细长凸轮轴插内花键定位找正方法与流程

本发明属于机械加工工艺领域，具体地讲，特别涉及一种细长凸轮轴插内花键定位找正方法。

背景技术：

凸轮轴是柴油机的关键运动件。申请人正研发的某大型装备上的凸轮轴，长833mm，最大外径Ф41mm，长径比≥20，是典型的细长轴类产品。该凸轮轴的内花键加工是最后一道工序，其内花键底部为盲孔，外端是光轴，无任何螺孔和销孔，产品要求在保证花键自身精度的前提下，还需保证花键中的键槽中心与另一端Ф4定位销孔之间的夹角关系，误差控制在±30′以内。

为了使凸轮轴内花键满足上述要求，根据以往加工经验及插花键原理，通常采用的方法包括：

1、工装定位装夹工件。由于上述凸轮轴属于细长轴，经过实际分析，无法在插床上设计直接以一端销孔定位的常用工装来实现工件定位完成插花键工序，该方法直接被否定。

2、刻线找正方法。这是一种简单直接方法，利用卧式加工中心，找正产品凸轮轴另一端Ф4H9销孔位置，旋转180°，按产品图分别划出销孔中心线与花键角度线。插齿时通过试切工件目测花键位置与刻线之间的位置关系，不断调整插刀角度，最终进行产品插齿。试插花键后经过三坐标检测已达1°～1.5°，完全无法保证设计图纸的角度要求。分析原因如下：

由于零件偏细，经测算在Ф34的花键大径处，刻线或对刀左右偏移0.15mm，角度误差就在±30’，刻线本身的粗细也不只0.15mm，加上本次内花键模数m＝1.5，齿数Z＝21，形成的齿形非常小，样件目测刻线角度误差太大，该方法被否定。

因此，技术人员致力于开发一种细长凸轮轴插内花键的加工方法，以解决内花键与另一端销孔的角度要求难题。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种细长凸轮轴插内花键定位找正方法。

本发明技术方案如下：一种细长凸轮轴插内花键定位找正方法，其特征在于包括以下步骤：

1)准备花键套和花键抱箍，所述花键套的内孔为两段式台阶结构，花键套内孔的大端能够与待加工凸轮轴工件精密配合定位，内孔的小端设置模拟内花键，该模拟内花键的模数及齿数与标准凸轮轴工件上的内花键相同，在所述花键套的大端上设有定位小孔和定位大孔，定位小孔和定位大孔对称分布，所述定位小孔与模拟内花键键齿之间的夹角同标准凸轮轴工件，所述花键抱箍的内孔大于花键套大端内孔；

2)将花键抱箍套装在待加工凸轮轴工件上，使待加工凸轮轴工件伸出花键抱箍，在花键抱箍与待加工凸轮轴工件之间嵌装内衬片，用压紧螺栓和压紧螺母将花键抱箍的开口处收紧，使花键抱箍和待加工凸轮轴工件固定在一起；

3)采用卧式加工中心，用等高V型块定位待加工凸轮轴工件两端凸台的外圆，装夹固定待加工凸轮轴工件，在花键抱箍上加工定位盲孔和定位螺纹孔，使定位盲孔的位置大小与花键套上的定位小孔相适配，定位螺纹孔的位置大小与花键套上的定位大孔相适配；

4)将花键套大端内孔套入待加工凸轮轴工件的端部，用定位销和螺纹销连接花键套和花键抱箍，所述定位销穿过定位小孔并伸入定位盲孔中，所述螺纹销穿过定位大孔并旋入定位螺纹孔中；

5)将组装后的花键套、花键抱箍和待加工凸轮轴工件装夹在插齿机上，以插齿刀精确啮合花键套模拟内花键的各齿，反复多次，只有各齿啮合状态都良好后，取下花键套；

6)对待加工凸轮轴工件端面进行插花键加工，实现加工后内花键与工件另一端定位销孔之间的角度满足要求。

作为优选，所述内衬片为铜片，以保护工件外圆。

作为优选，所述花键套和花键抱箍均由45#钢制成。

有益效果：本发明将细长凸轮轴相对于内花键另一端的定位销孔转换至花键端面，并借助花键套和花键抱箍，以细长凸轮轴产品一致的内花键精确对刀，保证各齿都啮合良好后，精确控制插刀角度再对产品进行插花键加工，从而实现了细长凸轮轴内花键角度的精确控制，减少了总装调试误差、时间和难度，提高了凸轮轴总装的正时调整精度，对于各种类似结构的细长凸轮轴工件均适用。

