BE1022226B1 - Werkwijze en werktuigmachine voor het vervaardigen van een schroefrotor voor een compressor, een expander of dergelijke - Google Patents

Abstract

Werkwijze voor het vervaardigen van een schroefrotor (1), waarbij minstens de volgende stappen worden uitgevoerd: het werkstuk (14) opspannen met de buitenste diameter van het rotorlichaam (2) in een werktuigmachine 10 (27); - centergaten (13) boren in de kopvlakken (12a, 12b) van de astappen (3a, 3b); - het werkstuk (14) opspannen met de centergaten (13); - een klemoppervlak (16) ruw afdraaien op een astap 15 (3a); het werkstuk (14) opspannen met het voornoemde klemoppervlak (16) ruwe afdraai- en profielfreesbewerkingen van het rotorlichaam (2) en de astappen (3a, 4b) uitvoeren; 20 - fijne profielslijp-, profielfrees- en draaibewerkingen van het rotorlichaam en de astappen (3a, 3b) uitvoeren; waarbij alle stappen met dezelfde werktuigmachine (27) worden uitgevoerd. 25 Figuur: 9.

Description

Werkwijze en werktuigmachine voor het vervaardigen van een schroefrotor voor een compressor, een expander of dergelij ke.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een schroefrotor voor een compressor, een expander of dergelijke.

Meer speciaal, is de uitvinding zeer geschikt voor het vervaardigen van een schroefrotor van een schroefcompressor, welke ook gekend zijn onder de naam lysholm compressor.

Het is bekend dat een schroefrotor van een compressor bestaat uit een schroefvormig rotorlichaam en een rotoras met twee radiaal ten opzichte van de kopvlakken van het rotorlichaam uitstekende astappen.

Het rotorlichaam heeft een ingewikkeld profiel, waarbij de contouren van dit rotorlichaam gevat zitten tussen twee kopvlakken en binnen een uitwendige cilindermantel die de buitenste diameter van het rotorlichaam definieert.

De astappen zijn voorzien van verschillende gedeelten, zoals bijvoorbeeld een gedeelte voor het aandrijven van de astap, gedeelten voor het aanbrengen van lagers, gedeelten voor het aanbrengen van een afdichting en zo meer. Zodoende hebben de astappen doorgaans verschillende cilindrische gedeelten met variërende asdiameters. Tussen de verschillende cilindrische gedeelten zijn kopvlakken voorzien die dienst kunnen doen als aanslagvlak.

De complexe vorm heeft als gevolg dat voor het vervaardigen van een rotor vele verschillende bewerkingen nodig zijn, zoals frezen, slijpen en draaien.

Traditionele werkwijzen voor het vervaardigen van een rotor gebeuren dan ook in twee of meer fasen of bewerkingsstappen.

Hierbij kan een eerste set van bewerkingen gebeuren op een eerste draaifreesmachine.

Deze eerste set van bewerkingen omvat: - het vlakfrezen, boren, tappen en centerboren van de asuiteinden; - het voordraaien van de astappen, de kopvlakken van het rotorlichaam en langs de buitendiameter van het rotorlichaam; - het ruw profielfrezen van het rotorlichaam met een vormfrees ; - het nadraaien van de astappen, de kopvlakken van het rotorlichaam en langs de buitenste diameter van het rotorlichaam met een meer nauwkeurige tolerantie.

Een tweede set van bewerkingen kan op een tweede machine gebeuren, namelijk een as slijpmachine.

Tijdens deze tweede set van bewerkingen worden de astappen bewerkt, bijvoorbeeld door middel van een korund of CBN (Cubic Boron Nitride) rondslijpschijf.

Tot slot wordt het profiel van het rotorlichaam afgewerkt op een derde machine, namelijk een profielslijpmachine.

Hiermee wordt een derde set van bewerkingen uitgevoerd om de ruw gefreesde ' en gegoten of gesmede rotoren te slijpen door een eerste, ruwe profielslijpbewerking uit te voeren en vervolgens een fijne profielslijpbewerking, bijvoorbeeld door gebruik te maken van bijvoorbeeld profielslijpschijven met korund of CBN.

Dergelijke bekende werkwijzen vertonen een aantal nadelen.

Vooreerst zijn er twee of drie verschillende werktuigmachines nodig, die gebruik maken van een verschillende technologie en elk over hun eigen programmering en eigen werktuigen beschikken.

Dit heeft als nadeel dat dit extra kosten met zich meebrengt, zowel in de aanschaf als in het onderhoud van dergelijke machines.

Ook het voorzien van de eigen werktuigen en inklemmingsmiddelen voor zowel de werktuigen als de werkstukken brengt extra kosten met zich mee.

Voor de personen die de werktuigmachines dienen te bedienen, vergt het werken met twee soorten werktuigmachines tevens een doorgedreven vorm van organisatie.

Ook het opstellen en aanpassen van de verschillende soorten werktuigmachines voor het vervaardigen van een bepaalde rotor vergt veel werk en tijd aangezien deze elk hun eigen set-up hebben.

Een bijkomend nadeel is dat bij de traditionele methode de rotor drie keer moet worden opgespannen en vervolgens ontspannen in een werktuigmachine, wat uiteraard extra tijd kost.

Bovendien is de tijd die een werkstuk doorbrengt in een werktuigmachine niet gelijk voor elke machine. Dit heeft als nadeel dat er nood is aan een nauwkeurige planning en dat de capaciteit van de werktuigmachines niet maximaal benut wordt, wat tevens een economisch verlies inhoudt.

