1 序言
圖1所示為太陽輪軸外形結構及鼓形量。太陽輪軸總長1510mm，軸兩端因加工需要安裝有含中心孔的專用工裝，實際長度更長，超過立式滾齒機縱向裝夾行程，且工作臺上沉孔小于太陽輪軸左端齒外圓，無法裝夾。目前在經過改造的臥式滾齒機編程過程中發現，設備允許輸入的最大滾削鼓形量只有幾千毫米，不能滿足圖樣R33000mm的設計要求。外協加工成本昂貴，同時由于遠距離運輸，因此增加了運輸成本，并且存在運輸磕碰、劃傷等多種潛在風險。由于產品為批量化生產，同時為了降本增效，因此進行技術攻關，實現在現有滾齒機設備上自主加工。
a）結構
b）B齒漸開線外花鍵齒向修鼓
圖1 太陽輪軸外形結構及鼓形量
2 鼓形花鍵加工原理
鼓形花鍵的加工，是通過改變滾刀徑向切削深度來實現的。對于直齒圓柱鼓形花鍵來說，實際切削過程中，滾刀在XZ平面內的運動軌跡為一較大的圓弧，由于太陽輪軸設計的鼓形量較大，經過改造的臥式滾齒機數控系統無法輸入5位數以上的圓弧半徑，不能滿足圖樣設計要求。根據圓是由它的內切多邊形無限逼近的結果[1-3]，擬采用微分圓弧，直線逼近的方法來實現。現在的關鍵是微分數量的確定及坐標點的計算問題。200mm長度的花鍵加上滾刀的切入、切出距離，按300mm計算，該段圓弧需要分解成多少段直線才能達到齒輪精度要求。初步確定分解為200段，即每段距離Z值改變1.5mm。
3 坐標點的計算及程序編制
根據零件結構及設備要求，程序編制時采用相對坐標編程。坐標點的計算（見圖2）采用相對坐標點。坐標點計算過程使用Excel程序。
圖2 坐標點的計算
程序應用計算機編制，有利于坐標點的復制、粘貼，避免手工輸入大量的數據和輸入錯誤數據。編好的程序由外部USB轉接接口導入加工設備。
4 樣件的試制及檢測
為了驗證此方法的合理性及可行性，從車間找了一段廢料，改制成與零件同齒數不同模數、同長度同鼓形量的花鍵軸，樣件如圖3所示。
a）花鍵軸結構
b）漸開線外花鍵齒向修鼓
圖3 樣件
加工完的樣件上齒檢儀檢測，檢測結果見表1，其中Cβ為鼓形量，Fβ為螺旋線總偏差，fHβ為螺旋線傾斜偏差，ffβ為螺旋線形狀偏差。鼓形量110μm小于圖樣技術要求的150μm，左右兩側鼓形量均勻一致，但螺旋線形狀偏差ffβ大，齒向形狀波浪較明顯。
表1 樣件檢測結果（單位：μm）
根據表1檢測結果，把圓弧分解成400段，實際加工后對零件進行檢測，檢測結果見表2，鼓形量130μm更接近圖樣技術要求的150μm，左右兩側鼓形量均勻一致，螺旋線形狀偏差ffβ明顯減小，齒向形狀波浪過渡更加光滑。
表2 零件檢測結果 （單位：μm）
5 結束語
經產品加工驗證，本次技術創新打破了數控編程系統的圓弧半徑限制，完成了風電超長太陽輪軸大鼓形量花鍵的批量化加工，不僅滿足設計要求，而且節約了制造成本，同時得出以下結論。
1）在臥式滾齒機上，通過應用直線逼近圓弧的方法可以解決大鼓形量花鍵的編程與加工難題。
2）微分大鼓形量圓弧軸向距離分割在0.75mm精度時，能夠滿足齒輪制造的精度要求。
