拉削加工
原理:
内花键齿轮的拉削是一种高精度的加工方法。它是利用的拉刀,拉刀上有一系列逐渐增大尺寸的刀齿。在加工内花键时,拉刀沿着内孔轴线方向作直线运动,通过拉刀刀齿与工件材料的相对运动,将内孔材料逐步切削成花键齿形。每一个刀齿切除一层薄薄的金属,后续刀齿的尺寸依次递增,逐步形成所需的花键轮廓。
应用场景和优势:这种方法适用于批量生产。由于拉刀的精度高,一旦拉刀制造完成,通过拉削加工出来的内花键齿轮精度也较高,齿形精度可以达到IT7-IT8级,表面粗糙度Ra可达0.8-1.6μm。而且拉削加工的生产效率高,加工一个内花键齿轮的时间较短,尤其适合加工形状规则、尺寸稳定的内花键。例如,在汽车变速器内花键齿轮的批量生产中,拉削是常用的加工方法之一。
局限性:拉刀的设计和制造复杂,成本较高。而且拉刀是刀具,一种拉刀通常只能加工一种规格的内花键齿轮,当花键尺寸或形状发生变化时,需要重新制造拉刀。此外,拉削过程中如果出现拉刀损坏,成本也较高。
插削加工
原理:插削加工是利用插刀在垂直方向上的往复直线运动来切削工件材料。在加工内花键时,插刀在工件的内孔中上下往复运动,通过插刀的切削刃与工件的相对运动,逐渐将内孔加工成花键形状。插刀的运动轨迹是沿着内孔的轴线方向进行插削,类似于在孔内进行“开槽”操作。
应用场景和优势:插削加工适用于单件小批量生产或者加工一些形状复杂、尺寸较大的内花键齿轮。它的设备相对简单,对操作人员的技能要求不是特别高。插削能够加工出多种形状的内花键,包括非标准形状的花键。例如,在一些大型矿山机械或船舶机械的内花键齿轮加工中,当产品数量较少且对精度要求不是高时,插削是一种可行的加工方法。
局限性:插削加工的生产效率较低,因为插刀的往复运动速度相对较慢,而且每一次插削的切削量有限。同时,插削加工的精度不如拉削和磨齿加工,齿形精度一般为IT9-IT10级,表面粗糙度Ra大约为1.6-3.2μm。
铣削加工
原理:铣削内花键有多种方式,如采用键槽铣刀或成型铣刀。键槽铣刀可以通过在圆周方向和轴向方向的复合运动,在内孔中铣削出花键齿槽。成型铣刀则是刀具的形状与花键齿形相匹配,通过铣刀的旋转和工件的旋转与进给运动,直接铣削出花键齿形。
应用场景和优势:铣削加工灵活性高,能够适应不同形状和尺寸的内花键齿轮加工。对于一些非标准的、异形的内花键,铣削是一种的加工方法。它可以在普通的铣床或加工中心上进行,设备通用性强。例如,在机械维修车间或者新产品的试制阶段,当需要快速加工出内花键齿轮时,铣削加工可以方便地进行。
局限性:铣削加工的精度相对较低,尤其是采用键槽铣刀加工时,需要通过多次铣削和的定位来保证花键的精度。其齿形精度一般为IT9-IT10级,表面粗糙度Ra约为1.6-6.3μm。而且铣削加工的生产效率取决于铣削方式和刀具的选择,相对拉削和滚齿加工来说效率可能较低。
磨齿加工
原理:磨齿加工是通过砂轮对内花键齿轮的齿面进行磨削。对于内花键磨齿,有成型磨和展成磨两种方式。成型磨是利用成型砂轮,砂轮的形状与内花键齿形相同,通过砂轮与工件的相对运动,将齿形磨削出来。展成磨则是基于齿轮啮合原理,砂轮和工件模拟一对齿轮的啮合运动,从而磨削出高精度的花键齿形。
应用场景和优势:磨齿加工主要用于高精度内花键齿轮的加工。它可以获得很高的齿形精度和较低的齿面粗糙度,齿形精度能够达到IT5-IT6级,表面粗糙度Ra可达0.2-0.8μm。在航空航天、精密机床等对精度要求高的领域,磨齿加工是保证内花键齿轮质量的重要方法。
局限性:磨齿加工的设备昂贵,加工成本高。而且磨齿加工的生产效率相对较低,因为磨削速度较慢,需要控制磨削参数以保证精度。