专利名称：带有异形齿的花键滚轧轮和加工花键的方法
技术领域：
本发明属于机械加工技术，涉及一种带有异形齿的花键滚轧轮和使用该滚轧轮加工带有异形齿花键的方法。
背景技术：
常见的小模数花键一般采用滚轧、插削等方法成型。有一种花键轴的花键带有异形齿，该异形齿是下述结构之一其一，异形齿是两个相邻的花键齿牙之间的齿槽缺失后形成的连齿结构；其二，异形齿是两个相邻的花键齿槽之间的齿牙缺失后形成的凹槽结构。异形齿在轴向的长度LI = 0. 2L L，L为花键齿的轴向长度。目前，加工这种带有异形齿的花键只能采用插齿刀进行插削加工，无法实现利用滚轧轮进行滚轧成型。插削加工的缺点是加工时间长，加工效率低、成本高。对于异形齿长度小于花键齿的局部异形齿，无法进行插削加工，只能进行数控加工，不仅效率低，而且大幅度提高了成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种使用滚丝机加工带有异形齿的花键滚轧轮和使用该滚轧轮加工带有异形齿花键的方法，以缩短加工时间，提高加工效率，降低加工成本。本发明的技术方案是一种带有异形齿的花键滚轧轮，包括滚轧轮基体1，在滚轧轮基体I的端面中心有一个带有键槽3的安装孔2，在滚轧轮的圆柱形工作面上有滚轧齿4，滚轧齿4的齿形与被加工件上的花键齿形相适应；其特征在于，在滚轧轮工作面上的滚轧齿4中,有一个异形齿5,(I)异形齿5是下述结构之一异形齿5是两个相邻的花键齿牙之间的齿槽缺失后形成的连齿结构；或者，异形齿5是两个相邻的花键齿槽之间的齿牙缺失后形成的凹槽结构；(2)异形齿5在轴向的长度LI =0.2L L，L为滚轧齿4的轴向长度，异形齿5的至少一端位于滚轧轮的一个端面内；(3)将异形齿5计算为两个正常滚轧齿4时,滚轧轮上滚轧齿4的数量为被加工件上花键齿数的不小于2的整数倍，该整数倍应为360的约数，滚轧轮上异形齿5的数量与上述倍数相同，异形齿5沿滚轧轮的工作面均布。使用如上面所述的滚轧轮加工带有异形齿花键的方法，采用滚丝机进行滚轧，其特征在于，加工的步骤如下I、安装滚轧轮将两个结构相同的滚轧轮安装在滚丝机上的两根相互平行、同方向同步旋转的主轴上，其中，一个主轴为主动轴，另一个为从动轴，调整两个滚轧轮周向相对位置，使主动轴上的滚轧轮的相位角与从动轴上的滚轧轮的相位角的差值为当n为偶数时，a = 360° /2n;当n为奇数时，a = 0° ;n为滚轧轮上异形齿5的数量,调整好后将两个滚轧轮固定；2、试滚轧将试滚轧件安装到滚丝机的滚丝夹具的两个顶尖之间，试滚轧件的轴线与滚轧轮的轴线平行且共面，调整滚丝机的从动轮径向进给位置，使两个滚轧轮的工作面贴住试滚轧件的被加工表面，调整加工时间参数t为3秒 8秒、滚轧压力F为40KN 160KN、主轴转速s为20±2r/min、进给量p为0. 5mm I. Omm,启动滚丝机进行试滚轧,待试滚轧完成后检测试滚轧件的花键，若合格，则上述滚轧参数作为正式滚轧加工参数，试滚轧结束；若不合格则调整进给量P，直到试滚轧件的花键合格为止；3、进行正常滚轧加工。本发明的优点是能够使用滚丝机加工带有异形齿的花键，缩短了加工时间，提高了加工效率，降低了加工成本。试验证明，本发明的加工方法与采用插齿加工方法相比，单件加工时间缩短了 90%以上，加工效率提高了 10倍以上，加工成本降低了 60%以上。此外，本发明的滚轧轮也可以滚轧不带有异形齿的花键，实现了一轮多用。
