摘要：對於中小批量的花鍵生產而言，從（cóng）專門滾齒工藝外包轉變為（wéi）采用內部多任務機（jī）床圓盤銑刀加工（gōng），有助於實現重型汽車行業花鍵供（gòng）貨的快速周轉和靈活性。

      在齒輪加（jiā）工探討中，花（huā）鍵往往被忽略。但是，多數複雜的齒輪加工中（zhōng）的回轉要素也涉及到花鍵加工。花鍵在重型汽車，礦山，建築施工（gōng），農業等大型工（gōng）程機（jī）械中都很常用，但（dàn）是他們沒有得（dé）到應有的重（chóng）視，確實是（shì）一大遺（yí）憾（hàn）。實際（jì）工作中，花鍵（jiàn）無處（chù）不在，軸與軸之間的（de）旋轉運動傳遞便（biàn）需要花鍵連接。在對負荷有要求的情（qíng）況下（例如重型機械的花鍵軸），需要采用很複雜的花鍵（不同槽型采（cǎi）用多齒花鍵（jiàn）軸），才能最大限度地加（jiā）大表麵接觸麵積，甚至從外花鍵向內花鍵（jiàn）分布重負荷。

      OEM（原始設備（bèi）製造商）及其（qí）一級供應商要求生產廠家提供高（gāo）精（jīng）度部件。這並非什麽新鮮事情，部件供應商在生產重型汽車直接可使用的花（huā）鍵（jiàn）方麵，具有成熟的技術。為滿足大批量生產規模生產效率的需要，人們已生產出大量的傳統高速鋼（HSS）刀具（如花鍵軋製搓齒刀、滾刀、拉刀和剃（tì）齒（chǐ）刀）。但是，人們迫切希望解決的問題是增加（jiā）花鍵的靈活性。花鍵技術變革已經加快了步伐，通常利用嶄新（xīn）平台，新產品上市的速（sù）度比以（yǐ）前更快。但曆史上花鍵製造廠很難（nán）在如此小的零件上下工夫，更不（bú）用說經常進行設計改進。

傳統（tǒng）經驗中的內在缺陷

      對於每套花鍵的切深、結構和（hé）形狀來說，幾乎都有專（zhuān）門設計的高速鋼滾刀、拉刀或搓齒刀。對於單批量生產（chǎn）而（ér）言，如果是長期生產，那麽這些工（gōng）藝很好，能（néng）夠按嚴格的規範生產出重複性非常高的產品。

      其缺點是滾刀配置過多、規格繁雜（zá），需要重（chóng）新修磨和重（chóng）新塗層等日常維護保養工作，並且這些（xiē）工作都需要從機床上取下並送往廠外完成。花鍵生產期間，工廠隨時需要至少（shǎo）兩套同樣（yàng）的HSS刀具，才能保證按計劃重磨／重（chóng）新（xīn）塗層及應對意（yì）外的事故。

      隨著重（chóng）工業技術變（biàn）革（gé）步伐加（jiā）快，麵對各種規範或設計變化或需要製作（zuò）各種各樣的樣品時，保持靈活性的唯一方式是擁有全套（tào）形狀和規格齊（qí）全的滾刀，適合所有應（yīng）用。並且在（zài）生產過程中（zhōng），每樣（yàng）刀具需要兩套。多年來，專業廠（chǎng）家的花鍵和齒輪（lún）按行業分得很細（xì），所以產品名（míng）目繁（fán）多。

小批量生產更靈活

      當今，增強靈活性技術取得了跨越式（shì）發展，因為多軸多任務機床可采用圓盤銑刀完成以前長期隻能由滾刀（dāo）、拉刀、花鍵軋製（zhì）才能完成的工序。槽銑（xǐ）或（huò）盤銑花鍵外齒和內齒是加工花鍵最經濟的方式。隨（suí）著成功研發多任務機床和刀片解（jiě）決方案，可采用一把刀具完成多種工作。這（zhè）對中小批量生產特別重（chóng）要（yào），這些生產往往要求在整個加工（gōng）和（hé）處理過程中頻（pín）繁換刀。因為這些工廠的生產不成批量，往往是一個類型（xíng）的花鍵生產100件（jiàn），另一個類（lèi）型生產200件（jiàn），而不是同一零件生產10,000件（jiàn）。

