1刖目随着航空发动机推重比的增加，推重比为7-8的某型航空发动机高压压气机和高压涡轮的联接大多采用了短鼓筒轴结构，运动依靠轴和盘的端面花键齿传递扭距。该结构具有结构简单、维修方便、零件数量少、重量轻等许多优点。该端面花键由于其特殊的结构、齿形和材料特点，在国内目前尚未开展过类似的加工试验，对加工齿形的检测、啮合特性分析等均需要研究和探索。

　　2端面齿联接的原理与结构零件联接形式，常见的有：键联接、销联接、花键联接、成形联接等，该类联接共同的结构特点是具有孔轴配合的性质，利用孔轴配合进行定心（齿侧定心花键除外），其中，以花键联接齿数多、接触面积大，齿对称分布、齿面受力均匀，承载能力*大、联接*可靠，导向性和对中性好，在机械结构中得到广泛应用。端面花键不但具有机床夹具分度装置中的端齿盘定心性好的特点，还具有纵向花键联接承载能力大、联接可靠的优势端面花键的端面齿形有直线梯形齿和曲线齿两种，一般用在发动机联接上，以直线齿较多，其齿形见，即垂直于齿根线或中线的投影齿形面均为直线，沿着齿根线的方向齿间为相同的截形，沿着分度圆的方向齿间为大端向小端渐缩的截形，同样，在分度圆上的齿牙也为大端向小端（齿长方向）渐缩的平面梯形齿（见），相配合的花键其齿形也为相同的结构，类似于直齿圆锥齿轮传动，由于在齿长方向上存在齿锥角，两花键啮合齿面上产生的径向分力，大小相等，方向相反，工作过程中两花键导向性、对中性好，能起到较好的定心作用。

　　类似于纵向花键的纵向齿联接，端面花键也是利用径向齿齿侧的互压传递动力，同样具有承载能力大、联接可靠、互换性好的特点。

　　端面花键联接的齿部参数，主要有外径D、齿数Z、内径Di、齿高H、齿厚S、径向间隙C、齿锥角a、齿形角Y、端面齿形角ai、齿宽B等，一般在加工表面的法向剖面内的齿形角为60*和40*两种，齿数也有标准系列，如：Z=12、24、48、96、192等。

　　3端面花键制造工艺分析航空发动机用端面花键联接，由于工作时的复杂应力状态，花键不但要求具有较高的啮合定心位置精度，而且还要求较高的接触精度，即保证正确的联接位置，又能承受较大的传递扭矩。为了保证加工精度和表面粗糙度的要求，一般端面花键均采用磨削的方式加工。

　　由于端面花键的齿廓设计为等截面标准平面收缩齿齿廓，不具有渐开线直齿圆锥齿轮的啮合特性，因此该轮齿的加工不能用展成磨削加工，只能采用成形磨削加工。成形磨削可在专用或改造的具有分度、直线往复运动、成形砂轮修整机构的缓进磨床上进行，工件与砂轮的运动关系见，工件按根锥角倾斜安装，砂轮沿根锥角L往复直线运动，砂轮的修整方式有单金刚石笔车削法、滚压法和磨削法。

　　某型航空发动机高压压气机和高压涡轮的鼓筒轴端面花键齿联接，由于具有直径大、齿数多，齿宽、齿深、齿厚尺寸大的特点，磨削一般采用具有高精度、高速度、高稳定性的深切缓进给高效强力磨削，加工精度可达25um，表面粗糙度可达Ra=°。63°。16um，加工效率比普通磨削高15倍。该缓进给高效强力磨削的砂轮的圆周速度一般高于45m/s，机床具有足够大的功率（约比普通磨床增大75% 1°°%）、较好的刚性等。另外，在磨削中注意以下问题：砂轮应选用粒度号大、硬度低、组织疏松、大尺寸的平面WA混合磨料砂轮，同时砂轮需要进行多次的静、动平衡；比如：在修整砂轮过程中，要进行“修整一平衡一修整一平衡”的多次循环，对机床的进给机构间隙要进行消除，同时，保证工作台低速运动时无“爬行”现象和较高的传动精度，一般多采用丝杠螺母传动或滚珠丝杠副结构；需采用高压、大流量的磨削液对磨削区进行强行冷却，并对砂轮进行冲洗，防止磨削烧伤；采用高精度的分度机构，并且按*大的跨齿数跨齿磨削，以保证花键的齿距误差；为了保证磨削的表面粗糙度和表面纹理方法，磨削时应采用顺磨方式，使脱落的磨粒被磨削液冲走，避免划伤已加工表面；磨削可分为粗磨、半精磨、精磨，并在其中（特别是粗磨后）要安排去应力热处理，以消除大余量磨削等结构形式的变化等因素带来的应力变形；采用多次修整砂轮的分层磨削方法，制定经济、合理的粗磨、半精磨、精磨的砂轮修整时间（每多少齿修整一次砂轮）和每次修整的余量；由于成形磨削在径向进给尚未达到齿深要求尺寸时，齿形的测量总会存在误差，只有当砂轮完全进给到齿深尺寸后，这时测得的才是真正的误差，为了避免此种情况产生的误差带来的零件报废，在正式加工工件前，尽可能用试件进行机床参数、工件尺寸的调整，待合格后，再按程序走工步。

