全 文 ：《科技与企业》杂志 2012年2月（上） 237
科技专论
多头滚刀在异形锥花键加工中的应用
豫北汽车动力转向器有限公司(河南新乡) 白潜洋1 朱振峰 张会恩
【摘 要】花键滚刀是常用的花键加工方法之一。本文针对有异形
截面齿形的锥花键，提出了一种采用有特殊结构的多头滚刀滚切的方法，
很好地解决了异形锥花键滚切加工的技术难题。
【关键词】花键加工；多头滚刀；异形锥花键
Design The Fixture of Steering Gear Assembly Line
Based on Group Technology
Bai Qianyang, Zhu Zhenfeng , Zhang Huien
(Yubei (Xinxiang) Power Steering System Co., Ltd.,
Xinxiang 453003,China)
Aabstract: hobbing is one of the popular spline cutting
method. In this essay, as to the taper spline with irregular
teeth, the author presented a multithread hob cutter with
special structure to cut the spline, and well solved the
technic problem of machining the taper spline with irregular
teeth.
Key words: spline cutting, multithread hob cutter,
taper spline with irregular teeth
1、引言
用滚刀滚切花键是花键加工的常用方法。在实际生产中，由于花
键滚刀滚切花键效率比插齿等其它加工方法高，所以在大批量生产
中花键滚刀被广泛应用。
由于使用客户对锥花键横截面齿形的特殊要求，导致我们无法
采用原来正常的滚切方式加工。最初只能在铣床上采用单刀和人工分
度的方式加工锥花键，单件生产节拍从90秒上升到520秒，废品率从
原来的3%以下急剧上升到30%以上，严重影响了公司的正常生产。
针对这个问题，本文提出了一种采用多头滚刀滚切的加工方法，
有效地解决了这种异形锥花键的滚切加工。
2、多头滚刀的改进设计
2.1异形锥花键滚切加工的问题分析
图1为使用客户对锥花键横截面齿形的3种不同要求，其中左边
的是正常加工的横截面形状（36齿），其余为两种不同齿形的异形锥
花键（32齿）。
对于正常横截面齿形（全齿）的锥花键，可以采用单头滚刀和多
头滚刀等方式进行滚切加工。由于实际应用中，多头滚刀的效率要远
远高于单头滚刀，所以一般都采用多头滚刀。对于这种全齿花键，多
图1 三种锥花键横截面示意图
图2 整体式花键滚刀结构示意图
(>>下转第239页）
DOI:10.13751/j.cnki.kjyqy.2012.03.039
《科技与企业》杂志 2012年2月（上） 239
科技专论
参考文献
[1]航空工艺装备设计手册·刀具设计[M]，国防工业出版社，
1979：993-1014.
[2]储立新，朱洪俊.锥底渐开线花键滚刀设计[J].常州工学院学
报.2002（4）：11-13.
[3]张兴国. 锥底渐开线花键滚刀的设计[J].工具技术.1991
（11）：42-43.
