CN101961803A - 单螺杆压缩机螺杆、星轮啮合副齿侧型线由1条长直母线l形成的方法及刀具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种单螺杆压缩机领域，尤其涉及到一种单螺杆压缩机螺杆、星轮啮合副齿侧型线由1条长直母线l形成的方法及刀具。用当代国际先进技术制作分度精度高于国家标准5级，工作台转速远高于环面蜗杆副专机至少6倍以上的数控闭环螺杆及星轮专机。用机床进行螺杆制作，于床身上左(右)床头和右(左)尾座间装螺杆，工作时6条螺旋槽螺杆从上向下(从下向上)朝位置固定逆时针(顺时针)旋转的工作台旋转，其有益效果是：可提高生产效率12倍以上。其有益效果是：高精度、高表面质量、高效率地生产无理论误差螺杆、星轮啮合副齿侧，生产出的单螺杆压缩机产品长寿可靠、节能低碳、静音环保。

Description

单螺杆压缩机螺杆、星轮啮合副齿侧型线由1条长直母线l形成的方法及刀具

技术领域

本发明涉及到一种单螺杆压缩机领域，尤其涉及到一种单螺杆压缩机螺杆、星轮啮合副齿侧型线由1条长直母线l形成的方法及刀具。

背景技术

现有的单螺杆压缩机包括单螺杆空气压缩机、单螺杆制冷压缩机和单螺杆膨胀机。其中关键件有螺杆、星轮和壳体，CP型单螺杆压缩机由一个圆柱螺杆和两个中心对称布置的平面星轮组成啮合副装在壳体内构成。螺杆6条螺旋槽与机壳内壁和11个星轮片齿顶面构成基元容积，高速旋转的动力传到螺杆螺旋槽带动星轮片齿转动，使空气通过螺杆倒角端面进入吸气腔后被转动的星轮齿片封闭，压缩至设计压力后至排气端，由开在壳体内壁的三角口经排气通道排出。壳体上设有喷液孔，经喷嘴雾化后进入压缩腔，以达到冷却、密封、吸振、消音及润滑。

一般单螺杆压缩机的螺杆直径d₁、头数Z₁＝6、槽宽b、齿顶宽b₁、槽深h和槽底圆弧半径R₂；星轮直径d₂、齿顶圆弧半径R₂、齿数Z₂＝11、片厚(齿厚)b₂、齿宽(齿厚)b、全齿高h；啮合副中心距A、轮心杆径距a、传动比i＝11/6。

螺杆槽宽b的槽底圆弧半径R₂和两端各1条对称短直母线l₁(l₁＞S₁)刀刃组成的成形车刀，作为星轮上的一个齿顶刀齿，刀刃平面低于螺杆轴线约1mm，与其定中心距A按传动比i展成加工的同时，成形车刀径向进刀，每转进刀量S₁(mm/r)，加工槽底圆弧R₂时自动减小进刀量至槽深h(如图1)，停止进刀工作台光刀6N(正整数)转，停转刀在空刀位后快速返回原位。螺杆槽侧型线相当于定中心距A，由连续进刀的短直母线l₁刀刃重叠组成1条长直母线l刀刃加工出的螺旋面是不可展曲面只能车(铣)出不能磨制。

星轮片厚b₂约4～10mm，齿宽b两侧按包络原理只能用第一次展成加工后的螺杆制作成滚刀，对星轮进行第二次包络，定中心距A展成加工出来的齿侧型线无理论误差。但是滚刀同时切削三个齿(如图2)，即使加工小规格星轮，同时参与切削刀刃的总长度也超过100mm，切削力巨大会导致闷车；其次滚刀的刀刃分布在螺杆齿面上，滚刀热处理后无法刃磨，精度差目前尚无公司成功使用。