      山特維克可樂（lè）滿（mǎn）的CoroMill 172圓盤銑刀（dāo）對使用的機（jī）床類型很（hěn）靈活，反映了多任務機床的適用性。但是，對於給（gěi）定的花鍵尺寸和齒數，需要采用專門的刀片（piàn）。於是，客戶因為機床設計的靈（líng）活性（即多任務機床（chuáng）、裝有從動刀具和Y軸的車床以及裝（zhuāng）有旋轉工作台的加工中心）而強調滾刀的靈活性。

      例如，因為一台（tái）多任（rèn）務機床便能完成整個零件的（de）所有工（gōng）序，因此在加（jiā）工花鍵時，無需分別（bié）采用車床和滾齒機床，或者，可采用配有旋（xuán）轉工作（zuò）台的三軸加工中心車床。在一台機床（chuáng）上加工整個零件的好處是縮短裝刀時間，改善各種不同加工件（jiàn）的公（gōng）差。通過使用加工（gōng）中心（xīn）和（hé）旋轉工作台，製造廠不會選用某一台專門機床。加工中心可用於加工配有花鍵（jiàn）的零件時裝刀（dāo）工序間的其他部件。同時，也可進行其他（tā）加工作業，例如銑槽、交叉孔和平（píng）麵。

      對於很（hěn）多加工車間或二級供（gòng）應商來（lái）說（shuō），這種靈活性使得他們自己能完成更多的加工。過去（qù）的花鍵分（fèn）包給（gěi）專業的齒輪加（jiā）工廠加工，而如今在自己（jǐ）工廠便可（kě）完成——隻需配一台基本（běn）的三軸加工中心和配有安裝相對較小可轉位圓盤銑刀的主軸（zhóu）及旋轉工作台（tái）。這些刀（dāo）具的一（yī）個主要好（hǎo）處是在一把刀（dāo）具上可更換不同（tóng）的可轉（zhuǎn）位刀片，達到不同（tóng）的總切深、齒根開頭或齒頂倒角。與單一工序的單個滾刀、花鍵搓齒刀（dāo）或拉刀具規格和輪廓相比，方（fāng）便（biàn）得多。毋庸置疑，圓盤銑刀（特別是能用於（yú）具（jù）體刀體（tǐ）的刀片）要比滾刀、花鍵搓齒刀或拉刀便宜。圓盤（pán）銑刀確（què）實經濟實惠，主要表（biǎo）現在使用的刀具較少，能加（jiā）工不同種（zhǒng）類的花鍵（jiàn），這些特點是圓盤銑刀的亮點（diǎn）。

      需要考慮的（de）另一個因素（sù）是縮（suō）短裝夾時間。對於很多軸料製造廠來說（shuō），每一根軸都有一個小花鍵。加工軸時，如果需要頻繁更換機床才能完成多道工序，那麽會（huì）浪費很多裝夾時間，同時增加了夾裝、搬運和重新夾裝中人為出錯的（de）幾率。采用裝（zhuāng）有圓（yuán）盤銑刀的多任務機床，隻裝一次裝（zhuāng）夾便可加（jiā）工這些花鍵連接的軸。

      當今製造廠（chǎng）正（zhèng）在尋（xún）求更容易、更簡單、更智能（néng）化、更靈活的部件（jiàn）加工方案。阻力最小的路徑往往是最佳路（lù）徑，限製刀具庫存量和調質處理，既可使工作簡單化，又可控製刀具係統庫存量和維護保養成本。

花鍵加工薄切屑基本參數

      當使（shǐ）用（yòng）圓盤銑刀時，準（zhǔn）確計算薄切屑對花鍵切削至關重（chóng）要，因為薄（báo）切屑（xiè）是（shì）工藝中最基本的（de）參數（shù）。圓盤銑刀製（zhì）造廠提出兩點主要的進（jìn）刀建議，即（jí）通常（cháng）需要設置每齒的進刀（dāo）量（liàng） （fz） 和最大切屑厚（hòu）度（hex）。當刀具設置成徑向吃刀（dāo）量大於或等於其本身半徑時，這兩個值應當相等。但是（shì），希望的薄切屑效果隻（zhī）有當徑向切削寬度小於半徑（jìng）時才很明顯。

