超大花鍵軸加工治具的設(shè)計(jì)改進(jìn)

中國(guó)有色（沈陽(yáng)）冶金機(jī)械有限公司（遼寧 110141）隋顯常 劉紅楓

雙齒輥破碎機(jī)是用于粗碎、中碎及各級(jí)硬度的煤、焦炭及低硬度脆性物料的破碎機(jī)構(gòu)，主要是由連板齒輪箱、架體部、固定輥?zhàn)印⒒顒?dòng)輥?zhàn)蛹奥?lián)動(dòng)裝置等組成。花鍵軸是聯(lián)動(dòng)裝置的主要部件，兩端花鍵通過(guò)花鍵軸的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)搖臂連桿來(lái)完成同步運(yùn)動(dòng)。

1.存在的問(wèn)題

以往我公司花鍵軸的加工都是用花鍵專用設(shè)備花鍵銑床來(lái)加工完成。普通的花鍵軸銑床適合加工最大直徑80 mm和長(zhǎng)度600mm的花鍵軸；數(shù)控花鍵軸銑床也只能加工最大外徑160mm和長(zhǎng)度2500mm的花鍵軸，由于雙齒輥破碎機(jī)上的花鍵軸直徑260mm和長(zhǎng)度3000mm，且重量約2t左右，同時(shí)花鍵軸兩端的花鍵同軸度要求高達(dá)0.1mm，普通的花鍵銑床已無(wú)法完成花鍵軸加工，我公司對(duì)如此大型花鍵加工也是首次。

針對(duì)上述問(wèn)題，采用將花鍵軸裝夾在龍門銑床，利用分齒盤(pán)分度，再利用成形刀具進(jìn)行加工。圖1為采用成形刀具加工花鍵結(jié)構(gòu)示意圖。

這種加工裝置固然可以完成矩形花鍵的齒形加工，但存在缺點(diǎn)：①重復(fù)控制，產(chǎn)生公差累計(jì)。刀具的花鍵齒形是靠設(shè)計(jì)與之對(duì)應(yīng)的樣板進(jìn)行齒形控制，產(chǎn)品的實(shí)際控制也是通過(guò)樣板進(jìn)行控制檢測(cè)的，而樣板在設(shè)計(jì)成形的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的公差，由此加工出的刀具和花鍵就產(chǎn)生了重復(fù)的公差累計(jì)，無(wú)形中降低了花鍵的精度。②加工量大、效率太低。花鍵軸的加工方法有兩種：一種是成形銑削；一種是展成法。現(xiàn)有的技術(shù)是利用成形刀具進(jìn)行加工，刀具開(kāi)始是點(diǎn)接觸，但是隨著吃刀量的增加，整個(gè)刀具與工件變成了面接觸，面接觸的結(jié)果是增加了切削阻力，使進(jìn)給量隨之減小，從而使加工效率變得異常低下。③切削阻力大，加工表面質(zhì)量極差。由于成形加工刀具是面接觸加工，切削阻力大，成形刀具會(huì)產(chǎn)生跳動(dòng)，切削表面產(chǎn)生刀棱，使花鍵軸與花鍵接觸時(shí)產(chǎn)生跳動(dòng)，影響配合精度及傳動(dòng)平穩(wěn)性。④應(yīng)力集中，產(chǎn)生尖角效應(yīng)。由于花鍵軸處出現(xiàn)刀棱，使得花鍵在刀棱尖角處產(chǎn)生應(yīng)力集中，應(yīng)力集中的結(jié)果是導(dǎo)致花鍵上刀棱處在傳動(dòng)過(guò)程中由于受力不均產(chǎn)生尖角效應(yīng)，最后導(dǎo)致尖角處裂紋的產(chǎn)生并向縱橫開(kāi)裂，嚴(yán)重影響花鍵的強(qiáng)度和使用壽命。

2.超大花鍵軸加工治具的設(shè)計(jì)改進(jìn)

（1）總體方案的確定 為解決超大花鍵軸加工實(shí)際問(wèn)題，本超大花鍵軸加工治具的設(shè)計(jì)改進(jìn)，針對(duì)以往花鍵加工存在的問(wèn)題及技術(shù)弊端，通過(guò)在龍門銑床上設(shè)計(jì)增加V形鐵支撐、齒盤(pán)分齒及組刀裝置，實(shí)現(xiàn)了龍門銑設(shè)備上一次性完成外形尺寸超大、重量超重、矩形花鍵軸的花鍵加工，為大型花鍵軸加工提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工效率高、加工質(zhì)量好的加工方法。圖2為超大花鍵軸加工裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

（2）治具關(guān)鍵裝置設(shè)計(jì) 治具關(guān)鍵裝置設(shè)計(jì)包括組刀裝置設(shè)計(jì)和V形支撐裝置設(shè)計(jì)兩部分。

組刀裝置設(shè)計(jì)：刀具是花鍵加工的保障，為滿足花鍵加工齒形的準(zhǔn)確及清根徹底，該組刀裝置包括片刀具和清根刀具。①片刀具：包括心軸、隔套、三面刃銑刀、鍵及螺母，同時(shí)將片刀具定距套設(shè)置兩種規(guī)格，即可完成花鍵的兩端面粗、精加工，又可保證花鍵陽(yáng)齒齒厚的加工精度，圖3為片刀具結(jié)構(gòu)示意圖。②清根刀具：設(shè)計(jì)為弧形刀具，通過(guò)弧形加工可完成最后的成形加工。圖4為清根刀具結(jié)構(gòu)示意圖。片刀具、清根刀具通過(guò)心軸的錐面與機(jī)床主軸安裝通過(guò)心軸的錐面與機(jī)床主軸對(duì)應(yīng)安裝。

V形支撐裝置：由于花鍵長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，為避免在加工過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)及花鍵自身重量導(dǎo)致花鍵出現(xiàn)變形，在機(jī)床導(dǎo)軌上設(shè)計(jì)增加了V形鐵支撐裝置。V形鐵在床面固定并支撐花鍵軸，通過(guò)T形螺栓與床面把合，利用T形螺栓及壓板壓緊花鍵軸，保證了花鍵軸加工時(shí)的穩(wěn)定性。

3.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，該大型花鍵軸加工治具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作難度小，實(shí)用性很強(qiáng)，可解決大型花鍵軸在普通設(shè)備無(wú)法加工及外委加工、采用數(shù)控設(shè)備加工費(fèi)用高昂的問(wèn)題；由于花鍵加工先通過(guò)夾片刀具切削陽(yáng)齒兩端面，較以往成形刀加工切削阻力小，進(jìn)給量大，故提高了切削效率，使加工效率比原加工方式提高30%；由于先通過(guò)片刀具切削了陽(yáng)齒兩端面，使剩余的切削量大大減少，使用清根刀具時(shí)由于切削小，跳動(dòng)也隨之變小，從而提高了加工表面質(zhì)量。