DE19642018A1

DE19642018A1 - Verfahren zum Herstellen eines Schraubenrotors

Info

Publication number: DE19642018A1
Application number: DE19642018A
Authority: DE
Inventors: Masao Tateno; Koji Tomita
Original assignee: Tochigi Fuji Sangyo KK
Current assignee: GKN Driveline Japan Ltd
Priority date: 1995-10-13
Filing date: 1996-10-11
Publication date: 1997-04-17
Anticipated expiration: 2016-10-12
Also published as: GB2306129A; DE19642018C2; GB9621180D0; GB2306129B; JPH09112202A; US5806182A; JP3650183B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Schraubenrotors durch Gießen eines Metalls zur Verwendung in einer mit einer Schraube arbeitenden, einen Fluiddruck er zeugenden Maschine.

Fig. 3 zeigt einen Schraubenrotor 201 nach der Japanischen Offenlegungsschrift 5-195701.

Der Rotor 201 ist ein Schraubenrotor für einen Schrauben kompressor mit einem Körper 203 und einer Rotorwelle 205.

Da der Rotor 201 eine große Zahndicke aufweist, wird das Trägheitsmoment größer, wenn der Rotorkörper 203 hohl aus gebildet ist. Wird ein Kompressor mit einem ein hohes Träg heitsmoment aufweisenden Rotor beispielsweise in einem Auf lader verwendet, so ist der Energieverlust beim Betrieb des Motors deutlich größer. Dies führt dazu, daß der Treibstoff verbrauch und die Beschleunigungsfähigkeit sich beträchtlich verschlechtern. Erschwerend kommt hinzu, daß die Kupplung zum In- und Außereingriffbringen des Motor vergrößert werden muß.

Der Rotor 201 hat deswegen in den Zahnteilen 207 des Rotor körpers 203 Erleichterungsteile 209, um das Gewicht zu ver ringern und damit das Trägheitsmoment herabzusetzen.

Da jedoch der in Fig. 1 gezeigte Rotorkörper 203 einen Schichtenaufbau aufweist, der durch das Verbinden einer Vielzahl dünner Platten 211 und 213 gebildet wird, besteht er aus einer großen Zahl von einzelnen Teile. Dies führt dazu, daß der Herstellungsprozeß mit dem Stanzen der dünnen Platten 211 und 213 und dem Stapelvorgang bei gleichzeitigem Verdrehen der Zahnteile 207 zu kompliziert wird. Darüber hinaus muß die Außenfläche des Zahnteils 207 nach dem Ver binden der dünnen Platten 211 und 213 geglättet werden. Hieraus ergibt sich, daß ein Rotor der beschriebenen Art nicht einfach herzustellen ist und somit auch seine Kosten nicht herabgesetzt werden können.

Wenn auch ein Schraubenrotor durch ein Extrusions- oder Ziehverfahren hergestellt werden kann, so treten dabei doch die folgenden Schwierigkeiten auf:

1. Es kann kein Schraubenrotor mit einem großen Torsions winkel, d. h. einem steilen Gewinde hergestellt werden.
2. Der Torsionswinkel kann nicht genau ausgebildet werden und deshalb ist die Herstellung eines Schraubenrotors mit einem gleichförmigen Torsionswinkel nicht möglich.
3. Es kann keine gleichbleibende Dicke erzielt werden, so daß leicht Dickenabweichungen entstehen und der Rotor eine unzureichende Auswuchtung aufweist.
4. Der Rotor kann nicht mit einer geringen Dicke hergestellt werden und es ist keine ausreichende Gewichtsreduzierung möglich.

Wenn die Auswuchtung unzureichend ist, sind hohe Kosten zum Ausgleichen der Unwucht erforderlich.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Gieß verfahren zum Herstellen eines Schraubenrotors zu schaffen, der eine Erleichterungsöffnung sowie ein geringes Gewicht und kleines Trägheitsmoment aufweist, wobei die Genauigkeit des Herstellungsprozesses verbessert werden soll.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 ge löst; die weiteren Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausge staltungen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Anspruch 1 zum Herstellen eines Schraubenrotors wird innerhalb jedes Ge windeteiles eine offene Erleichterungsöffnung ausgebildet, die entlang der Krümmung des Gewindeteiles verläuft, und eine Welle wird in eine axiale Öffnung des Schraubenrotors eingeführt, wobei das Verfahren den Schritt enthält, jedes der Gewindeteile und die axiale Öffnung in Abhängigkeit von der Lage der Erleichterungsöffnung auszubilden.

Da der Bearbeitungsvorgang in Abhängigkeit von der Lage der Erleichterungsöffnung nach der Ausführung des Gießvorganges erfolgt, kann das Zahnteil genau aufeine vorgegebene Dicke bearbeitet werden. Ferner kann die Dicke der beiden Seiten des Zahnteils gleich ausgebildet werden bzw. können Dicken abweichungen verhindert werden. Zusätzlich kann die Dicke des Zahnteils soweit wie erforderlich verringert werden. Da mit kann ein Schraubenrotor mit guter Auswuchtung zu gerin gen Kosten erzeugt werden.

