花键轴类零件加工方法有哪些?

花键轴零件的加工方法

一辆普通中型卡车上约含 30 个花键轴零件, 通常用在离合器、变速器、传动轴总成、差速器、转向总成等位置。
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花键轴零件的加工工艺是传统的切削加工和塑形成形加工两种。传统工艺如下的8个主要工序:

下料→锻造毛坯→毛坯加工→外花键加工→零件热处理前检查→热处理→热处理后→精加工→最终检查

其中,花键的齿面加工有成型法和展成法,具体具体看下表:
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从上表 可以看出, 成形法和展成法几乎都需要在专用机床上完成, 刀具通用性比较差。展成法加工精度高于成形法, 最高可达 6∼7 级, 设备成本高、加工周期长, 随着对质量和成本的要求不断提高,传统的切削方式越来无法满足。目前,国内很多的花键类零件企业仍然采用传统的切削加工工艺。

塑性成形加工 (移材制造) 与切削加工 (减材制造) 相比, 最明显的优势就是对组织性能的改善。塑性成形加工花键轴,即利用在常温下,金属具有一定塑性的特点,并在模具的作用下,使工件产生一定的塑性变形而形成花键轴。花键轴的塑性成形工艺主要包括挤压和滚轧等工艺。花键的材质也从从传统的 40Cr、35CrMo 钢升级为 42CrMo, 塑性加工方法从冷挤压、热挤压发展到滚轧成形。下面我们来了解几种比较典型的方式:

花键轴挤压成形原理
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花键轴齿条滚轧成形原理【搓齿加工】
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采用齿条模具滚轧花键轴,通过上、下对称的两个齿条模具以速度V绕工件轴线做相对平行的交错运动,在摩擦力的作用下,两个齿条模具带动工件滚动,上、下齿条模具逐渐压入工件的表面金属,使得工件发生塑性变形从而形成花键轴。

花键与螺纹同时滚压成形原理
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采用滚轮滚挤花键轴,利用一组具有与花键轴齿形相同的截面形状的滚轮,在压力P的作用下与工件发生相对滚动,逐步压入工件的表层金属材料,使得工件发生塑性变形从而滚轧出花键轴。

花键轴冷滚打成形原理
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齿形的冷滚打成形运动由滚打轮的回转、齿坯的分度和齿坯的进给三个运动组成,如图所示:两滚打轮高速反向回转,严格同步击打工件上的对应点,其回转角速度大小为ω3;工件以角速度ω1分度运动,滚打轮每回转一周,工件自动转过一个齿距;工件同时以速度v沿轴线进给,以保证在齿坯的全长上逐步均匀击打成形。机床传动系统保证ω3与ω1的比值为齿数z,便可加工出与滚打轮截面轮廓相吻合的渐开线键槽。两滚打轮与工件接触时,在摩擦力作用下沿工件齿槽表面滚动,其角速度大小为ω2。滚打轮的自转并不是主动的成形运动,而是由其回转运动引入的。有研究发现相对于铣削, 冷滚打加工改善了加工表面金属组织, 工件表面硬度提高了 44%。

国外一些企业已经可以生产成熟的花键轴塑性成形设备, 主要的公司有法国 Escofier 公司、德国GROB 公司、FELSS 公司和 PROFIROLL 公司和美国 KINEFAC 公司。国内陆续引进了多台花键轴塑性成形设备, 但是由于国外对关键技术保密, 国内目前仍然没有研发出花键轴塑性成形设备。

大家加工花键轴采用的是那种方式呢?评论区等你!

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往期精彩内容:

渐开线花键齿厚学习

渐开花键学习系列之一(特点、基本概念、参数及术语)

花键的参数是否正确怎么确定?

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