CN103991039B - 一种螺杆压缩机转子成型cbn砂轮的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺杆压缩机转子成型CBN砂轮的加工方法，包括砂轮基体准备、砂轮基体半精加工、砂轮基体精加工、CBN磨料电镀等步骤；本发明通过高精度数控车床来加工砂轮基体的外圆轮廓，可以方便高效的在不同的型线轮廓间转换，大幅降低了生产成本，缩短了生产周期，成型CBN砂轮可真正实现无铣削深磨加工，即不用传统的车﹑铣等方法进行预加工而直接从实体磨削开出齿型。这样节省了用于制造铣刀所需的大量时间和昂贵费用，加快了新转子型线的研发和生产。

Description

一种螺杆压缩机转子成型CBN砂轮的加工方法

技术领域

本发明涉及磨料磨具行业中超硬磨具的加工技术，具体涉及一种螺杆压缩机转子成型CBN砂轮的加工方法。

背景技术

广泛应用于空气动力、制冷设备领域中的螺杆压缩机具有结构简单、稳定性强、寿命长、效率高等一系列独特的优点,转子作为螺杆压缩机的核心部件，其加工精度在很大程度上决定了压缩机工作的可靠性﹑效率及噪声，转子齿形的型线非常复杂，加工要求很高，目前常用的加工方法有三种：盘型铣刀铣削法﹑展成滚制法和成型磨削法。

盘型铣刀铣削法加工转子齿形时需要逐个分度铣削，属于非连续加工，存在较大的分度误差。因此，铣削法加工存在生产效率低和加工精度低的问题，从而影响螺杆压缩机的工作效率。

展成滚制法与盘型铣刀铣削法相比，可以一次走刀完成加工，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，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，即螺杆的型线必须能用滚制法加工才行，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制法难以得到推广。

成型磨削法是将砂轮做成与转子齿形轮廓相吻合的形状进行全面接触磨削，此法可以克服盘型铣削法和展成滚制法存在的生产效率低﹑加工精度低和型线局限性等不足，有效保证转子的精度和稳定性，大幅提高加工效率，且适用于各种不同的转子型线。

成型CBN砂轮以立方氮化硼为磨料，此磨料是硬度仅次于金刚石的超硬材料，它不但具有金刚石的许多优良特性，而且有更高的热稳定性和对铁族金属及其合金的化学惰性,可有效降低被加工工件在磨削过程中的疲劳度，增加工件使用寿命，且自锐性好，磨削锋利，不易堵塞和烧伤工件，适合高速磨削。CBN磨料通过电镀法固结在经过精密加工成型的钢基体上，可对钢件或铸铁件进行硬磨削加工，而且可以很好的保持形状精度。由于以上特性，成型CBN砂轮非常适合运用在成型磨削法加工螺杆压缩机转子上。

发明内容

本发明的目的是提供一种磨削精度高、适合不同型线的螺杆压缩机转子成型CBN砂轮的加工方法。

本发明的技术方案：一种螺杆压缩机转子成型CBN砂轮的加工方法，包括以下步骤：

a、砂轮基体准备：采用金属锻造件，胚料粗加工，调质硬度为HRC28～32，时效处理后经过探伤确保无裂纹和砂眼等缺陷；

b、砂轮基体半精加工：锻造件半精车后在两端面上均匀加工出通孔，磨床加工出两端面和内孔，待用；

c、砂轮基体精加工：将磨削加工后的砂轮基体紧固在高精度数控车床的夹具上，效验孔跳动≤0.0015mm，端面跳动≤0.002mm，然后精车外圆轮廓，两端面各精车出≥3mm的台阶，和外圆轮廓一次装夹加工完成，用三坐标检测仪来检测基体外圆轮廓和形位公差；

