搓齿机与普通机床加工花键的优缺点.docx
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搓齿机与普通机床加工花键的优缺点
搓齿机床销售电话
搓齿机
渐开线花键切向展成冷轧成形机（搓齿机床）
简
略
说
明
1、渐开线键的应用情况
渐开线齿形是机械传动中最常用的传动副接触面形式，如渐开线花键、渐开线齿轮等，其应用范畴几乎遍及所有运动机械件。
如：
变速箱、液压泵、汽车、轮船、飞机、电气开关等。
特别是在汽车的传动件中更是不胜枚举。
我们在这个项目中要研究的是渐开线花键——适用于通过切向冷轧成形的渐开线齿形的成形加工。
我们以生活中最为普及的汽车来说，汽车的发动机、变速箱、传动轴、方向机、车架悬挂系统，甚至于刮雨器都用到了渐开线花键。
根据汽车的设计各异，一辆家用汽车的花键使用从数十处到上百处不等。
如此多的渐开线花键结构占用了极多的零部件加工时间，而开发一种高效率、高质量的花键加工设备将为汽车零部件制造业注入相当的活力，其市场前景亦是极为可观的。
另外，国内外的汽车整车厂对渐开线花键均强制要求采用冷轧成形工艺，
以提高产品的机械强度。
2、搓齿机的实用价值
可以改变现有的渐开线花键加工效率低、质量差、操作性差、工艺繁琐的工艺局面。
为一种渐开线花键加工先进工艺。
具体体现有如下几点：
改造传统工艺，提高产品质量，可达到6级精度。
节约原材料，该种加工工艺可节约8%~15%的原材料。
数倍地提高生产效率，从而缩短了交货期，提高了产品竞争力简化工艺，从而解放和节约劳动力。
因为简化了工艺，从而也节约了加工物资、加工机床的数量和种类、加工用电等。
3、搓齿机技术特点
极高的生产效率和极好的尺寸精度。
以加工模数为1,齿数为40,压力角45。
，长度80mm勺渐开线花键为
例，其加工效率与精度同传统工艺加工比较如下：
传统工艺（时间单位：
秒；粗糙度单位：
卩m）
加工工艺
精度等级
加工时间
表面粗糙度Ra
备注
滚齿
7~10
400~700
或花键铣
7~10
400~700
剃齿
5~6
60~120
需要粗加工
轮式轧齿
8~10
8~15
切向搓齿成形（时间单位：
秒；粗糙度单位：
卩m）
加工工序
精度等级
加工时间
表面粗糙度Ra
备注
切向搓齿
6~8
8~15
依上表所述，若需加工精度及光洁度较好的渐开线花键则效率提高40倍
以上，平均节约电能达80%以上，节约劳动力70%以上；同时加工精度也较高，可非常容易地达到5~8级。
并且由于轮式轧齿其本身加工机理存在无法克服的缺陷，所以相对轮式轧齿也有更高的成品率、精度及光洁度。
节省材料8%~15%如采用传统工艺，工件毛坯外径等于花键大径，而采
用切向冷轧加工时工件毛坯外径约只为花键的节圆。
从而降低原材料损耗
加工效率高，从而减少了机床的购买数量。
从而大大地减少了钢材、电能的消耗。
节约了企业购卖加工装备的资金投入。
加工的产品疲劳强度、扭转强度及耐磨性大幅提高，承载能力比切削件提高40%以上。
因为加工面是冷挤压成形面。
刀具耐用，使用保养方便，且可修磨。
一般加工十万只后才会产生较明显的金属疲劳，修磨时只需去掉疲劳部分，重新加工出齿形即可。
如下图：
可加工多种样式的花键，图示如下：
另外搓齿成形工艺最大的优点之一是在花键末端无需一个较大的让刀区域，也不会像其它工艺，如采用铣削加工工艺，加工时会产生较大的根切。
采用冷成形工艺，即使齿形与工件的轴肩十分接近，也可进行加工；并且，冷轧成形工艺还可加工异形花键：
在有些为保证花键装配方相的部位，常会设计出缺齿花健或少齿花键。
如以常规工艺加工将极难完成，如下图所示：
4、国外搓齿工艺的应用情况
随着汽车工业的飞跃发展，切向展成冷轧成形（也称搓齿）技术应运而生，
并且因其精密、高效、经济、节能的出色工艺优势，搓齿机及其相关模具技术在制造业发达的国家得到了长足发展，达到了不可替代的程度。
国外搓齿机的
制造商有德国EXCELL公司；英国MARBAI公司；LAPOINT公司；美国
ANDERSON-C
日本的NACHINH公司等。
另外，我国的台湾也是花键冷
轧成形技术应用较早的地区。
5、搓齿加工的基本原理
切向展成冷轧成形机理及适用工件的物理特性
安装在滑台上的上下对置的两把搓齿模具，在经同步机构同步后由油压或伺
服电机驱动作对向直线运动，模具被修磨成逐渐切入的齿形，工件由前后顶尖支撑，并可以通过前后顶尖的位移功能方便的调整工件加工部位，上下模具相对运动带动工件旋转并逐渐的将工件挤压成形，经整形后最终退出，花键的成形精度及稳定性是由上下搓齿模具的预置刚性距离而获得，数秒钟内完成无屑冷挤压成形。
