本文介绍了利用工具磨床对小批量的矩形花键小径的磨削方法，通过合理的夹具设计，在不增加专用设备的情况下，利用自有工具磨床，圆满完成了外花键小径的磨削加工，保证了零件的设计公差。
在机械传动中，花键轴应用广泛，其中的矩形花键轴由于是多齿工作，所以承载能力高，对中性、导向性都不错。花键的加工方法主要有滚切、铣削和磨削等切削加工方法，也可以采用冷打、冷轧等塑性变形的加工方法。对于淬硬且以小径定心的花键轴来说，众所周知，要保证花键的精度，在花键磨床上磨削花键两侧和小径是最佳选择。
1.问题的引出
我公司有一矩形花键轴（见图1），图样要求外花键的小径φ90mm为装配基准，花键齿宽与小径对称度0.03mm，且要求淬火硬度45～50HRC。由于该花键轴的年需求量不超过件，我公司又没有花键磨床，该花键轴自年投产后从原材料到零件成形一直委外加工，但在年5月份，市场上反映该花键轴在使用过程中磨损严重，寿命降低，经调查发现协作厂家私自调整了该花键轴的材质，导致花键轴硬度低于图样要求。可见：产品批量小的情况下，规模较大的协作厂家对代加工产品的质量和工期重视程度不够，要想保证产品的质量在可控范围内，只有自主制造。
图1 花键轴
2.花键轴加工方案的确定
花键磨床是精加工我公司花键轴的最佳设备，不仅能保证质量，效率也高，但苦于产品非批量生产，若购买一台花键磨床，设备的利用率会很低，无形中增加了产品的生产成本。带着不用增加设备、又能完成花键轴自主加工的目的，翻阅了许多资料，受单刀铣削矩形齿花键轴的启发：①花键的两侧可以用直齿三面刃铣刀或立铣刀来完成。②花键的小径可通过修磨凹圆弧成形砂轮的方法进行磨削。
确定零件加工工艺为车外形→铣床粗铣花键两侧及小径→淬火→磨削定心孔φ40mm及总长两端面→心轴装夹，加工中心精铣键两侧及台肩→心轴装夹，用凹圆弧成形砂轮磨削花键小径。
从加工工艺来看，除了花键小径的磨削没有现成的设备，其他工序均能自主完成。
3.磨削工装介绍
怎样完成凹圆弧成形砂轮对花键小径的磨削呢？带着这个问题，对车间现有设备进行了解后，最终选择了公司专门用来磨削刀具的MQA工具磨床，利用工具磨床现有的动作可以实现砂轮的旋转和轴向走刀问题，而花键轴的圆周分度则可以通过工装来配合完成。
花键轴在工具磨上的加工如图2所示。
图2 工装
1—定位轴 2—调节螺栓 3—锁紧螺母 4—花键轴 5—白刚玉砂轮 6—金刚石笔7—开槽平端紧定螺钉 8—心轴 9—内六角平端紧定螺钉 10—内六角圆柱头螺钉11—定位座 12—弹簧 13—工具磨主轴 14—T形槽螺栓组件15—座板 16—工具磨工作台
花键轴小径磨削过程主要分为下述三步。
（1）花键轴装夹 花键轴用心轴装夹，装在工具磨床的两顶尖之间。
（2）砂轮修整 工具磨主轴上装一个φmm×φ32mm×12mm、46#粒度的白刚玉砂轮，装夹工件的心轴上装一根金刚石笔，根据花键小径尺寸，用高度尺确定金刚石笔的高度，转动装工件心轴，用金刚石笔在砂轮上修磨出与花键小径尺寸相同的凹圆弧。
（3）花键轴分度 工具磨床工作台上固定一个“之”字形座板，座板上安装有由定位座、弹簧和定位轴组成的限位装置，下拉调节螺栓，利用花键轴自身的等分进行分度，分度结束后，将调节螺栓还原，定位轴的上端则可对花键轴进行圆周上的限位，利用工具磨床的轴向走刀完成一处花键小径的磨削，重复上述操作可完成整个花键小径的磨削。
4.结语
由于该工装利用了工作台T形槽定位，用T形槽螺栓拉紧，工装拆卸方便，精度还原能力强，平时在没有花键轴加工时，拆除工装，工具磨床便可恢复原状，不影响刀具的刃磨。目前，该工装已使用了两年的时间，加工过五、六百件花键轴，不仅很好地完成了花键轴由协作加工向自主加工的转变，还使零件的质量变得更稳定。
本文发表于《金属加工（冷加工）》