一、加工前的核心准备

材质与毛坯选择

优先选用20CrMnTi、17CrNiMo6等低碳合金渗碳钢，或40CrNiMoA中碳合金调质钢；毛坯采用模锻件，确保金属流线沿轴身分布，提升性能。毛坯需经正火/退火处理，锻造应力，硬度控制在HB180-220，便于切削加工。

工艺路线规划

核心原则：先加工花键/齿轮的粗齿形，再热处理强化，精加工保证精度，避免热处理变形影响终精度。

典型路线：毛坯锻造→正火→粗车→调质→半精车→花键粗加工→齿轮粗加工→渗碳淬火→校直→精加工（车基准→磨外圆→花键精加工→齿轮精加工）→终检。

二、关键加工工序详解

1.粗加工：余量，预留加工空间

粗车：在数控车床上加工轴的两端外圆、端面、中心孔，预留半精车余量0.5-1mm，花键/齿轮部位预留1-1.5mm余量；中心孔需加工成双孔，作为后续加工的定位基准，保证同轴度。

花键粗加工：采用滚齿机粗滚花键（渐开线花键）或插床粗插花键（矩形花键），齿厚预留0.2-0.3mm热处理余量；矩形花键也可采用拉削粗加工，效率更高。

齿轮粗加工：用滚齿机粗滚齿轮齿形，齿厚预留0.2-0.3mm余量，齿形精度控制在IT10-11级。

2.热处理：强化材质，提升硬度与性

调质处理（可选）：对中碳钢材质（如40CrNiMoA）进行调质，加热至850-880℃油淬，再经500-600℃回火，获得回火索氏体组织，硬度HRC28-32，提升轴的综合力学性能。

渗碳淬火（核心）：对低碳合金钢（如20CrMnTi）进行渗碳处理，900-930℃渗碳4-6小时，渗碳层深度0.8-1.2mm；随后820-840℃油淬，180-200℃低温回火，使花键、齿轮齿面硬度达到HRC58-62，芯部保持韧性（HRC30-35）。

校直处理：热处理后轴会产生弯曲变形，需用压力校直机进行冷校直，控制径向圆跳动≤0.02mm，避免后续精加工余量不均。

3.精加工：保证精度，达到设计要求

这是决定花键齿轮轴精度的核心环节，需遵循“先基准后形面、先粗精后超精”的原则。

基准精加工

磨削中心孔：用中心孔磨床研磨孔，表面粗糙度Ra≤0.4μm，确保定位基准的精度。

精磨外圆：以中心孔为基准，在外圆磨床上精磨轴的各段外圆，尺寸精度达到IT6-7级，表面粗糙度Ra≤0.8μm，径向圆跳动≤0.01mm。

齿轮精加工

对于高精度齿轮，采用数控磨齿机进行成形磨或蜗杆砂轮磨齿，齿形精度达到IT4-5级，表面粗糙度Ra≤0.2μm；

对于中等精度齿轮，可采用珩齿工艺，齿面毛刺，表面粗糙度，同时修正轻微的齿形误差。

4.终加工与表面处理

去毛刺与清洗：用超声波清洗机齿面、轴端的切削液和铁屑，齿根圆角处用手工或工具去毛刺，避免应力集中。

表面强化（可选）：对齿面进行喷丸处理，提升齿根疲劳强度；或进行氮化处理，进一步提高表面硬度和性（适用于调质钢材质）。

防锈处理：喷涂防锈油或进行发黑处理，防止轴体生锈。

三、精度检测：把控质量，确保合格

精密花键齿轮轴的检测需覆盖尺寸、形位、齿形三大类指标：

尺寸检测：用千分尺、卡尺测量外圆直径、花键键宽、齿轮模数；

形位公差检测：用圆度仪测圆度，用偏摆仪测径向圆跳动，用三坐标测量机检测同轴度、对称度；

齿形检测：用齿轮测量中心检测花键与齿轮的齿形误差、齿距累积误差、齿向误差，确保符合设计精度要求。

四、加工关键注意事项

基准统一：全程以中心孔为定位基准，避免多次装夹带来的同轴度误差；

变形控制：热处理后校直，精加工时采用小余量、多次走刀的方式，减少切削应力变形；

润滑冷却：精加工时使用切削液，降低切削温度，避免齿面；

刀具选择：磨齿时选用金刚石砂轮，保证齿面精度和表面质量。