第一章外花鍵和牙嵌離合器的銑削

1、中等職業(yè)教育機(jī)電類專業(yè)“十一五”規(guī)劃教材中國(guó)機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會(huì)全國(guó)職業(yè)培訓(xùn)教學(xué)工作指導(dǎo)委員會(huì)機(jī)電專業(yè)委員會(huì)組編黃冰 李勝 編銑工工藝學(xué)銑工工藝學(xué)1.了解花鍵聯(lián)接。2.掌握用單刀和組合銑刀銑削矩形齒外花鍵的方法。3.掌握外花鍵的檢測(cè)和影響銑削質(zhì)量的因素。4.了解牙嵌離合器的技術(shù)要求。5.掌握矩形牙嵌離合器，正三角形牙嵌離合器，鋸齒形牙嵌離合器，正梯形牙嵌離合器的銑削方法。第一節(jié)外花鍵的銑削第一節(jié)外花鍵的銑削一、花鍵聯(lián)接簡(jiǎn)介一、花鍵聯(lián)接簡(jiǎn)介花鍵聯(lián)接是一種能傳遞較大轉(zhuǎn)矩和定心精度較高的聯(lián)接形式，在機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用廣泛，機(jī)床、汽車、拖拉機(jī)等機(jī)械的變速箱內(nèi)，大都用花鍵齒輪套與花鍵軸（圖1 1）配合的滑移作變

2、速傳動(dòng)。圖1-1花鍵軸圖1-2矩形花鍵聯(lián)接的定心方式a)小徑定心 b)大徑定心 c)齒側(cè)定心1)定心精度較高，承載能力大，能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩。2)導(dǎo)向性好，如齒輪與軸的同軸度好，移動(dòng)輕快。3)當(dāng)軸徑相同時(shí)，花鍵齒側(cè)上擠壓應(yīng)力較小。第一節(jié)外花鍵的銑削第一節(jié)外花鍵的銑削4)加工花鍵有時(shí)需要專用設(shè)備和量具、刃具，故制造成本高。成批、大量的花鍵加工可在專用的花鍵銑床上用花鍵滾刀以展成法加工，這種加工方法具有較高的生產(chǎn)率和加工精度，但必須具備花鍵銑床與花鍵滾刀。二、用單刀銑削矩形齒外花鍵二、用單刀銑削矩形齒外花鍵在銑床上用單刀銑削矩形齒外花鍵，主要適用于單件生產(chǎn)或維修加工，以加工大徑定心的矩形齒花鍵軸為主

3、，對(duì)以小徑定心的花鍵軸，一般只進(jìn)行粗加工。1.工件的裝夾和校正第一節(jié)外花鍵的銑削第一節(jié)外花鍵的銑削工件用分度頭與尾座兩頂尖或三爪自定心卡盤與尾座頂尖裝夾，然后用指示表按下述要求對(duì)工件進(jìn)行校正：1)工件兩端處的徑向圓跳動(dòng)誤差不超差。2)工件的上素線與銑床工作臺(tái)臺(tái)面平行。3)工件的側(cè)素線與工作臺(tái)縱向進(jìn)給方向平行。對(duì)細(xì)長(zhǎng)的工件，在校正之后還應(yīng)在長(zhǎng)度的中間位置下面用千斤頂支承。2.銑刀的選擇及切削位置的調(diào)整第一節(jié)外花鍵的銑削第一節(jié)外花鍵的銑削(1)銑刀的選擇花鍵鍵齒側(cè)面的銑削選擇外徑盡可能小一些、寬度適當(dāng)(銑削中不應(yīng)傷及鄰鍵齒)的標(biāo)準(zhǔn)三面刃銑刀進(jìn)行，這樣可以減小銑刀的端面圓跳動(dòng)誤差，以保證鍵齒側(cè)面的表

4、面粗糙度要求(一般為Ra3.21.6m)。圖1-3側(cè)面對(duì)刀法第一節(jié)外花鍵的銑削第一節(jié)外花鍵的銑削(2)切削位置的調(diào)整(即對(duì)刀)調(diào)整切削位置的目的是：使三面刃銑刀的側(cè)面切削刃與花鍵齒側(cè)面重合，以保證花鍵的鍵寬和兩鍵側(cè)面的對(duì)稱性。1)側(cè)面對(duì)刀法(圖1-3)：先使銑刀側(cè)面切削刃輕輕接觸工件側(cè)素線處的貼紙，然后垂直向下退出工件，再將工作臺(tái)向銑刀方向橫向移動(dòng)一個(gè)距離S：S=1/2（D-B）+(1 1)2)按劃線對(duì)刀法：采用此法對(duì)刀，關(guān)鍵是準(zhǔn)確的劃線。第一節(jié)外花鍵的銑削第一節(jié)外花鍵的銑削圖1-4試切對(duì)刀法的步驟a)銑鍵側(cè)面1和2b)銑鍵側(cè)面3c)比較測(cè)量鍵側(cè)面1和3 的高度第一節(jié)外花鍵的銑削第一節(jié)外花鍵的