图I是本发明滚轧轮的结构示意图。图中，右图是左图的左视图。 图2是本发明方法调整两个滚轧轮相位差的示意图，图中滚轧轮的n = 3，相位差a =0°。图中的粗实线表示滚轧轮相位角的零位。两个滚轧轮之间为被滚轧件。图3也是本发明方法调整两个滚轧轮相位差的示意图，图中滚轧轮的n = 4，相位差a = 45°。图中的粗实线表示滚轧轮相位角的零位。两个滚轧轮之间为被滚轧件。
具体实施例方式下面对本发明做进一步详细说明。参见图1，一种带有异形齿的花键滚轧轮，包括滚轧轮基体1，在滚轧轮基体I的端面中心有一个带有键槽3的安装孔2，在滚轧轮的圆柱形工作面上有滚轧齿4，滚轧齿4的齿形与被加工件上的花键齿形相适应；其特征在于，在滚轧轮工作面上的滚轧齿4中,有一个异形齿5,(I)异形齿5是下述结构之一异形齿5是两个相邻的花键齿牙之间的齿槽缺失后形成的连齿结构；或者，异形齿5是两个相邻的花键齿槽之间的齿牙缺失后形成的凹槽结构；(2)异形齿5在轴向的长度LI =0.2L L，L为滚轧齿4的轴向长度，异形齿5的至少一端位于滚轧轮的一个端面内；(3)将异形齿5计算为两个正常滚轧齿4时，滚轧轮上滚轧齿4的数量为被加工件上花键齿数的不小于2的整数倍，该整数倍应为360的约数，滚轧轮上异形齿5的数量与上述倍数相同，异形齿5沿滚轧轮的工作面均布。使用如上面所述的滚轧轮加工带有异形齿花键的方法，采用滚丝机进行滚轧，其特征在于，加工的步骤如下I、安装滚轧轮将两个结构相同的滚轧轮安装在滚丝机上的两根相互平行、同方向同步旋转的主轴上，其中，一个主轴为主动轴，另一个为从动轴，调整周向相对位置，使主动轴上的滚轧轮的相位角与从动轴上的滚轧轮的相位角的差值为当n为偶数时，a =360° /2n;当n为奇数时，a =0° ;n为滚轧轮上异形齿5的数量。相位角差值的调整方法有多种，一种方法为将主动轮的相位角零位调整至水平位置，然后调整从动轮的相位角的零位。例如，参见图2，此图中n为3，a =0°，两个滚轧轮的相位角零位(即粗实线)共线；参见图3，此图中n为4，两个滚轧轮的相位角差值a =45°。调整好后将两个滚轧轮固定。2、试滚轧将试滚轧件安装到滚丝机的滚丝夹具的两个顶尖之间，试滚轧件的轴线与滚轧轮的轴线平行且共面，调整滚丝机的从动轮径向进给位置，使两个滚轧轮的工作面贴住试滚轧件的被加工表面，调整加工时间参数t为3秒 8秒、滚轧压力F为40KN 160KN、主轴转速s为20±2r/min、进给量p为0. 5mm I. Omm,启动滚丝机进行试滚轧,待试滚轧完成后检测试滚轧件的花键，若合格，则上述滚轧参数作为正式滚轧加工参数，试滚轧结束；若不合格则调整进给量P，直到试滚轧件的花键合格为止；3、进行正常滚轧加工。本发明的工作原理是由于主动滚轧轮上参与加工的异形齿的相位角与从动滚轧轮上参与加工的异形齿的相位角差值为360° /2n，当从动轮转过角度为360° /2n时，每个滚轧轮都转过的齿数为nz/360° *360° /2n = z/2, z为将工件异形齿计算成两个正常齿 时的花键齿数。根据花键的啮合理论，此时工件应当转过的齿数同样为z/2，即工件应当转过的角度是180°，与从动轮上的异形齿正好吻合，从而保证了异形齿的齿形不被滚轧轮工作面上的正常齿破坏。实施例I工件花键参数齿形渐开线，齿数35，材料S45C钢。花键轴向长度35mm，异形齿为两个相邻的花键齿牙之间的齿槽缺失后形成的连齿结构，异形齿轴向长度与花键相同。滚轧轮参数齿形渐开线，齿数315，异形齿是两个相邻的花键齿槽之间的齿牙缺失后形成的凹槽结构，异形齿的数量为9。使用如上面所述的滚轧轮加工带有凸起异形齿花键的方法，采用日本R16A-II滚丝机进行滚轧，其特征在于，加工的步骤如下I、安装滚轧轮将两个结构相同的滚轧轮安装在滚丝机上的两根相互平行、同方向同步旋转的主轴上，其中，一个主轴为主动轴，另一个为从动轴，调整两个滚轧轮周向相
