徑節制漸開線花鍵的加工與檢測
1徑節制漸開線花鍵的介紹
漸開線花鍵的設計和制造一般選用GB/T3478《圓柱直齒漸開線花鍵（米制模數 齒側配合）》，標準壓力角有30°和37.5°（模數0.5～10mm）以及45°（模數0.25～2.5mm）三種。30°壓力角花鍵有圓齒根和平齒根，37.5°和45°壓力角花鍵只有圓齒根，圓齒根有利于降低齒根應力集中和避免淬火裂紋，平齒根加工刀具制造方便，經常選用平齒根。
在實際生產中我們還會遇到用DP （Diameter Pitch）或P（Pitch）表示的徑節制漸開線花鍵，徑節是指每英寸分度圓上包含的齒數，它和模數的換算關系式是：DP = z/d = 25.4/m或m=d/z=25.4/DP
式中: d —工件分度圓直徑（in） Z —工件齒數
在花鍵聯接時為了獲得短齒，采用雙徑節制（DP1/DP2），如美國花鍵標準ANSI B92.1以及英國花鍵標準BS3550等。在雙徑節制中用小徑節DP1計算分度圓直徑，用大徑節DP2計算齒高，ANSI B92.1標準中規定了17種常用徑節：2.5/5、3/6、4/8、5/10、6/12、8/16、10/20、12/24、16/32、20/40、24/48、32/64、40/80、48/96、64/128、80/160、128/256等。徑節制漸開線花鍵的配合類型包括：平齒根齒側配合（Flat Root Side Fit）、平齒根大徑配合Flat Root Major Fit）和圓齒根齒側配合（Fillet Root Side Fit）三種類型。對于30°壓力角花鍵 ：規定了平齒根齒側配合、平齒根大徑配合和圓齒根齒側配合三種類型，對于37.5°、45°壓力角花鍵：只規定了圓齒根齒側配合一種配合形式。
a.平齒根齒側定心
b.平齒根大徑定心
c.圓齒根齒側定心
圖1 齒根型式和花鍵定心方式
2徑節制漸開線花鍵的加工
徑節制漸開線花鍵和一般國標制花鍵在加工上無明顯差異，有滾花鍵、插花鍵、拉削花鍵、磨削花鍵等方式，相應的花鍵滾刀、花鍵插刀、花鍵拉刀等在設計計算上必須按徑節制花鍵標準執行。徑節制漸開線花鍵的圖樣標注如下：
齒數（Number of Teeth）、徑節（Pith）、壓力角（Pressure Angle）是刀具設計的*基本參數，在實際中也有把徑節換算成模數標注在圖樣上的。
基圓直徑BASE DIAMETER
展成漸開線齒形的假想圓稱之為基圓D，α角指漸開線齒形與分度圓交點處的壓力角，一般所說花鍵與齒輪的壓力角，都是指分度圓壓力角。
D=Z/Dp*cosα
分度圓直徑PITCH DIAMETER
分度圓直徑是計算花鍵和齒輪用的基準圓，在此圓上的壓力角為標準值，其值等于齒數除以徑節。
大徑MAJOR DIAMETER
內花鍵及齒輪的齒根圓（大圓）或外花鍵及齒輪的齒頂圓（大圓）直徑。
漸開線起始/終止圓直徑SPLINE FORM
DIAMETER/FINAL DIAMETER
外花鍵及齒輪齒形起始點的圓稱之為漸開線起始圓，此圓與花鍵或齒輪大徑共同形成漸開線齒形的控制界限。
內花鍵及齒輪齒形終止點的圓稱之為終止圓，此圓與花鍵或齒輪小徑共同形成漸開線齒形的控制界限。
起始圓和終止圓也是假想圓，用于設計刀具、量具和檢測齒形時使用。
小徑MINOR DIAMETER
內花鍵及齒輪的齒頂圓（小圓）或外花鍵及齒輪的齒根圓（小圓）直徑。
弧齒厚CIRCULAR TOOTH THICKNESS
外花鍵及齒輪在分度圓上的齒厚，通常標注四個：
*大有效MAX EFFECTIVE、
*小有效MIN EFFECTIVE、
