徑節(jié)制漸開線花鍵的加工與檢測

1徑節(jié)制漸開線花鍵的介紹

漸開線花鍵的設(shè)計和制造一般選用GB/T3478《圓柱直齒漸開線花鍵（米制模數(shù) 齒側(cè)配合）》，標準壓力角有30°和37.5°（模數(shù)0.5～10mm）以及45°（模數(shù)0.25～2.5mm）三種。30°壓力角花鍵有圓齒根和平齒根，37.5°和45°壓力角花鍵只有圓齒根，圓齒根有利于降低齒根應(yīng)力集中和避免淬火裂紋，平齒根加工刀具制造方便，經(jīng)常選用平齒根。 

在實際生產(chǎn)中我們還會遇到用DP （Diameter Pitch）或P（Pitch）表示的徑節(jié)制漸開線花鍵，徑節(jié)是指每英寸分度圓上包含的齒數(shù)，它和模數(shù)的換算關(guān)系式是：DP = z/d = 25.4/m或m=d/z=25.4/DP

式中: d —工件分度圓直徑（in）   Z —工件齒數(shù)

在花鍵聯(lián)接時為了獲得短齒，采用雙徑節(jié)制（DP1/DP2），如美國花鍵標準ANSI B92.1以及英國花鍵標準BS3550等。在雙徑節(jié)制中用小徑節(jié)DP1計算分度圓直徑，用大徑節(jié)DP2計算齒高，ANSI B92.1標準中規(guī)定了17種常用徑節(jié)：2.5/5、3/6、4/8、5/10、6/12、8/16、10/20、12/24、16/32、20/40、24/48、32/64、40/80、48/96、64/128、80/160、128/256等。徑節(jié)制漸開線花鍵的配合類型包括：平齒根齒側(cè)配合（Flat Root Side Fit）、平齒根大徑配合Flat Root Major Fit）和圓齒根齒側(cè)配合（Fillet Root Side Fit）三種類型。對于30°壓力角花鍵 ：規(guī)定了平齒根齒側(cè)配合、平齒根大徑配合和圓齒根齒側(cè)配合三種類型，對于37.5°、45°壓力角花鍵：只規(guī)定了圓齒根齒側(cè)配合一種配合形式。

 a.平齒根齒側(cè)定心  

b.平齒根大徑定心 

c.圓齒根齒側(cè)定心   

圖1  齒根型式和花鍵定心方式

2徑節(jié)制漸開線花鍵的加工

徑節(jié)制漸開線花鍵和一般國標制花鍵在加工上無明顯差異，有滾花鍵、插花鍵、拉削花鍵、磨削花鍵等方式，相應(yīng)的花鍵滾刀、花鍵插刀、花鍵拉刀等在設(shè)計計算上必須按徑節(jié)制花鍵標準執(zhí)行。徑節(jié)制漸開線花鍵的圖樣標注如下：

齒數(shù)（Number of Teeth）、徑節(jié)（Pith）、壓力角（Pressure Angle）是刀具設(shè)計的*基本參數(shù)，在實際中也有把徑節(jié)換算成模數(shù)標注在圖樣上的。

基圓直徑BASE DIAMETER

展成漸開線齒形的假想圓稱之為基圓D，α角指漸開線齒形與分度圓交點處的壓力角，一般所說花鍵與齒輪的壓力角，都是指分度圓壓力角。

D=Z/Dp*cosα

分度圓直徑PITCH DIAMETER

分度圓直徑是計算花鍵和齒輪用的基準圓，在此圓上的壓力角為標準值，其值等于齒數(shù)除以徑節(jié)。

大徑MAJOR DIAMETER

內(nèi)花鍵及齒輪的齒根圓（大圓）或外花鍵及齒輪的齒頂圓（大圓）直徑。

漸開線起始/終止圓直徑SPLINE FORM

DIAMETER/FINAL DIAMETER

外花鍵及齒輪齒形起始點的圓稱之為漸開線起始圓，此圓與花鍵或齒輪大徑共同形成漸開線齒形的控制界限。

內(nèi)花鍵及齒輪齒形終止點的圓稱之為終止圓，此圓與花鍵或齒輪小徑共同形成漸開線齒形的控制界限。

起始圓和終止圓也是假想圓，用于設(shè)計刀具、量具和檢測齒形時使用。

小徑MINOR DIAMETER

內(nèi)花鍵及齒輪的齒頂圓（小圓）或外花鍵及齒輪的齒根圓（小圓）直徑。

弧齒厚CIRCULAR TOOTH THICKNESS

外花鍵及齒輪在分度圓上的齒厚，通常標注四個：

*大有效MAX EFFECTIVE、

*小有效MIN EFFECTIVE、

*大實際MAX ACTUAL、

*小實際MIN ACTUAL。

弧齒槽寬CIRCULAR SPACE WIDTH

內(nèi)花鍵及齒輪在分度圓上的齒槽寬，通常也標注四個：*大有效MAX EFFECTIVE、*小有效MIN EFFECTIVE、*大實際MAX ACTUAL、*小實際MIN ACTUAL。

