外花键加工课件

国家职业资格培训教材国家职业资格培训教材编审委员会 编胡家富 主编依据依据劳动和社会保障部劳动和社会保障部 制定的制定的国家职业标准国家职业标准要求编写要求编写 了解外花键的种类及定心方式，熟练掌握按工艺要求用三面刃铣刀铣削矩形外花键的粗加工方法，掌握外花键的检验方法。第六章 外花键加工目目 录录一、花键的种类及特征二、矩形花键的工艺要求三、矩形外花键铣削加工的特点和方法四、矩形外花键的检验与质量分析方法训练1单刀加工大径定心外花键训练2单刀加工小径定心外花键训练1用组合的三面刃铣刀内侧刃铣削加工外花键训练2用组合的三面刃铣刀圆周刃铣削加工外花键第六章 外花键加工a）大径定心 b）小径定心 c）齿侧定心图6-1 矩形花键定心方式我国现行国标GB/T 11442001中只规定了小径定心一种方式。第六章 外花键加工（1）尺寸精度（2）表面粗糙度（3）形状和位置精度 1）外花键定心小径（或大径）与基准轴线的同轴度 2）键的形状精度和等分精度 3）键的两侧面与基准轴线的对称度和平行度 花键的定心配合面的尺寸公差一般采用f7或h7。键的宽度尺寸公差一般采用f8或h8和f9或h9。1.外花键的加工方法 外花键的加工方法应根据零件的数量、技术要求及设备和刀具等具体条件确定。零件数量不多时，可在普通铣床上加工。第六章 外花键加工2.外花键的铣削加工方法及特点（1）使用单刀铣削 1）先铣削中间槽，后铣削键侧的加工特点 2）先铣削键侧，后铣削槽底的加工特点（2）使用组合铣刀侧面刀刃铣削铣削时应掌握以下要点： 1）两把三面刃铣刀的直径相同，其误差应小于0.2mm 2）两把铣刀侧面刀刃之间的距离应等于花键键宽 3）两把三面刃铣刀的内侧刃应对称于工件中心a）用单刀铣削 b）用组合三面刃铣刀内侧刃铣削c）用组合三面刃铣刀圆周刃铣削图6-2 用三面刃铣刀铣削外花键第六章 外花键加工（3）使用组合铣刀圆柱面刀刃铣削铣削时应掌握以下要点： 1）两把三面刃铣刀的直径要求严格相等，最好一次磨出。 2）利用铣床工作台的垂向移动量控制键的宽度。 3）两把铣刀之间的距离s为221sdBd外花键小径（mm）B外花键键宽（mm）式中 4）两把三面刃铣刀的内侧刃对工件中心的对称度不要求十分准确 5）分度头主轴和尾座顶尖必须同轴，加工时尾座的顶尖应顶得比较紧，否则，铣出的键宽两端尺寸会不一致第六章 外花键加工（4）使用成形铣刀铣削 铣削时，通过调整背吃刀量来控制键的宽度。因此，首件加工须细致地调整背吃刀量，以获得精确的键宽和小径尺寸。图6-3 用成形铣刀铣削外花键 检验时，先用千分尺或卡规检验键宽，在键的宽度不小于最小极限尺寸的条件下，以综合量规能通过为合格。图6-4 矩形外花键检验a）用百分表检验对称度 b）用综合量规检验第六章 外花键加工训练1 单刀加工大径定心外花键重点掌握先中间槽后键侧的单刀铣花键方法难点为工件装夹、找正与键宽尺寸、对称度控制重点与难点：1.大径定心外花键铣削加工工艺准备图6-5 矩形齿外花键零件图一第六章 外花键加工（1）分析图样1）分析加工精度2）分析表面粗糙度3）分析材料4）分析形体（2）拟订加工工艺与工艺准备1）拟订花键加工工序过程 检验预制件安装和找正分度头、尾座装夹和找正工件安装铣刀切痕对刀调整中间槽铣削位置铣削中间槽试铣键两侧调整铣削位置铣削键一侧（六面）铣削键另一侧调整试铣小径180对称圆弧面铣削位置铣削小径圆弧面花键粗铣工序的检验。