对位置，使主动轴上的滚轧轮的相位角与从动轴上的滚轧轮的相位角的差值为a =0°，
调整好后将两个滚轧轮固定；2、试滚轧将试滚轧件安装到滚丝机的滚丝夹具的两个顶尖之间，试滚轧件的轴线与滚轧轮的轴线平行且共面，调整滚丝机的从动轮径向进给位置，使两个滚轧轮的工作面贴住试滚轧件的被加工表面，调整加工时间参数t为6秒、滚轧压力F为140KN、主轴转速s为20r/min、进给量p为0. 72mm,启动滚丝机进行试滚轧,待试滚轧完成后检测试滚轧件的花键，花键尺寸偏大，调整进给量P为0. 75mm，再次启动滚丝机进行试滚轧，待试滚轧完成后检测试滚轧件的花键，试滚轧件的花键合格，上述滚轧参数作为正式滚轧加工参数，试滚轧结束。3、进行正常滚轧加工。实施例2工件花键参数齿形三角花键，齿数35，材料S45C钢。花键轴向长度35mm，异形齿为两个相邻的花键齿槽之间的齿牙缺失后形成的凹槽结构，异形齿轴向长度与花键相同。滚轧轮参数齿形三角花键，齿数210，异形齿5是两个相邻的花键齿牙之间的齿槽缺失后形成的连齿结构，异形齿的数量为6。
使用如上面所述的滚轧轮加工带有凹槽异形齿花键的方法，采用日本R16A-II滚丝机进行滚轧，其特征在于，加工的步骤如下I、安装滚轧轮将两个结构相同的滚轧轮安装在滚丝机上的两根相互平行、同方向同步旋转的主轴上，其中，一个主轴为主动轴，另一个为从动轴，调整两个滚轧轮周向相对位置，使主动轴上的滚轧轮的相位角与从动轴上的滚轧轮的相位角的差值为a =30°，调整好后将两个滚轧轮固定；2、试滚轧将试滚轧件安装到滚丝机的滚丝夹具的两个顶尖之间，试滚轧件的轴线与滚轧轮的轴线平行且共面，调整滚丝机的从动轮径向进给位置，使两个滚轧轮的工作面贴住试滚轧件的被加工表面，调整加工时间参数t为6秒、滚轧压力F为160KN、主轴转速s为20r/min、进给量p为0. 75m,启动滚丝机进行试滚轧,待试滚轧完成后检测试滚轧件的花键，滚轧件的花键合格，上述滚轧参数作为正式滚轧加工参数，试滚轧结束。3、进行正常滚轧加工。
实施例3工件花键参数齿形渐开线，齿数35，材料S45C钢。花键轴向长度32mm，异形齿为两个相邻的花键齿牙之间的齿槽缺失后形成的连齿结构，异形齿轴向长度为8mm,异形齿轴向长度为花键轴向长度的0. 25,异形齿的一端位于花键的一个端面内。滚轧轮参数齿形渐开线，正常滚轧齿端面齿数为432,异形滚轧齿端面齿数为420，异形齿是两个相邻的花键齿槽之间的齿牙缺失后形成的凹槽结构，异形齿的数量为12。使用如上面所述的滚轧轮加工带有凸起异形齿花键的方法，采用日本R16A-II滚丝机进行滚轧，其特征在于，加工的步骤如下I、安装滚轧轮将两个结构相同的滚轧轮安装在滚丝机上的两根相互平行、同方向同步旋转的主轴上，其中，一个主轴为主动轴，另一个为从动轴，调整两个滚轧轮周向相对位置，使主动轴上的滚轧轮的相位角与从动轴上的滚轧轮的相位角的差值为a =15°，调整好后将两个滚轧轮固定；2、试滚轧将试滚轧件安装到滚丝机的滚丝夹具的两个顶尖之间，试滚轧件的轴线与滚轧轮的轴线平行且共面，调整滚丝机的从动轮径向进给位置，使两个滚轧轮的工作面贴住试滚轧件的被加工表面，调整加工时间参数t为5秒、滚轧压力F为130KN、主轴转速s为20r/min、进给量p为0. 72mm,启动滚丝机进行试滚轧,待试滚轧完成后检测试滚轧件的花键，试滚轧件的花键合格，上述滚轧参数作为正式滚轧加工参数，试滚轧结束。3、进行正常滚轧加工。