5、銑削3)試切對(duì)刀法：在分度頭的三爪自定心卡盤與尾座頂尖之間裝夾一根直徑與工件直徑大致相同的試件，先用側(cè)面對(duì)刀法或劃線對(duì)刀法初步對(duì)刀，并在試件上銑出適當(dāng)長(zhǎng)度的花鍵鍵側(cè)面1，退出工件，經(jīng)180分度再銑出鍵側(cè)面2(圖1-4a)；接著橫向移動(dòng)工作臺(tái)(移動(dòng)量等于鍵寬B與銑刀寬度L之和，即S1=B+L)，銑出另一鍵側(cè)面3(圖1-4b)；退出工件后，使工件轉(zhuǎn)過(guò)90，用杠桿指示表比較鍵側(cè)面1與3的高度(圖1-4c)。試切對(duì)刀法可以獲得比側(cè)面對(duì)刀法和劃線對(duì)刀法更高的對(duì)刀精度。第一節(jié)外花鍵的銑削第一節(jié)外花鍵的銑削3.花鍵的銑削(1)用單刀銑削矩形齒外花鍵其順序如圖1-5所示。1)銑鍵側(cè)面：對(duì)刀之后，工作臺(tái)縱向進(jìn)給

6、銑削鍵齒的右側(cè)面，并按齒分度依次銑完花鍵各齒的同一側(cè)側(cè)面(圖1-5a)。S1=B+L(1 2)2)銑鍵槽底圓弧面：在銑完全部鍵側(cè)面以后，槽底部的凸起余量可用裝在同一銑刀桿上的鋸片銑刀銑去。槽底圓弧面也可采用凹圓弧形的成形單刀頭一次銑出，如圖1 6所示。第一節(jié)外花鍵的銑削第一節(jié)外花鍵的銑削圖1-5外花鍵的銑削順序a)銑花鍵的右側(cè)面b)銑花鍵的左側(cè)面c)鋸片銑刀對(duì)中心d)e)銑槽底圓弧面(小徑)第一節(jié)外花鍵的銑削第一節(jié)外花鍵的銑削圖1-6用成形單刀頭銑槽底圓弧第一節(jié)外花鍵的銑削第一節(jié)外花鍵的銑削(2)用組合銑刀銑削外花鍵對(duì)刀調(diào)整銑刀的切削位置時(shí)，兩銑刀內(nèi)側(cè)切削刃應(yīng)對(duì)稱于工件軸線。銑削生產(chǎn)批量較大的

7、花鍵軸時(shí)，可使用硬質(zhì)合金的組合銑刀銑削花鍵(圖1 8)，銑削速度可達(dá)120m/min，進(jìn)給速度可達(dá)375mm/min，每一側(cè)的精銑余量一般為015020mm,經(jīng)精銑后的鍵側(cè)面表面粗糙度Ra值可達(dá)1608m，在一定程度上可代替花鍵磨床的加工。圖1-7用組合銑刀銑削外花鍵a)用組合銑刀銑削花鍵鍵側(cè)面b)用成形銑刀銑槽底(小徑)第一節(jié)外花鍵的銑削第一節(jié)外花鍵的銑削圖1-8精銑花鍵用硬質(zhì)合金組合銑刀盤第一節(jié)外花鍵的銑削第一節(jié)外花鍵的銑削三、成形銑刀銑花鍵三、成形銑刀銑花鍵對(duì)于大批量的花鍵軸可采用刀齒形狀與花鍵槽形一致的成形銑刀一次銑出花鍵槽。圖1-9外花鍵成形銑刀第一節(jié)外花鍵的銑削第一節(jié)外花鍵的銑削圖