Da der Rotor ein Gußteil ist, wird im Vergleich zu dem her kömmlichen Herstellungsverfahren mit geschichteten dünnen Platten die Anzahl der Teile verringert. Außerdem ist gegen über dem bekannten Verfahren zum Ausbilden der Kontur der geschichteten Platten die Durchführung des Verfahrens ein facher.

Weiterhin kann im Vergleich mit dem bekannten Extrusions- oder Ziehverfahren ein großer Torsionswinkel für den Schrau benrotor erzielt werden, und der Torsionswinkel kann gleich mäßig und genau hergestellt werden.

Bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 2 ist das Verfahren zum Herstellen eines Schraubenrotors gemäß Anspruch 1 dahingehend ausgestaltet, daß

1) die Außenfläche des Schraubenrotors in Abhängigkeit von der Lage der Erleichterungsöffnung bearbeitet wird,
2) die axiale Öffnung in Abhängigkeit von der Lage der bear beiteten Außenfläche ausgebildet wird,
3) der Gewindeteil in Abhängigkeit von der Lage der axialen Öffnung einer Grob-Zahnradfräsbearbeitung unterworfen wird,
4) auf den der Zahnradfräsbearbeitung unterzogenen Rotor eine Beschichtung aufgebracht wird, und
5) die Beschichtung in Abhängigkeit von der Lage der axialen Öffnung einer Fein-Zahnradfräsbearbeitung unterworfen wird.

Die Außenfläche des Rotors wird somit in Abhängigkeit von der Lage der Erleichterungsöffnung bearbeitet, und die nach folgenden Bearbeitungsschritte erfolgen in Abhängigkeit von der Lage des in dem vorangegangenen Schritt bearbeiteten Teils, so daß alle Bearbeitungsschritte in Abhängigkeit von der Lage der Erleichterungsöffnung durchgeführt werden. Im Ergebnis kann deshalb ein gleiches Erzeugnis erhalten werden wie mit dem Verfahren nach Anspruch 1.

Bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 3 ist das Verfahren zum Herstellen eines Schraubenrotors gemäß An spruch 1 dahingehend ausgestaltet, daß

1) die axiale Öffnung in Abhängigkeit von der Lage der Er leichterungsöffnung geformt wird,
2) die Außenfläche des Rotors in Abhängigkeit von der Lage der ausgebildeten axialen Öffnung bearbeitet wird,
3) der Zahnteil in Abhängigkeit von der Lage der axialen Öffnung einer Grob-Zahnradfräsbearbeitung unterworfen wird,
4) auf den der Zahnradfräsbearbeitung unterzogenen Rotor eine Beschichtung aufgebracht wird, und
5) die Beschichtung in Abhängigkeit von der Lage der axialen Öffnung einer Fein-Zahnradfräsbearbeitung unterworfen wird.

Hiernach wird die axiale Öffnung in Abhängigkeit von der Lage der Erleichterungsöffnung ausgeformt und die nachfol genden Arbeitsschritte erfolgen in Abhängigkeit von der Lage der axialen Öffnung. Sämtliche Arbeitsschritte werden des halb in Abhängigkeit von der Lage der Erleichterungsöffnung ausgeführt. Damit wird die gleiche Wirkung erzielt wie mit dem Verfahren nach Anspruch 1.

Bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 4 ist das Verfahren zum Herstellen eines Schraubenrotors gemäß Anspruch 1 dahingehend ausgestaltet, daß

1) die Außenfläche des Rotors in Abhängigkeit von der Lage der Erleichterungsöffnung bearbeitet wird,
2) die axiale Öffnung in Abhängigkeit von der Lage der bear beiteten Außenfläche ausgeformt wird,
3) die Welle in die ausgebildete axiale Öffnung eingeführt wird,
4) der Zahnteil in Abhängigkeit von der Lage der Welle einer Grob-Zahnradfräsbearbeitung unterworfen wird,
5) auf den der Zahnradfräsbearbeitung unterzogenen Rotor eine Beschichtung aufgebracht wird, und
6) die Beschichtung in Abhängigkeit von der Lage der Welle einer Fein-Zahnradfräsbearbeitung unterworfen wird.

Somit wird im Schritt 2) die axiale Öffnung hergestellt, und in die axiale Öffnung wird die Welle eingeführt. Alle nach folgenden Arbeitsschritte erfolgen in Abhängigkeit von der Lage der Welle, so daß im Ergebnis alle Bearbeitungsschritte in Abhängigkeit von der Lage der Erleichterungsöffnung durchgeführt werden. Deshalb wird die gleiche Wirkung er zielt wie mit dem Verfahren nach Anspruch 1.

Darüber hinaus wird die Welle in den Schraubenrotor einge führt, so daß der Schraubenrotor insgesamt als ein fertiges Erzeugnis hergestellt wird. Beim Betrieb des Schraubenrotors wird dieser in Rotation versetzt und dabei von der Welle ge halten. Nachdem im Schritt 3) die Welle eingesetzt worden ist, werden in den Schritten 4) und 6) die Grob- und Fein- Zahnradfräsbearbeitung in Abhängigkeit von der Lage der Welle ausgeführt. Damit kann die Bearbeitungsgenauigkeit des Zahnteils weiter verbessert werden.

Bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 5 ist das Verfahren zum Herstellen eines Schraubenrotors gemäß Anspruch 1 dahingehend ausgestaltet, daß

1) die Außenfläche des Rotors in Abhängigkeit von der Lage der Erleichterungsöffnung bearbeitet wird,
2) die axiale Öffnung in Abhängigkeit von der Lage der bear beiteten Außenfläche geformt wird,
3) der Zahnteil in Abhängigkeit von der Lage der axialen Öffnung einer Grob-Zahnradfräsbearbeitung unterworfen wird,
4) auf den der Zahnradfräsbearbeitung unterzogenen Rotor eine Beschichtung aufgebracht wird,
5) die Welle in die axiale Öffnung eingeführt wird, und
6) die Beschichtung in Abhängigkeit von der Lage der Welle einer Fein-Zahnradfräsbearbeitung unterworfen wird.

Die Schritte 1) bis 4) sind dabei dieselben wie in dem Ver fahren nach Anspruch 2. Dann wird in den Schritten 5) und 6) die Welle in die axiale Öffnung eingeführt und die Beschich tung wird in Abhängigkeit von der Lage der Welle einer Fein-Zahnradfräsbearbeitung unterworfen. Somit erfolgen alle Bearbeitungsschritte in Abhängigkeit von der Lage der Er leichterungsöffnung. Im Ergebnis wird die gleiche Wirkung erzielt wie mit dem Verfahren nach Anspruch 1.

Da im Schritt 6) die Beschichtung in Abhängigkeit von der Lage der Welle einer Fein-Zahnradfräsbearbeitung unterworfen wird, kann in gleicher Weise wie beim Verfahren nach An spruch 4 die Bearbeitungsgenauigkeit verbessert werden.

Bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 6 ist das Verfahren zum Herstellen eines Schraubenrotors gemäß Anspruch 1 dahingehend ausgestaltet, daß

1) in Abhängigkeit von der Lage der Erleichterungsöffnung die Außenfläche des Rotors bearbeitet oder die axiale Öff nung ausgeformt wird,
2) der verbleibende Arbeitsschritt auf der Grundlage des er folgten Bearbeitungsschrittes erfolgt,
3) eine Grob-Zahnradfräsbearbeitung in Abhängigkeit von der Lage der axialen Öffnung erfolgt und die Fein-Zahnradfräs bearbeitung vorgenommen wird, und
4) der der Zahnradfräsbearbeitung unterzogene Rotor mit einer Beschichtung versehen wird.

Die Schritte 1) und 2) sind dabei dieselben wie in den An sprüchen 2 bis 5. Der Zahnteil wird dabei im Schritt 3) in Abhängigkeit von der Lage der axialen Öffnung der Grob- und der Fein-Zahnradfräsbearbeitung unterworfen, so daß die Bearbeitung des Zahnteils mit einer Einspannung erfolgen kann und die Zahl der erforderlichen Bearbeitungsgänge ver ringert wird. Da der im Schritt 3) fertig bearbeitete Zahn teil im Schritt 4) mit einer Beschichtung von bestimmter Dicke versehen wird, wird wie im Anspruch 1 ein Rotor mit einer Beschichtung und mit der erforderlichen Bearbeitungs genauigkeit erhalten. Da die vorgegebene Dicke nach der Fer tigbearbeitung ausgebildet wird, kann sie gegenüber der Be schichtungsdicke eines herkömmlichen Schraubenrotors deut lich verringert werden. Gleichzeitig wird die zum Aufbringen der Beschichtung erforderliche Zeit verkürzt. Die geringe Dicke verhindert auch Ungleichmäßigkeiten in der Dickenaus bildung, so daß ein Kontakt von Rotoren miteinander und mit dem Gehäuse verhindert werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei spielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen gegossenen Rotor nach der ersten Ausführungs form der Erfindung und die nach seiner Bearbeitung erhaltene Form,

Fig. 2 einen Ablaufplan für das Verfahren nach der ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 einen herkömmlichen Schraubenrotor im Teil-Längs schnitt,

Fig. 4 die Lage eines Kerns für die Durchführung des Gieß vorganges und die mit dem Gießen erzeugte Ausbildung des Gußstücks nach der ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 eine Darstellung zur Verdeutlichung des Schneidvor gangs an der Außenfläche des Rotors in Abhängigkeit von der Lage einer Erleichterungsöffnung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles VI in Fig. 5,

Fig. 7 eine Darstellung zur Verdeutlichung des Vorgangs zur Herstellung der zentralen Öffnung in Abhängigkeit von der Lage der Außenfläche des Rotors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 8 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles VIII in Fig. 7,

Fig. 9 eine Darstellung zur Verdeutlichung der Grob-Zahn radfräsbearbeitung des Zahnteils in Abhängigkeit von der Lage der ventralen Öffnung gemäß der ersten Aus führungsform der Erfindung,

Fig. 10 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles X in Fig. 9,

Fig. 11 eine Ansicht zur Verdeutlichung der Phasen-Ausrich tung gegenüber der Erleichterungsöffnung bei der Durchführung der Grob-Zahnradfräsbearbeitung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 12 eine Darstellung des Zustandes, bei dem der Rotor entsprechend der ersten Ausführungsform der Erfin dung mit einer Beschichtung versehen ist,