      采用圓盤銑刀作（zuò）為花鍵製（zhì）造廠的基本銑槽刀具時，花鍵的徑向切（qiē）削寬度比刀具直（zhí）徑小，也就是說始終（zhōng）能保證（zhèng）薄切屑。為了得到最可能的hex值、優化花鍵“銑（xǐ）槽（cáo）”應用，操作人員必須通（tōng）過圓盤銑刀吃刀量和圓盤銑刀直徑計算fz。計算薄切屑的公式如（rú）圖1所示。

圖文說明；確定每（měi）齒進刀量（f_z）時，切屑厚度 （h_ex） 至關（guān）重要，因為切屑厚度最（zuì）終（zhōng）提供優化的工（gōng）作台進刀量（liàng）。 

      如果操作人員不能優化每齒進刀量，那麽進刀速（sù）率可能太低而不適合於（yú）刀（dāo）片的刃口處理或刀（dāo）片（piàn）槽型。因為刀體會產生跳動量誤差，所以作為經驗法則，通常建議操作人（rén）員在選取hex時，不得小於0.003英寸（0.076毫米） 。如果hex太小（xiǎo），會發生（shēng）磨擦，剛好與實際切削相反，這樣（yàng）會產生（shēng）更多的熱量，縮短刀具使用壽命，並降低工藝準確性。圓盤銑刀（dāo）製造廠（chǎng）應當能提供hex參數的最大值。

      記住最大輸出後，在類似銑槽工（gōng）藝（例如用圓盤（pán）銑刀加工（gōng）花鍵）中，薄切屑是一個關鍵因素。此因素（sù）對雙（shuāng）走刀粗加工來說特別重（chóng）要，因為（wéi）此階（jiē）段中使生產效率降低的風險更高。

調整偏移

      從專用滾齒（chǐ）機床到多任（rèn）務機床或加（jiā）工中心的（de）重大變革是刀具僅支撐在心軸的接（jiē）口側。傳統滾齒機床的滾刀支撐在心軸的兩端，但隻有一端支撐刀具（jù），刀具可能發生偏移。隻需簡單的幾個步驟即可防止偏移。首先，選擇花鍵（jiàn）切削工藝（yì）的圓盤銑刀時，使用最穩（wěn）定的刀具，限（xiàn）製刀具偏移。不要使用比實際需（xū）要長的刀具。如（rú）有可（kě）能，避免L／D ＞5，因為刀具偏移和穩定性要求兩次（cì）走刀以上，對生產效率影響很大。

      其（qí）次，還可保證心軸接口不能太弱而無法滿足給定的刀具直徑。圓盤銑（xǐ）刀製造廠應當指導操作人員能根（gēn）據刀具長度選擇合適的刀（dāo）具連接尺寸。最後，如有（yǒu）要求，使用（yòng）兩（liǎng）次走刀策略，其（qí）中最後（hòu）一次走刀的切深較淺。最後一次走刀期間（jiān），產生的切（qiē）削力較低，使表麵得到改善，將偏移誤差（chà）減（jiǎn）至（zhì）最小。當有振動傾向時，零件和夾具也（yě）發揮重要作（zuò）用。

   如果采（cǎi）取的預防措施不足以防止（zhǐ）偏移，那麽齒兩側的外形（xíng）輪廓偏差很大。當花鍵齒廓指示偏差（chà）斜率相等時，即齒左（zuǒ）右兩側的傾斜（xié）方向相同時，表示需要（yào）加長或縮短設定長（zhǎng）度。調整長度（x，單位為毫米（mǐ））按下式計算：

圖2：調（diào）整刀具偏（piān）移度

      如果是左右側具有（yǒu）相同斜率的齒廓但方向相反的外齒輪（lún），則表示齒輪直徑不正確，切入（rù）太深或太淺。如果（guǒ）型線斜麵通過齒頂變窄點，表示齒輪直（zhí）徑太小。解決方案是根據 MdK （沿球的（de）尺寸）測量值將切口調淺。 相反，如果型線斜麵通過齒低變窄點，表示（shì）齒輪直徑太大。 解決方案是（shì）根據 MdK 測量（liàng）值將切口調深。

