1 矩形花鍵（jiàn）加工現狀（zhuàng）

      現階段高精度矩（jǔ）形花鍵的加工，通常是（shì）采用銑切或滾切成形，再磨（mó）削花鍵達（dá）到設計要（yào）求。在銑切加工矩形花鍵時，一般采用專門設計的T 形槽銑刀，這（zhè）種銑刀適合大批量專（zhuān）業化生產，針對中（zhōng）、小批量非專業化生產采用三麵刃銑刀及片銑刀。對（duì）於無法（fǎ）磨削的高精度矩形花鍵（jiàn）加工，尚無參（cān）考資料。現行矩形花鍵相（xiàng）關國家標（biāo）準均是針對小徑定（dìng）心，而由於該細長軸端高精度矩形花鍵的特殊結構采用大徑定心。

      2 細長軸端高精度矩形花鍵加工難點（diǎn）分析

      該零件材質為2Cr12NiMo1W1V，鍛件並經調質處理，總長達1552.2mm，花鍵處（chù）直徑僅42mm，長（zhǎng）徑比（bǐ）達37 倍，是典型的細長軸（zhóu）類零件，而矩形（xíng）花鍵位於（yú）該軸件的一端，其毛坯圖如圖1 所示。從該花鍵的結構特點分析，由於（yú）軸件過長和結構（gòu）限製，該矩形花鍵無法采用我公司現有（yǒu）花鍵銑床、滾齒機（jī）等專用設備加工。

      該矩（jǔ）形花鍵尺寸公差和位置公（gōng）差都極為嚴格，鍵齒寬（kuān）度公（gōng）差為0.022mm，位置度要（yào）求為0.02mm，鍵齒兩側麵對稱（chēng）度要求為0.009mm，加工存在很大難度，如圖2 所示。

      3 細長軸端高精度矩形（xíng）花鍵的加（jiā）工

      該細長軸端高精度矩形花鍵的加（jiā）工重點是加工刀具的選型、切削參數的確定、加工方法的確定以及數控程序（xù）的（de）編製。根據對該花鍵結構分析和對公司現有（yǒu）設備（bèi）情況（kuàng）調（diào）研結果，現擬在DMG CTXgamma2000TC 車銑複（fù）合機床上完成，程序編製采用機床自（zì）帶Siemens ShopTurn 模塊化編（biān）程係統。3.1 細長軸端高精度矩形花鍵的加工方案設計針對此細長軸端高精（jīng）度矩形花鍵的（de）結構特（tè）點和加工難點，分別設計了矩形（xíng）花鍵的粗加工方案，精加工方案和花鍵小徑加工方案，在精加工方案和花（huā）鍵小（xiǎo）徑加（jiā）工方案中分別采用兩種方案來保證加工精度（dù）的要求。其（qí）具體加工方案如表1 所（suǒ）示。在細長（zhǎng）軸（zhóu）端高精度矩（jǔ）形花鍵（jiàn）加工中，粗加工采用型腔銑削，用φ5 立銑刀進行粗銑開槽，鍵齒兩

      側麵及花鍵小徑部分均留量0.20～0.30mm，然後通過陣列銑削單個槽的程序來完成（chéng）整個花鍵粗銑工序，加工路徑如（rú）圖（tú）3 所示。

      3.1.1 矩形花鍵的精加工方（fāng）案

      在矩形花鍵的（de）精加工方案中，設計了以下兩種加工方案：

      （1）方案一。用φ5 立銑刀以單個鍵齒中（zhōng）心為基準，編製（zhì）精銑程序（xù），精銑鍵齒（chǐ）兩（liǎng）側壁（bì）並保證兩（liǎng）側去量一致，以保證每個鍵齒的寬度以及單個鍵齒（chǐ）兩側壁的對稱度要求。精加工各鍵齒側麵，陣列精銑單個鍵齒兩個（gè）側壁程序，完成整個花鍵側壁（bì）的精銑，加工路徑如圖4 所示。