Fig. 13 eine Darstellung des Zustandes, bei dem in der er sten Ausführungsform der Erfindung die Beschichtung der Fein-Zahnradfräsbearbeitung unterzogen worden ist,

Fig. 14 einen Prozeßablaufplan für die zweite Ausführungs form der Erfindung,

Fig. 15 einen Prozeßablaufplan für die dritte Ausführungs form der Erfindung,

Fig. 16 einen Prozeßablaufplan für die vierte Ausführungs form der Erfindung.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 2 und 4 bis 13 wird nunmehr die erste Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die Fig. 2 zeigt einen schematischen Ablaufplan des Verfahrens zur Herstellung eines Schraubenrotors in dieser Ausführungs form. Die Fig. 1 und 4 bis 13 zeigen die Bearbeitungsstufen bei der Herstellung dieser Ausführungsform.

Im Schritt S1 wird ein Schraubenrotor 1 gegossen. Wenn auch der Rotor 1 nach dem Gießen im Schritt S1 unterschiedlich bearbeitet wird, so wird doch die Bezugsziffer des Rotors unabhängig von seinem Bearbeitungszustand nicht geändert, sondern der Rotor wird nachfolgend immer mit Rotor 1 be zeichnet.

Der Rotor 1 wird, wie in Fig. 1 und 4 gezeigt, unter Verwen dung einer Form 3 und von Kernen 7 aus Aluminium gegossen. Wenn der Rotor 1 gegossen wird, wird jedes von drei Gewinde teilen 5 des Rotors 1 mit einer vorgegebenen Verdrehung bzw. Verwindung versehen. Ferner wird eine Erleichterungsöffnung 9, d. h. eine Aussparung zur Gewichtsverminderung, durch den Kern 7 unter jedem Gewindeteil 5 ausgeformt. Die Dicke der Zahnteile an den beiden Seiten des Gewindeteils 5 erhält die in Fig. 1 mit a1 und b1 bezeichneten vorgegebenen Abmessun gen, die in Abhängigkeit von der in der später erfolgenden Bearbeitung vorgenommenen Dickenverringerung festgelegt werden. Ferner erfolgt der Gießprozeß in der Weise, daß die Zahnspitze jedes der Gewindeteile 5 in Abhängigkeit von der in der später erfolgenden Bearbeitung vorgenommenen Dicken verringerung eine zusätzliche Dicke erhält. Die strichpunk tierten Linien in Fig. 1 und 4 zeigen die Form des Rotors 1 nach der zusätzlichen Bearbeitung.

Am Ende des Rotors 1 wird gemäß Fig. 4 ein Vorsprung 13 aus geformt. Eine Kern-Matrixöffnung 12 in der Seitenfläche des Vorsprungs 13 wird bei der späteren Bearbeitung verschlos sen, so daß die Erleichterungsöffnung 9 durch eine Endwand 11 verschlossen ist. Andererseits wird die Erleichterungs öffnung 9 in der Endfläche an der anderen Seite des Rotors 1 geöffnet, so daß ein Öffnungsbereich 15 gebildet wird (Fig. 5).

Der Vorsprung 13 ist für den nachfolgenden Bearbeitungs vorgang erforderlich. Die Endwand 11 dient dazu, einen Druckverlust des Fluids zwischen der Hochdruck- und der Niederdruckseite des Rotors 1 zu verhindern.

Im Schritt S2 wird die Außenfläche, d. h. die Kontur des Rotors 1 ausgeformt, indem das Gewindeteil 5 mittels Schneidbearbeitung in Abhängigkeit von der Lage der Erleich terungsöffnung 9 bzw. dem Öffnungsbereich 15 geformt wird, wie in Fig. 5 und 6 dargestellt. Die Formgebung der Außen fläche erfolgt in Abhängigkeit von der Lage jedes geraden Teils 21 (Fig. 6) im Öffnungsbereich 15 der Erleichterungs öffnung 9 in der Weise, daß der Vorsprung 13 des Rotors 1 und das andere Ende des Rotors 1 festgehalten werden. Die durchgehenden diagonalen Linien in Fig. 5 zeigen die durch Schneiden entfernten Bereiche. Die gestrichelten Linien 17 zeigen die durch den Schneidvorgang erzielte Außenfläche.

Im Schritt S3 wird die in Fig. 7 und 8 gezeigte zentrale bzw. axiale Öffnung 19 konzentrisch zu der in Fig. 7 durch die diagonalen Linien verdeutlichte Außenfläche 17 durch Schneidbearbeitung ausgebildet. Nach dem Ausbilden der zen tralen Öffnung 19 wird der Vorsprung 13 durch Schneiden ent fernt. Auch nach der Entfernung des Vorsprungs 13 durch Schneiden bleibt die Endwand 11 an dem Ende 20 des Rotors 1 bestehen, wie aus Fig. 9 ersichtlich. Der Rotor 1 wird im Betrieb so angeordnet, daß die Endwand 11 am Auslaß des Fluid-Druckerzeugers liegt. Die Endwand 11 verhindert dabei in dem Fluid-Druckerzeuger eine Verbindung und ein Ablaufen von Druckfluid zu der Erleichterungsöffnung 9.