d、镀层：采用电镀金属原理通过金属结合剂在砂轮基体表面的沉积，将CBN磨料均匀固结在砂轮基体外圆轮廓上；

e、电镀后的砂轮在数控车床上装夹校正，高转速磨削仿形样块，用三坐标检测仪来检测样块轮廓，如有偏差则需对砂轮局部抛光修整；

f、修整好的砂轮做动平衡达到G0.4标准，即得成品。

进一步的，所述步骤a中砂轮基体采用45钢﹑40Cr﹑35CrMo等材料制备。

进一步的，所述步骤b中砂轮两端面平行度要求≤0.002mm，粗糙度Ra值≤0.8μm，内孔的圆度要求≤0.001mm，粗糙度Ra值≤0.4μm。

进一步的，所述步骤c中精磨砂轮基体轮廓度要求≤0.005mm，粗磨砂轮基体轮廓度要求≤0.02mm。

进一步的，所述步骤d中金属结合剂采用镍合金。

进一步的，所述步骤d中CBN颗粒的埋入率控制在30～50％之间。

进一步的，所述步骤e中砂轮以＞5000r/min的速率磨削仿形样块。

本发明还提供一种利用上述方法制备的螺杆压缩机转子成型CBN砂轮。

本发明的有益效果：

(1)CBN作为一种超硬材料，本身的特性使得磨削过程中的损耗很小，能保持锋利性，加工过程中不需要修整，加工效率和使用寿命比成型铣刀轮提高一倍以上，比普通刚玉砂轮提高两倍以上，批量加工时首件和末件的偏差可控制在0.005mm以内。

(2)成型CBN砂轮采用高强度的钢基体，最高线速度可达125m/s，电镀金属结合剂对磨料的把持力也十分牢固，适合高速磨削，转速越高，磨削质量和效率越高，工件的表面粗糙度Ra值可达到0.4μm。

(3)成型CBN砂轮可真正实现无铣削深磨加工，即不用传统的车﹑铣等方法进行预加工而直接从实体磨削开出齿型。这样节省了用于制造铣刀所需的大量时间和昂贵费用，加快了新转子型线的研发和生产。

(4)本发明通过高精度数控车床来加工砂轮基体的外圆轮廓，可以方便高效的在不同的型线轮廓间转换，大幅降低了生产成本，缩短了生产周期。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的其中一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明成型CBN砂轮的结构示意图；

图2为图1的C-C剖视图。

图中，1-砂轮基体、2-CBN磨料。

具体实施方式

为使本领域技术人员详细了解本发明的方法和技术效果，下面以具体实施例来进一步介绍本发明的应用和技术效果。

实施例1

一种螺杆压缩机转子成型CBN砂轮的加工方法，包括以下步骤：

a、砂轮基体准备：砂轮基体1采用45钢锻造件，调质硬度为HRC28～32，时效处理后经过探伤确保无裂纹和砂眼等缺陷；

b、砂轮基体半精加工：锻造件半精车后根据实际生产情况，在两端面上均匀加工出通孔，磨床加工出两端面和内孔，待用，砂轮两端面平行度要求≤0.002mm，粗糙度Ra值≤0.8μm，内孔的圆度要求≤0.001mm，粗糙度Ra值≤0.4μm；

c、砂轮基体精加工：将磨削加工后的砂轮基体1紧固在高精度数控车床的夹具上，效验孔跳动≤0.0015mm，端面跳动≤0.002mm，然后精车外圆轮廓，精磨砂轮基体轮廓度要求≤0.005mm，粗磨砂轮基体轮廓度要求≤0.02mm，两端面各精车出≥3mm的台阶，和外圆轮廓一次装夹加工完成，用三坐标检测仪来检测基体外圆轮廓和形位公差；

d、镀层：采用电镀金属原理通过金属结合剂在砂轮基体表面的沉积，将CBN磨料2均匀固结在砂轮基体1外圆轮廓上，CBN颗粒的埋入率控制在35～40％之间；

e、电镀后的砂轮在数控车床上装夹校正，以＞5000r/min的速率磨削仿形样块，用三坐标检测仪来检测样块轮廓，如有偏差则需对砂轮局部抛光修整；

f、修整好的砂轮做动平衡达到G0.4标准，即得成品。

实施例2

一种螺杆压缩机转子成型CBN砂轮的加工方法，包括以下步骤：

a、砂轮基体准备：砂轮基体1采用40Cr锻造件，调质硬度为HRC28～32，时效处理后经过探伤确保无裂纹和砂眼等缺陷；

b、砂轮基体半精加工：锻造件半精车后根据实际生产情况，在两端面上均匀加工出通孔，磨床加工出两端面和内孔，待用，砂轮两端面平行度要求≤0.002mm，粗糙度Ra值≤0.8μm，内孔的圆度要求≤0.001mm，粗糙度Ra值≤0.4μm；

c、砂轮基体精加工：将磨削加工后的砂轮基体1紧固在高精度数控车床的夹具上，效验孔跳动≤0.0015mm，端面跳动≤0.002mm，然后精车外圆轮廓，精磨砂轮基体轮廓度要求≤0.005mm，粗磨砂轮基体轮廓度要求≤0.02mm两端面各精车出≥3mm的台阶，和外圆轮廓一次装夹加工完成，用三坐标检测仪来检测基体外圆轮廓和形位公差；