Een ander belangrijk nadeel is het feit dat de rotor meermaals in de verschillende werktuigmachines moet opgespannen worden, wat vaak niet geautomatiseerd is maar met de hand, waardoor allerlei fouten kunnen optreden.

Voor een goede werking van de te vervaardigen rotor is het van groot belang dat het rotorprofiel met een zeer hoge nauwkeurigheid wordt vervaardigd. Meer bepaald dient het geheel zeer goed te zijn uitgelijnd ten opzichte van de rotoras van de rotor.

Echter, door het meermaals opspannen en ontspannen in de verschillende werktuigmachines loopt de rotor kans om beschadigd te worden tijdens deze manipulaties, waarbij niet alleen de functionele delen beschadigd kunnen worden maar ook de centergaten welke gebruikt worden in een volgende werktuigmachine ter referentie voor het opspannen.

Niet alleen beschadigingen aan de centergaten maar ook de opspanfouten die onvermijdelijk ontstaan tijdens het met de hand meermaals opspannen, kunnen een nadelige invloed op de nauwkeurigheid van de uitlijning van het rotorlichaam in de werktuigmachine hebben en bijgevolg op de kwaliteit van de afwerking.

Inderdaad, elke werktuigmachine heeft verschillende inklemmingsmiddelen en een verschillende set-up, waardoor opspanfouten bijna onvermijdelijk zijn.

Tijdens het ruwe profielslijpen, wordt een groot deel van het slijpvermogen omgezet in warmte die zich opstapelt in de rotor.

Dit heeft een negatieve invloed op de kwaliteit van de kopvlakken van het rotorlichaam en op de diameter van de uitwendige cilindermantel van het rotorlichaam die reeds zijn nagedraaid en afgewerkt.

Bovendien wordt na het ruwe profielslijpen onmiddellijk een fijne profielslijpbewerking uitgevoerd, waarbij de voornoemde warmte die zich opgestapeld heeft in het werkstuk pas tijdens deze fijne slijpbewerking geleidelijk aan wordt afgevoerd.

Een gevolg hiervan is dat door de temperatuursverandering de dimensies van het werkstuk tijdens het fijnslijpen wijzigen en aldus het profiel van het rotorlichaam niet gelijkmatig is uitgevoerd.

Dit kan uiteindelijk leiden tot lekken tussen twee samenwerkende rotoren wanneer deze worden toegepast in bijvoorbeeld een compressor of tussen de rotoren en de behuizing. Dit heeft uiteraard een negatieve invloed op de prestatie van de compressor die gebruikt maakt van dergelijke rotoren.

Tevens ontstaan tijdens de ruwe slijpbewerkingen grote bramen aan de reeds afgewerkte kopvlakken van het rotorlichaam en/of aan de uitwendige cilindermantel van het rotorlichaam. Deze bramen kunnen niet verwijderd worden tijdens de fijne slijpbewerkingen van het rotorlichaam en worden nadien met de hand verwijderd.

Deze extra bewerkingsstap neemt niet alleen tijd in beslag, bovendien bestaat er ook het nadeel dat tijdens het verwijderen van deze grote bramen schade wordt toegebracht aan de reeds afwerkte gedeelten van de rotor. Bijgevolg moet het verwijderen ervan met een grote ' omzichtigheid gebeuren.

De huidige uitvinding heeft tot doel aan minstens één van de voornoemde en andere nadelen een oplossing te bieden.

Hiertoe betreft de uitvinding een werkwijze voor het vervaardigen van een schroefrotor voor een compressor, een expander of dergelijke, waarbij de werkwijze minstens de volgende stappen omvat: - het voorzien van een gegoten of gesmeed werkstuk met een ruwe vorm van de te vervaardigen schroefrotor met een schroefvormig rotorlichaam en een rotoras met twee radiaal ten opzichte van de kopvlakken van het rotorlichaam uitstekende astappen; het opspannen in een werktuigmachine van het werkstuk ter plaatse van de buitenste diameter van het rotorlichaam; - het boren van centergaten en eventueel andere gaten of holten in de kopvlakken aan de uiteinden van de astappen; - het eventueel verder afwerken van de kopvlakken aan de uiteinden van de astappen door het frezen in de gewenste vorm en het uitsnijden van een schroefdraad indien nodig; - opspannen van het werkstuk (14) met behulp van de centergaten (13) en het ontspannen van het werkstuk (14) ter plaatse van de buitenste diameter van het rotorlichaam (2) ; het ruw afdraaien van een klemoppervlak op een astap; - het opspannen van het werkstuk met behulp van een klauwplaat ter plaatse van het voornoemde klemoppervlak van de astap; het ruw afdraaien van het rotorlichaam en de kopvlakken van het rotorlichaam voor het verwijderen van de gietkorst of smeedhuid; het ruw profielfrezen van het rotorlichaam met behulp van een vormfrees zodat een werkstuk wordt bekomen met een ruw gefreesd rotorlichaam; - het ruw afdraaien van de astappen en kopvlakken van het rotorlichaam; het fijn prof ielf rezen of -slijpen van het rotorlichaam; - het fijn draaien van de astappen, kopvlakken van het rotorlichaam en langs de buitendiameter van het rotorlichaam; waarbij alle stappen met dezelfde werktuigmachine worden uitgevoerd.

Alle bewerkingsstappen van een werkwijze volgens de uitvinding gebeuren op dezelfde werktuigmachine, wat vele voordelen biedt.