*大實際MAX ACTUAL、
*小實際MIN ACTUAL。
弧齒槽寬CIRCULAR SPACE WIDTH
內花鍵及齒輪在分度圓上的齒槽寬，通常也標注四個：*大有效MAX EFFECTIVE、*小有效MIN EFFECTIVE、*大實際MAX ACTUAL、*小實際MIN ACTUAL。
齒根圓弧*小曲率半徑MINIMUM FILLET RADIUS
連接漸開線齒形和齒根圓的過渡曲線，通常有平齒根FLAT ROOT和圓齒根FILLET ROOT兩種形式，其具體數值每個花鍵標準都有具體規定。
棒間距或跨棒距MEASURE BETWEEN TWO（OR HREE）PINS
借助兩個（或三個）量棒測量內花鍵實際齒槽寬時量棒的內側距離（或內切圓直徑）稱之為內花鍵棒間距。
借助兩個（或三個）量棒測量外花鍵實際齒厚時量棒的外側距離（或外切圓直徑）稱之為外花鍵跨棒距。
3徑節制花鍵的檢測
徑節制花鍵標準規定了兩種檢驗法：花鍵量規檢驗（Gages Inspection）和單項檢驗（Analytical Inspection ）。
花鍵量規檢驗
花鍵量規檢驗一般用于批量生產零件的常規檢驗，產品圖紙中一般采用徑節制花鍵標準中規定的標準（Standard）標注方法，即內花鍵控制*大實際齒槽寬和*小作用齒槽寬，外花鍵控制*大作用齒厚和和*小實際齒厚。按標準（Standard）標注方法標注的徑節制花鍵可使用綜合花鍵通端量規（Go Composite Gage）和非全齒花鍵止端量規（Not Go Sector Gage）檢測的綜合檢驗方法, 檢驗效率高、互換性好, 允許加工公差和綜合公差相互補償,經濟性好。
對于產品圖紙中未按標準（Standard）標注方法標注的徑節制花鍵，需要根據具體標注要求選用相應的花鍵量規組合。例如內花鍵圖紙中*大和*小實際齒槽寬都標注REF參考，而*大和*小作用齒槽寬需要控制時，應該選用綜合花鍵通端量規（Go Composite Gage）和綜合花鍵止端量規（Not Go Composite Gage）檢測的綜合檢驗方法。
綜合通規(塞規)控制內花鍵作用齒槽寬*小值(MIN EFFECTIVE), 從而控制作用側隙的*小值, 同時測量棒間距MRi值(國外圖紙一般都標注棒間距)在加工過程中控制齒槽寬的*大值（MAX ACTUAL）。但是需要注意的是，在ANSIB92.1標準中齒槽寬和齒厚的*大值控制上量規要遵循不超極限原則，而GB34781中齒槽寬和齒厚的*大值控制上量規可以跨極限設計制造。
ANSIB92.1齒槽寬和齒厚的極限控制
GB3478.1齒槽寬（齒厚）的極限控制
單項檢驗
單項檢驗法一般用于小批量零件或量規的檢驗, 又用于分析性檢驗。檢測內容包含齒距累積誤差、齒形誤差、齒向誤差和齒圈徑向跳動。內花鍵大徑、外花鍵小徑、齒根圓弧*小曲率半徑一般情況下由工藝保證, 不作為重點檢測項目。
徑節制花鍵標準ANSI B92.1及BS3550規定單項檢驗一般用于以下3種情況：a.作為花鍵量規檢驗的補充，例如當使用綜合止規代替非全齒止規時控制加工誤差；b.評價被花鍵量規拒收的零件；c.加工原理件或快速試制無花鍵量規時使用。
因此從檢驗效率及經濟性方面考慮，對于有一定批量零件的徑節制花鍵檢測優先考慮綜合量規檢驗。
徑節制漸開線花鍵在航空企業應用較多，隨著跨國技術交流日益緊密，在民機轉包、設備維修、試驗臺制造等領域也越來越多的應用到徑節制花鍵，希望本文的介紹能對同行有所參考。
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