余俊兴
韶能集团韶关宏大齿轮有限公司 广东韶关 512000
摘要：现代机械设备的各种传动对齿轮的要求越来越高，本文介绍了一种渐开线花键齿轮的加工工艺，实践表明，经优化工艺加工下的齿轮齿能够满足工艺要求，同时验证了优化后工艺的稳定性，对实际生产具有一定的指导意义。
关键词：齿轮；加工工艺；热处理变形；花键定位
齿轮是各种机械产品的基础零件之一，其加工工艺水平对产品的性能、生产率及成本有直接影响。随着机械产品向高速、重载、高精度发展，渐开线花键齿轮的应用更加普遍，对齿轮的精度要求也更加严格。
1.渐开线花键齿轮特点
齿轮传动是现代机械中最主要的一种机械运动，其具有传动比准确、效率高、结构紧凑、工作可靠和寿命长等特点，被广泛应用于机床、汽车、飞机和船舶等行业中。齿轮传动包括主动齿轮、从动齿轮和机架。与主动齿轮连接的一般是轴类零件，通过键联结实现轴和轴上零件间的周向固定，以传递运动和转矩。键联结可分为平键联结、半圆键联结、楔键联结、切向键联结以及花键联结。由于花键联结具有较高的承载能力，定心精度高，导向性能好，可实现静联结或动联结，因此，在飞机、汽车和拖拉机等农用机械中应用较广泛[1]。
按齿形不同，花键联结分为矩形花键和渐开线花键等2种。矩形花键联结的定心方式为小径定心，轴、孔的花键定心面均可进行磨削，定心精度高。渐开线花键联结的齿形为渐开线，其分度圆压力角规定了30°和45°等2种。渐开线花键可以用加工齿轮的方法来加工，工艺性能好，制造精度高。
渐开线花键齿根较厚，键齿强度高，寿命长，且互换性较高，当传递的转矩大及轴径较大时，宜采用渐开线花键联结。渐开线花键齿轮又分为外花键和内花键。外花键主要采用花键铣削加工，精度较高或有螺旋角要求的键齿也采用滚齿机加工，如汽车变速器输入轴花键和重型卡车后桥减速器主动锥齿轮花键。外花键也可采用插削加工，如重型卡车变速器输出轴花键，小模数外花键的无屑加工做为新工艺也逐步得到认可。外花键常用的花键无屑加工有冷挤压、冷轧等，特点是加工效率高，有助于提高花键的强度，如汽车半轴花键和凸轮轴花键等。内花键常用的加工方式主要是拉削，其精度较好，加工效率高，成本较低。拉削主要有立式拉床和卧式拉床，立式拉床可以消除工件自重引起的偏心，应用较广。
在批量生产中，花键的测量通常采用通正规检查方法，同时通过检测齿圈跳动来保证花键的精度。小批量生产的花键采用测量跨棒距的方式来控制花键的尺寸。精密花键也可以通过测量中心来抽检精度[2]。
2.渐开线花键齿轮加工工艺
2.1存在问题
渐开线齿轮由于诸多优点使用非常广泛，但是在机械加工制造方面经常遇到一些难点问题，如内花键齿轮热处理变形和花键定位不稳定等问题。本文以第一拖拉机股份有限公司加工的拖拉机减速器中的一个零件为例进行分析，其采用内渐开线花键定心，零件外观图如图1所示，零件产品图如图2所示，零件工艺参数见表1。
经过对比热处理前后齿向尺寸可知，热处理前花键小径尺寸全部在工艺范围内，一致性好，热处理后存在差异。结合之前加工类似零件结构情况分析可知，由于该内花键零件厚度较薄，花键孔部位突出，花键模数小，热处理过程中很容易变形，故不合适采用小径定位。
采用花键大径定心磨齿加工后齿向测量结果见表4。由表4可以看出，结果仍不能满足工艺要求[3]。
由表5试验结果可知，产品全部满足工艺要求，合格率为100％。经过大批量试制验证，产品抽样检测结果全部合格，工艺稳定性非常好[4]。
3.结语
综上，本研究介绍的这种优化工艺，能够有效的提高产品的定位面精度，最终满足工艺要求。笔者相信随着我国制造业的不断发展，齿轮行业通过大量引进高端设备以及学习先进技术，必然会使加工能力得到长足的进步，实现批量加工的稳定性，开拓制造业的新局面。
参考文献：
[1]孟亚波. 一种渐开线内花键齿轮的热处理变形与控制研究[D]. 浙江工业大学，2016.
[2]赵文鹏. 渐开线花键内孔齿轮机加工艺的编制[J]. 林业机械与木工设备，2013，31（7）：21-21.
[3]王东天. 齿轮加工工艺实践问题及对策研究[J]. 军民两用技术与产品，2016（2）.
[4]周春雷. 齿轮加工工艺过程中常见问题及对策探析[J]. 科技创新与应用，2014（8）：80-80.
论文作者:余俊兴
论文发表刊物:《防护工程》2018年第13期
论文发表时间:2018/9/30
标签：花键论文; 渐开线论文; 齿轮论文; 加工论文; 零件论文; 工艺论文; 加工工艺论文; 《防护工程》2018年第13期论文;