Vooreerst dient er slechts één werktuigmachine te worden aangekocht en dienen de personen betrokken bij het productieproces van een schroefrotor slechts met één machine te leren werken.

Bovendien wordt de capaciteit van de werktuigmachine ten volle benut en is een stapsgewijze capaciteitsuitbreiding mogelij k.

Bovendien dient er slechts één machine te worden ingesteld en afgeregeld in functie van het type schroefrotor dat dient vervaardigd te worden.

Bovendien is er geen tijdverlies bij het uitwisselen van werkstukken tussen verschillende machines, waardoor de benuttingsgraad van een werktuigmachine bij een werkwijze volgens de uitvinding dan ook groter is dan bij de gekende werkwijzen en waardoor de tijd die nodig is om een schroefrotor te vervaardigen aanzienlijk verkort.

Aangezien de werkstukken niet meer uitgewisseld moeten worden tussen verschillende types van werktuigmachines, is het mogelijk dat één persoon verschillende werktuigmachines bedient.

Doordat het werkstuk in slechts één werktuigmachine moet worden opgespannen, kunnen opspanfouten tot een minimum beperkt worden of zelfs helemaal vermeden worden.

Dit zal ervoor zorgen dat de kwaliteit van de afgewerkte schroefrotor groter is.

Bovendien zal de kans op beschadigingen die kunnen optreden bij het veelvuldig manipuleren van een werkstuk om het bijvoorbeeld uit te wisselen tussen verschillende werktuigmachines drastisch verminderen of zelfs vermeden kunnen worden.

Nog een voordeel is dat de ruwe prof ielbewerkingen niet direct gevolgd wordt door fijne afwerkingsbewerkingen waardoor de warmteaccumulatie die tijdens het ruw profielfrezen optreedt, kan afgevoerd worden tijdens de volgende stap, namelijk het ruw afdraaien van de astappen, zodat er geen temperatuursveranderingen kunnen optreden in de bewerkingsstap van de fijne afwerkingsbewerkingen die de kwaliteit negatief zouden kunnen beïnvloeden.

Bovendien zal er minder warmte worden gegenereerd bij het fijn profielfrezen of -slijpen wanneer het rotorlichaam wordt ruw geprofielfreesd, aangezien tijdens deze stap materiaal wordt weg gefreesd zodat er tijdens de fijne bewerkingsstap slechts een beperkte laag materiaal moet worden verwijderd.

Bovendien zal het fijn draaien van de astappen, kopvlakken van het rotorlichaam en langs de buitendiameter van het rotorlichaam als laatste stap gebeuren. Dit heeft als voordeel dat de grote bramen die ontstaan tijdens de ruwe bewerkingsstappen, zoals bijvoorbeeld het ruw profielfrezen, zullen kunnen verwijderd worden alvorens aan de voornoemde afwerkingsbewerkingen gestart wordt, bijvoorbeeld tijdens het ruw afdraaien van de astappen en kopvlakken van het rotorlichaam.

Bijgevolg zal het verwijderen van de bramen niet alleen niet met de hand moeten gebeuren, maar zal ook het machinaal verwijderen geen beschadigingen kunnen aanbrengen aan reeds afgewerkte delen van het werkstuk, aangezien het werkstuk pas in de laatste bewerkingsstap wordt afgewerkt.

Kleine resterende bramen kunnen eventueel verwijderd worden op de machine met een speciaal daarvoor voorziene ontbraamborstel.

De uitvinding betreft ook een werktuigmachine voor het vervaardigen van een schroefrotor volgens een werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies vertrekkende van een gegoten of gesmeed werkstuk met een ruwe vorm van de te vervaardigen schroefrotor met een schroefvormig rotorlichaam en een rotoras met twee radiaal uitstekende astappen, waarbij de werktuigmachine minstens voorzien is van : opspanmiddelen voor het opspannen van het rotorlichaam van het werkstuk; - centerpunten voor het opspannen van een werkstuk door middel van centergaten in de astappen; - een klauwplaat; - één of meer snij gereedschappen, beitels, messen of dergelij ke; - één of meer vormfrezen met spoelmonden; en waarbij de werktuigmachine verder voorzien is van: - ofwel één of meer frezen met één tot maximaal drie inzetstukken uit hardmetaal die herhaaldelijk terugkomen op de frees; ofwel één of meer werkstukspindels voor profielfrezen die voorzien is of wordt van een profielslijpschijf en van middelen om het toerental van de profielslijpschijf te verhogen.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende varianten beschreven van een werkwijze volgens de uitvinding en een werktuigmachine daarbij toegepast, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: figuur 1 schematisch en in zijaanzicht een schroefrotor van een schroefcompressor weergeeft; figuren 2 tot 8 schematisch de opeenvolgende stappen van een werkwijze volgens de uitvinding weergeven; figuur 9 schematisch een werktuigmachine weergeeft volgens de uitvinding.

De in figuur 1 weergegeven rotor 1, is een schroefrotor 1 van een schoefcompressor, die bestaat een schroefvormig rotorlichaam 2 en een rotoras AA' met twee radiaal uitstekende astappen 3a, 3b.

Het rotorlichaam 2 kan gevat worden in een cilindervormig lichaam tussen twee kopvlakken 4a, 4b.

Het cilindervormig lichaam heeft een buitenste diameter D.

Het rotorlichaam 2 is voorzien van een schroefvormige vertanding 5, waarbij de schroefvormige tanden 6 van elkaar zijn gescheiden door schroefvormige groeven 7.

