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大螺旋角花鍵推刀的設計與制造

作者： 2013年07月22日 來源： 瀏覽量：
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FY50Q摩托車發動機采用螺旋離合機構實現起動離合，即起動齒輪內孔制有螺旋花鍵槽，起動軸上制有螺旋花鍵齒，起動時，起動軸轉動，使起動齒輪沿螺旋方向軸向移動，與中間齒輪嚙合．從而帶動曲軸轉動；起動后，起動軸
FY50Q摩托車發動機采用螺旋離合機構實現起動離合，即起動齒輪內孔制有螺旋花鍵槽，起動軸上制有螺旋花鍵齒，起動時，起動軸轉動，使起動齒輪沿螺旋方向軸向移動，與中間齒輪嚙合．從而帶動曲軸轉動；起動后，起動軸在回位彈簧作用下反轉復位，起動齒輪在花鍵螺旋作用下軸向移動，與中間齒輪迅速脫開。

圖1 起動齒輪零件圖
圖1為起動齒輪零件圖。齒輪內孔為漸開線右旋螺旋花鍵槽，螺旋角b=30°，模數mn=1.75mm，齒數Z=10，小端直徑D小=18.1+0.043mm，大端直徑D大=20+0.1+0.2mm，孔長L=13-0.1mm，孔端倒角1.5×45°，齒坯材料為20Cr。該花鍵孔螺旋角大，直徑小，齒數多，宜采用拉削加工。由于專用螺旋拉刀及加工時實現螺旋復合運動的專用進給機構需到專業廠家定制，周期長，成本高；此外考慮到起動離合時花鍵齒僅利用分度圓以下長約1mm的漸開線齒形(可近似看作直線)，花鍵齒高只有1mm左右余量，且齒槽寬度較小，相對公差較大，因此如采用自制螺旋花鍵推刀進行加工，既可滿足加工要求，又可縮短刀具及螺旋進給機構的設計和制造周期，降低加工成本。

1 推刀的設計

根據起動齒輪螺旋花鍵的結構，宜采用分層切削方式進行成形加工。因推刀長度較短，可采用整體式結構。刀具材料采用W18Cr4V。
  1. 齒升量和齒距的選擇
    齒升量af的選擇極為重要，直接關系到推削力的大小、推削穩定性及推刀磨損狀況。若齒升量太小，則推刀較長，容易彎曲折斷，影響加工平穩性和加工質量。根據花鍵齒的極限齒升量(齒數Z=10 ，直徑D=16～28mm時，afmax=0.16mm)，選取af=0.1mm。
    齒距的選擇原則為：法向齒距pn=(1.2～1.5)(l/cosb) ?=4.65～5.8 mm；軸向齒距p=pn/cosb=5.37 ～6.7mm 。
  2. 容屑槽的設計
    為保證容屑槽有效容積、刀齒強度及拉削平穩性，推刀在推削過程中同時工作的刀齒數應≥3 。容屑槽應有足夠的容屑空間和合理的形狀與前角，溝槽深度不能太深，以保證推刀有足夠的強度、剛度和穩定性。本花鍵推刀采用了環行槽結構。螺旋花鍵導程中的容屑槽數K=pD/pnsinb=24.5，Kmax=25。
  3. 推削力的計算
    推削加工時采用一臺3T千斤頂產生推削力。設計推刀時需要計算推削力的大小并校驗推刀受壓時的穩定性。為防止推刀在推削過程中因受力不一致而折斷，在推刀柄端處開有可放置?6mm 鋼球的錐坑。
  4. 刀齒幾何形狀及尺寸
    推刀齒形的設計可參照普通(螺旋)矩形花鍵拉刀的設計方法。刀齒幾何形狀如圖2 (推刀零件圖)、圖3 (推刀三維實體圖)所示，推刀尺寸及公差見下表。

    圖2 推刀零件圖
    圖3 推刀三維實體圖
表  推刀尺寸及公差
齒號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
D
(mm)		 尺寸 18.1 18.3 18.5 18.7 18.9 19.1 19.3 19.5 19.7 19.9 19.95 20
公差 ±0.015 -0.015

2 推刀的制造

推刀的主要制造工序流程為：制坯(毛坯材料：W18Cr4V高速鋼)→粗、精車推刀外圓、開容屑槽和推刀柄錐坑→在滾齒機上滾制推刀螺旋齒(Z=10 , 滾刀需修正刀齒高度)→熱處理(硬度63～66HRC )、推刀校直→磨推刀各部外圓→在拉刀磨床上磨削刀齒各部尺寸至圖紙要求。
為改善推刀切削條件，可在推刀齒側磨出一定的副偏角和副后角。用自制螺旋推刀加工起動齒輪螺旋花鍵槽可達到零件要求的加工精度，縮短生產周期，降低加工成本，獲得良好韻經濟效益。
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