CN87101572A - 高精度超短导程摆线螺杆加工方法 - Google Patents

Abstract

高精度超短导程摆线螺杆加工，是在改进的万能铣床上，用专用工装，专用成形铣刀铣削摆线螺杆型线槽。如铣削从动螺杆外径φ21d₆，底径φ7_-0.03 ^-0.01毫米，铣削长度240毫米，铣削后的φ21d₆7_-0.03 ^-0.01对φ15d_c跳动允差0.02毫米，K面对15d₆跳动允差0.016毫米，螺杆为双头右旋螺纹，导程t＝30毫米，螺杆装配在测检螺杆型线间隙在0.03～0.05毫米以内，转动联轴器轻快无费劲现象，满足螺杆泵运转和性能要求。

Description

本发明属于螺杆泵的摆线螺杆加工方法。特别适用于单件，小批量生产高精度摆线螺杆加工。

现有技术中见到的摆线螺杆，大都是长导程摆线螺杆。在苏联西德等国家生产的螺杆泵中，短导程摆线螺杆数量不多，超短导程摆线螺杆还没有见到，请沈阳139厂进行专利文献检索，在现有技术中没有出现与本发明相同的。

本发明的目的是在于突破超短导程摆线螺杆不能用成型铣削的禁区，创造出一种加工高精度超短导程摆线螺杆加工方法，为完成200公斤/厘米²高压螺杆泵的研制任务，满足重点工程的需要。

本发明的实施是在已有摆线螺杆加工的基础上进行改进：

一提出了成型铣刀半径与螺杆基圆直径比为1.35的方案，经过多次编程序，上计算机计算，终于得出铣刀轴线与螺杆轴线的最佳夹角为24°27′10″。在此角度时，成形铣刀与螺杆型线不产生干涉，计算出铣刀型线坐标值，取值的精度精确到万分之一，按此进行实践验证，完全符合设计和制造的要求，从理论上和实践上，解决这一关键。

二要加工超短导程摆线螺杆时，需对原有万能铣床进行改进。

原有万能铣床加工此螺杆存在的问题：

1为了使成形铣刀与螺杆型线槽不产生干涉，必须保证摆线螺杆轴线与成形铣刀轴线的夹角为计算的24°27′10″。这时，铣床工作台要拨65°32′50″，而现有万能铣床满足不了上述要求。

2为保证螺杆导程的精度，铣床工作台进刀丝杠，必须要精确到1级精度，而现铣床满足不了精度要求。

3为保证摆线螺杆加工精度和光洁度，要求铣床的走刀量要小，现有铣床的最小走刀量，也满足不了要求。

4为保证摆线螺杆正常加工不弯曲，机床需要有支承架和过桥装置，现铣床没有。

5现有铣床挂轮架满足不了铣螺杆的挂轮要求。

对原有万能铣床的改进：

1在万能铣床的垂直导轨上，增装一个专用铣头，使铣刀轴线与工作台纵向移动轴线平行，这时，工作台拔转24°27′10″就能满足此螺杆的加工，铣头转数与原主轴转数一样。

2改变工作台纵向走刀与电机联接齿轮的速比，使走刀量由最低的23.5毫米/分降低到5～6毫米/分。

3更换原铣床工作台丝杠为1级精度丝杠。

4在现铣床工作台底座两侧增设过板装置及支承架。

5更换现铣床的挂轮架改换成专用挂轮架，来满足超短导程摆线螺杆的加工。

三对该螺杆加工用的重要工装做进一步说明：

1专用成形铣刀：是一种盘状成形铣刀，成形铣刀半径是根据加工螺杆直径，机床规格、刀具与螺杆不产生干涉以及实践经验等来决定此成形铣刀半径。根据成形铣刀半径与螺杆基圆直径的比值来确定各参数，铣刀齿廓上各段的点坐标值是通过主、从螺杆盘状成形铣刀与螺杆型面的具体接触线方程，在T与W已知的情况下，对于区间（t₁、t₂）上的每一个t值，应用选代法解出相应的Q值，然后，再算出接触点的坐标x、y、z，再根据坐标变换公式计算出X、Y、Z和相应的R₄＝ $\sqrt{\mathrm{(X-T)}{}^2\mathrm{+Z}{}^2}$ ，则R₄与Z即为所求的铣刀半径与铣刀半宽，要求其刀具坐标制造精度为0.005毫米以内，是靠刀具精度控制加工螺杆型线精度。