8、1-10適合高速旋轉(zhuǎn)的滾動(dòng)軸承掛架第一節(jié)外花鍵的銑削第一節(jié)外花鍵的銑削圖1-11成形外花鍵銑刀的對(duì)刀步驟第一節(jié)外花鍵的銑削第一節(jié)外花鍵的銑削表1-1成形銑刀銑花鍵的系數(shù)K例1-1用成形銑刀銑N=4的矩形齒花鍵，在用指示表測(cè)量花鍵的對(duì)稱性時(shí)，兩鍵側(cè)的高度差x=0.10mm，求橫向工作臺(tái)的移動(dòng)距離S。解：由表1-1，當(dāng)N=4時(shí)，K=0.707代入式（1 4a），S=010mm0707=007mm四、外花鍵的檢測(cè)與質(zhì)量分析四、外花鍵的檢測(cè)與質(zhì)量分析1.外花鍵的檢測(cè)第一節(jié)外花鍵的銑削第一節(jié)外花鍵的銑削外花鍵的各幾何要素及偏差的檢測(cè)，在單件、小批量生產(chǎn)中，一般用通用量具(游標(biāo)卡尺、千分尺和指示表等)進(jìn)行

9、，檢測(cè)項(xiàng)目如下：(1)用千分尺或游標(biāo)卡尺測(cè)量外花鍵的鍵寬B和小徑d尺寸。(2)用指示表檢測(cè)外花鍵鍵側(cè)面對(duì)工件軸線的平行度和對(duì)稱度誤差對(duì)稱度誤差的檢測(cè)方法與試切對(duì)刀法所用的比較測(cè)量方法相同。第一節(jié)外花鍵的銑削第一節(jié)外花鍵的銑削圖1-12外花鍵的綜合量規(guī)2.銑削外花鍵的注意事項(xiàng)第一節(jié)外花鍵的銑削第一節(jié)外花鍵的銑削在銑床上用三面刃銑刀銑削外花鍵時(shí)應(yīng)著重注意下列事項(xiàng)：1)準(zhǔn)確校正夾具(分度頭、尾座)的位置，保證工件軸線平行于工作臺(tái)臺(tái)面，且與工作臺(tái)縱向進(jìn)給方向一致。2)在保證不銑切到鄰鍵側(cè)面的條件下，三面刃銑刀的寬度尺寸盡量選擇大的，以增強(qiáng)銑刀的剛度。3)銑刀的切削刃應(yīng)鋒利，安裝后側(cè)面切削刃的偏擺量要小

10、。4)仔細(xì)調(diào)整銑刀的切削位置，用單刀銑削時(shí)，尤應(yīng)保證對(duì)刀準(zhǔn)確。第一節(jié)外花鍵的銑削第一節(jié)外花鍵的銑削5)細(xì)心分度操作，防止因分度錯(cuò)誤或未消除分度間隙而引起等分不準(zhǔn)。6)合理選擇銑削用量，避免加工中因振動(dòng)引起鍵側(cè)面產(chǎn)生波紋。3.外花鍵銑削的質(zhì)量分析第一節(jié)外花鍵的銑削第一節(jié)外花鍵的銑削表1-2花鍵銑削時(shí)常見(jiàn)問(wèn)題及防止方法第一節(jié)外花鍵的銑削第一節(jié)外花鍵的銑削表1-2花鍵銑削時(shí)常見(jiàn)問(wèn)題及防止方法第一節(jié)外花鍵的銑削第一節(jié)外花鍵的銑削第二節(jié)牙嵌離合器的銑削第二節(jié)牙嵌離合器的銑削圖1-13牙嵌離合器的齒形a)矩形齒b)正三角形齒c)鋸齒形齒 d)梯形收縮齒 e)梯形等高齒一、牙嵌離合器的技術(shù)要求一、牙嵌離合器

11、的技術(shù)要求牙嵌離合器一般都是成對(duì)使用的。1)齒形(包括齒形角、槽底的傾角和齒槽深等)準(zhǔn)確。2)同軸精度高。3)等分精度高。4)表面粗糙度值小。5)齒部強(qiáng)度高，齒面耐磨性好。二、矩形牙嵌離合器的銑削二、矩形牙嵌離合器的銑削第二節(jié)牙嵌離合器的銑削第二節(jié)牙嵌離合器的銑削矩形牙嵌離合器的齒頂面和槽底面相互平行且均垂直于工件軸線，沿圓周展開(kāi)齒形為矩形（圖1 13a），按齒數(shù)不同分為奇數(shù)齒和偶數(shù)齒兩種。1.奇數(shù)矩形齒離合器的銑削奇數(shù)矩形牙嵌離合器用三面刃銑刀或立銑刀加工。圖1-14三面刃銑刀寬度的計(jì)算第二節(jié)牙嵌離合器的銑削第二節(jié)牙嵌離合器的銑削(1)銑刀選擇L(或d)b=sin=sin180/z(1 5）