De astappen 3a, 3b bestaan uit verschillende gedeelten met variërende diameter. In het voorbeeld van figuur 1 is aan één uiteinde van een astap 3b een aangepast gedeelte 8 voorzien voor het aandrijven van de rotor 1. Verder is aan elke astap 3a, 3b een gedeelte 9a, 9b voorzien dat dienst doet als lagerzitting.

Aanliggend aan de lagerzitting 9a vertoont de astap 3a een zekere verspringing ter vorming van een axiaal aanslagvlak 10 dat haaks staat op de aslijn AA' van de rotor 1 en dat gebruikt kan worden als aanslagvlak 10 voor het betreffende aan te brengen lager.

Verder zijn er op de astappen 3a, 3b, tegen het rotorlichaam 2, gedeelten 11a, 11b voorzien voor het afdichten van de schroefrotor 1 in de behuizing van de schroefcompressor.

Tot slot zijn er in elk kopvlak 12a, 12b van de astappen 3a, respectievelijk 3b een centergat 13 voorzien. Dit centergat 13 wordt gebruikt voor het opspannen en centreren van de astappen 3a, 3b in een werktuigmachine.

Naast de centergaten 13 kunnen de kopvlakken 12a, 12b ook boringen en schroefdraadboringen bevatten.

Het is duidelijk dat deze ingewikkelde vorm een veelheid aan verschillende bewerkingen vereist.

De werkwijze volgens de uitvinding maakt het mogelijk om deze verschillende bewerkingen uit te voeren op één werktuigmachine en wordt geïllustreerd aan de hand van de figuren 2 tot 8.

In een werkwijze volgens de uitvinding wordt uitgegaan van een werkstuk 14, bijvoorbeeld een gegoten werkstuk 14 of een smeedstuk met een ruwe vorm van de te vervaardigen schroefrotor 1, met andere woorden een werkstuk dat reeds min of meer de vorm heeft van een rotor 1 zoals weergegeven in figuur 1.

In de eerste stap wordt dit werkstuk 14 in een werktuigmachine opgespannen ter plaatse van de buitenste diameter van het rotorlichaam 2. Dit is schematisch weergegeven in figuren 2 en 3. Dit kan gebeuren met behulp van gepast opspangereedschap 15 zoals klemmen of dergelij ke.

Door het rotorlichaam 2 in te klemmen, blijven de kopvlakken 12a, 12b van de astappen 3a, 3b vrij, waardoor de tweede stap uitgevoerd kan worden.

Deze tweede stap omvat het bewerken en afwerken van de kopvlakken 12a, 12b van de astappen 3a, 3b door: - het eventueel frezen van de kopvlakken 12a, 12b in de gewenste vorm; - het boren van centergaten 13 en eventueel andere gaten en holten in de kopvlakken 12a, 12b aan de uiteinden van de astappen 3a, 3b.

Eventueel omvat deze stap bijkomend de volgende stap ter afwerking van de kopvlakken 12a, 12b: - het uitsnijden van een schroefdraad indien nodig.

De centergaten 13 kunnen in een latere stap gebruikt worden voor het opspannen van het werkstuk 14.

Bij voorkeur, wordt vervolgens het werkstuk 14 gecentreerd door het werkstuk met de centergaten 13 van de astappen 3a, 3b in te klemmen tussen centerpunten 18 die daartoe voorzien zijn op de werktuigmachine.

Ook het opspangereedschap 15 dat ingrijpt op de buitenste diameter van het rotorlichaam wordt bij voorkeur automatisch verwijderd, zodat het rotorlichaam vrij is.

Het is belangrijk om op te merken dat het werkstuk 14 in dezelfde werktuigmachine wordt opgespannen en dat tijdens alle volgende stappen van een werkwijze volgens de uitvinding het werkstuk 14 niet meer ontspannen wordt, met andere woorden het werkstuk 14 gedurende de hele werkwijze in dezelfde werktuigmachine opgespannen blijft zonder interventie van een machinebedienaar.

Vervolgens wordt een klemoppervlak 16 op een astap 3a ruw afgedraaid. Dit klemoppervlak 16 valt in dit geval samen met een deel van de lagerzitting 9a.

Zoals weergegeven in figuur 2, gebeurt dit ruw afdraaien in dit voorbeeld op de gekende wijze door middel van langsdraaien met behulp van een gepaste beitel 17 of dergelij ke.

Bij voorkeur, wordt voor het ruw afdraaien van het klemoppervlak 16 gebruik gemaakt van een zogenaamde ster drive 19a die gemonteerd is op een klauwplaat 19 om het werkstuk aan te drijven.

In de volgende stap wordt het werkstuk 14 opgespannen in de werktuigmachine met behulp van de daartoe voorziene klauwplaat 19 ter plaatse van het voornoemde klemoppervlak 16 dat tijdens de vorige bewerkingsstap werd voorbereid.

In figuur 4 is de inklemming van het werkstuk 14 met behulp van de centerpunten 18 en de klauwplaat 19 weergegeven.

Dergelijke inklemming van het werkstuk 14 zal ervoor zorgen dat het werkstuk 14 voldoende ondersteund is om de grote krachten te kunnen opvangen die optreden tijdens de volgende bewerkingsstappen.

In een volgende stap wordt het rotorlichaam 2 en de kopvlakken 4a, 4b van het rotorlichaam 2 ruw afgedraaid om de gietkorst te verwijderen, bijvoorbeeld met een gepaste beitel 17.