（搓齿机结构原理见下图）
你你不
花键冷轧成形实际上是两渐进的齿条刀具在带动工件旋转的同时轧入工件，渐进的齿条轧入工件，形成下部齿形，工件被刀模挤出的材料沿着刀模的齿廓流动，形成上部齿形。
其成形过程如下图所示：
起始成形
成形中
最终成形
承载成形模具的两个滑台的运动同步性是很重要，滑台的运动同步性是影响
花键加工质量的主要因素之一。
上、下齿板之间距离的变化将影响尺寸的变化。
搓齿前的工件直径的大小也是影响加工质量的另一个主要因素。
通过计算程序，可以在计算机上方便的计算出成形需要的材料理论直径。
经过修正即可得到最终的材料直径。
冷轧适用工件的物理特性：
冷轧成形工艺基本上.适用于所有合金钢材料的成形加工，特殊情况下也可进行灰口铸铁或铝材质的成形加工。
被成形材料应具备均匀的晶体结构。
锻造材料在搓齿前应经过回火工艺的处理。
抗拉强度在600〜800N/mm之间的材料最适宜采用切向展成冷轧工艺。
特殊情况下，被成形材料的抗拉强度还可以达到1200N/mm2。
成形模具（刀具）在机床上安装有两块齿板，为了获得工件要求的花键齿形，齿板与工件的齿形是不同的。
齿板分成3个不同区域：
第1个区域为成形区，第2个区域为修正区，第3个区域为逐步衰减加工力区（退尾区）。
在成形区域，齿板的齿逐步挤入工件内部。
齿板图示如下：
各种刀具样式图
搓齿刀具依据工件要求的齿形进行设计，有不同长度和齿形，可以搓制
直齿和及斜齿以及螺纹等。
目前国际上常用的齿板长度规格有：
13英寸、24英
寸、36英寸、48英寸。
通过有限元分析可以计算冷成形工艺的复杂成形过程。
从而研究冷成形
的过程，并通过相应齿板的设计来改进工件辊轧后的几何特性。
图5显示了冷成形加工过程中齿的形成过程。
从下图中可以看出，甚至当齿中心的工件材料开始流动的时候，每个齿的内部应力分布也是基本相同的，且工件材料流动过程越稳定，加工质量就越高。
冷轧成形加工过程中齿的形成
所以，加工过程中要尽可能地使工件材料同时流动，否则在齿的顶部
将形成兔耳状的典型齿形。
如下图所示：
根据有限元分析的结果，通过修正齿形可以降低冷成形工艺过程中的典型齿形偏差，从而获得最高质量的冷成形齿形。
6搓齿与轮式轧齿的比较
普通轮式轧齿
示意图
加工中
卩丄尼
由上图可以看出，普通轮式轧齿的过程是这样的：
工件以顶针顶紧，一侧轧轮不做径向运动，只作旋转运动，另一侧轧轮作径向进给并与静轮做反向同步旋转。
动轮一边轧入工件一边旋转，并迫使工件偏转，主动轧入静轮，动轮持续轧入至所需尺寸位置，并保持一定时间后完成加工。
由此可以看出，工件最先与轧轮的外圆接触，由轧轮外圆带动工件旋转，此时工与轧轮之间的传动为非正常传动，并且传动比在工件轧至合适尺寸前一直在变动。
工件的累积误差是通过动轮进给到位后再持续轧制才减少的，但其误差从原理上讲不可能很好的消除。
因此，轮式轧齿经常会遇到这样一个问题：
对齿不好时会出现工件多出一个齿或者轧出双倍齿的现象。
再者轮式轧齿的尺寸保证很大程度上依靠动轮进给到位后，后期持续修整的时间来保证的，材料硬度差对及影响较大，且液压传动件的运动速度会受气温影响较大，气温及热机时间也会对加工尺寸造成较大影响。
切向搓齿
示意图:
搓齿板
起始成形
成形中
搓齿板
由上图可以看出，切向搓齿的过程是这样的：
工件以顶针顶紧，两搓齿板作对称直线动作搓入工件，搓齿板带动工件只作旋转运动。
搓齿板的成形区的齿顶是一个斜面。
搓齿板斜面与与工件的毛坯外圆相切。
两搓齿板之间的距离是一个定值，搓齿过程中是依靠斜度轧入工件的，设计搓齿板时是按所需毛坯的直径来计算的，以保证齿板上同齿数的齿距和等于毛坯圆的周长，因此，搓齿从开始到结束，搓齿板与工件之间始终保持相同的传动比，因此搓齿加工比普通轮式轧齿的精度要高，稳定性更佳。
搓齿时，两搓齿板的对称同步性是依靠高精度齿轮齿条副来保证的。
制作刀具时，两把搓齿板刀齿与装刀基准端面之间是保证严格一致的（奇数齿时，两搓齿板刀齿与装刀基准端面之间差半个齿距），所以，搓齿机加工工件时是无需对齿的，也极大地节约了切换工件的调试时间，减少了对操作者的技能要求。
搓齿加工的尺寸大小是依靠刀具间的刚性距离来保证的，受其它因素影响极小，因而加工尺寸稳定。
渐进式轮式轧齿
示意图
加工白
加.1
由上图可以看出，渐进式轮式搓齿与普通轮式搓齿有本质的区别。
在加工过程当中，两轧轮不做径向运动，轧轮也设计成切向渐进式。
其工作原理与尺寸保证方式与切向搓齿异曲同工，亦极具推广意义。
像德工的宝飞螺的公司，是渐进式轮是轧齿的佼佼者。
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