气源相连通，所述风动管32内设置有风动叶片，所述千叶轮33与风动叶片传动连接。

所述待加工花键轴1的长度大于2000mm，所述待加工花键轴1的直径大于φ200mm，所述待加工花键轴1中花键槽的宽度大于30 mm。

本发明的原理说明如下：

本发明中母线指，花键轴旋转过程中，各花键的顶部旋转形成的圆柱面上与花键轴的旋转轴相平行的各线；上母线为各母线中相对位置最高的线，侧母线为各母线中位于花键轴两侧的线，下母线为各母线中相对位置最低的线。

实施例1：

一种高精度大型矩形花键轴的加工方法，所述加工方法包括：

第一步：加工预处理，使用镗床对待加工花键轴1两端的中心位置各镗出一个闷头安装孔11，在两个闷头安装孔11内各安装一个粗加工闷头，所述粗加工闷头与闷头安装孔11为过盈配合，所述粗加工闷头的旋转中心开设有顶针安装孔12，所述顶针安装孔12设置于待加工花键轴1旋转轴的延长线上，此时进入第二步粗加工花键轴步骤；

第二步：粗加工花键轴，将待加工花键轴1固定设置于车床上，所述待加工花键轴1的两端通过顶针安装孔12与车床两侧的顶针限位配合，当待加工花键轴1两端均固定完成后，操作者根据图纸的设计要求通过车床车削待加工花键轴1外圆，并留出外圆加工余量，同时沿待加工花键轴1轴向留出长度加工余量后截断待加工花键轴1，此时进入第三步粗铣花键轴步骤；

第三步：粗铣花键轴，将完成粗加工的待加工花键轴1固定在铣床上的高精度分度盘中，操作者校正待加工花键轴1的上母线和侧母线，校正精度为0.1毫米，待加工花键轴1校正完成后,操作者使用方肩铣刀4沿对角交替粗铣待加工花键轴1的各个花键槽，并留出铣削加工余量，待加工花键轴1上的所有花键槽均加工完成后，对待加工花键轴1进行退火处理，此时进入第四步精加工花键轴步骤；

第四步：精加工花键轴，将完成粗铣的待加工花键轴1固定在镗床上，操作者通过镗床精镗待加工花键轴1的两端面和闷头安装孔11，使闷头安装孔11与精加工闷头满足0.02毫米过盈量，并将精加工闷头安装至闷头安装孔11内，所述精加工闷头的旋转中心开设有顶针安装孔12，所述顶针安装孔12设置于待加工花键轴1旋转轴的延长线上；

将待加工花键轴1固定于车床上，所述车床两端的顶针分别与待加工花键轴1两端的顶针安装孔12限位配合，根据图纸的设计要求通过车床精车待加工花键轴1各处外圆到图纸尺寸，此时进入第五步半精铣花键步骤；

第五步：半精铣花键，将完成精加工的待加工花键轴1固定在铣床上的分度辅助设备中，操作者通过圆刀片三面刃仿形铣刀5仿形加工待加工花键轴1上各个花键左、右两侧的两个半槽，当待加工花键轴1上所有花键两侧的半槽均加工完成后，再通过铣床加工各个花键的根部圆角13，当待加工花键轴1上所有花键的根部圆角13均加工完成后，再通过铣床加工各个花键之间的小径，当各个花键之间的小径均加工完成后进入第六步精铣花键步骤；

第六步：精铣花键，操作者通过圆刀片三面刃仿形铣5精铣待加工花键轴1上各个花键的左、右齿侧，并测量各个花键的下母线到下齿侧距离为L1、上母线到上齿侧距离为L2，当各个花键|L1-L2|≤0.03毫米时，加工完成，当|L1-L2|＞0.03毫米时，对尺寸超标花键的L1及L2中数值较小的一侧进行精铣，直到尺寸满足|L1-L2|≤0.03毫米；所述分度辅助设备为分度工装2，所述分度工装2包括分度盘21和多个限位结构22，所述分度盘21为圆盘结构，多个限位结构22均为扇形结构，多个限位结构22沿圆周方向均匀固定设置于分度盘21的顶部，多个限位结构22与待加工花键轴1上的花键对应设置，相邻限位结构22之间设置有与待加工花键轴1上的花键槽对应的加工槽23，所述加工槽23的宽度与花键槽的宽度相等，各个加工槽23的分度精度小于等于30分；所述第五步半精铣花键步骤和第六步精铣花键步骤中，操作者将分度工装2设置于铣床上铣刀的正下方，所述待加工花键轴1的远花键端固定于分度工装2上；所述第二步粗加工花键轴步骤中，当待加工花键轴1外圆车削完成后，操作者取下待加工花键轴1，并进行调头加工保证待加工花键轴1各处外圆同轴度小于0.1毫米；所述第二步粗加工花键轴步骤中外圆加工余量为单边3mm，所述长度加工余量为250mm；所述第三步粗铣花键轴步骤中，操作者采用对角加工的方法粗铣待加工花键轴1上的各个花键槽，待加工花键轴1上的其中一个花键槽加工完成后，操作者均对待加工花键轴1的上母线和侧母线进行校正；所述第五步半精铣花键步骤中，当完成精加工的待加工花键轴1固定在铣床上后，操作者进行对刀步骤，检查试切处与轴向伸出端对刀外圆跳动，当跳动小于等于0.015毫米时，操作者继续通过铣床仿形加工待加工花键轴1上各个花键左、右两侧的两个半槽，当跳动大于0.015毫米时，操作者更换铣刀，并重复进行对刀步骤，直到跳动小于等于0.015毫米；所述待加工花键轴1的长度大于2000mm，所述待加工花键轴1的直径大于φ200 mm，所述待加工花键轴1中花键槽的宽度大于30 mm。