Der gerade Teil 21 jedes Öffnungsbereiches 15 wird, wie in Fig. 9 und 10 gezeigt, gegenüber der zentralen Öffnung 19 horizontal ausgerichtet, um den Gewindeteil 5 des Rotors 1 im Schritt S4 einer Grob-Zahnradfräsbearbeitung zu unterzie hen. Im einzelnen wird gemäß Fig. 11 eine Blindwelle 27 zur Ausführung der Grob-Zahnradfräsbearbeitung in die zentrale Öffnung 19 eingeführt, und dann wird ein Vorsprung 35 einer Ausricht-Spannvorrichtung 29 mit einer Ausnehmung 37 der Blindwelle 27 in Eingriff gebracht, um so die Ausricht- Spannvorrichtung 29 zu anzusetzen. Dann wird ein Ausricht stift 33 der Ausricht-Spannvorrichtung 29 in Kontakt mit dem Umfangs- bzw. Drehrichtungsende eines Öffnungsbereiches 15 gebracht. Anschließend wird die Phase des Schneidwerkzeugs so ausgerichtet, daß die Dickenabmessungen a und b an beiden Seiten des Gewindeteils 5 nach dem Bearbeitungsvorgang die vorgegebenen Werte aufweisen, worauf die Grob-Zahnradfräs bearbeitung durchgeführt wird. Die Dickenabmessungen a und b werden so angesetzt, daß sie an gleiche oder unterschiedli che Werte in unterschiedlichen Festigkeiten angepaßt werden können. Wenn die Phasenausrichtung so erfolgt, daß eine der Dickenabmessungen a und b einen vorgegebenen Wert annimmt, kann die schneidende Zahnbearbeitung auf einfache Weise erfolgen.

Danach wird gemäß Fig. 12 im Schritt S5 die Oberfläche des Rotors 1 mit einer Beschichtung versehen. Dabei wird eine Schicht 23 aufgebracht, um ein Fressen, exzentrischen Ver schleiß und Druckverlust zu verhindern, wenn der Rotor 1 bei seiner Rotation in Kontakt mit einem anderen Rotor oder mit dem den Rotor 1 aufnehmenden Gehäuse kommt.

In gleicher Weise wie bei der Grob-Zahnradfräsbearbeitung im Schritt S4 erfolgt die Phasenausrichtung mit der Erleichte rungsöffnung 9 in Abhängigkeit von der Lage der zentralen Öffnung 19, um jedes Gewindeteil 5 bzw. die Beschichtung 23 einer Fein-Zahnradfräsbearbeitung zu unterziehen. Damit wird im Schritt S6 ein fertig bearbeitetes Gewindeteil 5 bzw. eine Beschichtung 25 erzielt, wie sie in Fig. 13 dargestellt ist, womit der Bearbeitungsvorgang abgeschlossen ist.

Wie ersichtlich, erfolgen alle in den Schritten S1 bis S6 vorgenommenen Bearbeitungsvorgänge, nämlich die Ausbildung der Außenfläche 17 des Rotors 1, das Herstellen der zentra len Öffnung 19, die Grob-Zahnradfräsbearbeitung des Gewinde teils 5 und die Fein-Zahnradfräsbearbeitung unter Verwendung des Öffnungsbereichs 15 des Rotors 1 in Abhängigkeit von der Lage der Erleichterungsöffnung 9.

Es ist anzumerken, daß die vorstehend erläuterte Reihenfolge der Bearbeitungsschritte dahingehend abgewandelt werden kann, daß der Schritt S2, nämlich die Ausbildung der Außen fläche 17 in Abhängigkeit von der Lage der Erleichterungs öffnung 9, und der Schritt S3, nämlich das Herstellen der zentralen Öffnung 19 in Abhängigkeit von der Lage der Außen fläche 17, vertauscht werden. Dabei erfolgt die Herstellung der zentralen Öffnung 19 in Abhängigkeit von der Lage der Erleichterungsöffnung 9 und danach die Bildung der Außenflä che in Abhängigkeit von der Lage der zentralen Öffnung 19.

Da das Verfahren bei dieser Ausführungsform derart erfolgt, daß die Außenfläche 17 in Abhängigkeit von der Lage der Er leichterungsöffnung 9 geformt wird und alle nachfolgenden Bearbeitungsschritte in Abhängigkeit von der Lage der in den vorhergehenden Schritten bearbeiteten Teile vorgenommen wer den, hängen alle Bearbeitungsschritte von der Lage der Er leichterungsöffnung ab. Die Zahnradfräsbearbeitung zur Bil dung des Gewindeteils 5 und die anderen Bearbeitungsvorgänge können deshalb mit großer Genauigkeit erfolgen, so daß die Dickenabmessungen a und b der Zahnteile gleich ausgebildet werden bzw. keine Dickenabweichungen auftreten. Außerdem kann die Dickenabmessung bis auf einen gewünschten Wert herabgesetzt werden. Auf diese Weise ist es möglich, einen Rotor 1 mit geringem Gewicht und guter Auswuchtung einfach und mit geringen Kosten zu fertigen.

