JP2023144453A - Method for manufacturing screw rotor - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、スクリューロータの製造方法に関するものである。 The present disclosure relates to a method of manufacturing a screw rotor.
特許文献１には、スクリュー圧縮機用のスクリューロータを、５軸加工機を用いて製造することが記載されている。５軸加工機では、主軸に取り付けられたエンドミル等の切削工具と、保持部に取り付けられたワークのそれぞれを移動させながら、ワークの切削加工が行われる。 Patent Document 1 describes that a screw rotor for a screw compressor is manufactured using a five-axis processing machine. In a five-axis processing machine, cutting of a workpiece is performed while moving a cutting tool such as an end mill attached to a main axis and a workpiece attached to a holding part.
ところで、螺旋溝の溝形状によっては、スクリューロータの中心軸に対する切削工具の相対角度が大きくなり、特に、螺旋溝の始端側を切削する際に、５軸加工機の主軸と回転テーブルとが干渉するおそれがある。 By the way, depending on the groove shape of the spiral groove, the relative angle of the cutting tool to the center axis of the screw rotor becomes large, and especially when cutting the starting end side of the spiral groove, the main axis of the 5-axis processing machine and the rotary table may interfere with each other. There is a risk of
本開示の目的は、スクリュー圧縮機の性能を低下させることなく、スクリューロータの中心軸に対する切削工具の相対角度を小さくすることにある。 An object of the present disclosure is to reduce the relative angle of the cutting tool to the central axis of the screw rotor without reducing the performance of the screw compressor.
本開示の第１の態様は、切削工具（110）によって、円筒状のスクリューロータ（30）の外周部に、軸方向の始端から終端に延びる螺旋溝（40）を形成するスクリューロータの製造方法であって、前記螺旋溝（40）は、前記スクリューロータ（30）の始端側の吸入領域（45）と、前記吸入領域（45）よりも終端側の閉じ切り領域（46）と、を含み、前記スクリューロータ（30）の中心軸（33）に対する前記切削工具（110）の相対角度を変更しながら、前記螺旋溝（40）の前記閉じ切り領域（46）を形成する第１工程と、前記第１工程中に変更する前記切削工具（110）の最大角度を超えない角度範囲で、前記スクリューロータ（30）の中心軸（33）に対する前記切削工具（110）の相対角度を変更しながら、前記螺旋溝（40）の前記吸入領域（45）を形成する第２工程と、を備える。 A first aspect of the present disclosure is a method for manufacturing a screw rotor, in which a spiral groove (40) extending from a starting end to a terminal end in the axial direction is formed in the outer circumference of a cylindrical screw rotor (30) using a cutting tool (110). The spiral groove (40) includes a suction region (45) on the starting end side of the screw rotor (30), and a closed region (46) on the terminal end side of the suction region (45). , a first step of forming the closed region (46) of the spiral groove (40) while changing the relative angle of the cutting tool (110) with respect to the central axis (33) of the screw rotor (30); While changing the relative angle of the cutting tool (110) with respect to the central axis (33) of the screw rotor (30) within an angle range that does not exceed the maximum angle of the cutting tool (110) changed during the first step. , a second step of forming the suction region (45) of the spiral groove (40).
第１の態様では、閉じ切り領域（46）を形成するときの切削工具（110）の最大角度を超えない角度範囲で、切削工具（110）の相対角度を変更しながら吸入領域（45）を形成することで、螺旋溝（40）を５軸加工機で加工する際に、主軸と回転テーブルとが干渉するのを回避できる。 In the first aspect, the suction area (45) is controlled while changing the relative angle of the cutting tool (110) within an angle range that does not exceed the maximum angle of the cutting tool (110) when forming the closed cutting area (46). By forming this, it is possible to avoid interference between the main shaft and the rotary table when processing the spiral groove (40) with a five-axis processing machine.
本開示の第２の態様は、第１の態様のスクリューロータの製造方法において、前記最大角度は、１３５°以下である。 A second aspect of the present disclosure is the method for manufacturing a screw rotor according to the first aspect, wherein the maximum angle is 135° or less.
第２の態様では、最大角度を１３５°以下に設定することで、螺旋溝（40）を５軸加工機で加工する際に、主軸と回転テーブルとが干渉するのを回避できる。 In the second aspect, by setting the maximum angle to 135° or less, it is possible to avoid interference between the main shaft and the rotary table when processing the spiral groove (40) with a five-axis processing machine.
本開示の第３の態様は、第２の態様のスクリューロータの製造方法において、前記最大角度は、１２０°以下である。 A third aspect of the present disclosure is the method for manufacturing a screw rotor according to the second aspect, wherein the maximum angle is 120° or less.
第３の態様では、最大角度を１２０°以下に設定することで、螺旋溝（40）を５軸加工機で加工する際に、主軸と回転テーブルとが干渉するのを回避できる。 In the third aspect, by setting the maximum angle to 120° or less, it is possible to avoid interference between the main shaft and the rotary table when processing the spiral groove (40) with a five-axis processing machine.