      （2）方案二。用φ5 立銑刀以鍵槽中心為基準，編製精銑單個見槽內的（de）鍵齒的兩個側壁程序，然後陣列，完成整個花（huā）鍵側壁（bì）的精銑。加工（gōng）路徑如圖5 所示。

      3.1.2 矩形花鍵的小徑加工方案

      在矩形花鍵（jiàn）的（de）小（xiǎo）徑加工方案中，同（tóng）樣也設計了兩種（zhǒng）加工方案：

      （1）方案一。采用（yòng）專用成型銑刀銑準花鍵小徑，專用成型銑（xǐ）刀如圖6 所示。

      （2）方案二。用φ3 立銑刀進行插補銑削，精銑花鍵小徑。

       在矩形花鍵粗、精（jīng）及小徑加（jiā）工方案中，采用了不同的刀具和切削用量，刀具和切削用量的對比如表2 所示。

      3.2 細長軸端高精（jīng）度矩形花鍵的檢測方案

      在細長軸端高精度矩形花鍵的精（jīng）加工過程中，使用的精加工刀具直徑隻有φ5mm，剛性較差，在銑削鍵齒側壁（bì）時還存在少許讓刀現象，因而在每加工（gōng）完畢一個鍵齒時均采用公法線千分尺檢測鍵齒寬（kuān）度。全（quán）部加工完畢後，用三坐標（biāo）儀檢測鍵齒寬度，單個鍵齒兩側麵對稱度（dù）以（yǐ）及（jí）各鍵齒的位置（zhì）度。

      3.3 細長軸端高精（jīng）度矩形花鍵的加工試驗

      首先，對編（biān）製完成的加工程序進行圖形模擬，確認各處均無加工幹涉後，再進行機床空運行模擬，以確認程序的正確性，避（bì）免在（zài）後期（qī）矩（jǔ）形花鍵的加工中造成事故以（yǐ）及保證（zhèng）加工的順利進行。在加工中，通過用（yòng）加工（gōng）時間和加工（gōng）精度對兩種加工方案（àn）進行了對比，其結果如表3 所示。

      從試驗結果（guǒ）對比表中可以看出，細長軸端高精度矩形花鍵的精加工及花間小徑加工的兩種加工（gōng）方案所用時間差距很小，而加工精度方案一遠高於方案二。

      精加工時（shí），采用方案一加工矩形花鍵，每刀切（qiē）深一定不能（néng）大（dà）於0.02mm，否則寬度尺寸和對稱度都很難保證。其加工結果經三坐標檢測，隻有一個鍵齒寬度（dù）超差0.0031mm，其餘齒的（de）位置度、對稱度和齒寬均（jun1）符合（hé）要求。刀具磨損是造成鍵齒寬度（dù）超差的主要原因。采用方案（àn）二（èr）矩形花鍵精加（jiā）工過程中，發現（xiàn）刀具的快速磨損造成單個鍵齒（chǐ）寬度超差，嚴重影響了加工精度。

      花鍵（jiàn）小徑加工時采用方案一，使用矩形花鍵小徑（jìng）專用銑刀2224- 151，效果很好，各項均符合要求（qiú）。但采用方案（àn）二使（shǐ）用（yòng）φ3 立銑刀進行插補銑削，加工完畢後觀測花鍵小徑粗糙度（dù）較差，不滿足（zú）表麵粗糙度Ra1.6 要求。

      4 結束語

      通過針對細長軸端高精度（dù）矩形花鍵的結構特點和精度要求進行了分析，製定了恰當的加工方案並進行了試驗，最終確定了加工該矩形花鍵（jiàn）的加工及（jí）編程方法，即利用（yòng）車銑（xǐ）複合機（jī）床先用φ5 立銑刀進行粗銑加工，然後用φ5 立銑刀精銑花鍵各鍵齒。精銑編程（chéng）時需以每個鍵齒中心為（wéi）基礎準，保證鍵齒兩側均勻去量，花鍵小徑的加（jiā）工（gōng）采用專用銑刀2224- 151。在加工過（guò）程中應時刻監控刀（dāo）具的磨損情況，及時更換（huàn）新刀具，以防止因刀具磨損而導致加工花鍵鍵齒的超差。