第六章 外花键加工2）选择铣床3）选择工件装夹方式4）选择刀具 选择铣削中间槽和键侧的铣刀 选择铣削小径圆弧面的铣刀5）选择检验测量方法2.大径定心花键工件粗铣加工（1）加工准备 1）检验预制件 预制件的检验主要是用千分尺测量工件48mm外圆的实际尺寸、圆柱度，以及用百分表、两顶尖测量座测量与两端中心孔定位轴线的圆跳动。图6-6 铣削时铣刀与工件、鸡心夹的相对位置图6-7 用两顶尖测量座测量预制件的圆跳动第六章 外花键加工2）安装分度头和尾座 两顶尖的距离按工件长度确定，尾座顶尖的伸出距离要尽可能小一些，以增强尾座顶尖的刚度。3）装夹和找正工件 若工件有几件，应找正尾座顶尖的轴线与工作台面平行，通常可借助尾座转体的上平面进行找正。4）安装铣刀5）选择铣削用量（2）铣削加工花键 1）试切对刀 2）调整铣削长度 3）中间槽铣出一段后，用百分表测量槽的对称度 4）调整中间槽的深度 5）铣削中间槽第六章 外花键加工6）调整键侧铣削位置7）预检键的对称度并铣削键侧18）铣削键侧29）铣削小径圆弧面 对刀 铣削小径圆弧面图6-8 外花键先铣中间槽后铣键侧的加工步骤a）铣削中间槽 b）铣削键侧1 c）铣削键侧2 工件每次转过的角度越小，圆弧面的形状精度越高。 铣削时应注意，锯片铣刀不能碰伤键侧面。3.大径定心花键检验与质量分析要点（1）外花键的检测 1）用千分尺测量键宽和小径尺寸a）锯片铣刀对刀位置 b）锯片铣刀周向铣削位置图6-9 用锯片铣刀铣削槽底圆弧面第六章 外花键加工 2）用百分表测量平行度、对称度和等分度误差 3）通过目测类比法进行表面粗糙度的检验。（2）外花键铣削的质量分析要点 1）在采用三面刃单刀铣削外花键 2）在安装找正分度头、装夹找正工件 3）采用锯片铣刀铣削花键槽底小径圆弧面图6-10 用百分表测量花键平行度第六章 外花键加工训练2 单刀加工小径定心外花键重点掌握先键侧后小径圆弧的单刀铣削花键方法难点为用成形单刀铣削小径圆弧的操作调整重点与难点：图6-11 单刀加工外花键零件图二1.单刀铣削小径定心外花键加工工艺准备第六章 外花键加工（1）分析图样1）分析加工精度2）分析表面粗糙度3）分析材料4）分析形体（2）拟订加工工艺与工艺准备1）花键加工工序 检验预制件安装分度头找正工件并在工件表面划键宽线按划线对刀调整键侧1铣削位置试切两侧面并预检键对称度铣削键侧1（六面）调整键侧2铣削位置并达到工序要求铣削键侧2（六面）调整槽底圆弧面铣削位置铣削槽底圆弧面达到小径要求花键工序的检验。第六章 外花键加工2）选择铣床3）选择工件装夹方式4）选择刀具 选择铣削键侧刀具 选择铣削槽底圆弧面刀具5）选择检验测量方法图6-13 铣削花键槽底成形单刀的检验a）侧刃夹角检验 b）圆弧刃检验图6-12 铣削花键槽底成形单刀形式与结构第六章 外花键加工2.小径定心花键单刀铣削加工 1）安装分度头和尾座，并在分度头上安装三爪自定心卡盘，安装前应选择自定心精度较高的卡盘，安装时应注意清洁各定位接合面，保证安装精度。其他操作与训练1相同。