螺杆压缩机转子的加工

1、72工具技术螺杆压缩机转子的加工陈立明湖南省招标责任有限公司1引言螺杆压缩机具有易损件少、结构紧凑、运转平稳、寿命长、工作可靠性高和效率 高等一系列独特的优点，广泛应用于空气动力、制冷及各种工艺流程中。转子是这 种压缩机的核心零件。转子设计中最重要的是转子齿形的设计，其型线复杂，加工 要求高，压缩机工作的可靠性、效率和噪声在很大程度上取决于螺杆转子的加工精 度。随着计算机辅助设计技术在螺杆压缩机领域的应用，转子齿形的设计经历了三代变迁，设计更加多样化、复杂化。转子齿形的不断发展，促使转子加工工艺不断 改进，对加工工艺的要求也越来越高。因此，迫切需要采用先进的加工设备和加工 方法来提高转子的质量

2、。2转子加工现状及存在的问题 转子齿形加工质量是保证螺杆压缩机性能和可靠性的关键。目前，广泛使用的加工方法有盘形铣刀铣削加工法、展成法滚制螺杆转子和磨削成形法三种。采用铣削 法加工46个齿时必须一个个地分度铣制，属于非连续加工，存在较大的分度误 差。因此，铣削加工存在生产率低和加工精度低的问题，从而影响压缩机的效率、 可靠性，增大了噪声。滚削加工与盘形铣削加工相比，能一次走刀完成加工，无须分度,理论上无分度误差 因而其生产率较高，加工齿形精度高，齿距误差小，比较适用于加工外径小、批量大 的小型压缩机螺杆转子。滚削法加工螺杆转子既能保证转子的加工精度，又可节省加工时间，但也存在局限 性,即螺杆的

3、型线必须能用滚削方法加工才行。型线局限于使用标准齿形，即对称圆弧齿形和单边不对称摆线销齿圆弧齿形两种。由于单边不对称摆线销齿圆弧齿 形螺杆压缩机具有功耗低、机器气密性好等优点，目前国内厂家几乎全部采用这种 型线螺杆。但由于其型面复杂，型面上存在尖点且为非对称齿形，因此,滚刀的设计 制造困难，故以滚代铣的螺杆滚削新工艺难以得到推广。收稿日期：2004年10月3磨削成形法由于滚削加工与盘形铣削加工存在着以上一些不足，因此非常需要有新的加工方法 来满足转子加工的需要。而磨削成形法的出现克服了滚削与盘形铣削存在的不足 具有一系列独特的优点。（1）磨削精度极高采用磨削成形加工螺杆压缩机转子，其 齿形误差

4、可达到？5Lm,表面粗糙度Ra值可达到014Lm。高的加工精度使阴阳转子齿面啮合时间隙达到最小，因而提高了压缩机的容积效率和绝热效率，降低了主机 的噪声。(2) 成形过程稳定性好 批量生产螺杆压缩机转子时，由于采用自动齿形修整，当发生偏差时，修整轮能进行自动修整。只要首件转子加工达到精度要求，后继加工转子的加工精度基本不会发生变化，第一个转子和最后一个转子之间的偏差小于？5Lm。这样，既减少了检验工作量，又能使转子实现完全互换而不影响螺杆压缩 机高精度啮合、高性能指标的要求。采用盘形铣削和滚削加工时，由于刀具的磨损 不可避免，加工时又无法实现刀具磨损的完全补偿。因此，在转子成形过程稳定性 和完

5、全互换性方面，它们是无法与磨削成形法相比的。(3) 可获得更加合理的转子啮合间隙由于系统具有自动修正齿形的功能，可以满足 同一齿形在不同工作区域、不同部位啮合齿面之间不同啮合间隙要求 ，以便将转子 啮合间隙所形成的泄漏降至最低，提高压缩机的容积效率和绝热效率。(4) 具有深磨削功能深磨削是指可以不用传统的车、铣等方法进行预加工而直接 从实体磨削开齿。这样可节省用于制造转子铣刀、车刀所需要的大量时间和昂贵 费用,加快新产品研制，方便转子新型线的研制和开发。(5) 适于各种不同型线 使用可修整的砂轮能得到各种各样的型线，满足了转子齿形 发展和修整的要求。(6) 可实现高效生产由于机加工工时的缩短而

6、使生产效率大大提高。4设备的实现2005年第39卷1773测量的准确性和实时性是影响产品加工质量的关键。TG350E数控螺纹磨床采用在线检测系统，自动检查工件是否对齐、转子加工进刀引入线是否正确以及齿槽的 定位是否准确等。同时，该系统还可用于型线扫描，在线检测转子直径、齿深、螺 距和螺槽，将各数据实时反馈给控制系统，以便及时、准确、迅速地对齿形进行修 正。目前，比较先进的测量仪器是三坐标测量机 CMM,其最大特点是对同一物体测量的 重复精度高。然而，实验表明，在线扫描测量系统的重复精度同样能达到 CMM的 水平,并且还具有以下的优点：(1) 由于所有操作在同一设备上进行，在线扫描避免了零件的多

7、次装夹和温度的变 化而产生的误差。(2) 可节约多次拆卸和安装工件的时间，因而提高了生产效率。(3) 使用在线扫描检测，减少了工时，降低了资金的投入,从而降低了成本。413砂轮修整和平衡砂轮修整的精度直接影响零件质量，因而必须保证砂轮的修整质量，砂轮修整的关 键第一是平衡。TG350E在机床主轴上装有自动平衡系统以保证砂轮的平衡 ，能有 效防止震动。其次是软件。修整器有两个金刚轮，分别修整砂轮的两侧，软件可根 据转子型线数据和砂轮直径自动计算修整路径，无需操作者的参与。在工作过程中，检测系统能在线检测转子，并根据测得的数据反馈得到砂轮的形 状。当出现偏差时，计算机能自动重新计算修整路径，再对砂