Da der Rotor 1 ein Gußteil ist, kann im Vergleich zu dem bekannten Herstellungsverfahren mit geschichteten dünnen Platten die Anzahl der Teile verringert werden. Gegenüber dem bekannten Verfahren mit der Verformung des geschichteten Rotorkörpers ist darüber hinaus der Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens vereinfacht.

Außerdem kann gegenüber dem bekannten Extrusions- oder Zieh verfahren ein steilerer Verdrehungswinkel erlangt werden, und der Verdrehungswinkel kann sehr gleichmäßig und genau ausgebildet werden.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 14 eine zweite Ausführungsform der Erfindung erläutert. Fig. 14 zeigt einen Ablaufplan für den schematischen Ablauf bei der Herstellung eines Schraubenrotors nach dieser Ausführungsform.

Diese Ausführungsform weicht von der vorher beschriebenen ersten Ausführungsform dahingehend ab, daß entsprechend dem Schritt S3 bei der ersten Ausführungsform die zentrale Öff nung 19 hergestellt wird und anschließend eine Welle in die zentrale Öffnung eingeführt wird, bevor die Zahnradfräsbear beitung in Abhängigkeit von der Lage der Welle erfolgt. Nachdem die zentrale Öffnung 19 hergestellt ist, werden so mit die nachfolgenden Schritte in Abhängigkeit von der Lage der eingesetzten Welle ausgeführt. Die einzelnen Elemente des Rotors 1 sind dabei mit denselben Bezugsziffern versehen wie bei der ersten Ausführungsform.

In dem Ablaufplan der Fig. 14 sind die Schritte S11, S12 und S13 dieselben wie die Schritte S1, S2 und S3 bei der ersten Ausführungsform gemäß dem Ablaufplan der Fig. 2. Diese Schritte werden deshalb nicht mehr erläutert und die Be schreibung beginnt mit dem Schritt S14.

Im Schritt S14 wird eine (nicht dargestellte) Welle unter Druck in die im schritt S13 gefertigte zentrale Öffnung 19 eingeführt. Im Schritt S15 wird der Gewindeteil 5 in Abhän gigkeit von der Lage der eingeführten Welle einer Grob-Zahn radfräsbearbeitung unterzogen. Nach Beendigung der Grob- Zahnradfräsbearbeitung wird eine Ausricht-Spannvorrichtung verwendet, wie sie zur Phasenausrichtung im Schritt S4 bei der ersten Ausführungsform eingesetzt worden ist, um das Schneidwerkzeug gegenüber der Erleichterungsöffnung 9 unter Verwendung der eingesetzten Welle auszurichten. Die einge führte Welle ist dabei ein Element des Rotors 1, um diesen zu halten, wenn der Rotor 1 in einem Kompressor rotiert.

Im Schritt S16 erfolgt ein Beschichtungsvorgang in der glei chen Weise wie im Schritt S5 bei der ersten Ausführungsform. Anschließend wird der Gewindeteil 5 im Schritt S17 einer Fein-Zahnradfräsbearbeitung unterzogen und damit das Verfah ren abgeschlossen.

Gegenüber der ersten Ausführungsform, bei der die Zahnrad fräsbearbeitung in Abhängigkeit von der Lage der zentralen Öffnung 19 erfolgt, werden bei dieser zweiten Ausführungs form die Grob- und Fein-Zahnradfräsbearbeitung in Abhängig keit von der Lage der in die zentrale Öffnung 19 eingesetz ten Welle vorgenommen, d. h. in Abhängigkeit von der Lage der Welle, die bei der Drehung des Rotors 1 diesen hält. Es wird daher dasselbe Ergebnis erzielt wie bei dem Verfahren in der ersten Ausführungsform, und die Bearbeitungsgenauigkeit wird weiter verbessert.

Unter Bezugnahme auf Fig. 15 wird nunmehr eine dritte Aus führungsform der Erfindung erläutert. Fig. 15 zeigt einen Ablaufplan für das Verfahren zur Herstellung eines Schrau benrotors nach dieser Ausführungsform.

Diese dritte Ausführungsform weicht von der ersten Ausfüh rungsform insoweit ab, als unmittelbar vor der Durchführung der abschließenden Fein-Zahnradfräsbearbeitung eine Welle in die zentrale Öffnung 19 des Rotors 1 eingeführt wird, und die Fein-Zahnradfräsbearbeitung in Abhängigkeit von der Lage der Welle erfolgt. Die einzelnen Elemente des Rotors 1 sind dabei mit denselben Bezugsziffern versehen wie bei der ersten Ausführungsform.

In dem Ablaufplan der Fig. 15 sind die Schritte S21, S22, S23, S24 und S25 dieselben wie die Schritte S1, S2, S3, S4 und S5 bei der ersten Ausführungsform gemäß dem Ablaufplan der Fig. 2. Diese Schritte werden deshalb nicht mehr erläu tert und die Beschreibung beginnt mit dem Schritt S26.

