径节制渐开线花键的加工与检测
1径节制渐开线花键的介绍
渐开线花键的设计和制造一般选用GB/T3478《圆柱直齿渐开线花键（米制模数 齿侧配合）》，标准压力角有30°和37.5°（模数0.5～10mm）以及45°（模数0.25～2.5mm）三种。30°压力角花键有圆齿根和平齿根，37.5°和45°压力角花键只有圆齿根，圆齿根有利于降低齿根应力集中和避免淬火裂纹，平齿根加工刀具制造方便，经常选用平齿根。
在实际生产中我们还会遇到用DP （Diameter Pitch）或P（Pitch）表示的径节制渐开线花键，径节是指每英寸分度圆上包含的齿数，它和模数的换算关系式是：DP = z/d = 25.4/m或m=d/z=25.4/DP
式中: d —工件分度圆直径（in） Z —工件齿数
在花键联接时为了获得短齿，采用双径节制（DP1/DP2），如美国花键标准ANSI B92.1以及英国花键标准BS3550等。在双径节制中用小径节DP1计算分度圆直径，用大径节DP2计算齿高，ANSI B92.1标准中规定了17种常用径节：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。径节制渐开线花键的配合类型包括：平齿根齿侧配合（Flat Root Side Fit）、平齿根大径配合Flat Root Major Fit）和圆齿根齿侧配合（Fillet Root Side Fit）三种类型。对于30°压力角花键 ：规定了平齿根齿侧配合、平齿根大径配合和圆齿根齿侧配合三种类型，对于37.5°、45°压力角花键：只规定了圆齿根齿侧配合一种配合形式。
a.平齿根齿侧定心
b.平齿根大径定心
c.圆齿根齿侧定心
图1 齿根型式和花键定心方式
2径节制渐开线花键的加工
径节制渐开线花键和一般国标制花键在加工上无明显差异，有滚花键、插花键、拉削花键、磨削花键等方式，相应的花键滚刀、花键插刀、花键拉刀等在设计计算上必须按径节制花键标准执行。径节制渐开线花键的图样标注如下：
齿数（Number of Teeth）、径节（Pith）、压力角（Pressure Angle）是刀具设计的*基本参数，在实际中也有把径节换算成模数标注在图样上的。
基圆直径BASE DIAMETER
展成渐开线齿形的假想圆称之为基圆D，α角指渐开线齿形与分度圆交点处的压力角，一般所说花键与齿轮的压力角，都是指分度圆压力角。
D=Z/Dp*cosα
分度圆直径PITCH DIAMETER
分度圆直径是计算花键和齿轮用的基准圆，在此圆上的压力角为标准值，其值等于齿数除以径节。
大径MAJOR DIAMETER
内花键及齿轮的齿根圆（大圆）或外花键及齿轮的齿顶圆（大圆）直径。
渐开线起始/终止圆直径SPLINE FORM
DIAMETER/FINAL DIAMETER
外花键及齿轮齿形起始点的圆称之为渐开线起始圆，此圆与花键或齿轮大径共同形成渐开线齿形的控制界限。
内花键及齿轮齿形终止点的圆称之为终止圆，此圆与花键或齿轮小径共同形成渐开线齿形的控制界限。
起始圆和终止圆也是假想圆，用于设计刀具、量具和检测齿形时使用。
小径MINOR DIAMETER
内花键及齿轮的齿顶圆（小圆）或外花键及齿轮的齿根圆（小圆）直径。
弧齿厚CIRCULAR TOOTH THICKNESS
外花键及齿轮在分度圆上的齿厚，通常标注四个：
*大有效MAX EFFECTIVE、
*小有效MIN EFFECTIVE、
*大实际MAX ACTUAL、
*小实际MIN ACTUAL。
弧齿槽宽CIRCULAR SPACE WIDTH
内花键及齿轮在分度圆上的齿槽宽，通常也标注四个：*大有效MAX EFFECTIVE、*小有效MIN EFFECTIVE、*大实际MAX ACTUAL、*小实际MIN ACTUAL。
齿根圆弧*小曲率半径MINIMUM FILLET RADIUS
连接渐开线齿形和齿根圆的过渡曲线，通常有平齿根FLAT ROOT和圆齿根FILLET ROOT两种形式，其具体数值每个花键标准都有具体规定。
棒间距或跨棒距MEASURE BETWEEN TWO（OR HREE）PINS
借助两个（或三个）量棒测量内花键实际齿槽宽时量棒的内侧距离（或内切圆直径）称之为内花键棒间距。
借助两个（或三个）量棒测量外花键实际齿厚时量棒的外侧距离（或外切圆直径）称之为外花键跨棒距。
3径节制花键的检测
径节制花键标准规定了两种检验法：花键量规检验（Gages Inspection）和单项检验（Analytical Inspection ）。
花键量规检验
花键量规检验一般用于批量生产零件的常规检验，产品图纸中一般采用径节制花键标准中规定的标准（Standard）标注方法，即内花键控制*大实际齿槽宽和*小作用齿槽宽，外花键控制*大作用齿厚和和*小实际齿厚。按标准（Standard）标注方法标注的径节制花键可使用综合花键通端量规（Go Composite Gage）和非全齿花键止端量规（Not Go Sector Gage）检测的综合检验方法, 检验效率高、互换性好, 允许加工公差和综合公差相互补偿,经济性好。
对于产品图纸中未按标准（Standard）标注方法标注的径节制花键，需要根据具体标注要求选用相应的花键量规组合。例如内花键图纸中*大和*小实际齿槽宽都标注REF参考，而*大和*小作用齿槽宽需要控制时，应该选用综合花键通端量规（Go Composite Gage）和综合花键止端量规（Not Go Composite Gage）检测的综合检验方法。
综合通规(塞规)控制内花键作用齿槽宽*小值(MIN EFFECTIVE), 从而控制作用侧隙的*小值, 同时测量棒间距MRi值(国外图纸一般都标注棒间距)在加工过程中控制齿槽宽的*大值（MAX ACTUAL）。但是需要注意的是，在ANSIB92.1标准中齿槽宽和齿厚的*大值控制上量规要遵循不超极限原则，而GB34781中齿槽宽和齿厚的*大值控制上量规可以跨极限设计制造。
ANSIB92.1齿槽宽和齿厚的极限控制
GB3478.1齿槽宽（齿厚）的极限控制
单项检验
单项检验法一般用于小批量零件或量规的检验, 又用于分析性检验。检测内容包含齿距累积误差、齿形误差、齿向误差和齿圈径向跳动。内花键大径、外花键小径、齿根圆弧*小曲率半径一般情况下由工艺保证, 不作为重点检测项目。
径节制花键标准ANSI B92.1及BS3550规定单项检验一般用于以下3种情况：a.作为花键量规检验的补充，例如当使用综合止规代替非全齿止规时控制加工误差；b.评价被花键量规拒收的零件；c.加工原理件或快速试制无花键量规时使用。
因此从检验效率及经济性方面考虑，对于有一定批量零件的径节制花键检测优先考虑综合量规检验。
径节制渐开线花键在航空企业应用较多，随着跨国技术交流日益紧密，在民机转包、设备维修、试验台制造等领域也越来越多的应用到径节制花键，希望本文的介绍能对同行有所参考。
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