CN209124975U - 双头螺杆转子螺旋曲面旋风铣削加工装置 - Google Patents

Abstract

双头螺杆转子螺旋曲面旋风铣削加工装置,该装置包括床身（1）、尾台顶尖（2）、内铣构件、主轴转动构件和滑动构件；经过实验加工测量，并将测量数据与以往盘铣刀外包络铣削生产双头螺杆转子进行对比得出，内旋风铣削双头螺杆的加工效率比以往外包络铣削提高约10～20倍；在表面质量方面，内旋风铣削双头螺杆切削的工件表面光滑度较好，不存在外包络铣削加工所产生的明显刀痕，使后续抛光加工程序抛光余量大大减小，很大程度上缩短了生产周期。

Description

双头螺杆转子螺旋曲面旋风铣削加工装置

技术领域：

本实用新型用于金属切削加工领域，涉及单螺杆泵(马达)核心部件螺杆转子的切削加工生产，主要针对的是椭圆形截面的双头螺杆转子。

背景技术：

螺杆转子是冷冻机、压缩机、螺杆泵等机械装备中的重要组成部分。螺杆的应用领域随着螺杆的相关参数的不同而不尽相同，根据其功能和结构的不同大致可分为多螺杆泵转子、单螺杆泵转子、螺旋推进器转子以及螺杆马达转子等几大类。最近几年来，随着螺杆机械相关装备的品种不断增多应用范围不断扩大以及对机构装配精度要求的不断提高，对螺杆加工的技术和精度的要求也越来越高。不同螺杆的螺旋曲面不同，形成机理也不同，螺杆型线各异，以至于给螺杆本身的加工制造带来了很大的困难。特别对螺杆越来越高的精度要求给螺杆制造研究领域带来了很大难题。

双头螺杆转子是表面复杂的空间螺旋曲面，现在主要的加工方法为盘铣刀外包络铣削，首先要根据要求的螺杆工件廓型参数进行逆推计算，依据插补原理及误差补偿等方法计算出工件和刀具的相对运动关系，并将走刀过程编写为计算机识别的语言，借助于数字控制系统进行控制切削，由于螺杆空间曲面形状复杂，数字控制程序庞大，控制精度要求较高，随着对螺杆转子表面质量和精度要求的不断提高，外包络理论在加工螺杆转子时专用机床的运动和结构的复杂性不断提高，控制系统程序的复杂程度也随之上升，这在制造成本中给相关企业增加了很大负担，同时在加工效率和表面质量等方面也亟待改善。

实用新型内容：

实用新型目的：实用新型提供一种新型金属加工方法，其目的是解决以往双头螺杆转子生产过程中存在的加工效率低、表面质量差的问题。

技术方案：实用新型是通过以下技术方案实现的：

双头螺杆转子螺旋曲面旋风铣削加工装置，其特征在于：该装置包括床身 1、尾台顶尖2、内铣构件、主轴转动构件和滑动构件；

内铣构件包括刀盘带轮3、刀盘伺服电机5和内铣刀盘6，刀盘伺服电机 5的输出端连接刀盘带轮3，刀盘带轮3通过空心轴4连接内铣刀盘6；

主轴转动构件包括三爪卡盘8、主轴伺服电机9、主轴箱10和主轴带轮 11；主轴伺服电机9设置在主轴箱10上，主轴伺服电机9的输出端连接主轴带轮11，主轴带轮11通过穿过主轴箱10的轴连接至主轴箱10另一侧的三爪卡盘8；

滑动构件包括丝杠伺服电机12、滑板箱14和丝杠16；丝杠伺服电机12 通过联轴器13同丝杠16连接，滑板箱14通过螺纹设置在丝杠16上，通过丝杠16的旋转控制滑板箱14沿丝杠16轴向移动；

尾台顶尖2设置在床身1上的一端，主轴箱10设置在床身1上的另一端，内铣刀盘6对应设置在三爪卡盘8与尾台顶尖2之间，使用时工件棒料7穿过内铣刀盘6且一端卡在三爪卡盘8处，另一端与尾台顶尖2顶触；