Vervolgens ondergaat het rotorlichaam 2 een ruwe profielfreesbewerking met een vormfrees 20, zoals weergegeven in figuur 5, waarbij het rotorlichaam 2 van het werkstuk 14 voor de duidelijkheid vereenvoudigd is weergegeven.

Door deze ruwe profielfreesbewerking zal materiaal van het rotorlichaam 2 worden verwijderd en een werkstuk 14 bekomen worden met een ruw gefreesd rotorlichaam 2.

Tijdens deze stap wordt er materiaal van het werkstuk 14 weggenomen zodanig dat er tijdens de volgende bewerkingen van het rotorlichaam 2 nog slechts een beperkte laag materiaal moet verwijderd worden.

Het profielfrezen vereist een ingewikkelde gecombineerde beweging van het werkstuk 14 en de vormfrees 20 waarbij de vormfrees 20 een profiel heeft dat overeenstemt met het profiel van de schroefvormige groeven 7 van het rotorlichaam 2.

Hierbij is het belangrijk op te merken dat door het wijzigen van de vormfrees 20, zowel mannelijke als vrouwelijke rotoren 1 vervaardigd kunnen worden.

Vervolgens worden de astappen 3a, 3b en de kopvlakken 4a, 4b van het rotorlichaam ruw afgedraaid. Dit kan gebeuren met behulp van een standaard beitel 17 of dergelijke op de gekende wijze.

Bij voorkeur omvat deze stap de volgende bewerkingen: - het afdraaien van de astappen 3a, 3b tot een gepaste diameter ; - het afdraaien van de lagerzittingen 9a, 9b; - het afdraaien van de kopvlakken 4a, 4b van het rotorlichaam.

Tijdens deze stap is het mogelijk om ook de grote bramen, die ontstaan zijn tijdens het ruw prof ielf rezen van het rotorlichaam 2, te verwijderen.

Ook wordt er bij voorkeur tijdens deze stap voldoende gekoeld om de warmte die gecreëerd is tijdens het profielfrezen te kunnen afvoeren.

Dit kan bijvoorbeeld gebeuren door een spoelmond 21 te richten op het contact tussen de beitel 17 en het werkstuk 14 zoals weergegeven in figuur 6.

Na deze eerste ruwe bewerkingsstappen, wordt het werkstuk 14 afgewerkt met een aantal fijne frees- en draaibewerkingen ter afwerking van de rotor 1.

Een eerste fijne bewerkingsstap omvat het fijn profielfrezen of -slijpen van het rotorlichaam 2.

Wanneer er wordt gekozen voor het fijn profielfrezen wordt er bij voorkeur gebruik gemaakt van minstens één frees met één tot maximaal drie inzetstukken uit hardmetaal die herhaaldelijk terugkomen op de frees, als het ware rondom de omtrek van de frees. Deze inzetstukken hebben de exacte vorm van het profiel.

Wanneer er wordt gekozen voor het fijn profielfrezen, wordt bij voorkeur gebruik gemaakt van een werkstukspindel 22 voor profielfrezen, dit wil zeggen dat dergelijke werkstukspindel 22 roteert met een relatief laag toerental en een groot koppel uitoefent.

Wanneer er daarentegen wordt gekozen voor het fijn profielslijpen wordt of is bij voorkeur de werkstukspindel 22 voorzien van een profielslijpschijf 23 en van middelen 24 om het toerental van de profielslijpschijf 23 te verhogen. Dit is weergegeven in figuur 7 waar, analoog als in figuur 5, het rotorlichaam 2 van het werkstuk 14 vereenvoudigd is weergegeven.

De profielslijpschijf 23 bezit een vorm die overeenstemt met het profiel van de schroefvormige groeven 7 van het rotorlichaam 2.

Om de werkstukspindel 22 voor profielfrezen geschikt te maken voor fijne profielslijpbewerkingen met de profielslijpschijf 23, zijn de middelen 24 om het toerental van de profielslijpschijf 23 te verhogen voorzien. Deze middelen kunnen gevormd worden door een tandwieloverbrenging die de rotatie van de werkstukspindel 22 naar een profielslijpschijf 23 overbrengt met een verhouding van bijvoorbeeld 1:2 of 1:3.

Verder kunnen deze middelen 24 ook van lagers voorzien zijn, die als voordeel hebben dat ze deze hoge toerentallen aankunnen en zo goed als geen speling bezitten.

Het is van belang dat deze middelen 24 voldoende stevig en stabiel zijn om ervoor te zorgen dat de profielslijpschijf 23 op zijn plaats gehouden wordt zodat een grote nauwkeurigheid bekomen kan worden.

Het is ook van belang dat er tijdens de fijne profielslijpbewerkingen een koeling wordt voorzien, welke de vorm kan aannemen van een spoelmond 21 zoals in het voorbeeld van figuur 7, om de warmte te kunnen afvoeren die ontstaat tijdens de fijne profielslijpbewerkingen.

Het is niet uitgesloten dat er middelen voorzien worden die toelaten om een gereedschap zoals een profielslijpschijf 23 op de werkstukspindel 22 automatisch te wisselen. Dit zal ervoor zorgen dat er tijdens de werkwijze geen tijdverlies zal optreden.

Na de fijne bewerking van het rotorlichaam 2, volgt de stap van het fijn draaien van de astappen 3a, 3b, kopvlakken 4a, 4b van het rotorlichaam 2 en langs de buitendiameter van het rotorlichaam 2.