　　4端面花键检测工艺分析参照纵向花键联接的检测方法，端面花键联接的公差也由两部分组成，一部分是花键齿的外径D、内径Di、齿高H、齿厚S、齿根圆角r等尺寸的制造公差；另一部分是用尺寸补偿形位误差的综合公差。

　　制造公差用于表示各联接尺寸的精度；综合公差用于表示组成端面花键的各个表面存在的形状和位置误差对花键联接的配合性质和可装配性的影响。例如：端面花键的齿向误差，将使两零件的啮合区两个侧面成对角接触；齿锥角误差，将使啮合区沿齿宽方向的单侧（小端或大端）接触；齿距误差将影响两联接件的正确装配。为了补偿花键各个表面的形位误差，保证花键联接达到预定的配合性质和可装配性，除对花键各联接尺寸规定制造公差外，还对制造尺寸以外的其它形位误差规定了综合公差。因此，端面花键参数的检测分为单项检测、综合检测两项。根据有关的端面花键标准结合端面齿加工检测的特点及国内现有的检测方法，对端面花键联接的检测分述如下。

　　4.1单项检测单项检测是分别检查端面花键的外径De、内径Di、齿高（端面齿实际齿高h、端面齿顶到齿底的理差在各自的制造公差带之内。据端面花键检测的特点，端面花键在粗加工和精加工之前，应安排磨试件工序，通过中心计量室投影检查由机床设备夹具、修整砂轮保证的参数，如：根锥角Si、齿形角y、齿形角的对称性、齿根圆角r，在试件上调整合格后，后续加工的零件不再检测该尺寸，而只检测齿高H、齿厚S.试件可采用简单的试块替代，加工和检测时均要找正三个基准平面A、B、C在0.01以内（见），齿形角y若在花键端面上（即分度圆的法向）检测应作几何角度换算，如：齿数96、齿形角60°±3'、根锥角1°37'±3'，则在齿端面上检测的角度为59°58'46".零件齿高、齿厚的检测的基准可根据花键的结构形式，安排在大端端面和齿宽中点进行，检测时可设计专用的齿高、齿厚卡板或采用标准件对表测量。

　　4.2综合检测与直齿圆锥齿轮不同，端面花键不作啮合传动，齿牙只起定心传扭作用，其齿牙的齿形、齿向、齿锥角、齿距不作单项检测，而是利用一个叫作标准盘的标准件测具进行着色、配合综合检测。综合检测是对端面花键齿表面的形状误差进行综合检查，其目的是控制花键各表面的实际轮廓在其综合公差范围之内，保证花键联接有可靠的装配性和互换性。标准盘类似于纵向花键联接的综合量规，其齿的结构形式和尺寸与工件相同。

　　着色检测：按有关的检测标准，用标准盘对齿牙型面进行着色，涂色于标准盘，检查零件整个工作型面（齿长、齿高方向）的着色面积，有三档，分别为：70%、50%、30%，根据花键工作时的受力和变形情况，沿齿长方向着色由齿牙的小端指向大端，沿齿高方向着色由齿顶指向齿底，着色允许有小面积间断，标准盘使用时处于自由状态，不允许端面压紧。此项也可用检查啮合状态下的啮合间隙来判断，如：大于80%的齿数允许到0.03：小于20%的啮合齿数允许到0.07，0.07间隙的重复之处至少要隔4个齿并不得在连续的3个齿上发生。

　　配合检测：用标准盘与花键进行自由状态下的配合，检查标准盘相对工件基准的径向跳动和端面跳动，此项检查的目的主要是综合检测花键配合的定心。

　　标准盘的设计标准目前未见公开的发布，根据国内的加工现状，标准盘的设计公差一般取零件设计公差的1/31/2，且按标准计量器具的传递方法进行传递控制和管理。

　　5.结束语通过对某型航空发动机高压压气机和高压涡轮部件之间鼓筒轴联接端面花键结构和加工工艺、检测工艺的分析和试验，可以得出以下结论：端面花键齿加工，国内虽无相应的加工设备、加工标准、检测标准，但通过多次的试验和总结，我国能设计出满足端面花键加工要求的设备，制定出可行的有关加工、检测标准，加工出合格的端面花键零件，满足某型航空发动机发展的需求。