Im Schritt S26 wird die (nicht dargestellte) Welle in die im Schritt S23 gefertigte zentrale Öffnung eingeführt. Danach wird im Schritt S27 der mit der Beschichtung versehene Ge windeteil 5 in Abhängigkeit von der Lage der eingeführten Welle der Fein-Zahnradfräsbearbeitung unterzogen. Die Fein- Zahnradfräsbearbeitung ist dabei dieselbe wie im Schritt S17 bei der zweiten Ausführungsform.

Die Welle ist dabei ein Element des Rotors 1, um diesen zu halten.

Hieraus ergibt sich, daß bei dieser Ausführungsform die Wel le in die zentrale Öffnung eingeführt wird, unmittelbar be vor die Fein-Zahnradfräsbearbeitung, die den abschließenden Bearbeitungsvorgang darstellt, ausgeführt wird. Die Fein- Zahnradfräsbearbeitung erfolgt somit in Abhängigkeit von der Lage der Welle bei einem Verfahrensstand, in dem die Welle eingesetzt worden ist, wobei die Welle den Rotor 1 bei des sen Drehung hält. Es wird daher dasselbe Ergebnis erzielt wie bei dem Verfahren in der ersten Ausführungsform, und die Bearbeitungsgenauigkeit kann in gleicher Weise wie bei der zweiten Ausführungsform verbessert werden.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 16 eine vierte Ausführungsform der Erfindung erläutert. Fig. 16 zeigt einen Ablaufplan für den schematischen Ablauf bei der Herstellung eines Schraubenrotors nach dieser Ausführungsform. Die ein zelnen Elemente wie in der ersten bis dritten Ausführungs form gemäß Fig. 4 bis 13 sind dabei mit denselben Bezugszif fern versehen.

In dem Ablaufplan der Fig. 16 sind die Schritte S31, S32 und S33 dieselben wie die Schritte S1, S2 und S3 bei der ersten Ausführungsform gemäß dem Ablaufplan der Fig. 2. Diese Schritte werden deshalb nicht mehr erläutert und die Be schreibung beginnt mit dem Schritt S34.

Im Schritt S34 wird eine Blindwelle 27 zum Schneiden des Zahns in die im Schritt S33 hergestellte zentrale Öffnung 19 eingesetzt. Die Blindwelle 27 wird an den beiden Enden des Rotors 1 eingespannt, oder es werden die beiden Enden der zentralen Öffnung des Rotors 1 unmittelbar gehalten, oder die Welle wird von den beiden Enden des Rotors 1 einge spannt, nachdem die Welle als ein Element des Rotors 1 fixiert worden ist. Dann wird die Welle an den beiden Enden des Rotors 1 eingespannt, so daß die Grob-Zahnradfräsbear beitung des Gewindeteils 5 und die Fein-Zahnradfräsbearbei tung unter Ausrichtung der Werkzeugphasen erfolgen. Infolge dessen kann das Schneiden der Zähne in einem Verfahrensgang erfolgen. Auf diese Weise ist es möglich, die Anzahl der Verfahrensschritte zu verringern und den Rotor 1 genau zu bearbeiten.

Im Schritt S35 wird der Rotor 1 nach der Fein-Zahnradfräsbe arbeitung mit einer Beschichtung in einer vorgegebenen Dicke versehen.

Diese Ausführungsform unterscheidet sich somit von der er sten bis dritten Ausführungsform dadurch, daß die Fein-Zahn radfräsbearbeitung nicht nach dem Beschichtungsvorgang er folgt. Die Dicke der Schicht kann deshalb auf 1/4 der Schichtdicke bei einem herkömmlichen Schraubenrotor verrin gert werden, d. h. auf 30µ oder weniger. Auf diese Weise kann die zum Aufbringen der Beschichtung erforderliche Zeit ver kürzt werden und es wird eine dünne und gleichförmige Be schichtung erzielt. Dabei können unterschiedliche Beschich tungseinrichtungen eingesetzt werden. Bei Betrieb des Rotors 1 können Berührungen mit einem anderen Rotor 1 oder mit dem Gehäuse vermieden werden, und ein Lösen der Beschichtung wird verhindert. Dabei werden die gleichen Ergebnisse er zielt wie bei der ersten Ausführungsform.

Es ist anzumerken, daß die Reihenfolge der Schritte in Fig. 16 dahingehend abgeändert werden kann, daß der Schritt S32, in dem die Außenfläche in Abhängigkeit von der Lage der Er leichterungsöffnung 9 gebildet wird, und der Schritt S33, in dem die zentrale Öffnung 19 in Abhängigkeit von der Lage der Außenfläche 17 gebildet wird, gegeneinander vertauscht wer den. Dies führt dazu, daß die zentrale Öffnung 19 in Abhän gigkeit von der Lage der Erleichterungsöffnung 9 gebildet wird und dann die Außenfläche 17 in Abhängigkeit von der Lage der zentralen Öffnung 19 hergestellt wird.

Das Gießverfahren für den Rotor 1 für jede der beschriebenen Ausführungsformen ist nicht auf die Verwendung der Kerne be schränkt. Beispielsweise kann ein Präzisionsgießverfahren wie etwa mit einer verlorenen Form angewandt werden, bei dem Wachs oder geschäumtes Styrol zur Fertigung eines Models dient und eine das Modell umschließende Gießform zum Gießen des Rotors verwendet wird.