附图说明

图1是细长凸轮轴的结构示意图。

图2是左排凸轮轴的左视图。

图3是右排凸轮轴的左视图。

图4是图1的右视图。

图5是花键套的结构示意图。

图6是适应左排细长凸轮轴的花键套的俯视图。

图7是适应右排细长凸轮轴的花键套的俯视图。

图8是花键抱箍的结构示意图。

图9是图8的C-C剖视图。

图10是花键套、花键抱箍与代加工细长凸轮轴工件组装后的示意图。

图11是图10的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1、图2、图3、图4所示，细长凸轮轴的一端设置有内花键M，另一端开设有定位销孔N，该定位销孔N与选定的其中一颗内花键键齿之间具有夹角。若细长凸轮轴为左排凸轮轴，定位销孔N与选定的其中一颗内花键键齿之间的夹角为a；若细长凸轮轴为右排凸轮轴，定位销孔N与选定的其中一颗内花键键齿之间的夹角为b。

如图5至图11并接合图1至图4所示，细长凸轮轴插内花键定位找正方法包括以下步骤：

1)准备花键套1和花键抱箍2，该花键套1和花键抱箍2均优选由45#钢制成。其中，花键套1为两段式台阶结构，该花键套1的内孔为两段式台阶孔，花键套1内孔的大端能够与待加工凸轮轴工件精密配合定位，内孔的小端内壁设置有模拟内花键11，该模拟内花键11的模数及齿数与标准凸轮轴工件上的内花键M相同，花键套1的大端上加工有定位小孔12和定位大孔13，定位小孔12和定位大孔13分居于花键套1内孔的两侧，并对称分布。定位小孔12与模拟内花键11键齿之间的夹角等于标准凸轮轴工件定位销孔N与内花键M键齿之间的夹角。如果是左排凸轮轴，则定位小孔12与模拟内花键11键齿之间的夹角为a1，且a1＝a；如果是右排凸轮轴，则定位小孔12与模拟内花键11键齿之间的夹角为b1，且b1＝b。花键抱箍2的内孔大于花键套1内孔的大端，方便内衬片8装入，以保护细长凸轮轴工件的表面。

2)将花键抱箍2套装在待加工凸轮轴工件7上，使待加工凸轮轴工件7伸出花键抱箍2，在花键抱箍2与待加工凸轮轴工件7之间嵌装内衬片8，内衬片8优选为铜片。用压紧螺栓3和压紧螺母4将花键抱箍2的开口处收紧，使花键抱箍2和待加工凸轮轴工件7固定在一起。

3)采用卧式加工中心，用等高V型块定位待加工凸轮轴工件7两端凸台的外圆，装夹固定待加工凸轮轴工件7，在花键抱箍2上加工定位盲孔21和定位螺纹孔22，使定位盲孔21的位置大小与花键套1上的定位小孔12相适配，定位螺纹孔22的位置大小与花键套1上的定位大孔13相适配。花键抱箍2的数量需保证每个凸轮轴工件有1件该花键抱箍，但不同批次可以适当错开孔位或翻面重复利用该抱箍，以节约成本。

4)将花键套1内孔的大端套入待加工凸轮轴工件7的端部，用定位销5和螺纹销6连接花键套1和花键抱箍2，定位销5穿过定位小孔12并伸入定位盲孔21中，螺纹销6穿过定位大孔13并旋入定位螺纹孔22中。

6)将组装后的花键套1、花键抱箍2和待加工凸轮轴工件7装夹在插齿机上，以插齿刀精确啮合花键套1模拟内花键11的各齿，反复多次，只有各齿啮合状态都良好后，取下花键套1。

7)对待加工凸轮轴工件7端面进行插花键加工，实现加工后内花键M与工件另一端定位销孔N之间的角度满足要求。经检验，角度误差都控制在±0.3°以内，优于设计误差±0.5°的要求，满足设计图纸要求。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，对于本领域的一般技术人员熟知的技术未详细说明，如花键套、花键抱箍的加工工艺以及具体花键的插齿过程等。以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思进行诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本权利要求书所确定的保护范围内。