花鍵及其它形狀的齒形有很多種不同的加工方式辨头，所有這些加工方式都具有工藝缺陷品抽。針對不同類型的花鍵卑笨，可以采用特殊工藝來進行不同方式的加工距潘。
　　當給定的花鍵公差允許采用冷成形工藝炼列，對比其它產(chǎn)生切屑的加工方法，采用冷成形工藝更具經(jīng)濟性绽昼。尤其是采用冷成形工藝可以實現(xiàn)較短的生產(chǎn)節(jié)拍唯鸭，較低的材料成本和在工件內部獲得均勻的晶體結構以及較高的表面加工質量，這些都使冷成形工藝在花鍵加工方面更具優(yōu)勢硅确。
　　采用齒板加工方式的冷成形工藝在花鍵目溉，油槽，螺紋菱农，卡環(huán)槽和輥花加工方面體現(xiàn)了卓越的加工效果缭付。如果一個零件具有多種上述齒形，這種加工方式可以一次完成全部或多種齒形的加工循未，從而降低了節(jié)拍時間陷猫。對比產(chǎn)生切屑的加工方法，采用冷成形工藝岩哥，節(jié)拍時間可以降低30-70% 在轮。

圖 1: 采用冷成形工藝加工的樣件

　　另外，采用冷成形工藝，能夠提高零件內部接近表面區(qū)域的金屬組織的剛性铣碴，也是冷成形工藝的一個優(yōu)勢魂拢，這種工藝特性對零件的強度和耐用度的提高是有積極影響的，特別是通過冷成形工藝可以獲得高質量的表面粗糙度箱仰。

冷成形工藝的加工原理
　　冷成形工藝是在加工過程中通過精確的壓力來改變工件形狀镜踪，迫使工件材料在壓力下產(chǎn)生流動的一種加工方法。刀具擠入工件內部屁膝，迫使工件材料流向一個限定的空間眶约。齒板式冷成形工藝的原理是兩塊齒板作相對運動并逐漸壓入旋轉的工件內部(圖 2)。

圖 2: 冷成形工藝原理

　　工件在頂尖間固定穷歹，兩塊水平安裝的齒板做相對運動嚼龄，并同時驅動使工件旋轉。齒板上預先磨好的齒形通過搓動工件形成工件要求的齒形锰扶。 
　　承載齒板的兩個滑臺的運動同步性是很重要的献酗，滑臺的運動同步性是影響花鍵加工質量的主要因素。上坷牛、下齒板距離的變化將影響跨棒距的變化罕偎。搓齒前的工件直徑的大小也是另外一個影響加工質量的主要因素。

搓齒用的刀具
　　在機床上安裝有兩塊齒板京闰。為了獲得工件要求的花鍵齒形颜及，齒板與工件的齒形是不同的。齒板分成三個不同區(qū)域蹂楣。第一個區(qū)域為成形區(qū)俏站。第二個區(qū)域為修正區(qū)。第三個區(qū)域為逐步衰減加工力區(qū)痊土。在成形區(qū)域肄扎，齒板的齒逐步擠入工件內部
(圖 3)。

A: 金屬成形 B: 修正 C: 衰減加工力
圖 3:齒板上成形開始區(qū)域和結束區(qū)域齒的不同幾何形狀

　　搓齒刀具依據(jù)工件要求的齒形進行設計赁酝。如以上提及的犯祠，機床上可以一次設置多種刀具。
　　圖4 顯示了具有不同長度和齒形的刀具酌呆。

圖 4: 依據(jù)不同齒形設計的刀具

冷成形工藝的優(yōu)勢
　　本工藝尤其適用于符合DIN 5480/ ISO 4156/ ANSI B92.2M 標準的花鍵和類似齒形的加工总党，特別適合模數(shù)0.3到2的齒形。壓力角應大于25度忱脆，小壓力角只有螺旋花鍵可以采用冷成形加工工藝橘匿。
　　冷成形工藝最大的優(yōu)點之一是在花鍵末端無需一個較大的讓刀區(qū)域，也不會象其它工藝圈蔬，如采用銑削加工工藝時會產(chǎn)生較大的根切默言。采用冷成形工藝角殃，即使齒形與工件的臺肩很接近時，也可以加工豺这。