d、镀层：采用电镀金属原理通过金属结合剂在砂轮基体表面的沉积，将CBN磨料2均匀固结在砂轮基体1外圆轮廓上，CBN颗粒的埋入率控制在45～50％之间；

e、电镀后的砂轮在数控车床上装夹校正，以＞5000r/min的速率磨削仿形样块，用三坐标检测仪来检测样块轮廓，如有偏差则需对砂轮局部抛光修整；

f、修整好的砂轮做动平衡达到G0.4标准，即得成品。

实施例3

一种螺杆压缩机转子成型CBN砂轮的加工方法，包括以下步骤：

a、砂轮基体准备：砂轮基体1采用35CrMo锻造件，调质硬度为HRC28～32，时效处理后经过探伤确保无裂纹和砂眼等缺陷；

b、砂轮基体半精加工：锻造件半精车后根据实际生产情况，在两端面上均匀加工出通孔，磨床加工出两端面和内孔，待用，砂轮两端面平行度要求≤0.002mm，粗糙度Ra值≤0.8μm，内孔的圆度要求≤0.001mm，粗糙度Ra值≤0.4μm；

c、砂轮基体精加工：将磨削加工后的砂轮基体1紧固在高精度数控车床的夹具上，效验孔跳动≤0.0015mm，端面跳动≤0.002mm，然后精车外圆轮廓，精磨砂轮基体轮廓度要求≤0.005mm，粗磨砂轮基体轮廓度要求≤0.02mm两端面各精车出≥3mm的台阶，和外圆轮廓一次装夹加工完成，用三坐标检测仪来检测基体外圆轮廓和形位公差；

d、镀层：采用电镀金属原理通过金属结合剂在砂轮基体表面的沉积，将CBN磨料2均匀固结在砂轮基体1外圆轮廓上，CBN颗粒的埋入率控制在40～45％之间；

e、电镀后的砂轮在数控车床上装夹校正，以＞5000r/min的速率磨削仿形样块，用三坐标检测仪来检测样块轮廓，如有偏差则需对砂轮局部抛光修整；

f、修整好的砂轮做动平衡达到G0.4标准，即得成品。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种螺杆压缩机转子成型CBN砂轮的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、砂轮基体准备：采用金属锻造件，胚料粗加工，调质硬度为HRC28～32，时效处理后经过探伤确保无裂纹和砂眼缺陷；

b、砂轮基体半精加工：基体胚料半精车后在两端面上均匀加工出通孔，磨床加工出两端面和内孔，待用；

c、砂轮基体精加工：将磨削加工后的砂轮基体紧固在高精度数控车床的夹具上，效验孔跳动≤0.0015mm，端面跳动≤0.002mm，然后精车外圆轮廓，两端面各精车出≥3mm的台阶，和外圆轮廓一次装夹加工完成，用三坐标检测仪来检测基体外圆轮廓和形位公差；

d、镀层：采用电镀金属原理通过金属结合剂在砂轮基体表面的沉积，将CBN磨料均匀固结在砂轮基体外圆轮廓上；

e、电镀后的砂轮在数控车床上装夹校正，高转速磨削仿形样块，用三坐标检测仪来检测样块轮廓，如有偏差则需对砂轮局部抛光修整；

f、修整好的砂轮做动平衡达到G0.4标准，即得成品。

2.根据权利要求1所述的一种螺杆压缩机转子成型CBN砂轮的加工方法，其特征在于：所述步骤a中砂轮基体采用45钢﹑40Cr或35CrMo材料制备。

3.根据权利要求1所述的一种螺杆压缩机转子成型CBN砂轮的加工方法，其特征在于：所述步骤b中砂轮两端面平行度要求≤0.002mm，粗糙度Ra值≤0.8μm，内孔的圆度要求≤0.001mm，粗糙度Ra值≤0.4μm。

4.根据权利要求1所述的一种螺杆压缩机转子成型CBN砂轮的加工方法，其特征在于：所述步骤c中精磨砂轮基体轮廓度要求≤0.005mm，粗磨砂轮基体轮廓度要求≤0.02mm。

5.根据权利要求1所述的一种螺杆压缩机转子成型CBN砂轮的加工方法，其特征在于：所述步骤d中金属结合剂采用镍合金。

6.根据权利要求1所述的一种螺杆压缩机转子成型CBN砂轮的加工方法，其特征在于：所述步骤d中CBN颗粒的埋入率控制在30～50％之间。

7.根据权利要求1所述的一种螺杆压缩机转子成型CBN砂轮的加工方法，其特征在于：所述步骤e中砂轮以＞5000r/min的转速磨削仿形样块。

8.一种根据权利要求1～7任一项所述的加工方法制备的螺杆压缩机转子成型CBN砂轮。