Door deze afwerkingsstap na het fijn prof ielf rezen of -slijpen van het rotorlichaam 2 uit te voeren kunnen de fijne bramen die bij het fijn prof ielfrezen of -slijpen ontstaan, worden verwijderd alvorens over te gaan tot de afwerking van de andere onderdelen van het werkstuk 14.

Voor deze stap worden de klauwen van de klauwplaat 19 losgemaakt zodat het werkstuk 14 enkel opgespannen zit door middel van de centerpunten 18 en eventueel een zogenaamde ster meenemer.

Het fijn draaien van de astappen 3a, 3b, de kopvlakken 4a, 4b van het rotorlichaam 2 en langs de buitendiameter van het rotorlichaam 2 kan gebeuren met behulp van standaard gereedschap, zoals messen, beitels 17 en dergelijke.

Volgens een voorkeurdragend kenmerk gebeurt dit fijn draaien met behulp van meerdere gereedschappen 25 die voorzien zijn in een wisselsysteem 26 van het zogenaamde revolverkoptype zoals weergegeven in figuur 8.

Het voordeel van dergelijke revolverkop 26 is dat het wisselen van gereedschap 25 snel kan gebeuren door de revolverkop 26 te laten roteren totdat het geschikte gereedschap 25 naar het werkstuk 14 gedraaid is, waardoor de tijd die nodig is voor het fijn draaien korter is.

Bovendien zal een revolverkop 26 de nauwkeurigheid verhogen, aangezien er geen standaard gereedschapswissel moet worden uitgevoerd, doch enkel een rotatie van de revolverkop 26.

Het fijn draaien van de astappen 3a, 3b omvat onder andere het fijn draaien van de rotorasdiameters en van de lagerzittingen 9a, 9b en eventueel andere gedeelten 8, 10, 11a, 11b van de astappen 3a, 3b.

Kleine resterende bramen kunnen eventueel verwijderd worden met een daartoe voorziene ontbraamborstel.

Vervolgens kan het afgewerkte werkstuk 14, dat nu de vorm heeft van een afgewerkte schroefrotor 1 zoals weergegeven in figuur 1, ontspannen worden uit de werktuigmachine en kan er een volgend gegoten of gesmeed werkstuk 14 in de werktuigmachine opgespannen worden.

Zoals reeds vermeld, worden bij een werkwijze volgens de uitvinding alle stappen uitgevoerd door dezelfde werktuigmachine.

Een mogelijke uitvoeringsvorm van een werktuigmachine 27 volgens de uitvinding is weergegeven in figuur 9.

De werktuigmachine 27 volgens de uitvinding bevat vooreerst de volgende klemmiddelen: - opspanmiddelen 15, zoals klemmen of dergelijke, die toelaten om een werkstuk 14 op te spannen ter plaatse van de buitenste diameter van het rotorlichaam 2; - centerpunten 18 voor het opspannen van een werkstuk 14 door middel van centergaten 13 in de astappen 3a, 3b; - een klauwplaat 19.

De klemmiddelen 15, 18, 19 zijn zodanig opgesteld op de werktuigmachine 27 en verplaatsbaar via een NC as van de werktuigmachine 27 zodat deze niet hinderen tijdens de bewerkingsstappen of zodat deze verplaatsbaar zijn wanneer deze niet gebruikt worden.

Verder omvat de werktuigmachine 27 een aantal werktuigen of gereedschappen die in dit geval in een magazijn 28 voorzien zijn van een geautomatiseerde wisselaar 29 van de werktuigmachine 27.

De geautomatiseerde wisselaar 29 zal in staat zijn om een gereedschap vanuit het magazijn 28 aan te brengen in de werktuigmachine 27 en om een gereedschap terug in het magazijn 28 te plaatsen.

Deze werktuigen omvatten ten eerste een aantal snijgereedschappen, beitels 17, messen of dergelijke welke in figuur 9 schematisch zijn voorgesteld door middel van de beitel 17. Hierbij is er eventueel ook een gepaste gereedschapshouder 30 voorzien, die geschikt is om aangebracht te worden in en aangedreven te worden door de bewerkingsmachine 27 en die geschikt is om één van de voornoemde gereedschappen 17 in aan te brengen.

Ook deze gereedschapshouder 30 en eventueel andere gereedschapshouders kunnen door de wisselaar 29 worden aangebracht en verwijderd uit de werktuigmachine 27.

De voornoemde gereedschappen 17 kunnen gebruikt worden voor de stap van het ruw afdraaien van de verschillende onderdelen 8, 9a, 9b, 10, 11a, 11b van de astappen 3a, 3b en het rotorlichaam 2 en tijdens het eventueel afwerken van de kopvlakken 12a, 12b van de astappen 3a, 3b.

Het magazijn 28 bevat ook één of meer vormfrezen 31 met spoelmonden 21 die gebruikt worden tijdens het ruw profielfrezen van het rotorlichaam 2.

Verder bevat het magazijn ook een aantal profielslijpschijven 23 voor het fijn profielslijpen van het rotorlichaam 2.

Deze profielslijpschijven 23 kunnen worden aangebracht op een werktuigspindel 22 voor profielfrezen die tevens voorzien is.

Deze werktuigspindel 22 is daartoe voorzien van middelen 24 om het toerental van de profielslijpschijf 23 op de werktuigspindel 22 te verhogen.

Deze middelen 24 zijn in figuur 9 schematisch voorgesteld, maar kunnen bijvoorbeeld een tandwieloverbrenging omvatten, zoals reeds hoger vermeld.

