[发明专利]成形铣削的花键装置和用于制造该装置的成形铣削过程

说明书

技术领域

本发明属于花键领域，该花键具有邻近该花键的相邻特征部，例如轴肩和沉孔面。 

背景技术

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1A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108一起示出了工件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101A与刀具成形器106同时旋转。 

图1A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1B是现有技术的图1A的正视图100B。图1C是现有技术的图1A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、1A、1B、1C、2、2A、2B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。 

发明内容