CN115781202A - 一种薄壁内花键轴的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄壁内花键轴的加工方法，对加工件预处理后的操作步骤包括：S1：粗车，加工花键端时，需为内花键所在外圆留足够的余量；S2：退火；S3：半精车，加工内花键齿顶圆并预留热处理变形量；S4：磨外圆；S5：插花键；S6：渗碳淬火；S7：检验；S8：精车。采用本发明的方法，在渗碳淬火前为花键端留足够的余量以增加零件的刚性，通过粗车后的退火以消除加工应力，在半精车时精确控制公差、预留热处理变形量，磨外圆以精加工工艺基准面，插花键并设计塞规检测；渗碳淬火时通过对基准找正面不刷涂层，其余非渗碳面涂层保护，减少热后硬度增加；渗碳淬火后进行变形量检测，以保证花键的质量，同时实现了对长轴工件轴向变形的控制。

Description

一种薄壁内花键轴的加工方法

技术领域

本发明涉及一种花键加工方法，特别涉及一种薄壁内花键轴的加工方法。

背景技术

针对属于TBM主驱动减速机的一级太阳轮加工时，由于TBM主驱动减速机是盾构机驱动系统的核心部件，要求具有承载能力强、抗冲击、可靠性高等特点。一级太阳轮为了更长时间更好地为TBM整机提供输入动力，设计要求大功率高转速，因而需强化其花键的强度。通常，内花键都是在其成品后进行氮化处理，这种硬化花键很少见；而受零件大小的影响，渗碳淬火后不能进行磨齿；同时，受插齿机自身条件的限制，机床不能承受渗碳淬火后的硬度；因此，该种方法的内花键必须在渗碳淬火之前加工完成，而受零件结构的影响，加工及热处理过程中，花键极易变形；其次，花键齿顶圆直径较小，无法用三坐标检测仪、齿轮检测仪和相关量具进行检测。而针对长轴或薄壁状结构的内花键，使用现有技术加工无法保证内花键质量的同时兼具避免零件弯曲的效果。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术对薄壁结构进行内花键加工时，无法控制轴向变形同时保证内花键质量的问题，提供一种薄壁内花键轴的加工方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种薄壁内花键轴的加工方法，包括长轴状的加工件，加工件的一端用于加工内花键且为花键端，另一端加工外齿且为辅助端，对加工件预处理后的操作步骤包括：

S1：粗车，加工花键端时，需为内花键所在外圆留足够的余量；

S2：退火；

S3：半精车，加工内花键齿顶圆并预留热处理变形量；

S4：磨外圆，对加工件轴向的各段外圆进行磨制；后取加工件上不同半径且同轴的两个外圆为基准找正面；

S5：插花键，先插花键，后用塞规对内花键参数与精度进行检测；

S6：渗碳淬火，对基准找正面外的非渗碳区域进行涂层保护后再进行热处理，控制热处理零件变形量；

S7：检验，对内花键的变形量进行检验；

S8：精车。

采用上述技术方案的本发明，在渗碳淬火前为花键端外圆留足够的余量以增加零件的刚性，通过粗车后的退火以消除加工应力，在半精车时精确控制公差、预留热处理变形量，磨外圆以精加工工艺基准面，插花键时提高花键的精度等级并设计塞规检测；渗碳淬火时通过对基准找正面不进行涂层保护，尽量保证基准的精度，其余非渗碳面涂层保护，减少热后硬度增加，便于后续加工，同时控制热处理零件变形量；渗碳淬火后再次对花键进行变形量检测，以保证花键的质量，同时实现了对长轴工件轴向变形的控制。

进一步地，在S1中，对整个加工件进行粗加工并使得花键端的外圆留有足够多余量，以保证壁厚刚性足够好；在S8中，找正两处基准找正面，保证内花键齿顶及节圆跳动量不超范围后，加工各外圆、中心孔，后用塞规检测内花键的变形量。对加工件成品来说，花键端的直径小于辅助端，而在粗加工时将花键端的直径加工成最大，从而通过增大花键端的直径以来增加零件的刚性。