Het is mogelijk dat in plaats van een werkstukspindel 22 met profielslijpschijven 23, één of meer frezen voorzien zijn van één tot maximaal drie inzetstukken uit hardmetaal die herhaaldelijk terug komen op de profielfrees die gebruikt kunnen worden voor het fijn profielfrezen van het rotorlichaam.

In dit geval is de werktuigmachine 27 ook voorzien van een wisselsysteem 26 van het zogenaamde revolverkoptype, die voorzien is van een aantal gereedschappen 25 voor het afwerken van de astappen 3a, 3b.

Het is ook mogelijk dat de werktuigmachine voorzien is van één of meer ontbraamborstels.

Het is ook mogelijk om in het magazijn 28 één of meer boorkoppen en één of meer frezen te voorzien.

In dit geval is de werktuigmachine 27 voorzien van middelen 32 om een werktuig 23 op de voornoemde werkstukspindel 22 automatisch te wisselen.

Deze middelen 32 kunnen bijvoorbeeld de automatische wisselaar 29 zijn, met andere woorden zal de automatische wisselaar 29 niet alleen gereedschappen 17, 20, 21, 23, 31 uit het magazijn 28 kunnen nemen, maar ook het gepaste werktuig 17, 20, 21, 23, 31 op de gepaste gereedschapshouder 22, 30 plaatsen.

Deze automatische wisselaar 29 kan bijvoorbeeld aangestuurd worden op basis van een CNC sturing 33 of een computergestuurde regeling.

Met behulp van deze CNC sturing 33 kan ook de revolverkop 26 aangestuurd worden en kan tevens de werktuigmachine 27 aansturen voor het uitvoeren van de verschillende bewerkingsstappen en het aandrijven van gereedschappen 17, 20, 21, 23, 31 op de gepaste wijze.

Het is duidelijk dat dergelijke CNC sturing 33 gebruikt kan worden om de werktuigmachine 27, de automatische wisselaar 29 en revolverkop 26 zodanig aan te sturen dat een rotor 1 kan vervaardigd worden met de werktuigmachine 27 volgens een werkwijze volgens de uitvinding, en dit door ervoor te zorgen dat op de gepaste momenten de juiste gereedschappen 17, 20, 21, 23, 31 en gereedschapshouders 22, 30 worden aangebracht in en aangedreven door de werktuigmachine 27 en dat de werktuigmachine 27 de gepaste bewerkingsstappen uitvoert.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch een dergelijke werkwijze en bewerkingsmachine kunnen volgens verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims (19)