作者简介
1白潜洋，1977.02，男，河南南阳，现职称：工程师，学历：
工程硕士，研究
方向：汽车转向器性能研究。
作者简介
1张庆辉 1975.8 男 辽宁阜新 中级 大本 研究方向：石油钻
探
头滚刀的设计没有什么特殊要求，只要满足花键齿数可以整除滚刀头
数的前提条件，花键滚刀的头数是可以随意选择的。图2是国内普遍
采用的一种整体式花键加工的滚刀结构示意图。
对于图1其余两种不同齿形的异形锥花键（32齿）进行进一步分
析，发现其花键异形部位有以下相同点：数目均为4个，并且沿圆周方
向均布。不同的地方如下：异形部分为凹槽时，凹槽由两个相邻的齿
槽加上一个齿所占的空间共同组成；异形部分为凸起时，凸起由两个
相邻的齿加上一个齿槽所占的空间共同组成。
2.2异形锥花键滚刀的设计方案
如果要完成图1所示的花键异形的加工，就要求花键滚刀上必须
有对应的异形：在被加工零件上形成凹槽时，滚刀上必须有一组齿槽
不加工；在被加工零件上形成凸起时，滚刀上必须有一组齿被切除。
为了在加工中一次完成所有均布异形的滚切，此时滚刀的设计头数应
满足以下关系式：
n=Z/N (式中n为滚刀设计头数，Z为全齿花键齿数，N为异形
个数)
以图1所示两种不同异形为例：全齿时花键齿数均为为36齿，都
有4个异形，因此滚刀的设计头数均为9。在滚刀的实际加工中根据加
工零件的需要，如果需要产生凹槽，则滚刀第9头齿槽不加工；如果需
要产生凸起，则将滚刀第9头齿完全去除。这样在实际加工中，每隔8
个齿就会自动产生一个异形（凹槽或凸起），从而解决了这种带有异
形的锥花键无法用花键滚刀加工的难题。图3为被加工零件异形为凹
槽的花键滚刀设计示意图。
3、结论
通过这种多头滚刀的应用，不仅满足了使用客户的特殊要求，生
产的节拍和效率与正常花键滚切加工完全一样，废品率也重新降到
3%以下。
这种特殊形式的花键滚刀也可以用来加工有类似异形的直花
键。
实施工作根据各专业的特点进行。实施先从基层队伍开始，然后
进行管理部门的培训和实施。试点工作本着先近后远、先易后难的原
则，分步骤进行。
首先从接受过培训的最终用户中优选拔尖人才，组成系统检测
班。按照现场施工先后顺序，以设计为起点、以班报表为基础、以井
史为目标，仔细收集口井施工各个环节的相关资料并进行录入，然后
对系统使用效果反复研究、仔细推敲、逐点检测，通过实际数据的录
入和对每个功能模块的检测，在短短的几个星期内就发现并反馈数百
条系统内部问题，这些问题经过开发商的努力基本已经解决。
通过对“工程技术生产运行管理系统”钻井系统的检测和实施，
有利的保证了软件的开发质量，使其更加接近生产实际，增强了可用
性和实用性，对系统的试点成功起到了关键性的作用。
3.5试点实施成果
钻探企业机关和二级单位已确定关键岗位人员，厂商和用户一
体的运行维护工作已经有序展开。公司已经建立运行维护组织，确定
了生产、工程技术、信息三个部门各级的运维人员。试点单位运维负
责系统及网络日常维护、离线客户端安装、编码维护、权限管理。运行
维护管理制度、岗位职责、操作手册等相关管理制度已建立。由班报、
日报、周报、月报、年报等系列报表组成的报表体系逐步形成。日报同
时支持数据自动抽取和手工录入。
3.6试点阶段存在问题及解决措施
存在困难
用户工作繁忙，培训时间短，培训效果不是十分理想；
各二级单位培训试用同时展开，给培训资源造成了一定的紧张。
心得体会
按照不同岗位有针对性的培训，到现场结合实际工作解决问
题；
信息员基础知识不足，需提前做好相关业务知识、信息知识培
训；
系统试用初期可以采取专人集中数据录入的模式。
4、下阶段主要工作
一是进一步完善系统功能，加大推广范围和深度，在二级单位
建立日常培训机制，加强系统运行监督和数据上报考核管理，推进系
统在公司各个层面的深入应用。
二是加大配套资金投入，为一线作业队和相关岗位配备或更新
硬件设备；分批次为不具备网络条件的作业队配备卫星通信小站或
采用其他方式改善作业队网络环境，逐步提高作业现场数据录入队
伍的比率。
三是继续推进全公司的跨专业数据共享机制，满足各单位对不
同专业生产数据的共享需求，提高单位间的沟通协作能力和工作效
率。
四是以A7系统为基础，搭建公司应急指挥与远程控制平台，提
高公司各级层面的生产指挥能力、应急反应能力及远程技术支持能
力。
在信息技术迅猛发展、市场竞争日益激烈的今天，国内外工程技
术服务大公司、大企业纷纷加强信息化建设。工程技术生产运行管理
系统在长城钻探的试点过程及成功经验，为该系统在其它钻探企业
推广应用提供了借鉴示范作用。同时也为提高工程技术服务企业技
术和管理水平及核心竞争力打下了良好的基础。
图3 异形花键滚刀设计示意图
(>>上接第237页）