多数公司用两电机分别带动1圆柱铣刀，用仿形法加工两个不同相位的不同齿侧，生产效率尚可，齿侧型线存在理论误差，啮合面积小质量差。

基于上述现有单螺杆压缩机啮合副齿侧型线加工方法技术的不足之处，本发明人研制了本发明“单螺杆压缩机螺杆、星轮啮合副齿侧型线由1条长直母线l形成的方法及刀具”。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足所要解决的技术问题是：提供一种单螺杆压缩机螺杆、星轮啮合副齿侧型线由1条长直母线l形成的方法及刀具。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种单螺杆压缩机螺杆、星轮啮合副齿侧型线由1条长直母线l形成的方法，其特征在于：采用当今国际先进技术制作分度精度高于国家标准5级的数控闭环专用机床、工作台回转速度远超过环面蜗杆副专机6倍以上。用机床进行螺杆制作(如图3)，在床身上左床头和右尾座间装螺杆，工作时螺杆从上向下朝位置固定逆时针旋转的工作台旋转，工作台上安装相当于11齿的星轮，仅保留1个完整齿形的成形车刀，刀刃平面低于螺杆轴线约1mm，加工前刀宽b的圆弧R₂顶刀距螺杆间隙X₁，两侧各1条长直母线l刀刃垂直于螺杆轴线且对称于工作台中心线，自动对称均分螺杆槽侧余量，此时啮合副的中心距为：A+h+X₁。工作时加冷却、润滑液提高刀具耐用度减小空气粉尘，螺杆与相当于星轮1个完整齿的成形车刀按传动比i作展成加工的同时，床身带着螺杆径向进刀(或床身固定回转工作台径向进刀)，进刀量S₁(mm/r)直到加工至槽底圆弧R₂时，自动减小进刀量至中心距A，停止进刀同时压紧床身，工作台光刀6N转停转，刀在空刀位后快速退回至原位停机，换上待制件进行下一螺杆加工。光刀是最终保证槽侧型线正确无理论误差同时提高表面质量。为进一步提高生产效率可将星轮刀齿保留第1和第4两个完整齿的成形车刀，如上所述可提高生产效率12倍以上。为确保槽侧型线的高质量及减小切削力，成形车刀宜分解成两件成形车刀，分别单独加工槽底圆弧、齿侧型线和局部槽底圆弧。

星轮加工方法：在床身上左床头和右尾座间装刀杆轴(如图4)，中部开有平行及垂直于刀杆轴线的长方刀杆通槽，安装标准齿宽b块对称于转台中心线，两侧水平安装由1条长直母线l刀刃和顶端1条短垂直线(斜线或曲线)t刀刃组成左、右端面成形铣刀，刀刃与刀杆轴线在同一水平面上，距工作台星轮齿上平面(密封面)约1mm，顶刃回转半径R_刀＝A-acos16.36°+(0.5～1)mm，加工前啮合副中心距为；A+h+Δ+X₂(X₂顶刃与星轮外径间隙、Δ齿根加深量)，左、右端面铣刀各1条长直母线l刀刃垂直于刀杆轴轴线且对称于工作台中心线相当于螺杆槽的刀槽，可自动对正均分星轮齿侧的加工余量，工作时加冷却润滑液铣刀从上向下朝逆时针旋转的星轮齿转动，相当于螺杆槽铣刀与星轮齿按传动比i展成加工的同时，床身带着铣刀径向进给(或床身固定回转工作台径向进给)，进刀量S₂(mm/r)直到加工齿根时，自动减小走刀量至中心距A，即时停止进刀同时压紧床身，工作台光刀6N转停转，刀在空刀位置后快速返回至原位停机，换上待制件进行下一星轮加工。光刀是最终保证齿侧型线正确无理论误差同时提高表面质量。为进一步提高生产效率可将左、右端面成型铣刀制作成前后中心对称连体的左、右端面成型铣刀，相当于螺杆上相差180°两条垂直于螺杆的刀槽，如上所述可提高生产效率12倍以上。

螺杆展成加工成形车刀，由螺杆槽宽b的圆弧半径R₂和两端各1条长直母线l刀刃组成，还可以相当于在星轮上保留第1和第4两个完整的成形车刀齿组成，可提高生产效率12倍以上。

星轮展成加工成形铣刀，由星轮齿宽b标准块和其左、右两端面成形铣刀构成，左右对称，铣刀由1条长直母线l和1条短垂直线(斜线或曲线)t刀刃组成，短直线刀刃负责切去加工余量及成形加工出齿根，直母线刀刃负责光刀和最终加工出无理论误差齿侧型线及提高表面质量。为进一步提高生产效率将左右端面成形铣刀按前后中心对称做成连体相位差180°的左、右端面成形铣刀，可提高生产效率12倍以上。