实施例2：

实施例2与实施例1基本相同，其不同之处在于：

所述加工方法还包括抛光步骤，所述抛光步骤为：

当第六步精铣花键完成后，操作者检查待加工花键轴1表面粗糙度，若待加工花键轴1表面粗糙度未达到Ra1.6，则使用仿形砂轮3对待加工花键轴1表面进行抛光，操作者将待加工花键轴1固定于车床上，将仿形砂轮3的夹持部31固定设置于车床的刀架上，此时操作者开启车床，并通过刀架驱动仿形砂轮3沿待加工花键轴1轴向往复运动对待加工花键轴1表面进行抛光，当仿形砂轮3完成一次往复后，重新测量待加工花键轴1表面粗糙度，直到待加工花键轴1表面粗糙度满足Ra1.6，所述仿形砂轮3包括夹持部31、风动管32和千叶轮33，所述夹持部31固定设置于风动管32的一端，所述千叶轮33可旋转的设置于风动管32的另一端，所述风动管32的一端开口与高压空气源相连通，所述风动管32内设置有风动叶片，所述千叶轮33与风动叶片传动连接。

实施例3：

实施例3与实施例2基本相同，其不同之处在于：

所述分度辅助设备为高精度分度盘，所述高精度分度盘设置于铣床上铣刀的正下方，所述待加工花键轴1的远花键端固定于高精度分度盘的卡盘上。

Claims (10)

1.一种高精度大型矩形花键轴的加工方法，其特征在于：

所述加工方法包括：

第一步：加工预处理，使用镗床对待加工花键轴（1）两端的中心位置各镗出一个闷头安装孔（11），在两个闷头安装孔（11）内各安装一个粗加工闷头，所述粗加工闷头与闷头安装孔（11）为过盈配合，所述粗加工闷头的旋转中心开设有顶针安装孔（12），所述顶针安装孔（12）设置于待加工花键轴（1）旋转轴的延长线上，此时进入第二步粗加工花键轴步骤；

第二步：粗加工花键轴，将待加工花键轴（1）固定设置于车床上，所述待加工花键轴（1）的两端通过顶针安装孔（12）与车床两侧的顶针限位配合，当待加工花键轴（1）两端均固定完成后，操作者根据图纸的设计要求通过车床车削待加工花键轴（1）外圆，并留出外圆加工余量，同时沿待加工花键轴（1）轴向留出长度加工余量后截断待加工花键轴（1），此时进入第三步粗铣花键轴步骤；

第三步：粗铣花键轴，将完成粗加工的待加工花键轴（1）固定在铣床上的高精度分度盘中，操作者校正待加工花键轴（1）的上母线和侧母线，校正精度为（0）.1毫米，待加工花键轴（1）校正完成后,操作者使用方肩铣刀（4）沿对角交替粗铣待加工花键轴（1）的各个花键槽，并留出铣削加工余量，待加工花键轴（1）上的所有花键槽均加工完成后，对待加工花键轴（1）进行退火处理，此时进入第四步精加工花键轴步骤；

第四步：精加工花键轴，将完成粗铣的待加工花键轴（1）固定在镗床上，操作者通过镗床精镗待加工花键轴（1）的两端面和闷头安装孔（11），使闷头安装孔（11）与精加工闷头满足0.02毫米过盈量，并将精加工闷头安装至闷头安装孔（11）内，所述精加工闷头的旋转中心开设有顶针安装孔（12），所述顶针安装孔（12）设置于待加工花键轴（1）旋转轴的延长线上；

将待加工花键轴（1）固定于车床上，所述车床两端的顶针分别与待加工花键轴（1）两端的顶针安装孔（12）限位配合，根据图纸的设计要求通过车床精车待加工花键轴（1）各处外圆到图纸尺寸，此时进入第五步半精铣花键步骤；

第五步：半精铣花键，将完成精加工的待加工花键轴（1）固定在铣床上的分度辅助设备中，操作者通过圆刀片三面刃仿形铣刀（5）仿形加工待加工花键轴（1）上各个花键左、右两侧的两个半槽，当待加工花键轴（1）上所有花键两侧的半槽均加工完成后，再通过铣床加工各个花键的根部圆角（13），当待加工花键轴（1）上所有花键的根部圆角（13）均加工完成后，再通过铣床加工各个花键之间的小径，当各个花键之间的小径均加工完成后进入第六步精铣花键步骤；