进一步地，在S3中，在花键端外周预留轴肩作为插齿装夹定位面；在S5中，通过轴肩安装面进行定位，后进行插花键。方便插花键时对加工件的装夹定位。

进一步地，在完成S5后，先依次进行车、滚齿、钳工，再进行S6的操作。

进一步地，车：去除半精车预留的轴肩，消除直角台阶，减少应力集中且尽可能减少后续精车的加工量；滚齿：对辅助端的外周进行左端齿部的加工。

进一步地，在S4中，其中一个基准找正面位于所述花键端的外周，另一个基准找正面靠近所述辅助端，两个基准找正面的直径不同，两个基准找正面相距尽量远。选取的基准面轴向长度以便于找正和装夹定位即可，基准找正面不进行涂层保护，尽量保证基准的精度，基准以外的非渗碳面涂层保护，以减少渗碳淬火后的硬度增加，即便于渗碳淬火后对加工件的进一步加工，同时控制热处理零件变形量；对于两个基准找正面的的轴向长度，使两个基准找正面的轴向长度能满足找正及装夹使用即可；其中一个基准找正面位于所述花键端的外周，另一个基准找正面不在辅助端外齿齿顶圆上。

进一步地，加工件轴向设有三个半径不同的加工段，两个基准找正面所在的加工段相距尽量远且不在辅助端的齿顶圆上。基准找正面的选取根据加工件的具体长度而定，可进行适应性地变化。

进一步地，在S7中，使用塞规对内花键的变形量进行检测。在S8中，找正两处基准找正面，保证内花键齿顶及节圆跳动量不超范围后，加工各外圆、中心孔，后用塞规检测内花键的变形量。

进一步地，S1前的预处理为：还需对加工件依次进行检验、镗、车黑皮、超声波探伤。

进一步地，在S6结束后且S7开始前，需对加工件进行喷砂；在S8结束后，需对加工件依次进行的操作有：划线、铣、钳工、磨外圆、磨齿、磁力探伤、钳工、终检、入库。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

在渗碳淬火前为花键端外圆留足够的余量以增加零件的刚性，通过粗车后的退火以消除加工应力，在半精车时精确控制公差、预留热处理变形量，磨外圆以精加工工艺基准面，插花键时提高花键的精度等级并设计塞规检测；渗碳淬火时通过尽量保证基准的精度，控制非渗碳面热后的硬度增加，即便于渗碳淬火后对加工件的进一步加工，同时控制热处理零件变形量；渗碳淬火后再次对花键进行变形量检测，以保证花键的质量，同时实现了对长轴工件轴向变形的控制。

附图说明：

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1示出了本发明的薄壁内花键轴的加工方法的加工件的半精车示意图。

图2示出了图1中找正基准面选取区域示意图。

图3示出了图1进行工序车后的示意图。

图4示出了本发明成品的示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1花键端；2辅助端；3找正基准面；4预留轴肩安装面。

具体实施方式

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

对本申请的一个实施例来说，总体方案步骤包括：检验→镗→车黑皮→超声波探伤→粗车→退火→半精车→磨外圆→插花键→车→滚齿→钳工→渗碳淬火→喷砂→检验→精车→划线→铣→钳工→磨外圆→磨齿→磁力探伤→钳工→终检→入库。

