[发明专利]具有波形端面的花键及其制造方法

说明书

本文提供一种具有波形端面的花键，所述花键的表面具有多个齿，其中所述花键的表面为连续的周期性曲面，所述曲面为一阶连续的波形面；并且所述齿的相邻工作齿面之间形成有过渡曲面，所述过渡曲面是与所述花键的轴线垂直的圆柱面的单参数包络面。本文还提供了一种用于制造花键的方法。

技术领域

本文涉及机械零件的端面连接机构，特别涉及一种具有波形端面的花键其制造该花键的方法。

背景技术

在机械制造中，经常需要将轴类零件、盘类零件和套类零件彼此两两连接，常用的连接方法有：平键、花键、半圆健、切向键、弹性涨套、过盈配合、端面键、鼠牙盘和弧齿端齿连接，其中最常用的是平键、花键和半圆键连接。平键和半圆键连接对轴的疲劳强度影响很大，不得不采用更粗的轴和更厚的轮毂。在平键和半圆键处承受扭矩较大的时候，还会影响连接件之间的同心度，有时不得不采用紧配合，极大地增加了装配和维修的工作量。在单件小批量生产时，花键的加工成本相当高，往往要专门订购刀具，生产周期很长，故很少采用。弹性涨套通常只适用于轴与轮毂之间的连接，不适用于盘类零件与盘类零件之间的连接。使用弹性涨套连接是依靠摩擦力来传递扭矩和轴向力，故需要很大的预紧力，会在轴和轮毂上产生较大的装配应力。这种连接方式也不适用于高速回转的机械零件，离心力会导致使涨套上的预紧力松弛。对于过盈配合，其使用特点与弹性涨套基本相同，但对于加工精度的要求更高，装配和拆卸也更困难一些。如果工件的径向尺寸受限，端面键的承载能力有限，故端面键基本上只用于机床行业，如刀柄、刀盘及卡盘的盘根与机床主轴的连接。对于鼠牙盘和弧齿端齿连接，其加工方法的限制，不允许工件的中间有轴伸，通常只能用于盘类零件与盘类零件之间的连接，需要专用设备，加工成本比较高。

为了获得一种轻量化、高强度、低成本、易于安装拆卸又适用于高速机械的回转件之间的连接方式，本发明提出了一种波形端面结合花键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轻量化、高强度、低成本、易于安装拆卸又适用于高速机械的回转件之间的连接形式。

为了实现本发明的目的，本文提供了一种具有波形端面的花键，所述花键的表面具有多个齿，其中所述花键的表面为连续的周期性曲面，所述曲面为一阶连续的波形面；并且所述齿的相邻工作齿面之间形成有过渡曲面，所述过渡曲面是与所述花键的轴线垂直的圆柱面的单参数包络面。

根据本发明的一个或多个实施方式的花键，其中所述过渡曲面与所述花键的内圆柱面的交线的渐伸线是圆弧曲线。

根据本发明的一个或多个实施方式的花键，其中位于所述齿根处的所述过渡曲线的所述渐伸线具有第一半径，位于所述齿顶处的所述过渡曲线的所述渐伸线具有第二半径，所述第二半径大于所述第一半径。

根据本发明的一个或多个实施方式的花键，其中所述第二半径是所述第一半径的1.02至1.08倍。

根据本发明的一个或多个实施方式的花键，其中所述花键是在垂直于刀具轴线的工作台上使用圆柱形立铣刀加工而成，其中所述第一半径是所述圆柱形立铣刀的半径的1.02至1.08倍。

根据本发明的一个或多个实施方式的花键，其中所述第一半径是所述圆柱形立铣刀的半径的1.05倍。

根据本发明的一个或多个实施方式的花键，其中所述齿顶和所述齿根之间的顶隙是是所述圆柱形立铣刀的半径的0.028至0.03倍。

本文还提供了一种加工具有波形端面的花键的方法，所述方法包括：将工件放置在与刀具轴线垂直的工作台上，使用圆柱形立铣刀在所述工件的端面上进行铣削以形成具有多个齿的花键表面；以及使用所述圆柱形立铣刀在所述的齿顶和齿根处进行铣削以形成相邻工作齿面之间的过渡曲面，所述过渡曲面是与所述工件的轴线垂直的圆柱面的单参数包络面。其中所述圆柱形立铣刀在所述摆动中的摆动角度由样条曲线确定，所述样条曲线是由三角函数和幂函数混合构成的调和函数，并且其中所述花键表面为连续的周期性曲面，所述曲面为一阶连续的波形面。