2工作台角度对板：是工作台转角校正工具，把它靠在万能铣床的垂直导轨上，拔转工作台，并在工作台上吸好千分表，使表测头指在工作台角度对板的工作面上，用走动工作台来调整角度，达到表针无跳动，在一点上，把紧工作台后，再走动工作台，其指针应无跳动为止，从而，控制螺杆轴线与铣刀轴线的夹角（其工作台角度对板的制造精度为5″）。

3支承架：是装在铣床工作台底座两侧架起的过桥板上，在支承架上装有三个可调节支承块，支承块的支承长度为60～120毫米。支承块的支承面是由分度头与尾架的顶尖将找正杆顶好，找正找正杆上、下、左、右歪斜允差0.01毫米以内，取下找正杆，装上车瓦杆，用专用电机装置代动，镗好三个支承块内圆弧面，与要铣螺杆外圆密切结合，能达到使螺杆在支承块内转动和移动，无间隙，保证铣削时不产生振动和弯曲，又能消除支承误差，使螺杆中心与支承中心一致，让支承块起到跟刀架的作用。保证螺杆铣削时不易变形，经试验验证，证明效果良好。

4专用分度头：分度头上装有精度高的差动齿轮，借助内外齿轮的齿数差，来提高螺杆分度精度，该分度头分度精度为5″。

四本发明对高精度超短导程摆线螺杆加工方法中粗铣、半精铣、精铣螺杆型线槽的说明：

1.粗铣

1在改进万能铣床上，将找正杆装在分度头与尾架的顶尖间，用千分表吸在机床上，使表测头指在找正杆外圆上，走动工作台，找好两顶尖上、下、左、右歪斜允差0.01毫米以内，取下找正杆。

2将车瓦杆装在分度头与尾架的顶尖之间并顶好，装好专用电机装置代动车瓦杆转动，镗好三个支承块内圆弧面，使弧面与粗铣螺杆外圆密切结合，达到螺杆在支承块内转动和移动，无间隙，保证铣削时螺杆不产生振动和弯曲。取下车瓦杆及电机装置，装上粗铣螺杆。

3按螺杆导程，在专用挂轮架上挂好齿轮，挂后检查一遍，当螺杆转一转时，工作台走动正好一个导程。

4按螺杆轴线与铣刀轴线的夹角转动工作台。

5在改进万能铣床上，将原铣床立铣头装好，并装上专用粗铣刀，按螺杆外圆高点找好中心，按工艺图的尺寸粗铣螺杆型线槽并控制好槽的长度，将螺杆槽铣完后，将螺杆转180°铣好另一个槽。

2.半精铣

1在改进万能铣床上，将找正杆装在分度头与尾架的顶尖间，用千分表吸在机床上，使千分表测头指在找正杆外圆上，走动工作台，找好两顶尖的上、下、左、右歪斜允差0.01毫米以内，取下找正杆。

2将车瓦杆装在分度头与尾架顶尖之间，用专用电机装置代动车瓦杆转动，镗好支承块内圆弧面，与半精铣螺杆外圆密切结合，达到能使螺杆在支承块内转动和移动，无间隙，保证铣削时不产生振动和弯曲，取下车瓦杆及电机装置，装上半精铣螺杆。

3按螺杆导程在专用挂轮架上，挂好齿轮，挂后检查一遍工件转一转，工作台走动正好一个导程。

4将工作台角度对板靠在铣床垂直导轨上，拨转工作台，使与角度对板斜面平行，在工作台上吸上千分表，使表的测头指在工作台角度对板斜面上，走动工作台使指针不跳动为合格。

5取下原立铣头，装专用铣头，并装好专用半精铣刀，按原型线槽找好，余量均匀，半精铣螺杆型面和底径各留余量（余量大小根据螺杆直径而定），按工艺图控制铣削长度，铣好后，转180°铣好另一个槽（转180°角分度精度在5″以内）。