1. Conclusies.

   1.- Werkwijze voor het vervaardigen van een schroefrotor (1) voor een compressor, een expander of dergelijke, daardoor gekenmerkt dat de werkwijze minstens de volgende stappen omvat: - het voorzien van een gegoten of gesmeed werkstuk (14) met een ruwe vorm van de te vervaardigen schroef rotor (1) met een schroefvormig rotorlichaam (2) en een rotoras (AA') met twee radiaal ten opzichte van de kopvlakken (4a, 4b) van het rotorlichaam (2) uitstekende astappen (3a, 3b); - het opspannen in een werktuigmachine (27) van het werkstuk (14) ter plaatse van de buitenste diameter van het rotorlichaam (2); - het boren van centergaten (13) en eventueel andere gaten of holten in de kopvlakken (12a, 12b) aan de uiteinden van de astappen (3a, 3b); - het eventueel verder afwerken van de kopvlakken (12a, 12b) aan de uiteinden van de astappen (3a, 3b) door het frezen in de gewenste vorm en het uitsnijden van een schroefdraad indien nodig; - opspannen van het werkstuk (14) met behulp van de centergaten (13) en het ontspannen van het werkstuk (14) ter plaatse van de buitenste diameter van het rotorlichaam (2) ; - het ruw afdraaien van een klemoppervlak (16) op een astap (3a); - het opspannen van het werkstuk (14) met behulp van een klauwplaat (19) ter plaatse van het voornoemde klemoppervlak (16) van de astap (3a); - het ruw afdraaien van het rotorlichaam (2) en de kopvlakken (4a, 4b) van het rotorlichaam (2) voor het verwijderen van de gietkorst; - het ruw profielfrezen van het rotorlichaam (2) met behulp van een vormfrees (20) zodat een werkstuk (14) wordt bekomen met een ruw gefreesd rotorlichaam (2); het ruw afdraaien van de astappen (3a, 3b) en kopvlakken (4a, 4b) van het rotorlichaam (2); het fijn prof ielf rezen of -slijpen van het rotorlichaam (2); het fijn draaien van de astappen (3a, 3b), kopvlakken (4a, 4b) van het rotorlichaam (2) en langs de buitendiameter van het rotorlichaam (2); waarbij alle stappen met dezelfde werktuigmachine (27) worden uitgevoerd.
2. 2. - Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat voor het opspannen van het werkstuk (14) met de klauwplaat (19), het werkstuk (14) wordt gecentreerd door het werkstuk (14) met de centergaten (13) van de astappen (3a, 3b) in te klemmen tussen centerpunten (18) die daartoe voorzien zijn op de werktuigmachine (27) waarna het rotorlichaam (2) wordt ontspannen.
3. 3. - Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt dat voor het ruw afdraaien van het klemoppervlak (16) gebruik gemaakt wordt van een ster drive (19a) die gemonteerd is op de klauwplaat (19) om het werkstuk (14) aan te drijven.
4. 4. - Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat tijdens de voornoemde stap van het ruw afdraaien van de astappen (3a, 3b) en van kopvlakken (4a, 4b) van het rotorlichaam (2) minstens één van de volgende bewerkingen worden uitgevoerd: - het afdraaien van astappen (3a, 3b) tot een gepaste diameter; - het afdraaien van de lagerzittingen (9a, 9b).
5. 5. - Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat er tijdens de voornoemde stap van het ruw afdraaien van de astappen (3a, 3b) en kopvlakken (4a, 4b) van het rotorlichaam (2) gekoeld wordt.
6. 6. - Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat voor de voornoemde stap van het fijn profielfrezen of -slijpen van het rotorlichaam (2) gebruik gemaakt wordt van minstens één frees met één tot maximaal drie inzetstukken uit hardmetaal die herhaaldelijk terugkomen op de frees en welke de exacte vorm van het profiel bezitten.
7. 7. - Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat voor de voornoemde stap het fijn profielfrezen of -slijpen van het rotorlichaam (2) gebruik gemaakt wordt van een werkstukspindel (22) voor profielfrezen.
8. 8. - Werkwijze volgens conclusie 7, daardoor gekenmerkt dat voor de voornoemde stap van het fijn prof ielsli jpen de werkstukspindel (22) voorzien is of wordt van een profielslijpschijf (23) en van middelen (24) om het toerental van de profielslijpschijf (23) te verhogen.
9. 9. - Werkwijze volgens conclusie 8, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde middelen (24) om het toerental te verhogen gevormd worden door een tandwieloverbrenging.
10. 10. - Werkwijze volgens conclusie 8 of 9, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde middelen (24) om het toerental te verhogen voorzien zijn van lagers met een kleine speling.
11. 11. - Werkwijze volgens één van voorgaande conclusies 8 tot 10, daardoor gekenmerkt dat de middelen (24) om het toerental te verhogen voorzien zijn van een koeling.
12. 12. - Werkwijze volgens één van voorgaande conclusies 7 tot 11, daardoor gekenmerkt dat de werkstukspindel (22) voorzien is van middelen (32) die toelaten om een werktuig op de werkstukspindel (22) automatisch te wisselen.
13. 13. - Werkwijze volgens één van voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat voor de voornoemde stap van het fijn draaien van de astappen (3a, 3b) , de kopvlakken (4a, 4b) van het rotorlichaam (2) en de diameter van het rotorlichaam (2), de klauwplaat (19) wordt ontspannen.
14. 14. - Werkwijze volgens conclusie 13, daardoor gekenmerkt dat gebruik gemaakt wordt van standaard gereedschap.
15. 15. - Werkwijze volgens conclusie 13, daardoor gekenmerkt dat gebruik gemaakt wordt van meerdere gereedschappen (25) die voorzien zijn in een wisselsysteem (26) van het zogenaamde revolverkoptype.
16. 16. - Werktuigmachine voor het vervaardigen van een schroefrotor (1) volgens een werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies vertrekkende van een gegoten of gesmeed werkstuk (14) met een ruwe vorm van de te vervaardigen schroefrotor (1) met een schroefvormig rotorlichaam (2) en een rotoras (AA') met twee radiaal uitstekende astappen (3a, 3b), daardoor gekenmerkt dat de werktuigmachine (27) minstens voorzien is van: opspanmiddelen (15) voor het opspannen van het rotorlichaam (2) van het werkstuk (14); centerpunten (18) voor het opspannen van een werkstuk (14) door middel van centergaten (13) in de astappen (3a, 3b); - een klauwplaat (19); - één of meer snijgereedschappen, beitels (17), messen of dergelijke; - één of meer vormfrezen (20) met spoelmonden (21); - één of meer geschikte gereedschapshouders (22, 30) voor het aanbrengen van een gereedschap in de werktuigmachine (27); en waarbij de werktuigmachine (27) verder voorzien is van: één of meer frezen met één tot maximaal drie inzetstukken uit hardmetaal die herhaaldelijk terugkomen op de frees; en/of - één of meer werkstukspindels (22) voor profielfrezen die voorzien is of wordt van een profielslijpschijf (23) en van middelen (24) om het toerental van de profielslijpschijf (23) te verhogen.
17. 17. - Werktuigmachine volgens conclusie 16, daardoor gekenmerkt dat de klauwplaat (19) voorzien is van terugtrekbare klauwen en een ster drive (19a).
18. 18. - Werktuigmachine volgens conclusie 16 of 17, daardoor gekenmerkt dat de werktuigmachine (27) verder eventueel voorzien is van: - één of meer boorkoppen; - één of meer frezen; - één of meer rondslijpschijven (31); - één of meer ontbraamborstels; - middelen (32) om een werktuig op de werkstukspindel (22) automatisch te wisselen; - één of meer wisselsystemen (26) van het zogenaamde revolverkoptype die voorzien is van meerdere gereedschappen (25) .
19. 19. - Werktuigmachine volgens één van de voorgaande conclusies 16 tot 18, daardoor gekenmerkt dat de werktuigmachine (27) voorzien is van een geautomatiseerde wisselaar (29) voor het wisselen van werkstukken in de werktuigmachine (27) en van een computergestuurde regeling (33) voor het gepast aansturen van de werktuigmachine (27), de geautomatiseerde wisselaar (29), eventueel de revolverkop (26) en eventueel de middelen (32) om een werktuig (23) op de werkstukspindel (22) automatisch te wisselen.