成形铣削的花键装置和用于制造该装置的成形铣削过程制造方法及图纸

本发明专利技术涉及成形铣削的花键装置和用于制造该装置的成形铣削过程。通过组合成形和铣削动作，或者成形铣削，切削刀具能够移动通过花键的整个可用部分，并且在收回、反向和重复循环之前在诸如轴肩的相邻特征部的表面中加工退刀部。成形铣削装置和制造方法消除了对环形花键退刀部的需要，并且花键接合件的全长能够被用于强度。通过所述成形铣削过程制造的花键连接装置的有效宽度节省了空间并且提高了所述花键连接件的负荷承载能力。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及成形铣削的花键装置和用于制造该装置的成形铣削过程。通过组合成形和铣削动作，或者成形铣削，切削刀具能够移动通过花键的整个可用部分，并且在收回、反向和重复循环之前在诸如轴肩的相邻特征部的表面中加工退刀部。成形铣削装置和制造方法消除了对环形花键退刀部的需要，并且花键接合件的全长能够被用于强度。通过所述成形铣削过程制造的花键连接装置的有效宽度节省了空间并且提高了所述花键连接件的负荷承载能力。【专利说明】成形铣削的花键装置和用于制造该装置的成形铣削过程
本专利技术属于花键领域，该花键具有邻近该花键的相邻特征部，例如轴肩和沉孔面。
技术介绍
机械花键通常用于联接轴和轴环，以传递旋转运动和转矩。假如不存在诸如轴上 的轴肩和轴环上的沉孔之类的相邻特征部，则花键的全长被接合并且能被用于强度，并且 能够使用传统的制造方法来生产每个部件。然而，假如一个或两个构件具有相邻特征部，则 需要花键退刀部以供刀具后角用。环形退刀部（多个环形退刀部）的长度（或宽度）减 小了花键结合的全长，这按比例地降低了连接的强度。靠近相邻特征部机械加工花键的常 见现有技术的方法包括成形和铣削。成形包括将与花键轴线平行的固定切削刀具移动通 过花键的可用部分，移入环形退刀区域，并且在收回、反向和重复循环之前未到达相邻特征 部。铣削包括将与花键轴线正交的旋转切削刀具移动通过花键的可用部分，移入环形退刀 区域，并且在收回、反向和重复循环之前未达到相邻特征部。 图1是沿现有技术的外花键的图IA的线1-1剖取的剖视图100,与传统的刀具成 形器106和其工作路径108 -起示出了工件101A，该工件具有基部101、肩部102、圆柱形外 花键部199以及环形退刀部103。圆柱形外花键包括多个齿104。附图标记105表示花键 的顶端部。 仍参看图1，刀具成形器106包括多个刀具成形器刀片107,该刀具成形器刀片切 削工件101A，或者更具体地，切削圆柱形花键部199。刀具运动108包括：刀具成形器106 的向下行程109 ;然后侧向或横向行程110,以从花键（工件）移除刀具成形器106 ;然后刀 具成形器的纵向或向上行程111 ;并且最后重新定位行程112,以为另一个切削以对准方式 移动刀具成形器106。使刀具成形器进行若干次或多次操作，以形成完成的零件。工件IOlA 与刀具成形器106同时旋转。 图IA是图1的立体图100A，并且示出了环形刀具成形器退刀部103,该刀具成形 器退刀部绕支承外花键的上圆柱形部周向延伸，并且位于外花键齿的下方。参看图1A，示出 了齿121、齿的侧面122以及齿根过渡曲面123。图IB是现有技术的图IA的正视图100B。 图IC是现有技术的图IA的俯视图100C，示出了与以上所述相同的部件。 图2是立体图200,示出了阴连接构件（轴环构件）201A的基部201、沉孔接合面 206、圆柱形内花键部（齿205、齿槽204)以及刀具成形器退刀部203。附图标记202用于 表示阴连接构件201A的顶部。附图标记220A表示内花键。制造阴轴环连接件的现有技术 的刀具成形器未被示出。 图2A是沿图2的线2A-2A剖取的现有技术的剖视图200A。图2A中示出了内周刀 具成形器环形退刀部203,还示出为沉孔接合面206。在图2A和图2B中还示出了典型的齿 205和典型的齿槽204。图2B是图2的俯视图200B。 图3是联接在一起的现有技术的内花键220A和现有技术的外花键199的示意性 剖视图300,示出了有效表面宽度EF、环形刀具成形器退刀部103、203以及花键连接件的总 长度SC。