3.精铣

1在改进万能铣床上，将找正杆装在分度头与尾架的顶尖间，用千分表吸在机床上，使表测头指在找正杆外圆上，走动工作台，找好两顶尖的上、下、左、右歪斜允差0.005毫米以内，取下找正杆。

2将车瓦杆装在分度头与尾架的顶尖之间，用专用电机装置代动，使车瓦杆转动，镗好支承架的三个支承块内圆弧面，与精铣螺杆外圆密切结合，达到能使螺杆在支承块内转动和移动，无间隙。保证铣削螺杆时不产生振动和弯曲，取下车瓦杆及电机装置，装上精铣螺杆。

3及4与半精铣工步3与4相同。

5在专用铣头上，装好专用精铣刀，按原型线槽找好，余量均匀，精铣好型线槽达图，铣完一个槽，将工件精确转180°角，精确度在5″以内，铣好另一个槽。

采用这种方法加工高精度超短导程摆线螺杆的型线坐标点的尺寸公差±0.005毫米，表面光洁度达

7以上，铣削螺杆细长比1∶19。

本发明与现有飞刀加工螺杆相比较有以下几个优点：

1精度高（比飞刀高3-4级）。

2光洁度高（比飞刀高3级）。

3效率高（比飞刀高3-4倍）。

4在改进万能铣床上增添了专用铣头后，能加工超短、短、中导程的摆线螺杆，也能加工长导程摆线螺杆，成为专用螺杆铣床，为我国填补了空白。

该方法和设备准备用在直径φ60毫米以下的高精度超短、短、中导程摆线螺杆的加工上。

附图说明：

图1为改进万能铣床铣削摆线螺杆的示意图。

（1）专用铣头、（2）专用成形铣刀、（3）专用分度头、（4）专用挂轮架、（5）支承架及过桥装置、（6）摆线螺杆（2件）、（7）尖顶尖、（8）尾架。

图2为图1俯视图

（9）专用顶尖、（10）铣卡箍

图3为3LU35D_A-100从动摆线螺杆粗铣示意图。

图4为3LU35D_A-100从动摆线螺杆半精铣示意图。

图5为3LU35D_A-100从动摆线螺杆精铣示意图。

图6为3LU35D₄-100从动摆线螺杆法向截面齿形图。

法向截面与轴心线夹角24°27′10″

实施例：

采用该加工方法加工3LU35D_A-100螺线螺杆泵从动摆线螺杆，其铣削工艺如下：

一、粗铣

粗铣摆线螺杆型线槽见图3所示，铣后外圆跳动允差0.15毫米。

用的工装：

找正杆ZC121、长顶尖ZC123、铣卡箍ZC125、车瓦杆ZC92、粗铣刀ZT32、螺杆底径千分尺ZG894。（以上代号为我厂专用工装代号）

工步内容：

与上述粗铣的〔1〕、〔2〕、〔3〕、〔4〕、〔5〕工步相同，铣削转速n＝400转/分，走刀量s＝47.5毫米/分。

二、半精铣

半精铣摆线螺杆型线槽见图3所示，铣后外圆跳动允差0.05毫米。

用的工装：

支承架ZC21、找正杆ZC122、铣卡箍ZC658、长顶尖ZC644、车瓦杆ZC93、工作台角度对板ZC662、半精铣刀ZT235、螺杆底径千分尺ZG894。

工步内容：

与上述半精铣的〔1〕、〔2〕、〔3〕、〔4〕、〔5〕工步相同。铣削转速n＝60～75转/分，走刀量s＝5～6毫米/分，一刀铣成。

三、精铣

精铣摆线螺杆型线槽见图4所示，铣后外圆跳动无差0.01毫米以内。

用的工装

半精铣刀ZT234、其余用半精铣用的工装一样。

工步内容：

与上述精铣的〔1〕、〔2〕、〔3〕、〔4〕、〔5〕工步相同。铣削转速n＝60～75转/分，走刀量S＝5～6毫米/分，一刀铣成。

加工后从动摆线螺杆满足设计要求，达到的结果如下：

（1）φ21d₆、φ7^-0.01 _-0.03对φ15d_c跳动允差0.02毫米以内。