丝杠16设置在床身1的侧向，且丝杠16的轴向与工件棒料7的轴向同向，内铣构件设置在滑板箱14上能够同滑板箱14联动。

滑板箱14上还设置有能够调整内铣刀盘6沿工件径向方向移动的手轮15。手轮15连接丝杠副，丝杠副与滑板17连接，内铣刀盘6安装在滑板上。

利用上述的双头螺杆转子螺旋曲面旋风铣削加工装置所实施的铣削加工方法，其特征在于：刀盘伺服电机5将运动和转矩传递给刀盘带轮3，通过空心轴4将运动和转矩传递给内铣刀盘6，刀盘伺服电机5带动内铣刀盘6沿刀盘自身轴线旋转，主轴伺服电机9通过主轴带轮11将运动和转矩经主轴箱10 传递给三爪卡盘8，安装在三爪卡盘8和尾台顶尖2之间的圆柱工件棒料7在三爪卡盘8的带动下沿工件自身轴线旋转，按照所要加工的双头螺杆椭圆形端截面的轮廓参数计算出工件回转轴线和内铣刀盘旋转轴线之间的距离，并按照理论计算值通过调节手轮15设定该距离值，同时利用双头螺杆椭圆形端截面轮廓计算出内铣刀盘和工件棒料旋转的的联动速比关系进而保正椭圆形端截面的形成；与此同时，通过所要切削的工件螺距等参数计算内铣刀盘沿工件轴向进给的速度，确定主切削运动(即内铣刀盘绕自身轴线旋转切削运动)、旋转运动(即工件绕自身轴线旋转运动)和轴向进给运动(即内铣刀盘沿工件轴向进给运动)三个运动的联动速比关系，并根据计算值设置三个伺服电机的转速。从而确保内铣刀盘刀尖轨迹在工件棒料上形成椭圆形螺旋线，即包络出具有椭圆形端截面的双头螺杆转子空间螺旋曲面。

丝杠伺服电机12通过联轴器(13)和丝杠16将运动传递给滑板箱14，即通过丝杠伺服电机12带动丝杠16旋转进而控制滑板箱14的移动；

通过滑板箱14上的手轮15手动调节内铣刀盘沿工件径向的位置，以设置工件回转轴线与内铣刀盘旋转轴线(两条平行轴线)之间的距离。

优点效果：

内旋风铣削双头螺杆转子技术的成形理论，是以轨迹法成形原理为基础的成形理论。在应用内旋风铣刀盘加工单螺杆泵(马达)双头螺杆转子的过程中，可以从两个角度进行分析：一是工件端截面内刀尖点轨迹的径向平面包络成形过程，内铣刀盘刀尖与工件端截面廓型在切削的过程中始终重合，呈相对滑动运动关系，即刀尖点始终在工件端截面轮廓上进行切削运动，这种切削过程类似于车床车削外圆表面过程。另一方面，刀具转速根据待加工螺杆工件本身的螺距进行一定角度的补偿，在端截面刀尖点轨迹包络的椭圆轮廓基础上，刀尖点根据刀盘和工件的转速以一定速度沿工件轴向进给，进而在工件棒料上由刀尖点轨迹生成椭圆形螺旋线，该螺旋线轨迹所包络的空间曲面即为端截面是椭圆的空间双头螺杆转子螺旋曲面。

与车削外圆不同的是，车削中刀具只做沿工件轴向的进给运动，而内旋风铣削双头螺杆的过程中，旋风铣刀盘刀尖点在随工件做旋转运动，并且刀盘的转速、刀盘沿工件轴向进给速度等参数具有一定的联动关系，其联动关系与待加工工件的螺距等参数有关，三者的联动速度通过三个伺服电机控制。内旋风铣削双头螺杆无论是在旋风铣削应用范畴方面还是在轨迹法成形原理及效率方面都有着重大的革新和突破。

本实用新型提供一种新的加工双头螺杆转子的方法。经过实验加工测量，并将测量数据与以往盘铣刀外包络铣削生产双头螺杆转子进行对比得出，内旋风铣削双头螺杆的加工效率比以往外包络铣削提高约10～20倍；在表面质量方面，内旋风铣削双头螺杆切削的工件表面光滑度较好，不存在外包络铣削加工所产生的明显刀痕，使后续抛光加工程序抛光余量大大减小，很大程度上缩短了生产周期。

附图说明：

图1为实用新型的结构示意图。

具体实施方式：下面结合附图对实用新型做进一步的说明：

双头螺杆转子螺旋曲面旋风铣削加工装置，其特征在于：该装置包括床身 1、尾台顶尖2、内铣构件、主轴转动构件和滑动构件；

内铣构件包括刀盘带轮3、刀盘伺服电机5和内铣刀盘6，刀盘伺服电机 5的输出端连接刀盘带轮3，刀盘带轮3通过空心轴4连接内铣刀盘6；

主轴转动构件包括三爪卡盘8、主轴伺服电机9、主轴箱10和主轴带轮11；主轴伺服电机9设置在主轴箱10上，主轴伺服电机9的输出端连接主轴带轮11，主轴带轮11通过穿过主轴箱10的轴连接至主轴箱10另一侧的三爪卡盘8；

滑动构件包括丝杠伺服电机12、滑板箱14和丝杠16；丝杠伺服电机12 通过联轴器13和丝杠16连接，滑板箱14通过螺纹设置在丝杠16上，通过丝杠16的旋转控制滑板箱14沿丝杠16轴向移动；

