[科普中国]-花键滚轧机床

概述

进给是决定成形过程的主要因素，即模具每一次接触工件时的切入量，也就是材料被排挤的增加量。使用以往搓齿机时整个成形过程通过在一个固定长度的齿条上不断“变化的”花键外形来实现。这时的进给量与模具的长度有着直接的关系。这一事实暴露出了以往搓齿机的局限性，因为可实现的齿条规格（长度）与很多工件需要的进给量形成了直接的矛盾。

花键滚轧机床工作原理在滚丝机上冷轧加工小模数渐开线花键 的原理。L、R是参数相 同的一对渐开线滚轧轮， 分别安装在滚丝机的两根主轴上， 并可在传动机构的驱 动下同向同步旋转。R轮可由油缸驱动进行径向进给运动，L轮可通过调整机构 的调整与R轮在工件P表面的压痕重合。 工件P以两中心孔定位夹紧，调整夹具 可使工件轴向移动， 在受力时可绕夹具上过O点与机床主轴平行的轴线摆动一个Φ角， 以保证工件在冷轧过程中始终保持与两滚轧轮处于自由对滚状态， 同时便于装夹工件。

使用方法：

1、径向增量式滚轧ISO6～7级，30度压力角最大模数是1.5mm，20度压力角最大模数是1mm；

2、恒中心距增量式三滚轧模具推进式滚轧，ISO5级，30度压力角最大模数是2mm，20度压力角模数最大模数是1.5mm；

3、直接轴向或径向挤压成型，ISO5级，可加工压力角大于2度的所有花键，包括矩形花键，渐开线制花键模数最大可达4.5mm；

花键滚轧机床的构造花键滚轧机，有两个主要的运动，一是轧轮的旋转，一是工件的进给和分度。扎轮的旋转动作是由两个电动机，通过一对同步齿轮驱动两个等速的轧头得到的，轧轮是用来滚轧弓工件的，安装在轧头上，它在空运转时，利用旋转所产生的离心力而进行自转运动。工件的进给运动由装在机床导轨上的滑座来实现。滑座在导轨上能快速和工作进给，其主轴是通过传动箱，挂轮箱中的交换齿轮和花键轴来传动的，其进给运动则通过液压马达驱动进给丝杠来实现，进给速度的无级变速范围为10毫米/分钟至300毫米/分。

轧头固定在轧头座两个座体内，通过液压的作用，作前后快速前进和后退。

轧头座的中间，装置有一个气动的顶尖座，滚轧工件时用以定心和支撑工件。

花键滚轧机的工作过程花键滚轧机的轧头座的左右两侧，是两个完全相似而对称的轧头，轧头里装置有作行星运动的两个轧轮，而轧轮除了自身旋转体外，还绕着轧头的轴线进行公转。当轧头每旋转一周时，轧轮就在极短的瞬间内敲打工件一次，并使工件形成沟槽，当轧轮脱离开工件时，主轴通过分度机构的作用而进行间歇分度。

如果是连续分度，那轧头必须搬转一个回转角，这时，滚轧的运动情况，犹如滚铣花键时工件和滚刀的运动一样，工件的旋转和进给都是由滑座来带动的1。

花键滚轧机特点用于花键冷轧的特殊主驱动概念

工件驱动装置

多轴CNC数控

双滑座设计

图线操作屏

过程参数屏幕化

过程参数管理系统

操作者提示功能

滚轧花键的适用范围滚轧加工工艺主要用来加工各种小模数(m=0．25~2)渐开线花键和三角花键。适用于滚轧的材料延伸率应大于10%，抗拉强度应小于1000MPa，硬度小于300HB的各种碳素钢、合金钢及有色金属。但这三个参数不是可滚轧的全部指标，在具有很高的冷作硬化倾向的材料中，滚压过程本身会提高屈服点，使塑性变形不能完成；有些
有色金属(如有些铝)虽然很软，但由于延伸率和断面收缩率不足，也不能滚轧。

渐开线花键滚轧的加工问题渐开线花键渐开线花键具有自动定心、齿面接触好、强度高、寿命长、结构紧凑、重量轻、起动承载能力好等优点，广泛应用在航空、造船、汽车、拖拉机、重型机械等行业。滚轧花键成形工艺，具有效率高、精度稳定、强度高(滚轧使金属材料受挤压产生塑性变形，产生硬化现象，强度、硬度显著升高，金属流线好，工件力学性能好)、消耗材料少等优点，国家于1972年颁布了渐开线花键标准GB/1 104—72《渐开线花键联接》，在近年来不少工厂和领域得到一定的应用。我们在大批量生产的加工过程中，由于各方面的因素产生了一些问题，我们在加工过程中对出现质量问题分别进行了分析研究，查阅了大量有关资料。经多次试验，解决了生产中的问题，提高了产品质量，取得了良好的效益。

滚轧花键中出现的问题及解决方法采用滚轮滚轧花键的加工方法，可加工出高精度的花键。从滚轧花键的原理可知：滚轧过程中花键的侧齿面金属流动方向的不同会引起畸变。滚轮和花键做无侧隙啮合，齿面间除节圆处外，其他各点沿渐开线的切线方向都存在相对滑动，这种滑动在滚压中会引起齿面金属流动，由于花键两侧相对滑动方向不一致，加工过程中易产生不正常的齿形畸变现象。因此在大批量滚轧花键的加工过程中由于原材料、工艺参数、安装精度等因素控制不当或操作人员素质不高，将造成齿形精度不够稳定，出现各种畸变现象，成为加工中的主要问题。

1)原材料严把材料质量关，对进厂的原材料必须进行理化分析检验，并对上道工序的热处理做好工艺控制，以确保材料符合标准。

(2)工艺参数经多次的试验，确定了工件的最佳滚轧加工余量、尺寸公差和形位公差。杜绝了滚轧后出现的花键外径尺寸大小不一、多齿、齿顶中凹和中凸、跨棒距不一致等质量问题。

(3)安装精度被滚轧工件的齿形质量和滚轮的寿命在很大程度上取决于滚轮的安装和牙位的调整，在安装过程中要加强检测，确保安装精度。①装在两主轴上的滚轮其前端面应当平齐，用刀平尺靠在两滚轮前端面，应没有缝隙，此时两主轴也是平行的。②滚轮的牙位调整是指安装两滚轮的齿廓形状相对位置的调整。调整方法是两滚轮作相对转动，达到正确的相对牙位。用压痕法来检验。③对滚轧花键时机器不可避免产生的振动现象，要经常检查各有关螺钉联接部位，不得松动。

(4)操作人员经培训后上岗，以提高操作人员的素质2。

例子——QD-027型花键滚轧机本机是利用无屑冷滚轧方法加工小模数花键的专用机床。

将冷滚轧工艺应用于小模数花键的加工，已在国外广泛应用， 冷滚轧工艺较传统的切削。

加工有以下优点

生产效率高： 可提高工效40 余倍

节约金属材料： 可节材 15%以上

提高工件质量和寿命： 冷滚轧工件金属纤维连续， 晶粒细化， 表面粗糙度高， 强度高， 寿命也相应延长

该技术已广泛应用于汽车、 摩托车、 机械等行业， 为社会创造了显著的经济效益3。