花鍵齒輪軸的加工工藝及功能用途研究

姜 超

（齊齊哈爾二機床（集團）有限責任公司設計研究院，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

花鍵齒輪軸作為生產工作中比較常見的軸類之一，它具有較大的傳動力，在機械中起到傳遞和控制的作用，由于它的傳遞性能好，在運作中可以減小能量的損失帶來由電機傳動出能量的最初效果，所以它被廣泛用于機械傳動中的一級傳動，由花鍵齒輪軸來控制能量變換的，顯而易見它充分體現出了自己的著實作用。

1 花鍵和齒輪的論述

1.1 花鍵的功能特點

（1）花鍵的聯接。花鍵聯接由內花鍵和外花鍵組成。內、外花鍵均為多齒零件，在內圓柱表面上的花鍵為內花鍵，在外圓柱表面上的花鍵為外花鍵。顯然，花鍵聯接是平鍵聯接在數目上的發展。

（2）花鍵使用特點。由于結構形式和制造工藝的不同，與平鍵聯接比較，花鍵聯接在強度、工藝和使用方面有下列特點：①因為在軸上與轂孔上直接而均勻地制出較多的齒與槽，故聯接受力較為均勻；②因槽較淺，齒根處應力集中較小，軸與轂的強度削弱較少；③齒數較多，總接觸面積較大，因而可承受較大的載荷；④軸上零件與軸的對中性好，這對高速及精密機器很重要；⑤導向性好，這對動聯接很重要；⑥可用磨削的方法提高加工精度及聯接質量；⑦制造工藝較復雜，有時需要專門設備，成本較高。

（3）適用場合。花鍵的定心精度要求高、傳遞轉矩大或經常滑移的聯接。

（4）花鍵連接的分類及特點。花鍵聯接按齒形的不同，可分為矩形花鍵漸開線花鍵和三角形花鍵三類，這三類花鍵均已標準化。

（5）鍵連接特點。鍵連接具有以下特點：①齒較多、工作面積大、承載能力較高；②鍵均勻分布，各鍵齒受力較均勻；③齒槽線、齒根應力集中小，對軸的強度削弱減少；④軸上零件對中性好；⑤導向性較好；⑥加工需專用設備、制造成本高。

1.2 齒輪的作用和種類

（1）齒輪作用。齒輪是由很多齒芽組成的，它具有良好的嚙合性。它通過主齒與副齒及其他齒輪的嚙合配合來改變機械的轉速和運動方向，因為齒輪與齒輪嚙合時齒芽接觸次數頻繁、接觸面積大而密集、且齒輪嚙合的深呈嚴密交叉狀，所以它在轉動中可以非常好地控制能量的進出以至達到能量損失的最低效果。

（2）齒輪種類。齒輪按齒廓曲線可分為漸開線齒輪、擺線齒輪、圓弧齒輪等。按外形可分為圓柱齒輪、錐齒輪、非圓齒輪、齒條、蝸桿-蝸輪等；按輪齒所在的表面可分為外齒輪和內齒輪；按齒線形狀可分為直齒輪、斜齒輪、人字齒輪、曲線齒輪等。按制造方法可分為鑄造齒輪、切制齒輪、軋制齒輪、燒結齒輪等。

2 花鍵齒輪軸的加工步驟

花鍵齒輪軸的加工步驟：①花鍵齒輪軸零件圖樣分析；②毛坯選擇；③確定定位基準；④劃分階段；⑤確定主要表面的加工方法；⑥熱處理工序安排；⑦加工尺寸和切削用量；⑧選擇加工路線流程；⑨擬定工藝過程。

3 加工工藝的制定與加工過程分析

通過實際生產加工，從中得到了經驗，掌握了花鍵齒輪軸的加工方案。首先，車削階段由C630臥式車床加工。粗車較大毛坯件一般采用吊夾的方式打中心孔，將工件夾端用三爪卡盤夾好另一端通過天車將其吊起，先用粉筆在需打中心孔的一段涂抹標記下，然后用卡尺三次測量其外圓直徑取中心值的一半，上下兩頭劃中心交叉線，最后用尾座頂尖將手鉆后眼兒頂住鉆工件中心點鉆到旋角尾為止，另一端采用旋夾方式找正的方式打眼兒。粗車各部留量6mm，由于40Cr是高硬度材質，切削是一定要注意主軸的轉速和進給用量，主軸轉速不宜太快進給量不宜太大以免出現打刀和悶車的狀況，一般轉速調到80r/min，吃刀量6mm，進給量0.38mm/r即可，由于是鍛件表面十分不光整凹坑較多所以先選用45°車刀慢轉粗車扒皮，外圓見光后主軸轉速調到190r/min選用90°車刀正常切削留量至粗車后要求尺寸。粗車后工件需要調制，調制過程需要熱處理主要是為了檢測、強化對材料的硬度和物理性能及承受力的大小的檢查。修研中心孔保證工件同軸度，消除中心孔的熱處理變形和氧化皮，提高定位基準的精度和減小表面的粗糙度，為精磨做準備，以免兩中心孔不同心而導致工件的偏心帶來的頂尖頂不上、工件磨不圓等嚴重問題。

4 結語

在花鍵齒輪軸的粗加工過程中首先應當注意的是毛坯尺寸的選擇以及一定要打好兩端中心孔，其次在半精加工中一定要量好各部位尺寸，留好余量，這對工件的調制、對工件進行熱處理去除殘余應力、選擇正確的熱處理方式以及熱處理之后的磨削都起到決定性作用，如果工件的余量小，那么在淬火后由于物體會發生熱脹冷縮的現象所以工件的現尺寸會比實際尺寸小很多，從而就給下一步的磨削帶來困難,導致花鍵回轉面部分磨不圓工件達不到工藝要求等等。

在花鍵和齒輪加工過程一定要細心選好刀具和調好機床，測量之前先檢查測量工具能否歸零，在加工過程中多用樣板和千分尺等測量工具以免一時疏忽發生錯誤，最后精加工階段主要是對工件的各個部位進行精確的加工，主要是對留磨部位進一步的精確磨削來達到工藝要求尺寸。

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