渐开线斜齿圆柱齿轮刀具参数计算（特殊渐开线直齿内花键专用插齿刀的设计与计算）

1.问题提出

花键联接由内花键和外花键配合联接，适用于受重载或变载和定心精度要求较高的静动联接，尤其适用于经常滑移的联接。花键还具有承载能力高、齿浅，对轴的削弱轻，应力集中小等优点，花键的上述优点使其应用更加广泛，特别是在航空航天领域大量使用，由于航空航天要求产品零件强度高、质量轻，花键联接采用渐开线且齿根圆直径有严格要求不能随意改变，这时插齿刀与普通插齿刀齿顶圆要求不同，用普通插齿刀加工花键齿宽合格，但齿根圆不合格，或齿根圆合格，齿宽不合格，所以需要设计制造一种专用插齿刀来满足使用。

2.零件分析及要求

空心轴（见图1）是我厂某型号产品的关键零件，其内部是一个模数为1、齿数为18、压力角为30°的渐开线内花键，该渐开线花键在盲孔的底部、根部有一个空刀槽，该空刀槽是加工内花键插齿让刀时使用的，加上花键前端内孔φ22H9的长度为26.5mm，花键深度为58.7mm，齿根圆有公差要求，所以该零件内花键加工需要设计制造专用插齿刀来完成。

式中，ra0为插齿刀的顶圆半径；rf为内花键的根圆半径，零件根圆φ19.50 0.18mm，取rf=9.81mm；a0为插齿时插齿刀与内花键的中心距。

a0计算式如下：

通过以上计算插齿刀顶圆直径：5.845×2=11.69（mm）。

式中，m为­­­­模数，m=1；z内花键齿数，z=18；z0为插齿刀齿数，z0=10；α为压力角；α0为插齿啮合角；x为内花键变位系数，x=0 ；x0为插齿刀的变位系数，x0=0.035。

选择合适的柄部直径：插齿时加工到齿根圆最大为φ19.5mm 0.18mm=19.68mm，要求插齿刀的柄部与零件φ22H9不干涉，所以两者之间直径差为22-19.68=2.32（mm），插齿刀顶圆直径加上2.32mm，直径差为柄部直径的最大值：11.69 2.32=14.01（mm），从安全和强度综合考虑，确定柄部直径为φ13mm，根据以上计算结果，参考标准插齿刀外形结构和参数，绘制插齿刀工作图（见图2）。

4. 结语

通过以上分析和计算，确定了渐开线内花键插齿刀外径，保证了内花键齿根圆有公差的特殊要求，经插齿刀试加工，满足内花键的技术要求。