（1）加工准备2）预检、装夹和找正工件3）安装铣刀 铣削槽底圆弧面的成形单刀头装夹方式如图6-14所示，本例选用图6-14b所示的装夹方式。图6-14 铣削花键槽底成形单刀安装方法a）用夹紧刀盘安装 b）用方孔刀盘安装 c）用方孔刀杆安装4）选择铣削用量第六章 外花键加工（2）加工花键 1）工件表面划线 划水平中心线 划键宽线 2）调整键侧铣削位置 3）试切与对称度预检 4）铣削键侧1 5）铣削键侧2 6）铣削槽底小径圆弧面 安装成形单刀 横向对刀 调整工件转角 试切预检小径尺寸 按实测尺寸与工序尺寸差值的一半调整工作台垂向。当试切的小径尺寸符合图样要求时，按工件等分要求，依次铣削槽底圆弧面，使小径尺寸达到（28.40.105）mm。a）铣削键侧1 b）铣削键侧2 c）铣削槽底小径圆弧面图6-15 先键侧后槽底铣削花键步骤第六章 外花键加工（3）检验与质量分析要点 1）检测外花键 测量键宽和小径尺寸精度 测量键侧对称度，平行度和等分度误差 2）分析质量要点。 本例采用分度头安装三爪自定心卡盘采用与尾座一顶一夹的方式装夹工件 选用成形单刀铣削槽底圆弧面，受刀具刃磨质量、安装精度、刀具切削性能等影响，铣削而成的小径圆弧面形状和尺寸精度、表面粗糙度都会产生一些误差图6-17 槽底圆弧面的不同轴误差a）目测检验单刀安装精度 b）目测单刀横向对刀位置图6-16 铣削槽底的单刀安装与对刀位置第六章 外花键加工训练1 用组合的三面刃铣刀内侧刃铣削加工外花键重点掌握用组合三面刃铣刀内侧刃铣削花键方法难点为铣刀组合调整、对刀操作与花键对称度控制重点与难点：1.用组合的三面刃铣刀内侧刃铣削外花键加工工艺准备图6-18 组合铣刀铣削外花键零件图一第六章 外花键加工（1）分析图样1）分析加工精度2）分析表面粗糙度3）分析材料4）分析形体（2）拟订加工工艺与工艺准备 检验预制件安装分度头安装试件安装组合铣刀试件试切调整键宽尺寸预检对称度装夹、找正工件在工件表面划键宽线工件试切、复核对称度铣削键侧（六键12面）调整槽底圆弧面铣削位置铣削槽底圆弧面达到小径要求花键工序检验。1）外花键加工工序第六章 外花键加工2）选择铣床3）选择工件装夹方式4）选择刀具 铣削键侧的组合三面刃铣刀 铣刀的厚度不受严格限制，两把铣刀进行组合的侧面刃应完好无损，刃磨质量基本相同，夹持部位的表面无凸起、拉毛等瑕疵。 铣削槽底圆弧面刀具5）选择铣削用量6）选择检验测量方法 试件试切后的键宽尺寸、对称度检验方法与单刀铣削时基本相同，其试切测量过程为：按划线对刀试切两侧面用外径千分尺测量键宽尺寸调整中间垫圈厚度直至宽度符合要求将工件转过90用百分表测量键一侧将工件转过180测量键另一侧将工件回转恢复至原铣削位置横向微量移动百分表示值差的一半（移动的方向是使示值高的一侧多铣去一些）工件回转一个位置重复以上对称度试切测量步骤直至对称度符合要求。第六章 外花键加工2.外花键用组合铣刀铣削加工（1）加工准备 1）检验预制件检验重点是工件大径圆柱面与两顶尖轴线的同轴度。 2）安装和找正分度头与尾座 3）安装铣刀 4）装夹和找正工件（2）铣削加工花键 1）试件试切对刀 试件的装夹应与工件一样重视，特别是顶尖定位应无轴向间隙，但分度时不能感觉太紧。 试件试切调整应首先调整键宽尺寸。 试切调整对称度时，应铣出较长一段键侧，键侧深度应与工件一致。