12、(2)工件的裝夾與校正工件裝夾在分度頭的三爪自定心卡盤上，并校正工件的徑向圓跳動(dòng)和端面圓跳動(dòng)至符合要求。(3)調(diào)整切削位置(對(duì)刀)銑削時(shí)，三面刃銑刀的側(cè)面切削刃或立銑刀的圓周切削刃應(yīng)通過(guò)工件中心。圖1-15奇數(shù)矩形齒離合器的銑削順序第二節(jié)牙嵌離合器的銑削第二節(jié)牙嵌離合器的銑削(4)銑削方法圖1-15所示為用三面刃銑刀銑削奇數(shù)矩形牙嵌離合器。(5)銑齒側(cè)間隙為了使離合器工作時(shí)能順利地嵌合和脫開(kāi)，矩形牙嵌離合器的齒側(cè)應(yīng)有一定的間隙。圖1-16銑齒側(cè)間隙a)偏移中心法b)偏轉(zhuǎn)角度法第二節(jié)牙嵌離合器的銑削第二節(jié)牙嵌離合器的銑削1)偏移中心法：銑刀對(duì)中后，使三面刃銑刀的側(cè)面切削刃或立銑刀的圓周切削刃向齒

13、側(cè)面方向偏過(guò)工件中心0.20.3mm，如圖1-16a所示，依次銑削各齒槽，這樣銑后的離合器齒略為減小，嵌合時(shí)就產(chǎn)生間隙。2)偏轉(zhuǎn)角度法：銑刀對(duì)中后，依次將全部齒槽銑完，然后將工件轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度(=24或按圖樣規(guī)定要求)，再對(duì)各齒的一側(cè)銑一次，使齒側(cè)產(chǎn)生間隙。2.偶數(shù)矩形牙嵌離合器的銑削偶數(shù)矩形牙嵌離合器用三面刃銑刀或立銑刀加工。(1)銑刀選擇第二節(jié)牙嵌離合器的銑削第二節(jié)牙嵌離合器的銑削圖1-17三面刃銑刀直徑的計(jì)算第二節(jié)牙嵌離合器的銑削第二節(jié)牙嵌離合器的銑削(2)銑削方法偶數(shù)矩形牙嵌離合器的銑削，要經(jīng)過(guò)兩次調(diào)整切削位置才能銑出準(zhǔn)確的齒形。圖1-18偶數(shù)矩形齒離合器的銑削順序三、正三角形牙嵌離合器

14、的銑削三、正三角形牙嵌離合器的銑削第二節(jié)牙嵌離合器的銑削第二節(jié)牙嵌離合器的銑削圖1-19銑收縮離合器時(shí)分度頭主軸傾斜角第二節(jié)牙嵌離合器的銑削第二節(jié)牙嵌離合器的銑削1.銑刀選擇銑削正三角形牙嵌離合器，一般都選用對(duì)稱雙角銑刀。2.分度頭主軸傾斜角度(起度角)的計(jì)算分度頭主軸相對(duì)工作臺(tái)臺(tái)面的傾斜角按式(1 7)計(jì)算例1-2銑削齒形角=60，齒數(shù)z=80的正三角形牙嵌離合器，試確定分度頭主軸的傾斜角度。解：選用對(duì)稱雙角銑刀的廓形角=60cos=tan 90/zcot /2=tan 90/80cot 60/23.銑削方法第二節(jié)牙嵌離合器的銑削第二節(jié)牙嵌離合器的銑削(1)對(duì)刀銑削正三角形牙嵌離合器時(shí)，必須

15、使對(duì)稱雙角銑刀的刀尖(或中心平面)通過(guò)工件軸線。(2)齒形銑削銑削正三角形牙嵌離合器時(shí)，無(wú)論齒數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)，每分度一次只能銑出一條齒槽。四、鋸齒形牙嵌離合器的銑削四、鋸齒形牙嵌離合器的銑削鋸齒形牙嵌離合器也是收縮齒離合器，因此，同樣具有收縮齒的齒形特征。1.銑刀選擇銑削鋸齒形牙嵌離合器，一般選用單角銑刀。第二節(jié)牙嵌離合器的銑削第二節(jié)牙嵌離合器的銑削圖1-20銑鋸齒形牙嵌離合器的擦側(cè)邊對(duì)刀方法第二節(jié)牙嵌離合器的銑削第二節(jié)牙嵌離合器的銑削2.對(duì)刀對(duì)刀時(shí)，應(yīng)使單角銑刀的端面?zhèn)热型ㄟ^(guò)工件軸線。3.分度頭起度角的計(jì)算。分度頭主軸相對(duì)工作臺(tái)臺(tái)面的傾斜角按式（1 8）計(jì)算例1-3銑削鋸齒形牙嵌離合器，已