现有技术的花键连接件的有效表面宽度EF相当短，因此长度限制了负荷。相当短 是指有效表面宽度EF仅是花键连接件长度的一部分。现有技术的花键连接件的EF可能仅 为花键连接件的长度的50%。如图3所示，外花键199和内花键220A的制成的表面宽度 FW相等。 在设计花键时，确定需要由花键连接件传递的负荷（转矩）。接下来，作为所需的 转矩的函数的花键尺寸确定必要的节圆直径的大约范围。花键的转矩承载能力是节圆直 径、剪切应力和花键连接件的长度SC的函数。一旦节圆直径被指定，则设计工程师考虑内 花键齿和外花键齿的所有齿不可能啮合来计算花键连接件的长度。重要的是有效地使用花 键连接件并使有效表面宽度EF最大，以便有效地传递转矩。在图1、认、川、1(：、2、24、28和 3所示的现有技术中，在花键的端部与相邻特征部之间需要大的环形刀具成形器退刀部，以 允许刀具成形器完全切削花键并且从花键收回。环形刀具成形器退刀部在图3中被表示为 CR，并且有效表面宽度被如下表达： EF=SC-2CR 此外，SC=FW+CR，因此，从图3能容易地看出，环形刀具成形器退刀部的长度减小 了现有技术的花键连接件的有效表面宽度。无论何时相邻特征部制造花键，都会发生关于 环形刀具成形器退刀部的问题。通常，相邻特征部是轴肩和沉孔，但是与所赋予其的名称 无关，任何相邻特征部都会因其将需要基本的退刀部而引起问题。
技术实现思路
花键的形式由刀具的形状限定，并且可以是直侧面的、角形侧面的、渐开线、完全 曲线或者可以对于本设计有利的其它形式。可利用常见的机器设备和相对廉价的加工工具 在外轴和内轴环上进行成形铣削。成形铣削是词语成形和铣削的组合。成形铣削过程具有 成形的一些特征和旋转铣销的一些特征，因此，给予该过程的名称是"成形铣削"。通过所述 成形铣削过程生产的产品被称为已被"成形铣削"。 通过组合成形和铣削动作，或者成形铣削，切削刀具能够移动通过所述花键的整 个可用部分，并且在收回、反向和重复循环之前在相邻特征部的表面中加工角形退刀部。所 述角形退刀部包括多个成圆锥形的部分。所述成形铣削设计和制造方法消除了对环形花键 退刀部的需要，并且花键接合的全长能够被用于强度。通过所述成形铣削过程所制造的花 键连接装置的有效宽度节省了空间并且提高了所述花键连接件的负荷承载能力。 使用所述成形铣削刀具仅需要一个操作就可以完成确定每个齿槽的大小。所述 旋转刀具基本上是标准的，具有形成齿槽形式的端部的形状。所述形式可以是直侧面的 (90° )、角形的（30°或45° )、渐开线（如由基圆和压力角限定）、全半径（fullradius) (与正弦波类似）等。所述工件在完成每个齿槽（360° /齿数）时被转位。保持角（倾斜 角）归刀具设计者负责（当进入轴肩以形成角形退刀部时，45°提供刚性迎角）。一个突 出方面是刚好超过花键接合的全长在相邻轴肩内成形铣削，使得配合件以最大接合并肩定 位。超过所述轴肩的退刀凹部不互相接合。 已令人满意地测试出所述成形铣削花键连接件具有超过传统的形状和退刀部构 造64%的转矩承载能力。 公开了一种阳花键连接装置，该阳花键连接装置包括：基部、肩部以及圆柱形部。 所述肩部位于所述基部和所述圆柱形部的中间。所述圆柱形部包括其上的外花键，并且所 述外花键包括多个彼此周向间隔开的齿槽，以在相邻齿槽之间形成多个齿。所述齿槽由相 邻的齿的侧面和与所述相邻的齿接合的齿根过渡曲面形成。所述多个齿槽中的每个均包括 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阳花键连接装置，该阳花键连接装置包括：基部、肩部和圆柱形部；所述肩部位于所述基部和所述圆柱形部的中间；所述圆柱形部上包括外花键，所述外花键中包括多个彼此周向间隔开的齿槽，以在相邻齿槽之间形成多个齿，所述齿槽由相邻的齿的侧面和与所述相邻的齿接合的齿根过渡曲面形成；并且所述多个齿槽中的每个均包括用于刀具后角的花键退刀部，该花键退刀部成角度地延伸到所述阳花键连接装置的所述肩部和所述基部中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D·E·菲布斯，W·H·哈伊沃德，
申请(专利权)人：费尔菲尔德制造公司，
类型：发明
国别省市：美国;US