第六步：精铣花键，操作者通过圆刀片三面刃仿形铣（5）精铣待加工花键轴（1）上各个花键的左、右齿侧，并测量各个花键的下母线到下齿侧距离为L1、上母线到上齿侧距离为L2，当各个花键|L1-L2|≤0.03毫米时，加工完成，当|L1-L2|＞0.03毫米时，对尺寸超标花键的L1及L2中数值较小的一侧进行精铣，直到尺寸满足|L1-L2|≤0.03毫米。

2.根据权利要求1所述的一种高精度大型矩形花键轴的加工方法，其特征在于：：

所述分度辅助设备为分度工装（2），所述分度工装（2）包括分度盘（21）和多个限位结构（22），所述分度盘（21）为圆盘结构，多个限位结构（22）均为扇形结构，多个限位结构（22）沿圆周方向均匀固定设置于分度盘（21）的顶部，多个限位结构（22）与待加工花键轴（1）上的花键对应设置，相邻限位结构（22）之间设置有与待加工花键轴（1）上的花键槽对应的加工槽（23），所述加工槽（23）的宽度与花键槽的宽度相等，各个加工槽（23）的分度精度小于等于（30）分；所述第五步半精铣花键步骤和第六步精铣花键步骤中，操作者将分度工装（2）设置于铣床上铣刀的正下方，所述待加工花键轴（1）的远花键端固定于分度工装（2）上。

3.根据权利要求1所述的一种高精度大型矩形花键轴的加工方法，其特征在于：

所述分度辅助设备为高精度分度盘，所述高精度分度盘设置于铣床上铣刀的正下方，所述待加工花键轴（1）的远花键端固定于高精度分度盘的卡盘上。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种高精度大型矩形花键轴的加工方法，其特征在于：

所述第二步粗加工花键轴步骤中，当待加工花键轴（1）外圆车削完成后，操作者取下待加工花键轴（1），并进行调头加工保证待加工花键轴（1）各处外圆同轴度小于0.1毫米。

5.根据权利要求1所述的一种高精度大型矩形花键轴的加工方法，其特征在于：

所述第二步粗加工花键轴步骤中外圆加工余量为单边3mm，所述长度加工余量为250mm。

6.根据权利要求1所述的一种高精度大型矩形花键轴的加工方法，其特征在于：

所述第三步粗铣花键轴步骤中，操作者采用对角加工的方法粗铣待加工花键轴（1）上的各个花键槽，待加工花键轴（1）上的其中一个花键槽加工完成后，操作者均对待加工花键轴（1）的上母线和侧母线进行校正。

7.根据权利要求1所述的一种高精度大型矩形花键轴的加工方法，其特征在于：

所述第五步半精铣花键步骤中，当完成精加工的待加工花键轴（1）固定在铣床上后，操作者进行对刀步骤，检查试切处与轴向伸出端对刀外圆跳动，当跳动小于等于0.015毫米时，操作者继续通过铣床仿形加工待加工花键轴（1）上各个花键左、右两侧的两个半槽，当跳动大于0.015毫米时，操作者更换铣刀，并重复进行对刀步骤，直到跳动小于等于0.015毫米。

8.根据权利要求1所述的一种高精度大型矩形花键轴的加工方法，其特征在于：

所述加工方法还包括抛光步骤，所述抛光步骤为：

当第六步精铣花键完成后，操作者检查待加工花键轴（1）表面粗糙度，若待加工花键轴（1）表面粗糙度未达到Ra1.6，则使用仿形砂轮（3）对待加工花键轴（1）表面进行抛光，操作者将待加工花键轴（1）固定于车床上，将仿形砂轮（3）的夹持部（31）固定设置于车床的刀架上，此时操作者开启车床，并通过刀架驱动仿形砂轮（3）沿待加工花键轴（1）轴向往复运动对待加工花键轴（1）表面进行抛光，当仿形砂轮（3）完成一次往复后，重新测量待加工花键轴（1）表面粗糙度，直到待加工花键轴（1）表面粗糙度满足Ra1.6。

9.根据权利要求8所述的一种高精度大型矩形花键轴的加工方法，其特征在于：

所述仿形砂轮（3）包括夹持部（31）、风动管（32）和千叶轮（33），所述夹持部（31）固定设置于风动管（32）的一端，所述千叶轮（33）可旋转的设置于风动管（32）的另一端，所述风动管（32）的一端开口与高压空气源相连通，所述风动管（32）内设置有风动叶片，所述千叶轮（33）与风动叶片传动连接。

10.根据权利要求1所述的一种高精度大型矩形花键轴的加工方法，其特征在于：

所述待加工花键轴（1）的长度大于2000mm，所述待加工花键轴（1）的直径大于φ200mm，所述待加工花键轴（1）中花键槽的宽度大于30 mm。

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