插花键：以提高花键成品一个等级，即提高至8级，控制M值在中上差，并且用塞规检测内花键参数及精度；

渗碳淬火：对齿面、花键渗碳淬火，找正基准面3区域不保护，其余非渗碳面严格保护，保证花键变形≯0.03mm，零件弯曲≯0.15；

精车：找正工序图两端找正基准面3区域，找正内花键齿顶圆跳动≯0.015，找正内花键两端节圆径向跳动≯0.015，加工各外圆，中心孔，并用量规检测内花键变形。

本发明内花键需要渗碳淬火，因此需要在渗碳淬火前加工出花键齿部，而受零件结构及状态的影响，热处理后，花键极易变形且不能插齿及磨齿；其次，花键齿顶圆直径较小，无法用三坐标检测仪、齿轮检测仪和相关量具进行检测。因而，本发明通过渗碳淬火前增加零件的刚性，粗加工后消除加工应力，半精车加工时精确控制花键齿顶圆公差、预留热处理变形量，磨外圆精加工工艺基准，插花键时提高花键的精度等级并设计塞规检测，渗碳淬火时控制热处理变形，渗碳淬火后再设计花键塞规，检测花键尺寸等技术手段保证花键的质量。

S2中的退火，目的是为了消除机加工时产生的应力；S3中，由于退火后存在黑皮，因而需对整个零件进行半精车；S4中，对整个零件进行磨外圆，且找正基准面3是磨外圆过程中一次装夹中加工出来的；S6中，不对找正基准面进行涂层保护是为了尽量保证基准的精度，其余非渗碳面保护采取的是刷涂层，减少渗碳淬火后硬度的增加，以便后续加工，同时控制热处理时零件变形量。

如图1至图4，一种薄壁内花键轴的加工方法，包括长轴状的加工件，加工件的一端用于加工内花键且为花键端1，另一端用于加工外齿为辅助端2，对加工件预处理后的操作步骤包括：

S1：粗车，加工花键端1时，需为内花键所在外圆留足够的余量；

S2：退火；

S3：半精车，加工内花键齿顶圆并预留热处理变形量；

S4：磨外圆，对加工件轴向的各段外圆进行磨制；后取加工件上不同半径且同轴的两个外圆为找正基准面3；

S5：插花键，先插花键，后用塞规对内花键参数与精度进行检测；

S6：渗碳淬火，对找正基准面3外的非渗碳区域进行涂层保护后再进行热处理；

S7：检验，对内花键的变形量进行检验；

S8：精车。

采用上述技术方案的本发明，在渗碳淬火前为花键端外圆留足够的余量以增加零件的刚性，通过粗车后的退火以消除加工应力，在半精车时精确控制花键齿顶圆公差、预留热处理变形量，磨外圆以精加工工艺基准面3，插花键时提高花键的精度等级并设计塞规检测；渗碳淬火时通过尽量保证基准的精度，控制非渗碳面热后硬度的增加，同时控制零件变形；渗碳淬火后再次对花键进行变形量检测，以保证花键的质量，同时实现了对长轴工件轴向变形的控制。

进一步地，在S1中，对整个加工件进行粗加工并使得花键端1的外圆留有足够多余量，以保证壁厚刚性足够好；在S8中，找正两处基准找正面，保证内花键齿顶及节圆跳动量不超范围后，加工各外圆、中心孔，后用塞规检测内花键的变形量。对加工件成品来说，花键端1的直径小于辅助端2，而在粗加工时将花键端1的直径加工成最大，从而通过增大花键端1的直径以来增加零件的刚性。

如图1，进一步地，在S3中，在花键端1外周预留轴肩安装面4作为插齿装夹定位面；在S5中，通过轴肩安装面进行定位，后进行插花键。方便对加工件的装夹定位。

进一步地，在完成S5后，先依次进行车、滚齿、钳工，再进行S6的操作。

如图3，进一步地，车：去除半精车预留的轴肩4，消除直角台阶，减少应力集中的同时尽量减少精车加工量；滚齿：对辅助端2的外周进行左端齿部的加工。

进一步地，在S4中，其中一个找正基准面3位于所述花键端1的外周，另一个找正基准面3靠近所述辅助端2，两个找正基准面3的直径不同，两个基准找正面3相距尽量远。选取的找正基准面3不进行涂层保护是为了尽量保证基准的精度，找正基准面3外的非渗碳面需进行渗碳保护，以减少渗碳淬火后的硬度增加，即便于渗碳淬火后对加工件的进一步加工，同时，需控制零件在渗碳淬火中的变形量；对于两个基准找正面3的的轴向长度，使两个基准找正面3的轴向长度能满足找正及装夹使用即可；其中一个基准找正面3位于所述花键端的外周，另一个基准找正面3不在辅助端外齿齿顶圆上。。