8、轮进行修整，以确保砂 轮的准确轮廓形状。在再修整砂轮时，为了消除砂轮可能出现的破损，TG350E采用 超声监测系统对砂轮修整过程进行监测，当砂轮出现破损时，修整器能对砂轮进行 多次修整，直到砂轮缺口完全修复，确保砂轮的完全修整。414型线的管理TG350E采用HPMS(ProfileManagementSystem系统来管理型线。它主要用于编辑 转子型线和CS260ECNC工具管理中心的程序，收集和处理从检测系统中获得的测 量数据，提高螺杆压缩机转子型线的精度。由于篇幅所限，在这里不作详细介绍。5 结语螺杆压缩机转子的加工是压缩机制造中的一个，设备也提出了更高的要求。(1) 高的型线精度精度是

9、影响压缩机性能的主要因素。转子精度高，则啮合间隙小，叶间泄漏少，从而 提高了压缩机的容积效率和绝热效率，提高了压缩机的性能。控制转子精度，首先 要有一套精确的实时测量系统。随着三坐标测量机CMM系统的出现，零件首次能在高精度的情况下进行测量。CMM生产商开发了适用于螺杆压缩机转子的软 件)MULLER,从而使零件的精度能得到准确的测量。确保转子加工精度的另一重 要条件是过程的自诊断。这一问题随着操作者技能的降低而显得尤为重要。测量 的延时、自诊断的困难和操作者技能的降低等成为保证转子加工精确性的最大障 碍。(2) 成本低、劳动强度小，对操作者技能要求低压缩机行业竞争日益激烈，转子的成本是各生产

10、厂家应首先考虑的问题。成本太高 则会影响企业的经济效益，降低企业的竞争力。随着生产自动化程度的提高，需要 的人工操作越来越少，操作者的技能有所降低，因而要求设备更智能化。(3) 能与各种自动化生产单元配套从20世纪80年代开始，国内外已有不少厂家致力于研究生产各种齿形的设备。如 德国的Klin-gelnberg公司、意大利的SU公司以及以生产转子铣床著称的英国 Holroyd公司等相继推出了螺纹、蜗杆、转子磨床。其中，以德国Klingelnberg公司的H35产品系列中的螺杆和转子齿形磨床与英国Holroyd公司的TG350E螺纹磨床最具有代表性。它们都能进行型线修正，能满足转子加工的各种需要

11、。特别是 Holroyd公司的TG350E螺纹磨床采用的在线检测技术更代表了转子加工设备发 展的最新成就。下面以TG350E螺纹磨床为例介绍转子加工在设备上的实现。4.1机床结构TG350E螺纹磨床秉承了 Holroyd公司转子加工机床的一贯风格，采用倾斜的床身 结构。该结构可减小分解的背向力，减少工件变形，提高工件的加工精度。机床带 有可移动的工作台，并在工作台上装有工件支承装置。当工件受到过大的切削力时，工件支承装置可使工件避免发生大的变形。主轴和修整器装在可旋转的鼓轮上，采用液压导轨支撑。这种结构有利于提高机床的刚度，减少工作时的阻力，提高转子 的加工精度。74工具技术加工气缸体用刀具的

12、选型 任红军张治国陈刚 山西平阳机械厂 1引言在金属切削刀具领域,成本不仅仅是购买刀具的费用，还涉及到刀具对产品工艺、 机床的选型和配置、生产效率、产品质量的影响等，其次自制刀具是否经济及人力物力的投入也成为企业考虑的问题。企业内部的成本核算推进了生产过程的专业 化服务。对一般机械加工企业来说，更注重刀具的配置和选用，而不是设计与制 造。本文对切削加工气缸体中刀具的选型过程进行分析。气缸体是发动机部件中的关键零件之一，工作时除了承受气缸内高温高压燃气的交 变冲击外，还要频繁地进行各种能量交换。在能量传递过程中，损失和泄露的部分 能量转换成诸如噪音、高压废气、震动、冲击等各种形式，直接作用在气缸

13、体上，因此气缸体的工作环境异常恶劣。这就要求气缸体的切削加工一定要满足高精 度、高标准的加工质量要求，并且不允许存在任何切削缺陷和切削应力。由于气缸 体技术含量高，形状复杂，制造难度大，直接受制造效率和精度保证的双重制约，在批 量生产时，切削效率低下的矛盾更为突出。2气缸体的加工现状 制约气缸体加工效率的主要因素有以下两方面。气缸体部件的结构复杂，毛坯为自由锻，毛坯外形尺寸为464188,重量270kg, 至加工成形后，重量仅为4515kg,材料切除率达83%以上。其次气缸体的孔系、槽 型繁多，有71个直孔,77个螺纹孔,34个斜孔和众多的槽系加工，图1、图2为气缸 体剖视和总体示意图。(2)气缸体材料为奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti,属难切削材料，切削加工性只有 0115015。其切削加工具有以下特点：塑性大，切削变形系数大，断屑困 收稿日期:2004年10月难，刀具易磨损；加工硬化倾向大，切削后的硬化程度可达到基体硬度的 240%320%, 硬化层深度可达到切削深度的1/3;切削力大，切削温度高，刀具磨损快。图1气缸体剖视示意图图2气缸体总体示意图现有刀具不能满足以上两方面高效率切削的要求，主要体现在：他加工阶段去除大余量时，车刀因刚性和材料的问题效率很低，有的部位需要数把 车刀才能完成，特别是在车削又宽又深的槽和不连续的端面时，存在刀具磨损剧 烈、加工表面粗糙度