Die Erfindung läßt sich dahingehend zusammenfassen, daß ein als Gußteil hergestellter Schraubenrotor 1 eine offene, der Gewichtsersparnis dienende Erleichterungsöffnung 9 innerhalb jedes Gewindeteils 5 hat, wobei die offene Erleichterungs öffnung in der Krümmung des Gewindeteils verläuft, und daß der Schraubenrotor eine in eine zentral verlaufende, axiale Öffnung 19 eingeführte Welle aufweist. Der Schraubenrotor wird mittels eines Verfahrens bearbeitet, bei dem jedes der Gewindeteile 5 und die axiale Öffnung 19 in Abhängigkeit von der Lage der Erleichterungsöffnung 9 ausgebildet werden.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Schraubenrotors (1) durch Gießen, wobei innerhalb jedes Gewindeteiles (5) eine offene Erleichterungs- bzw. Gewichtsersparnisöffnung (9) ausgebil det wird, die entlang der Krümmung des Gewindeteiles ver läuft, und eine Welle in eine zentral verlaufende axiale Öffnung (19) des Schraubenrotors (1) eingeführt wird, ge kennzeichnet durch den Verfahrensschritt,
daß jedes der Gewindeteile (5) und die axiale Öffnung (19) in Abhängigkeit von der Lage der Erleichterungsöffnung geformt werden.

2. Verfahren zum Herstellen eines Schraubenrotors nach An spruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
Bearbeiten der Außenfläche (17) des Schraubenrotors (1) in Abhängigkeit von der Lage der Erleichterungsöffnung (9),
Ausbilden der axialen Öffnung (19) in Abhängigkeit von der Lage der bearbeiteten Außenfläche (17),
Ausführen einer Grob-Zahnradfräsbearbeitung des Gewindeteils (5) in Abhängigkeit von der Lage der axialen Öffnung (19),
Aufbringen einer Beschichtung auf den der Zahnradfräsbear beitung unterzogenen Rotor (1), und
Ausführen einer Fein-Zahnradfräsbearbeitung der Beschichtung in Abhängigkeit von der Lage der axialen Öffnung (19).

3. Verfahren zum Herstellen eines Schraubenrotors nach An spruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
Ausbilden der axialen Öffnung (19) in Abhängigkeit von der Lage der Erleichterungsöffnung (9),
Bearbeiten der Außenfläche (17) des Rotors (1) in Abhängig keit von der Lage der ausgebildeten axialen Öffnung (19),
Ausführen einer Grob-Zahnradfräsbearbeitung des Gewinde bzw. Zahnteils (5) in Abhängigkeit von der Lage der axialen Öffnung (19),
Aufbringen einer Beschichtung auf den der Zahnradfräsbear beitung unterzogenen Rotor (1), und
Ausführen einer Fein-Zahnradfräsbearbeitung der Beschichtung in Abhängigkeit von der Lage der axialen Öffnung (19).

4. Verfahren zum Herstellen eines Schraubenrotors nach An spruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
Bearbeiten der Außenfläche (17) des Rotors (1) in Abhängig keit von der Lage der Erleichterungsöffnung (9),
Ausformen der axialen Öffnung (19) in Abhängigkeit von der Lage der bearbeiteten Außenfläche (17),
Einführen der Welle in die ausgebildete axiale Öffnung (19),
Ausführen einer Grob-Zahnradfräsbearbeitung des Gewinde- bzw. Zahnteils (5) in Abhängigkeit von der Lage der Welle,
Aufbringen einer Beschichtung auf den der Zahnradfräsbear beitung unterzogenen Rotor (1), und
Ausführen einer Fein-Zahnradfräsbearbeitung der Beschichtung in Abhängigkeit von der Lage der Welle.

5. Verfahren zum Herstellen eines Schraubenrotors nach An spruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
Bearbeiten der Außenfläche (17) des Rotors (1) in Abhängig keit von der Lage der Erleichterungsöffnung (9),
Ausformen der axialen Öffnung (19) in Abhängigkeit von der Lage der bearbeiteten Außenfläche (17),
Ausführen einer Grob-Zahnradfräsbearbeitung des Zahnteils (5) in Abhängigkeit von der Lage der axialen Öffnung (19)
Aufbringen einer Beschichtung auf den der Zahnradfräsbear beitung unterzogenen Rotor (1),
Einführen der Welle in die axiale Öffnung (19), und
Ausführen einer Fein-Zahnradfräsbearbeitung der Beschichtung in Abhängigkeit von der Lage der Welle.

6. Verfahren zum Herstellen eines Schraubenrotors nach An spruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
Bearbeiten der Außenfläche (17) des Rotors und/oder der axialen Öffnung (19) in Abhängigkeit von der Lage der Er leichterungsöffnung (9),
Ausführen der verbleibenden Arbeitsschritte auf der Grund lage der erfolgten Bearbeitungsschritte,
Ausführen der Grob-Zahnradfräsbearbeitung in Abhängigkeit von der Lage der hergestellten axialen Öffnung (19)
Ausführen der Fein-Zahnradfräsbearbeitung, und
Aufbringen der Beschichtung auf den der Zahnradfräsbearbei tung unterzogenen Rotor (1).