进一步地，加工件轴向设有三个半径不同的加工段，两个基准找正面所在的加工段相距尽量远且不在辅助端的齿顶圆上。找正基准面3的选取根据加工件的具体长度而定，可进行适应性地变化。

进一步地，在S7中，使用塞规对内花键的变形量进行检测。在S8中，找正两处基准找正面，保证内花键齿顶圆及节圆跳动量不超范围后，加工各外圆、中心孔，后用塞规检测内花键的变形量。

进一步地，S1前的预处理为：还需对加工件依次进行检验、镗、车黑皮、超声波探伤。

进一步地，在S6结束后且S7开始前，需对加工件进行喷砂；在S8结束后，需对加工件依次进行的操作有：划线、铣、钳工、磨外圆、磨齿、磁力探伤、钳工、终检、入库。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种薄壁内花键轴的加工方法，其特征在于，包括长轴状的加工件，加工件的一端用于加工内花键且为花键端，另一端为辅助端，对加工件预处理后的操作步骤包括：

S1：粗车，加工花键端时，需为内花键所在外圆留足够的余量；

S2：退火；

S3：半精车，加工内花键齿顶圆并预留热处理变形量；

S4：磨外圆，对加工件轴向的各段外圆进行磨制；后取加工件上不同半径且同轴的两个外圆为基准找正面；

S5：插花键，先插花键，后用塞规对内花键参数与精度进行检测；

S6：渗碳淬火，对基准找正面外的非渗碳区域进行涂层保护后再进行热处理，控制热处理零件变形量；

S7：检验，对内花键的变形量进行检验；

S8：精车。

2.根据权利要求1所述的薄壁内花键轴的加工方法，其特征在于，在S1中，对整个加工件进行粗加工并使得花键端的外圆留有足够多余量，以保证壁厚刚性足够好；在S8中，找正两处基准找正面，保证内花键齿顶及节圆跳动量不超范围后，加工各外圆、中心孔，后用塞规检测内花键的变形量。

3.根据权利要求1所述的薄壁内花键轴的加工方法，其特征在于，在S3中，在花键端外周预留轴肩作为插齿装夹定位面；在S5中，通过轴肩安装面进行定位，后进行插花键。

4.根据权利要求3所述的薄壁内花键轴的加工方法，其特征在于，在完成S5后，先依次进行车、滚齿、钳工，再进行S6的操作。

5.根据权利要求4所述的薄壁内花键轴的加工方法，其特征在于，

车：去除半精车预留的轴肩，消除直角台阶，减少应力集中且尽可能减少后续精车的加工量；

滚齿：对辅助端的外周进行左端齿部的加工。

6.根据权利要求1所述的薄壁内花键轴的加工方法，其特征在于，在S4中，其中一个基准找正面位于所述花键端的外周，另一个基准找正面靠近所述辅助端，两个基准找正面的直径不同。

7.根据权利要求6所述的薄壁内花键轴的加工方法，其特征在于，加工件轴向设有三个半径不同的加工段，两个基准找正面所在的加工段相距尽量远且不在辅助端的齿顶圆上。

8.根据权利要求1所述的薄壁内花键轴的加工方法，其特征在于，在S7中，使用塞规对内花键的变形量进行检测。

9.根据权利要求1所述的薄壁内花键轴的加工方法，其特征在于，S1前的预处理为：对加工件依次进行检验、镗、车黑皮、超声波探伤。

10.根据权利要求1所述的薄壁内花键轴的加工方法，其特征在于，在S6结束后且S7开始前，需对加工件进行喷砂；在S8结束后，需对加工件依次进行的操作有：划线、铣、钳工、磨外圆、磨齿、磁力探伤、钳工、终检、入库。

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