16、知離合器齒數(shù)z=30，齒形角=75，試計(jì)算分度頭主軸的傾斜角度。解：已知z=30，=75cos=tan 180/zcot=tan 180/30cot75五、正梯形牙嵌離合器的銑削五、正梯形牙嵌離合器的銑削第二節(jié)牙嵌離合器的銑削第二節(jié)牙嵌離合器的銑削正梯形牙嵌離合器分為梯形收縮齒和梯形等高齒兩種離合器，如圖1 13d，e所示。1.梯形收縮牙嵌離合器的銑削梯形收縮牙嵌離合器的齒形，實(shí)際上就是把正三角形齒的齒頂和槽底分別用平行于齒頂線和槽底線的平面截去了一部分，其齒頂及槽底在齒長(zhǎng)方向上都是等寬的，并且它們的中線都通過(guò)離合器的軸線（圖1 13d）。例1-4銑削梯形收縮牙嵌離合器，已知齒數(shù)z=12，齒形

17、角=40，試計(jì)算分度頭起度角。解：已知z=12，=40第二節(jié)牙嵌離合器的銑削第二節(jié)牙嵌離合器的銑削根據(jù)式(1 7)(1)銑刀選擇銑削梯形收縮牙嵌離合器，使用梯形槽成形銑刀。圖1-21梯形槽成形銑刀第二節(jié)牙嵌離合器的銑削第二節(jié)牙嵌離合器的銑削(2)對(duì)刀對(duì)刀時(shí)應(yīng)使梯形槽成形銑刀廓形的對(duì)稱線對(duì)準(zhǔn)工件軸線。圖1-22銑削梯形收縮牙嵌離合器的對(duì)刀方法第二節(jié)牙嵌離合器的銑削第二節(jié)牙嵌離合器的銑削第二節(jié)牙嵌離合器的銑削第二節(jié)牙嵌離合器的銑削圖1-23銑梯形等高牙嵌離合器銑刀的切削位置第二節(jié)牙嵌離合器的銑削第二節(jié)牙嵌離合器的銑削2.梯形等高牙嵌離合器的銑削梯形等高牙嵌離合器的齒頂面與槽底面平行，且垂直于離合器

18、軸線，因此，齒側(cè)高度不變（圖1 13e），齒側(cè)的中線通過(guò)離合器的軸線。(1)銑刀選擇銑削梯形等高齒離合器采用專用的成形銑刀。(2)對(duì)刀刀具切削位置的調(diào)整必須保證銑出的齒側(cè)面的中線通過(guò)離合器的軸線，因此，調(diào)整時(shí)應(yīng)使銑刀側(cè)刃離刀齒頂T2處的K點(diǎn)通過(guò)離合器的軸線(圖1-23)。第二節(jié)牙嵌離合器的銑削第二節(jié)牙嵌離合器的銑削1)采用試切法對(duì)中，使銑刀廓形的對(duì)稱線對(duì)準(zhǔn)離合器的軸線。2)橫向移動(dòng)工作臺(tái)，使銑刀按圖1-23所示偏離工件軸線距離e，偏移量e按式(1-10)計(jì)算e=B/2+T/2tan /2(1 10)(3)銑削方法梯形等高齒離合器一般都設(shè)計(jì)成奇數(shù)齒，其銑削方法與銑奇數(shù)矩形牙嵌離合器的方法基本相同。六、牙嵌離合器的檢測(cè)和銑削質(zhì)量分析六、牙嵌離合器的檢測(cè)和銑削質(zhì)量分析1.牙嵌離合器的檢測(cè)(1)牙嵌離合器的檢測(cè)內(nèi)容第二節(jié)牙嵌離合器的銑削第二節(jié)牙嵌離合器的銑削1)齒形：其中包括齒形角、槽底傾角和齒槽深等。2)同軸度：齒形匯交軸對(duì)離合器裝配基準(zhǔn)孔軸線的偏移。3)等分度：包括對(duì)應(yīng)齒側(cè)的等分和齒面或齒形所占的圓心角。4)表面粗糙度：包括齒側(cè)面和槽底面的表面粗糙度。(2)牙嵌離合器的檢測(cè)方法1)齒槽深度T的檢測(cè)：對(duì)齒頂面與槽底面平行的等高齒離合器，可直接用深度游標(biāo)卡