本開示の第４の態様は、第１～３の態様の何れか１つのスクリューロータの製造方法において、前記第２工程において、前記螺旋溝（40）の底壁面（42）の一部を窪ませた窪み部（43）が形成される。 A fourth aspect of the present disclosure is that in the method for manufacturing a screw rotor according to any one of the first to third aspects, in the second step, a part of the bottom wall surface (42) of the spiral groove (40) is recessed. A depressed recess (43) is formed.
第４の態様では、吸入領域（45）における螺旋溝（40）の底壁面（42）に窪み部（43）を形成することで、螺旋溝（40）の断面積が大きくなり、冷媒吸入時の圧力損失を低減することができる。 In the fourth aspect, by forming the depression (43) in the bottom wall surface (42) of the spiral groove (40) in the suction region (45), the cross-sectional area of the spiral groove (40) is increased, and when refrigerant is sucked pressure loss can be reduced.
本開示の第５の態様は、第４の態様のスクリューロータの製造方法において、前記窪み部（43）は、前記螺旋溝（40）の底壁面（42）と側壁面（41）との隅部に形成される。 A fifth aspect of the present disclosure is the method for manufacturing a screw rotor according to the fourth aspect, in which the recessed portion (43) is formed at a corner between a bottom wall surface (42) and a side wall surface (41) of the spiral groove (40). formed in the part.
第５の態様では、螺旋溝（40）の底壁面（42）における溝幅方向の中央部分には窪み部（43）が設けられていないため、この部分の溝深さを測定することで、螺旋溝（40）の溝深さを正確に測定することができる。 In the fifth aspect, since the recessed portion (43) is not provided in the center portion of the bottom wall surface (42) of the spiral groove (40) in the groove width direction, by measuring the groove depth of this portion, The groove depth of the spiral groove (40) can be accurately measured.
実施形態について説明する。以下では、まず、スクリュー圧縮機（10）の構成を説明し、次にスクリューロータ（30）の製造方法を説明する。 An embodiment will be described. Below, first, the configuration of the screw compressor (10) will be explained, and then the method for manufacturing the screw rotor (30) will be explained.
－スクリュー圧縮機－
スクリュー圧縮機（10）は、蒸気圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置の冷媒回路に設けられる。スクリュー圧縮機（10）は、蒸発器において蒸発した冷媒を吸入して圧縮し、圧縮した冷媒を凝縮器へ向けて吐出する。
-Screw compressor-
The screw compressor (10) is provided in a refrigerant circuit of a refrigeration system that performs a vapor compression refrigeration cycle. The screw compressor (10) sucks and compresses the refrigerant evaporated in the evaporator, and discharges the compressed refrigerant toward the condenser.
〈スクリュー圧縮機の全体構成〉
図１及び図２に示すように、スクリュー圧縮機（10）は、一つのスクリューロータ（30）と、二つのゲートロータ組立体（50）と、を備える。スクリュー圧縮機（10）は、ケーシング（11）と、電動機（17）と、駆動軸（18）と、を備える。
<Overall configuration of screw compressor>
As shown in FIGS. 1 and 2, the screw compressor (10) includes one screw rotor (30) and two gate rotor assemblies (50). The screw compressor (10) includes a casing (11), an electric motor (17), and a drive shaft (18).
図１に示すように、ケーシング（11）は、両端が閉塞された円筒状に形成される。ケーシング（11）は、その長手方向が概ね水平方向となる姿勢で配置される。ケーシング（11）は、円筒部（16）を有する。円筒部（16）は、円筒状に形成された部分である。円筒部（16）は、ケーシング（11）の長手方向の中央付近に配置される。円筒部（16）には、スクリューロータ（30）が収容される。 As shown in FIG. 1, the casing (11) is formed into a cylindrical shape with both ends closed. The casing (11) is arranged in such a manner that its longitudinal direction is generally horizontal. The casing (11) has a cylindrical portion (16). The cylindrical portion (16) is a portion formed in a cylindrical shape. The cylindrical portion (16) is arranged near the longitudinal center of the casing (11). A screw rotor (30) is accommodated in the cylindrical portion (16).
ケーシング（11）には、吸入口（12）と、吐出口（13）と、が形成される。吸入口（12）は、ケーシング（11）の一端部（図１における左端部）の上部に形成される。吐出口（13）は、ケーシング（11）の他端部（図１における右端部）の上部に形成される。 A suction port (12) and a discharge port (13) are formed in the casing (11). The suction port (12) is formed in the upper part of one end (the left end in FIG. 1) of the casing (11). The discharge port (13) is formed in the upper part of the other end (the right end in FIG. 1) of the casing (11).