本发明单螺杆压缩机螺杆、星轮啮合副齿侧型线由1条长直母线l形成的方法及刀具的有益效果是：

高分度精度，高生产效率，无理论误差，用1条长直母线l展成加工螺杆、星轮齿侧，切削力小，表面质量高，分度精度高，运转平稳，星轮齿侧距密封面约1mm处可以看见1条长的直母线及其上、下两包络曲面在沿全齿高h方向上全都参与啮合，而且是三齿三线都参与啮合(上包络曲面和下包络曲面相交于1条直线，两面1线皆由1条长直母线l刀刃按啮合副传动比i＝11/6、中心距A展成加工出来)，啮合面积达最大理想状况，说明加工精度、表面粗糙度和装配质量皆达到要求，是仿形法加工星轮齿侧啮合面积的7倍以上(按星轮片平均齿厚b_2cp＝7mm计)，减小了星轮齿侧的压强，延长其寿命的同时还提高了密封性，减小了空气的泄漏，增加了排量，降低了漏气噪音。单螺杆压缩机产品：长寿可靠、节能低碳、静音环保。

1条长直母线l定中心距A展成加工螺杆、星轮刀具皆选用耐用度高、形状简单的硬质合金刀片、刀条与高刚度刀杆经高频焊接精密磨制而成，刀具形状简单、加工方便、锋利、精度高、表面粗糙度和耐用度皆好，可以多次重磨使用，性价比高。

附图说明

图1是现有1条短直母线l₁重叠展成加工螺杆槽侧型线及槽底圆弧R₂示意图

图2是滚刀三齿同时切削星轮示意图

图3是1条长直母线l展成加工螺杆槽侧型线及槽底圆弧R₂示意图

图4是1条长直母线l展成加工星轮齿侧型线及齿根示意图

具体实施方式

本发明是这样实施的：

在图3及图4中，采用国际先进技术制作分度精度相同且高于国家标准5级的数控闭环专用机床，分别加工螺杆、星轮。

①在床身上左(右)床头和右(左)尾座间装螺杆，工作时从上(下)向下(上)朝位置固定逆(顺)时针旋转的工作台旋转，工作台上安装相当于一个完整星轮齿的成形车刀，齿顶圆弧R₂刀刃在待加工位置与螺杆间隙X₁，车刀刃上平面低于螺杆中心线约1mm，啮合副中心距为：A+h+X₁，加工前车刀两侧各1条长直母线刀刃与螺杆垂直且对称于转台中心线，自动与螺杆槽宽b对正均分加工余量，加工时加冷却润滑液按传动比i作展成加工的同时，床身带着螺杆径向进刀(或床身固定工作台径向进刀)，进刀量S₁直到加工槽底圆弧R₂时，自动减小进刀量至中心距A，即时停止进刀同时压紧床身，工作台光刀6N转，停转在空刀位后，快速返回至原位停机，换上待制件再进行下一螺杆制作。可安装相当于星轮第1和第4齿两成形车刀，如上所述可提高生产效率12倍以上。

②在床身上左(右)床头和右(左)尾座间装刀杆轴中部开有平行于刀杆轴轴线的长方刀杆通槽，标准齿宽b块对称于转台中心线，两侧水平安装1条长直母线l刀刃与刀杆垂直，其顶端(齿根端)1条短垂直线t顶刃组成左、右对称的端面成形铣刀，刀刃与刀杆轴线在同一水平面内，距星轮齿上平面(密封面)约1mm，顶刃回转半径R_刀＝A-acos16.36°+(0.5～1)mm，顶刃距星轮直径d₂间隙X₂，啮合副中心距为：A+h+Δ+X₂(Δ齿根加深量)，加工前刀具自动与星轮齿均分加工余量后在出刀位，相当于垂直螺杆槽的刀槽与星轮齿作展成加工的同时加冷却润滑液，床身带着铣刀径向进刀，进刀量S₂(mm/r)，直到加工齿根时自动减小进刀量至中心距A，即时停止进刀同时压紧床身，工作台光刀6N转，停转在空刀位后快速返回原位停机，换上待制件再进行下一星轮制作。可将左、右端面成形铣刀按前后中心对称制作成连体的左右端面成形铣刀形成相位差180°的两螺杆刀槽，生产效率提高到12倍以上。

③螺杆展成加工成形车刀由螺杆槽宽b两端各1条长直母线l刀刃和中间星轮圆弧半径R₂组成。可以在安装星轮位置安排相当于星轮第1和第4齿的两件成形车刀，生产效率提高到12倍以上。

④星轮片齿展成加工端面成形铣刀由齿宽b标准块左、右对称隔开各由1条长直母线l及顶端垂直短直线t刀刃组成的左、右端面成形铣刀。可将左、右端面成形铣刀按前后中心对称制作成左、右两连体的端面成形铣刀，相当于螺杆上相差180°的两条垂直刀槽，可提高生产效率12倍以上。