第六章 外花键加工a）用平行垫块测量 b）用平行垫圈测量图6-19 测量刀具侧刃刀尖与装夹面的位置尺寸第六章 外花键加工2）装夹找正工件并试切复核对称度 采用试件试切后，拆下试件，装夹找正工件，具体方法与单刀铣削花键相同。若无法找到合适的试件，在工件上直接进行试切调整键宽和对称度时，可按以下步骤进行： 在工件圆柱面上划出水平位置键宽线，将键宽线转至上方铣削位置。 将组合铣刀的中间垫圈厚度按测量计算值b增加1mm，安装组合铣刀。 调整工作台，目测对刀。 采用在机床上用百分表测量对称度的方法，预检工件试切段的对称度，并按示值差调整工作台横向，利用原试切键再试切出新的一小段，重复调整，直至达到对称度要求。 对键宽尺寸进行测量时，若测得的键宽比要求的键宽尺寸大0.95mm（7.35mm），则应拆下外侧的铣刀和中间垫圈，调整中间垫圈的组合厚度使其减去0.95mm。 夹紧留在刀杆上的内侧三面刃铣刀，用内侧单刀在原位置铣削键内侧第六章 外花键加工a）双刀试切调整 b）单刀偏铣调整 c）双刀精确调整图6-20 双刀铣花键试切调整步骤第六章 外花键加工 将调整后的中间垫圈和外侧三面刃铣刀装入刀杆，仍在原铣削位置试切工件。3）铣削键侧4）铣削槽底圆弧面3.组合铣刀铣削外花键的检验与质量要点分析（1）检验外花键 1）键宽、小径尺寸精度，对称度、平行度和等分度位置精度的检验方法与单刀铣削花键时相同。 2）本例花键的有效长度检验方法与用盘形铣刀铣削半封闭的直角沟槽的检验方法相同。（2）加工质量要点分析 1）用组合铣刀铣削花键，除槽底外一般是一次铣削成形，铣削后键宽尺寸、对称度、平行度和等分度都同时形成。 2）用组合铣刀内侧刃铣削花键，对刀杆、刀杆垫圈、铣刀和中间垫圈的精度有较高的要求。第六章 外花键加工训练2 用组合的三面刃铣刀圆周刃铣削加工外花键重点掌握用组合三面刃铣刀圆周刃铣削花键的方法难点为工件装夹、找正与花键平行度控制重点与难点：1.用组合的三面刃铣刀圆周刃铣削外花键加工工艺准备图6-21 组合铣刀铣削外花键零件图二第六章 外花键加工（1）分析图样1）分析加工精度2）分析表面粗糙度3）分析材料4）分析形体（2）拟订加工工艺与工艺准备1）外花键加工工序 检验预制件安装分度头装夹找正工件安装组合铣刀工件表面划键宽线试切预检对称度、键宽铣削键侧（六键12面）调整槽底圆弧面铣削位置铣削槽底圆弧面达到小径要求花键工序检验。第六章 外花键加工2）选择铣床3）选择工件装夹方式 本例考虑到采用两把三面刃铣刀圆周刃铣削键的两个侧面，切削力有使轴向上拉起的趋势，这种拉力会影响工件的键宽尺寸、平行度和对称度，因此选用F11125型分度头，采用三爪自定心卡盘和尾座顶尖一顶一夹的方法装夹工件。4）选择铣刀 铣削键侧选用组合三面刃铣刀 铣刀的厚度不受严格限制，两把铣刀进行组合的圆周刃应完好无损，直径尺寸应严格相等，最好一次磨出。 铣削槽底选用圆弧面刀具5）选择铣削用量第六章 外花键加工6）选择检验测量方法 采用组合铣刀圆周刃铣削花键的重要操作步骤是严格控制工件轴线与工作台面的平行度、工件大径圆柱面与分度头回转轴线的同轴度。