　　在冷成形加工過程中桨檬，不會對工件產(chǎn)生很大的熱影響，工件的溫度最高是手溫端葵。工件溫度可以通過特殊的冷卻油進行降溫，為環(huán)保之目的公垒，也可以采用微量潤滑新框。與其他成形工藝相比，無需采用任何清洗措施（如磷酸鹽清洗）队魏，所以在多數(shù)情況下無需設置額外的清洗工藝公般。通過相應齒板夾緊裝置的設計可以一次加工完成多種齒形。例如胡桨，一次完成花鍵和螺紋的成形官帘，如果不同花鍵具有相同直徑和齒形，這些花鍵可以一次同時加工完成昧谊。如果多個花鍵刽虹，齒形不同，可以在一次加工中先后完成輥軋過程呢诬。根據(jù)如上可能的加工方案涌哲，多種齒形可以一次完成輥軋成形，這就大大降低了加工成本尚镰。刀具根據(jù)齒形的要求設計阀圾，并采用金剛石砂輪進行數(shù)控磨削加工，所以任何工件要求的加工特性都可以通過齒板的設計獲得狗唉。例如初烘，以一個微小的螺旋角度來輥軋花鍵，對于裝配而言音哟，內外花鍵的嚙合就變得更加容易貌授。刀具的最長尺寸決定能否采用冷成形工藝，如果刀具的最長尺寸超過限定的尺寸范圍蝠兽，則不能采用冷成形工藝衡孽。刀具的長度根據(jù)工件的幾何尺寸確定，如花鍵的模數(shù)警综，直徑谨寂，以及工件材質的硬度和抗拉強度。

冷成形工藝適用的材質
　　冷成形工藝基本上適用于所有合金鋼材料的成形加工呵寂。特殊情況也可進行灰口鑄鐵或鋁材質的成形加工脆携。
　　被成形材料應具備均勻的晶體結構淫沧。鍛造材料在輥軋前應經(jīng)過回火工藝的處理〔t核？估瓘姸仍?00和800N/mm2之間的材料最適宜采用輥軋工藝院抛。特殊情況下，被成形材料的抗拉強度可以達到1200 N/mm2绎蒙。

冷成形工藝的FEM-模擬
　　通過有限元分析可以進行復雜成形過程的計算染突。通過計算結果使我們能夠研究冷成形過程并進行相應齒板的設計來改進工件輥軋后的幾何特性。圖5顯示了冷成形加工過程中齒的形成過程辈灼。從圖片上可以看出份企，甚至當齒中心的工件材料開始流動的時候，每個齒的內部應力分布基本相同巡莹。如果工件材料流動過程越穩(wěn)定加工質量就越高司志。

圖 5: 冷成形過程中齒的形成

　　所以加工過程中要盡可能使工件材料同時流動，否則在齒的頂部將形成兔耳狀的典型齒形降宅，雖然大部分齒形偏差都在要求的公差范圍內(見圖  6)骂远。

圖6：花鍵幾何形狀的形成細節(jié)

　　根據(jù)有限元分析的結果，通過修正齒形腰根，冷成形工藝過程中的典型齒形偏差是可以被降低的激才，從而獲得最高質量的冷成形齒形。

工藝的經(jīng)濟性
　　較短的節(jié)拍時間和較長的齒板使用壽命使得齒板式冷成形工藝成為及其經(jīng)濟的生產(chǎn)手段额嘿。對于抗拉強度在600 和800 N/mm2 之間的材質贸营，刀具的使用壽命超過100.000 個齒形的加工都成為可能。齒板的硬度很高岩睁，可以多次重復修磨钞脂，所以綜上所述，一副齒板可以完成500.000或更多齒形的加工湖生。 另外狡煎，與采用銑削加工工藝相比較，冷成形工藝具有更大的優(yōu)勢澳敞。對于一個24齒瞧纹，模數(shù)為1，長50 mm的花鍵宴宠，與銑削加工工藝比較澳券，若采用冷成形工藝，可以最大降低60%的加工時間碾危，加工成本可以降至75%乎渊。

圖 7: MAG冷成形機床 XK2xx  系列

（Dr. M. Stanik, B. Kreissig. W. Schulz， MAG Europe）

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