（2）K面对φ15d_c跳动允差0.016毫米以内。

（3）螺杆弯曲度允差0.02毫米以内。

（4）螺杆为22头右旋螺纹导程＝30毫米。

（5）粗加工前调质硬度HB220-260。

（6）进行离子氮化处理硬度HV≥450，渗层≥0.1毫米。

（7）侧角0.5×45。

加工后的3LU35D_A-100从动摆线螺杆法向截面齿形图见图5所示。

装配后，测得螺杆型线间隙在要求的0.03～0.05毫米中间，转动联轴器时，能轻快转动，无费劲。试验性能达到设计要求，转速n＝2900转/分，压力P＝100公斤/厘米²，流量Q＝2.4～2.7米²/时，效率＝55%以上。

加工的3LU35D_A-100及3LU50D_A-200主、从动摆线螺杆均获得良好效果，满足设计要求。

Claims (8)

1、一种螺杆加工方法，其特征是在于加工高精度超短导程摆线螺杆，是用专用成形铣刀，专用工装，在改进的万能铣床上进行粗铣，半精铣和精铣螺杆型线槽，成型铣刀轴线与螺杆轴线的最佳夹角是在提出成形铣刀半径与螺杆基圆直径比值为1.35方案后，经过多次编程序上计算机计算得到的，成形铣刀是盘状的，刀齿廓是根据成形铣刀半径与螺杆基圆直径比值来确定各参数，对主从动螺杆分别按螺杆型线与盘状成形铣刀具体接触线方程计算出刀具齿廓各段点坐标值，按坐标值加工具齿廓，靠刀具制造精度来控制螺杆型线加工精度；如专用工装的支承架有三个可调支承块，在铣削螺杆前用车瓦杆镗好，与要铣螺杆外圆密切结合，螺杆能在支承块内转动和移动，无间隙，消除了支承误差，使螺杆中心与支承块中心一致；改进万能铣床的走刀量，由最低的23.5毫米/分降低到5～6毫米/分，更换挂轮架与齿轮来满足超短导程挂轮，提高走刀丝杠精度来满足加工螺杆精度和光洁度，采用差动齿轮分度头来提高分度精度，增装一个专用铣头，铣头装入成形铣刀其轴线与工作台纵向走刀方向平行，螺杆轴线与铣刀轴线的夹角是由工作台角度对板来控制的。

2、由权利要求1所述的螺杆加工方法，其特征是在于成形铣刀齿廓各段点坐标值，取值精确到万分之一，加工刀具精度在0.005毫米以内，靠刀具精度来控制螺杆加工精度，除成形铣刀外，还可用成形单刀或双刀铣削，成形刨刀刨削，成形车刀车削，成形砂轮磨削及其他加工方法。

3、由权利要求1所述的螺杆加工方法，其特征是在于采用专用工装的支承架的三个支承块支承部分长为60～120毫米左右，起到跟刀架的作用，保证铣削螺杆时不易产生变形和弯曲，或用其它形式的工具。

4、由权利要求1所述的螺杆加工方法，其特征在于采用工作台角度对板可控制的精度达±5″。

5、由权利要求1所述的螺杆加工方法，其特征是在于采用专用分度头，分度头内装精度高的差动齿轮，借助内外齿轮的齿数差来提高分度的精度，分度头精度为5″，也可用其它精密的分度头。

6、由权利要求1所述的螺杆加工方法，其特征是在于增装专用铣头，装入铣刀轴线与工作台纵向走刀方向平行，满足超短导程摆线螺杆加工，还可满足短导程摆线螺杆，中导程摆线螺杆加工时要求工作台转动角度。

7、由权利要求1所述的螺杆加工方法，其特征是在于改进走刀量，使走刀量由23.5毫米/分降低到5～6毫米/分，改变工作纵向走刀与电机联接齿轮的速比。

8、由权利要求1所述的螺杆加工方法，其特征在于采用支承架装在过桥装置上，而过桥装置在铣床工作台底座两侧架起的过桥板上。

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