权利要求
1.一种带有异形齿的花键滚轧轮，包括滚轧轮基体[I]，在滚轧轮基体[I]的端面中心有一个带有键槽[3]的安装孔[2]，在滚轧轮的圆柱形工作面上有滚轧齿[4]，滚轧齿[4]的齿形与被加工件上的花键齿形相适应；其特征在于，在滚轧轮工作面上的滚轧齿[4]中，有一个异形齿[5], (1)异形齿[5]是下述结构之一异形齿[5]是两个相邻的花键齿牙之间的齿槽缺失后形成的连齿结构；或者，异形齿[5]是两个相邻的花键齿槽之间的齿牙缺失后形成的凹槽结构； (2)异形齿[5]在轴向的长度LI= O. 2L L，L为滚轧齿[4]的轴向长度，异形齿[5]的至少一端位于滚轧轮的一个端面内； (3)将异形齿[5]计算为两个正常滚轧齿[4]时，滚轧轮上滚轧齿[4]的数量为被加工件上花键齿数的不小于2的整数倍，该整数倍应为360的约数，滚轧轮上异形齿[5]的数量与上述倍数相同，异形齿[5]沿滚轧轮的工作面均布。
2.使用如权利要求I所述的滚轧轮加工带有异形齿花键的方法，采用滚丝机进行滚车L，其特征在于，加工的步骤如下 2.I、安装滚轧轮将两个结构相同的滚轧轮安装在滚丝机上的两根相互平行、同方向同步旋转的主轴上，其中，一个主轴为主动轴，另一个为从动轴，调整两个滚轧轮周向相对位置，使主动轴上的滚轧轮的相位角与从动轴上的滚轧轮的相位角的差值为当η为偶数时，α = 360° /2η;当η为奇数时，a = 0° ;η为滚轧轮上异形齿[5]的数量,调整好后将两个滚轧轮固定； 2.2、试滚轧将试滚轧件安装到滚丝机的滚丝夹具的两个顶尖之间，试滚轧件的轴线与滚轧轮的轴线平行且共面，调整滚丝机的从动轮径向进给位置，使两个滚轧轮的工作面贴住试滚轧件的被加工表面，调整加工时间参数t为3秒 8秒、滚轧压力F为40KN 160KN、主轴转速s为20±2r/min、进给量P为O. 5mm I. Omm,启动滚丝机进行试滚轧,待试滚轧完成后检测试滚轧件的花键，若合格，则上述滚轧参数作为正式滚轧加工参数，试滚轧结束；若不合格则调整进给量P，直到试滚轧件的花键合格为止； 2.3、进行正常滚轧加工。
全文摘要
本发明属于机械加工技术，涉及一种带有异形齿的花键滚轧轮和使用该滚轧轮加工带有异形齿花键的方法。本发明的滚轧轮包括滚轧轮基体[1]，在滚轧轮的圆柱形工作面上有滚轧齿[4]，其特征在于，在滚轧轮工作面上的滚轧齿[4]中，有一个异形齿[5]，将异形齿[5]计算为两个正常滚轧齿[4]时，滚轧轮上滚轧齿[4]的数量为被加工件上的花键齿数的不小于2的整数倍。本发明的加工步骤为安装滚轧轮，试滚轧，进行正常滚轧加工。本发明能够使用滚丝机加工带有异形齿的花键，缩短了加工时间，提高了加工效率，降低了加工成本。
文档编号B21B27/02GK102764764SQ20111011774
公开日2012年11月7日 申请日期2011年5月6日 优先权日2011年5月6日
发明者孙先普, 朱振峰, 李仁强, 郭卫东 申请人:豫北转向系统股份有限公司