螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子的加工

1、72工具技術(shù)螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子的加工陳立明湖南省招標責任有限公司1引言螺桿壓縮機具有易損件少、結(jié)構(gòu)緊湊、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長、工作可靠性高和效率 高等一系列獨特的優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于空氣動力、制冷及各種工藝流程中。轉(zhuǎn)子是這 種壓縮機的核心零件。轉(zhuǎn)子設(shè)計中最重要的是轉(zhuǎn)子齒形的設(shè)計，其型線復雜，加工 要求高，壓縮機工作的可靠性、效率和噪聲在很大程度上取決于螺桿轉(zhuǎn)子的加工精 度。隨著計算機輔助設(shè)計技術(shù)在螺桿壓縮機領(lǐng)域的應(yīng)用，轉(zhuǎn)子齒形的設(shè)計經(jīng)歷了三代變遷，設(shè)計更加多樣化、復雜化。轉(zhuǎn)子齒形的不斷發(fā)展，促使轉(zhuǎn)子加工工藝不斷 改進，對加工工藝的要求也越來越高。因此，迫切需要采用先進的加工設(shè)備和加工 方法來提高轉(zhuǎn)子的質(zhì)量

2、。2轉(zhuǎn)子加工現(xiàn)狀及存在的問題 轉(zhuǎn)子齒形加工質(zhì)量是保證螺桿壓縮機性能和可靠性的關(guān)鍵。目前，廣泛使用的加工方法有盤形銑刀銑削加工法、展成法滾制螺桿轉(zhuǎn)子和磨削成形法三種。采用銑削 法加工46個齒時必須一個個地分度銑制，屬于非連續(xù)加工，存在較大的分度誤 差。因此，銑削加工存在生產(chǎn)率低和加工精度低的問題，從而影響壓縮機的效率、 可靠性，增大了噪聲。滾削加工與盤形銑削加工相比，能一次走刀完成加工，無須分度,理論上無分度誤差 因而其生產(chǎn)率較高，加工齒形精度高，齒距誤差小，比較適用于加工外徑小、批量大 的小型壓縮機螺桿轉(zhuǎn)子。滾削法加工螺桿轉(zhuǎn)子既能保證轉(zhuǎn)子的加工精度，又可節(jié)省加工時間，但也存在局限 性,即螺桿的

3、型線必須能用滾削方法加工才行。型線局限于使用標準齒形，即對稱圓弧齒形和單邊不對稱擺線銷齒圓弧齒形兩種。由于單邊不對稱擺線銷齒圓弧齒 形螺桿壓縮機具有功耗低、機器氣密性好等優(yōu)點，目前國內(nèi)廠家?guī)缀跞坎捎眠@種 型線螺桿。但由于其型面復雜，型面上存在尖點且為非對稱齒形，因此,滾刀的設(shè)計 制造困難，故以滾代銑的螺桿滾削新工藝難以得到推廣。收稿日期：2004年10月3磨削成形法由于滾削加工與盤形銑削加工存在著以上一些不足，因此非常需要有新的加工方法 來滿足轉(zhuǎn)子加工的需要。而磨削成形法的出現(xiàn)克服了滾削與盤形銑削存在的不足 具有一系列獨特的優(yōu)點。（1）磨削精度極高采用磨削成形加工螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子，其 齒形誤差

4、可達到？5Lm,表面粗糙度Ra值可達到014Lm。高的加工精度使陰陽轉(zhuǎn)子齒面嚙合時間隙達到最小，因而提高了壓縮機的容積效率和絕熱效率，降低了主機 的噪聲。(2) 成形過程穩(wěn)定性好 批量生產(chǎn)螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子時，由于采用自動齒形修整，當發(fā)生偏差時，修整輪能進行自動修整。只要首件轉(zhuǎn)子加工達到精度要求，后繼加工轉(zhuǎn)子的加工精度基本不會發(fā)生變化，第一個轉(zhuǎn)子和最后一個轉(zhuǎn)子之間的偏差小于？5Lm。這樣，既減少了檢驗工作量，又能使轉(zhuǎn)子實現(xiàn)完全互換而不影響螺桿壓縮 機高精度嚙合、高性能指標的要求。采用盤形銑削和滾削加工時，由于刀具的磨損 不可避免，加工時又無法實現(xiàn)刀具磨損的完全補償。因此，在轉(zhuǎn)子成形過程穩(wěn)定性 和完