键宽尺寸、对称度检验方法与单刀铣削时基本相同，其试切测量过程为：按垂向对刀切痕调整横向使内侧刃对称工件中心试切两侧面（2键4面）用外径千分尺测量键宽尺寸调整工作台垂向位置直至宽度符合要求用百分表测量键一侧将工件转过180测量键另一侧重复以上对称度试切测量步骤直至对称度和平行度符合要求。2.外花键用组合铣刀圆周刃铣削加工（1）加工准备 1）检验预制件 2）安装和找正分度头与尾座 尾座顶尖的轴线必须与分度头主轴同轴，否则会因不同工件的中心孔间距不一致，影响工件上素线与工作台面的平行度，从而影响花键精度。第六章 外花键加工3）安装铣刀组合铣刀内侧刃之间的距离s由下式确定221sdB s值的调整控制在0.5mm范围内。由于铣刀的侧刃与装夹面一般不在同一平面，所以中间垫圈厚度尺寸的确定，须通过测量两把铣刀的内侧刃刀尖之间的尺寸进行调整。 组合铣刀与成形单刀分别安装在不同的刀杆上，若工件数量较多时，可以先加工所有工件键侧，然后加工槽底圆弧面。4）装夹和找正工件的具体方法与单刀铣削花键时相同。 装夹时，尾座顶尖定位应使工件台阶面与卡盘爪端面贴合，无轴向间隙，但分度时不能感觉太紧。找正重点是工件轴线与工作台面的平行度，若借助大径外圆柱面找正，应严格控制上素线与工作台面的平行度和径向圆跳动。第六章 外花键加工（2）铣削加工花键 1）工件表面划水平键宽线的方法与前述相同 2）调整横向铣削位置 3）试切调整键宽尺寸 4）预检复核花键对称度和平行度 5）铣削键侧面 6）铣削槽底圆弧面3.组合铣刀圆周刃铣削外花键的检验与质量要点分析（1）检验外花键 1）键宽、小径尺寸精度，对称度和等分度位置精度的检验方法与单刀铣削花键时相同。 2）本例花键的键侧面由三面刃铣刀的圆柱面刀刃铣成，平面度和表面粗糙度按周铣平面方法检验。第六章 外花键加工（2）加工质量要点分析 1）用组合铣刀圆周刃铣削花键，两把铣刀圆周刃一次铣削两个键的不同侧面，铣削后键宽尺寸、对称度、平行度和等分度都同时形成。 2）用组合铣刀圆周刃铣削花键，预检测量要求比较高，若测量方法错误和测量不准确。 3）由于铣刀圆周刃铣削时有将工件向上拉起的趋势，所以分度头的回转体紧固、尾座顶尖体的紧固和顶尖的锁紧都十分重要。如果出现松动，不仅影响表面粗糙度，而且会影响花键平行度、对称度和键宽尺寸精度。第六章 外花键加工1.试述花键的种类及定心方式。其中最常用的花键和定心方式是哪一种?2.矩形花键有哪些基本工艺要求?3.在铣床上铣削加工花键的方法有几种，各有什么主要特点?4.用一把三面刃铣刀铣削花键键侧有几种方法?简述其各自的加工要点和步骤。5.用两把三面刃铣刀组合铣削花键键侧有几种方法?简述其各自的加工要点和步骤。6.花键槽底圆弧面的常用铣削方法有几种?简述其各自在对刀时的主要步骤。7.简述花键对称度、平行度的检验测量方法。8.用组合铣刀内侧刃铣削花键时，对铣刀的装夹有什么要求?9.用两把三面刃铣刀圆周刃铣削花键侧面时，对工件的装夹和找正有哪些要求?10.用两把三面刃铣刀内侧刃铣削623286花键轴，若测得e10.35mm，e20.55mm，试计算中间垫圈的厚度尺寸。11.用两把三面刃铣刀圆周刃铣削623286花键轴，试计算内侧刃之间的尺寸s。12.用一把三面刃铣刀铣削8626812花键轴，若采用先铣中间槽的方法，试确定铣刀的厚度、铣削中间槽后，调整键侧1、2铣削位置时的工作台横向移动量s和键侧高度H。