尾台顶尖2设置在床身1上的一端，主轴箱10设置在床身1上的另一端，内铣刀盘6对应设置在三爪卡盘8与尾台顶尖2之间，使用时工件棒料7穿过内铣刀盘6且一端卡在三爪卡盘8处，另一端与尾台顶尖2顶触；

丝杠16设置在床身1的侧向，且丝杠16的轴向与工件棒料7的轴向同向，内铣构件设置在滑板箱14上能够同滑板箱14联动。

滑板箱14上还设置有能够调整内铣刀盘6沿工件径向方向移动的手轮15。手轮15连接丝杠副，丝杠副与滑板17连接，内铣刀盘6安装在滑板上。

下面结合附图进行详细说明：

如图1所示，实用新型提供一种内旋风铣削双头螺杆转子装置，该装置主要包括床身1、尾台顶尖2，刀盘伺服电机5将运动和转矩传递给刀盘带轮3，通过空心轴4将运动和转矩传递给内铣刀盘6，内铣刀盘固定在滑板箱14上，主轴伺服电机9通过主轴带轮11将运动和转矩经主轴箱10传递给三爪卡盘8，安装在卡盘8和尾台顶尖2之间的圆柱工件棒料7在卡盘8的带动下旋转，丝杠伺服电机12通过联轴器13和丝杠16将运动传递给滑板箱14，滑板箱14 上手轮15可以手动调节内铣刀盘沿工件径向的位置，以设置工件回转轴线与内铣刀盘旋转轴线(两条平行轴线)之间的距离。

应用上述的装置进行内旋风铣削双头螺杆方法，该方法的具体步骤如下：刀盘伺服电机5带动内铣刀盘6沿刀盘自身轴线旋转的同时，主轴伺服电机9 带动工件棒料沿工件自身轴线旋转，按照所要加工的双头螺杆椭圆形端截面的轮廓参数计算出工件回转轴线和内铣刀盘旋转轴线之间的距离，并按照理论计算值通过调节手轮15设定该距离值，同时利用双头螺杆椭圆形端截面轮廓的双头螺杆计算出内铣刀盘和工件棒料旋转的的联动速比关系进而保正椭圆形端截面的形成；与此同时，通过所要切削的工件螺距等参数计算内铣刀盘沿工件轴向进给的速度，确定主切削运动(即内铣刀盘绕自身轴线旋转切削运动)、旋转运动(即工件绕自身轴线旋转运动)和轴向进给运动(即内铣刀盘沿工件轴向进给运动)三个运动的联动速比关系，并根据计算值设置三个伺服电机的转速。从而确保内铣刀盘刀尖轨迹在工件棒料上形成椭圆形螺旋线，即包络出具有椭圆形端截面的双头螺杆转子空间螺旋曲面。

由此装置和方法实现内旋风铣削双头螺杆转子工件，不仅在生产效率上很大程度的提高，同时在工件表面质量方面得到了很大改善。

Claims (2)

1.双头螺杆转子螺旋曲面旋风铣削加工装置，其特征在于：该装置包括床身(1)、尾台顶尖(2)、内铣构件、主轴转动构件和滑动构件；

内铣构件包括刀盘带轮(3)、刀盘伺服电机(5)和内铣刀盘(6)，刀盘伺服电机(5)的输出端连接刀盘带轮(3)，刀盘带轮(3)通过空心轴(4)连接内铣刀盘(6)；

主轴转动构件包括三爪卡盘(8)、主轴伺服电机(9)、主轴箱(10)和主轴带轮(11)；主轴伺服电机(9)的输出端连接主轴带轮(11)，主轴带轮(11)通过穿过主轴箱(10)的轴连接至主轴箱(10)另一侧的三爪卡盘(8)；

滑动构件包括丝杠伺服电机(12)、滑板箱(14)和丝杠(16)；丝杠伺服电机(12)通过联轴器(13)同丝杠(16)连接，滑板箱(14)通过螺纹设置在丝杠(16)上，通过丝杠(16)的旋转控制滑板箱(14)沿丝杠(16)轴向移动；

尾台顶尖(2)设置在床身(1)上的一端，主轴箱(10)设置在床身(1)上的另一端，内铣刀盘(6)对应设置在三爪卡盘(8)与尾台顶尖(2)之间，使用时工件棒料(7)穿过内铣刀盘(6)且一端卡在三爪卡盘(8)处，另一端与尾台顶尖(2)顶触；

丝杠(16)设置在床身(1)的侧向，且丝杠(16)的轴向与工件棒料(7)的轴向同向，内铣构件设置在滑板箱(14)上能够同滑板箱(14)联动。

2.根据权利要求1所述的双头螺杆转子螺旋曲面旋风铣削加工装置，其特征在于：滑板箱(14)上还设置有能够调整内铣刀盘(6)沿工件径向方向移动的手轮(15)。