5、全互換性方面，它們是無法與磨削成形法相比的。(3) 可獲得更加合理的轉(zhuǎn)子嚙合間隙由于系統(tǒng)具有自動修正齒形的功能，可以滿足 同一齒形在不同工作區(qū)域、不同部位嚙合齒面之間不同嚙合間隙要求 ，以便將轉(zhuǎn)子 嚙合間隙所形成的泄漏降至最低，提高壓縮機的容積效率和絕熱效率。(4) 具有深磨削功能深磨削是指可以不用傳統(tǒng)的車、銑等方法進行預(yù)加工而直接 從實體磨削開齒。這樣可節(jié)省用于制造轉(zhuǎn)子銑刀、車刀所需要的大量時間和昂貴 費用,加快新產(chǎn)品研制，方便轉(zhuǎn)子新型線的研制和開發(fā)。(5) 適于各種不同型線 使用可修整的砂輪能得到各種各樣的型線，滿足了轉(zhuǎn)子齒形 發(fā)展和修整的要求。(6) 可實現(xiàn)高效生產(chǎn)由于機加工工時的縮短而

6、使生產(chǎn)效率大大提高。4設(shè)備的實現(xiàn)2005年第39卷1773測量的準確性和實時性是影響產(chǎn)品加工質(zhì)量的關(guān)鍵。TG350E數(shù)控螺紋磨床采用在線檢測系統(tǒng)，自動檢查工件是否對齊、轉(zhuǎn)子加工進刀引入線是否正確以及齒槽的 定位是否準確等。同時，該系統(tǒng)還可用于型線掃描，在線檢測轉(zhuǎn)子直徑、齒深、螺 距和螺槽，將各數(shù)據(jù)實時反饋給控制系統(tǒng)，以便及時、準確、迅速地對齒形進行修 正。目前，比較先進的測量儀器是三坐標測量機 CMM,其最大特點是對同一物體測量的 重復精度高。然而，實驗表明，在線掃描測量系統(tǒng)的重復精度同樣能達到 CMM的 水平,并且還具有以下的優(yōu)點：(1) 由于所有操作在同一設(shè)備上進行，在線掃描避免了零件的多

7、次裝夾和溫度的變 化而產(chǎn)生的誤差。(2) 可節(jié)約多次拆卸和安裝工件的時間，因而提高了生產(chǎn)效率。(3) 使用在線掃描檢測，減少了工時，降低了資金的投入,從而降低了成本。413砂輪修整和平衡砂輪修整的精度直接影響零件質(zhì)量，因而必須保證砂輪的修整質(zhì)量，砂輪修整的關(guān) 鍵第一是平衡。TG350E在機床主軸上裝有自動平衡系統(tǒng)以保證砂輪的平衡 ，能有 效防止震動。其次是軟件。修整器有兩個金剛輪，分別修整砂輪的兩側(cè)，軟件可根 據(jù)轉(zhuǎn)子型線數(shù)據(jù)和砂輪直徑自動計算修整路徑，無需操作者的參與。在工作過程中，檢測系統(tǒng)能在線檢測轉(zhuǎn)子，并根據(jù)測得的數(shù)據(jù)反饋得到砂輪的形 狀。當出現(xiàn)偏差時，計算機能自動重新計算修整路徑，再對砂

8、輪進行修整，以確保砂 輪的準確輪廓形狀。在再修整砂輪時，為了消除砂輪可能出現(xiàn)的破損，TG350E采用 超聲監(jiān)測系統(tǒng)對砂輪修整過程進行監(jiān)測，當砂輪出現(xiàn)破損時，修整器能對砂輪進行 多次修整，直到砂輪缺口完全修復，確保砂輪的完全修整。414型線的管理TG350E采用HPMS(ProfileManagementSystem系統(tǒng)來管理型線。它主要用于編輯 轉(zhuǎn)子型線和CS260ECNC工具管理中心的程序，收集和處理從檢測系統(tǒng)中獲得的測 量數(shù)據(jù)，提高螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子型線的精度。由于篇幅所限，在這里不作詳細介紹。5 結(jié)語螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子的加工是壓縮機制造中的一個，設(shè)備也提出了更高的要求。(1) 高的型線精度精度是

9、影響壓縮機性能的主要因素。轉(zhuǎn)子精度高，則嚙合間隙小，葉間泄漏少，從而 提高了壓縮機的容積效率和絕熱效率，提高了壓縮機的性能。控制轉(zhuǎn)子精度，首先 要有一套精確的實時測量系統(tǒng)。隨著三坐標測量機CMM系統(tǒng)的出現(xiàn)，零件首次能在高精度的情況下進行測量。CMM生產(chǎn)商開發(fā)了適用于螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子的軟 件)MULLER,從而使零件的精度能得到準確的測量。確保轉(zhuǎn)子加工精度的另一重 要條件是過程的自診斷。這一問題隨著操作者技能的降低而顯得尤為重要。測量 的延時、自診斷的困難和操作者技能的降低等成為保證轉(zhuǎn)子加工精確性的最大障 礙。(2) 成本低、勞動強度小，對操作者技能要求低壓縮機行業(yè)競爭日益激烈，轉(zhuǎn)子的成本是各生產(chǎn)