以上所述，仅是本发明单螺杆压缩机螺杆、星轮啮合副齿侧型线由1条长直母线l形成的方法及刀具的一种较佳实例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，凡是依据本发明的技术实质对以上的实施作的任何细微修改、变化与修饰仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种单螺杆压缩机螺杆、星轮啮合副齿侧型线由1条长直母线l形成的方法，其特征在于：用高分度精度高效率数控闭环专机进行螺杆制作，于床身上左床头和右尾座间装螺杆，从上向下朝位置固定逆时针旋转的工作台旋转，工作台上安装相当于1个完整的星轮成形车刀刀齿，齿顶圆弧R₂距螺杆间隙X₁，刀宽b两侧各1条长直母线l刀刃垂直于螺杆且对称于工作台中心线，自动平分螺杆槽余量，与螺杆中心距为：A+h+X₁，刀刃平面低于螺杆轴线约1mm，工作时加冷却润滑液，冷却刀具和工件，提高刀具耐用度和工件表面质量的同时减小空气中的粉尘，螺杆与刀具(代表星轮)作展成加工的同时床身带着螺杆径向进刀(或床身固定工作台径向进刀)，进刀量S₁(mm/r)直到槽底圆弧R₂时，自动减小进刀量至中心距A，即时停止进刀同时压紧床身工作台光刀6N转，停转刀在空刀位后快速返回至原位停机，换待制件再进行下一件螺杆制作。

2.一种用于实现上述星轮齿侧型线的装置，其特征在于：床身上左床头右尾座间装刀杆轴，中部开有长方刀杆通槽，槽左端装调整块、左端面铣刀、标准齿宽b块、右端面铣刀、压块，在尾座端刀杆轴中心设有螺纹通孔，用螺钉压紧球头圆柱使其平端面压紧压块保证左、右端面成形铣刀轴向位置正确，左、右端面铣刀各由1条长直母线l和1条短垂直线t刀刃组成，刀宽b左、右端面成形铣刀，刀刃与刀杆轴心线在一水平面上，低于星轮上表面约1mm，顶刀t回转半径R_刀＝A-acos16.36°+(0.5~1)mm，刀杆上平面可用螺钉压紧，保证刀刃在正确的水平及径向位置，加工前顶刃与星轮片直径d₂间隙X₂，中心距为：A+h+Δ+X₂(Δ齿根加深量)，工作时加冷却液左、右端面铣刀相当于1条螺旋槽上唯一垂直于螺杆的刀槽与星轮作展成加工的同时，床身带着铣刀径向进刀(或床身固定工作台径向进刀)，进刀量S₂(mm/r)，直到加工齿根时，自动减小进刀量至中心距A，即时停止进刀同时压紧床身工作台光刀6N转，停转刀在空刀位后快速返回原位停机，换上待制件再进行下一件星轮制作，可将左、右端面铣刀按中心对称制作成前后相差180°的连体成形铣刀，相当于两个垂直于螺杆的刀槽，可进一步提高生产效率12倍以上。

3.根据权利要求1所述单螺杆压缩机螺杆、星轮啮合副齿侧型线由1条长直母线l形成的方法，其特征在于用分度精度相同且高于国家标准5级的数控闭环螺杆、星轮专机用于分别加工螺杆、星轮。

4.根据权利要求1所述所述单螺杆压缩机螺杆、星轮啮合副齿侧型线由1条长直母线l形成的方法，其特征在于螺杆、星轮齿侧型线皆由1条长直母线l定中心距A进行第一次、第二次包络展成加工出来的齿侧型线无理论误差，是三齿三线啮合，星轮齿侧可见距密封面约1mm处有一条全齿高h长的直母线，其上、下两包络曲面皆是由1条长直母线定中心距A展成加工出来的，全都参与啮合，啮合面积达最大理想状况。

5.一种用于实现上述方法的成形刀具，其特征在于：所述成形车刀由星轮圆弧半径R₂和螺杆槽宽b两端各1条长直母线l刀刃组成；成形铣刀由1条长直母线l和1短垂直线t组成的端面成形铣刀，由齿宽b隔块隔成左、右对称的成形端面铣刀，相当于1条垂直于螺杆的刀槽，短直线刀刃加工切削余量和成形加工齿根，1条长直母线l刀刃最后保证齿(槽)侧型线正确高表面质量。

6.根据权利要求5所述的成形刀具，其特征在于所述的1条长直母线l刀刃是定中心距A展成加工螺杆、星轮，刀具由硬质合金刀片或刀条高频焊接后精密磨制而成。

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