齒根圓弧*小曲率半徑MINIMUM FILLET RADIUS

連接漸開線齒形和齒根圓的過渡曲線，通常有平齒根FLAT ROOT和圓齒根FILLET ROOT兩種形式，其具體數(shù)值每個花鍵標準都有具體規(guī)定。

棒間距或跨棒距MEASURE BETWEEN TWO（OR HREE）PINS

借助兩個（或三個）量棒測量內(nèi)花鍵實際齒槽寬時量棒的內(nèi)側(cè)距離（或內(nèi)切圓直徑）稱之為內(nèi)花鍵棒間距。

借助兩個（或三個）量棒測量外花鍵實際齒厚時量棒的外側(cè)距離（或外切圓直徑）稱之為外花鍵跨棒距。

3徑節(jié)制花鍵的檢測

徑節(jié)制花鍵標準規(guī)定了兩種檢驗法：花鍵量規(guī)檢驗（Gages Inspection）和單項檢驗（Analytical Inspection ）。

花鍵量規(guī)檢驗

花鍵量規(guī)檢驗一般用于批量生產(chǎn)零件的常規(guī)檢驗，產(chǎn)品圖紙中一般采用徑節(jié)制花鍵標準中規(guī)定的標準（Standard）標注方法，即內(nèi)花鍵控制*大實際齒槽寬和*小作用齒槽寬，外花鍵控制*大作用齒厚和和*小實際齒厚。按標準（Standard）標注方法標注的徑節(jié)制花鍵可使用綜合花鍵通端量規(guī)（Go Composite Gage）和非全齒花鍵止端量規(guī)（Not Go Sector Gage）檢測的綜合檢驗方法, 檢驗效率高、互換性好, 允許加工公差和綜合公差相互補償,經(jīng)濟性好。

對于產(chǎn)品圖紙中未按標準（Standard）標注方法標注的徑節(jié)制花鍵，需要根據(jù)具體標注要求選用相應(yīng)的花鍵量規(guī)組合。例如內(nèi)花鍵圖紙中*大和*小實際齒槽寬都標注REF參考，而*大和*小作用齒槽寬需要控制時，應(yīng)該選用綜合花鍵通端量規(guī)（Go Composite Gage）和綜合花鍵止端量規(guī)（Not Go Composite Gage）檢測的綜合檢驗方法。

綜合通規(guī)(塞規(guī))控制內(nèi)花鍵作用齒槽寬*小值(MIN EFFECTIVE), 從而控制作用側(cè)隙的*小值, 同時測量棒間距MRi值(國外圖紙一般都標注棒間距)在加工過程中控制齒槽寬的*大值（MAX ACTUAL）。但是需要注意的是，在ANSIB92.1標準中齒槽寬和齒厚的*大值控制上量規(guī)要遵循不超極限原則，而GB34781中齒槽寬和齒厚的*大值控制上量規(guī)可以跨極限設(shè)計制造。

ANSIB92.1齒槽寬和齒厚的極限控制

GB3478.1齒槽寬（齒厚）的極限控制

單項檢驗

單項檢驗法一般用于小批量零件或量規(guī)的檢驗, 又用于分析性檢驗。檢測內(nèi)容包含齒距累積誤差、齒形誤差、齒向誤差和齒圈徑向跳動。內(nèi)花鍵大徑、外花鍵小徑、齒根圓弧*小曲率半徑一般情況下由工藝保證, 不作為重點檢測項目。

徑節(jié)制花鍵標準ANSI B92.1及BS3550規(guī)定單項檢驗一般用于以下3種情況：a.作為花鍵量規(guī)檢驗的補充，例如當使用綜合止規(guī)代替非全齒止規(guī)時控制加工誤差；b.評價被花鍵量規(guī)拒收的零件；c.加工原理件或快速試制無花鍵量規(guī)時使用。

因此從檢驗效率及經(jīng)濟性方面考慮，對于有一定批量零件的徑節(jié)制花鍵檢測優(yōu)先考慮綜合量規(guī)檢驗。

徑節(jié)制漸開線花鍵在航空企業(yè)應(yīng)用較多，隨著跨國技術(shù)交流日益緊密，在民機轉(zhuǎn)包、設(shè)備維修、試驗臺制造等領(lǐng)域也越來越多的應(yīng)用到徑節(jié)制花鍵，希望本文的介紹能對同行有所參考。

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