      輪齒左右兩側傾斜角度不同表示切深 （MdK 或MdR 測量值（zhí））和（hé）刀具（jù）偏移度都有誤差。

      為調整切深而保證正確的直徑和（hé）齒厚，操作人（rén）員必須首先確定MdK或MdR 測量（liàng）值，其中MdK表（biǎo）示沿球的尺寸（cùn）；MdR 表示沿銷的尺寸。加工試驗部件或至少兩個齒槽，測量齒輪MdK或MdR尺寸。隻有在（zài）切削兩個齒槽後（hòu），才能用測量機或螺（luó）旋測微儀調整和測量齒輪直徑／切深。

      一（yī）旦達到正確的MdK 或MdR測量（liàng）值，需要按照（zhào）刀具偏移度調整公式（圖2）對刀具偏移度做出補償。

花鍵加工首選圓盤銑刀（dāo）：具體（tǐ）實例

      在這種情況下，咱們同時（shí）用（yòng）山特維克可樂滿的CoroMill 172與高速鋼刀具粗加工和精加工低合金鋼 （16MnCr5）軸上的外花鍵，然後加以比較（jiào）。這（zhè）種工藝的花鍵數據是采用DIN 5480m規定的26齒（z）的模塊5（尺寸與ANSI 5/10類似）。

      為了達到想要的結果，高速鋼刀具要求兩次粗（cū）加工走刀和一次精（jīng）加工走刀，切削速度為165英尺每分，每齒進刀量設置成0.003英寸（cùn）。由於隻有（yǒu）一端支（zhī）撐滾刀，所以需要額外粗（cū）加工走刀。但是CoroMill 172圓盤銑刀隻需一次走（zǒu）刀便完成相同工序，粗加工走刀速度更快，每齒進刀（dāo）量設置成0.008英寸時（shí），速度為540英尺每分；每齒進（jìn）刀量設置成0.007英寸時，精加工走刀速度為640英尺每分。

      完成（chéng）整個加工的時間，高速鋼刀具（jù）需要250分鍾，而CoroMill 172僅需20分鍾。這種刀具節省了大量時間，堪稱多任（rèn）務機床采用盤式銑刀（dāo）加工花鍵改善（shàn）速度的楷模。CoroMill 172切削的齒廓符合DIN 5480標準關於花鍵的要求（（DIN 867關於齒輪的（de）要求），並可同時加工內外（wài）花鍵、齒輪和搓（cuō）齒刀。應用領域包括（kuò）當初討（tǎo）論（lùn）的多任務機床、加工（gōng）中心、車（chē）床中心甚至滾齒機床的精加工應用。

      CoroMill 172的模數範（fàn）圍為3～10 （DP 8/16～2.5/5）， 現在與新型CoroMill 171一起，模數範圍可達0.8～3 （DP 32/64～8/16）。這是山特維克可樂滿對花鍵有關的重型汽車行業常（cháng）用（yòng）的可轉位盤銑刀切削刀具規格的全麵補充（chōng）。CoroMill 171刀具可使用最小的刀片，加工重型（xíng）汽車（chē）（即重型（xíng）卡車和客車）較（jiào）輕側采用的多種花鍵。但是，當需（xū）要齒輪箱／變速器時，幾乎任（rèn）何行業都會使用花鍵。

      汽車行（háng）業麵對巨大壓力，重型汽車（chē）製造也不例（lì）外，即對於中小批（pī）量規模生產（chǎn）來說，人們迫切需要靈活性和更短的加（jiā）工周期。這種趨勢使得更多工廠自己（jǐ）內部加工花鍵。現在，製（zhì）造廠可在其傳統的CNC機床（車床、加工中心和多（duō）任務（wù）機床）上采（cǎi）用新型盤銑刀切削技術，以可改編（biān）的程序進行花鍵加工（gōng），可節省大（dà）量（liàng）財力和時間，同時減少切削刀具庫存量。