10、廠家應(yīng)首先考慮的問題。成本太高 則會影響企業(yè)的經(jīng)濟效益，降低企業(yè)的競爭力。隨著生產(chǎn)自動化程度的提高，需要 的人工操作越來越少，操作者的技能有所降低，因而要求設(shè)備更智能化。(3) 能與各種自動化生產(chǎn)單元配套從20世紀80年代開始，國內(nèi)外已有不少廠家致力于研究生產(chǎn)各種齒形的設(shè)備。如 德國的Klin-gelnberg公司、意大利的SU公司以及以生產(chǎn)轉(zhuǎn)子銑床著稱的英國 Holroyd公司等相繼推出了螺紋、蝸桿、轉(zhuǎn)子磨床。其中，以德國Klingelnberg公司的H35產(chǎn)品系列中的螺桿和轉(zhuǎn)子齒形磨床與英國Holroyd公司的TG350E螺紋磨床最具有代表性。它們都能進行型線修正，能滿足轉(zhuǎn)子加工的各種需要

11、。特別是 Holroyd公司的TG350E螺紋磨床采用的在線檢測技術(shù)更代表了轉(zhuǎn)子加工設(shè)備發(fā) 展的最新成就。下面以TG350E螺紋磨床為例介紹轉(zhuǎn)子加工在設(shè)備上的實現(xiàn)。4.1機床結(jié)構(gòu)TG350E螺紋磨床秉承了 Holroyd公司轉(zhuǎn)子加工機床的一貫風格，采用傾斜的床身 結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可減小分解的背向力，減少工件變形，提高工件的加工精度。機床帶 有可移動的工作臺，并在工作臺上裝有工件支承裝置。當工件受到過大的切削力時，工件支承裝置可使工件避免發(fā)生大的變形。主軸和修整器裝在可旋轉(zhuǎn)的鼓輪上，采用液壓導軌支撐。這種結(jié)構(gòu)有利于提高機床的剛度，減少工作時的阻力，提高轉(zhuǎn)子 的加工精度。74工具技術(shù)加工氣缸體用刀具的

12、選型 任紅軍張治國陳剛 山西平陽機械廠 1引言在金屬切削刀具領(lǐng)域,成本不僅僅是購買刀具的費用，還涉及到刀具對產(chǎn)品工藝、 機床的選型和配置、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量的影響等，其次自制刀具是否經(jīng)濟及人力物力的投入也成為企業(yè)考慮的問題。企業(yè)內(nèi)部的成本核算推進了生產(chǎn)過程的專業(yè) 化服務(wù)。對一般機械加工企業(yè)來說，更注重刀具的配置和選用，而不是設(shè)計與制 造。本文對切削加工氣缸體中刀具的選型過程進行分析。氣缸體是發(fā)動機部件中的關(guān)鍵零件之一，工作時除了承受氣缸內(nèi)高溫高壓燃氣的交 變沖擊外，還要頻繁地進行各種能量交換。在能量傳遞過程中，損失和泄露的部分 能量轉(zhuǎn)換成諸如噪音、高壓廢氣、震動、沖擊等各種形式，直接作用在氣缸

13、體上，因此氣缸體的工作環(huán)境異常惡劣。這就要求氣缸體的切削加工一定要滿足高精 度、高標準的加工質(zhì)量要求，并且不允許存在任何切削缺陷和切削應(yīng)力。由于氣缸 體技術(shù)含量高，形狀復雜，制造難度大，直接受制造效率和精度保證的雙重制約，在批 量生產(chǎn)時，切削效率低下的矛盾更為突出。2氣缸體的加工現(xiàn)狀 制約氣缸體加工效率的主要因素有以下兩方面。氣缸體部件的結(jié)構(gòu)復雜，毛坯為自由鍛，毛坯外形尺寸為464188,重量270kg, 至加工成形后，重量僅為4515kg,材料切除率達83%以上。其次氣缸體的孔系、槽 型繁多，有71個直孔,77個螺紋孔,34個斜孔和眾多的槽系加工，圖1、圖2為氣缸 體剖視和總體示意圖。(2)氣缸體材料為奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti,屬難切削材料，切削加工性只有 0115015。其切削加工具有以下特點：塑性大，切削變形系數(shù)大，斷屑困 收稿日期:2004年10月難，刀具易磨損；加工硬化傾向大，切削后的硬化程度可達到基體硬度的 240%320%, 硬化層深度可達到切削深度的1/3;切削力大，切削溫度高，刀具磨損快。圖1氣缸體剖視示意圖圖2氣缸體總體示意圖現(xiàn)有刀具不能滿足以上兩方面高效率切削的要求，主要體現(xiàn)在：他加工階段去除大余量時，車刀因剛性和材料的問題效率很低，有的部位需要數(shù)把 車刀才能完成，特別是在車削又寬又深的槽和不連續(xù)的端面時，存在刀具磨損劇 烈、加工表面粗糙度