ケーシング（11）の内部には、低圧室（14）と、高圧室（15）と、が形成される。低圧室（14）は、円筒部（16）よりもケーシング（11）の一端寄りに形成され、吸入口（12）と連通する。高圧室（15）は、円筒部（16）よりもケーシング（11）の他端寄りに形成され、吐出口（13）と連通する。 A low pressure chamber (14) and a high pressure chamber (15) are formed inside the casing (11). The low pressure chamber (14) is formed closer to one end of the casing (11) than the cylindrical portion (16), and communicates with the suction port (12). The high pressure chamber (15) is formed closer to the other end of the casing (11) than the cylindrical portion (16) and communicates with the discharge port (13).
電動機（17）は、低圧室（14）に設けられる。駆動軸（18）は、電動機（17）とスクリューロータ（30）を連結する。電動機（17）は、スクリューロータ（30）を回転駆動する。 The electric motor (17) is provided in the low pressure chamber (14). The drive shaft (18) connects the electric motor (17) and the screw rotor (30). The electric motor (17) rotates the screw rotor (30).
図２に示すように、ゲートロータ組立体（50）は、ゲートロータ（51）と、支持部材（54）と、を備える。ゲートロータ（51）は、樹脂製の平板状の部材である。支持部材（54）は、金属製の部材である。支持部材（54）は、ゲートロータ（51）の背面と接するように設けられ、ゲートロータ（51）を支持する。 As shown in FIG. 2, the gate rotor assembly (50) includes a gate rotor (51) and a support member (54). The gate rotor (51) is a flat member made of resin. The support member (54) is a metal member. The support member (54) is provided so as to be in contact with the back surface of the gate rotor (51), and supports the gate rotor (51).
図２において、スクリューロータ（30）の右側に配置されたゲートロータ組立体（50）は、ゲートロータ（51）の前面が上を向いている。また、図２において、スクリューロータ（30）の左側に配置されたゲートロータ組立体（50）は、ゲートロータ（51）の前面が下を向いている。 In FIG. 2, the gate rotor assembly (50) is disposed on the right side of the screw rotor (30), with the front surface of the gate rotor (51) facing upward. Further, in FIG. 2, the gate rotor assembly (50) disposed on the left side of the screw rotor (30) has the front surface of the gate rotor (51) facing downward.
〈スクリューロータ〉
図３に示すように、スクリューロータ（30）は、金属製の円柱状の部材である。スクリューロータ（30）は、図３における左端が吸入側端であり、図３における右端が吐出側端である。ケーシング（11）の円筒部（16）において、スクリューロータ（30）は、吸入側端が低圧室（14）に位置し、吐出側端が高圧室（15）側に位置する。
<Screw rotor>
As shown in FIG. 3, the screw rotor (30) is a cylindrical member made of metal. In the screw rotor (30), the left end in FIG. 3 is the suction side end, and the right end in FIG. 3 is the discharge side end. In the cylindrical portion (16) of the casing (11), the screw rotor (30) has its suction end located in the low pressure chamber (14) and its discharge end located in the high pressure chamber (15).
スクリューロータ（30）には、複数本の螺旋溝（40）が形成される。螺旋溝（40）は、スクリューロータ（30）の外周部に形成される。螺旋溝（40）は、スクリューロータ（30）の中心軸（33）方向に螺旋状に延びる溝である。螺旋溝（40）は、側壁面（41）と、底壁面（42）と、を有する。 A plurality of spiral grooves (40) are formed in the screw rotor (30). The spiral groove (40) is formed on the outer periphery of the screw rotor (30). The spiral groove (40) is a groove that extends spirally in the direction of the central axis (33) of the screw rotor (30). The spiral groove (40) has a side wall surface (41) and a bottom wall surface (42).
複数の螺旋溝（40）は、スクリューロータ（30）の周方向に等角度間隔で配置される。螺旋溝（40）は、 図３における左端が始端となり、図３における右端が終端となっている。スクリューロータ（30）は、図３における左端部（吸入側の端部）がテーパー状に形成される。スクリューロータ（30）では、テーパー面状に形成されたその左端面に螺旋溝（40）の始端が開口する一方、その右端面に螺旋溝（40）の終端は開口していない。 The plurality of spiral grooves (40) are arranged at equal angular intervals in the circumferential direction of the screw rotor (30). The left end in FIG. 3 is the starting end of the spiral groove (40), and the right end in FIG. 3 is the ending end. The screw rotor (30) has a tapered left end (end on the suction side) in FIG. In the screw rotor (30), the starting end of the spiral groove (40) is open at the left end surface formed in a tapered shape, while the terminal end of the spiral groove (40) is not open at the right end surface.
〈ゲートロータ〉
ゲートロータ（51）には、複数枚のゲート（52）が放射状に設けられる。ゲート（52）は、概ね矩形状の平板状の部分である。ゲート（52）は、スクリューロータ（30）の螺旋溝（40）に進入し、螺旋溝（40）の壁面と摺動して圧縮室（21）を形成する。
<Gate rotor>
A plurality of gates (52) are provided radially on the gate rotor (51). The gate (52) is a generally rectangular plate-shaped portion. The gate (52) enters the spiral groove (40) of the screw rotor (30) and slides on the wall surface of the spiral groove (40) to form a compression chamber (21).
スクリューロータ（30）が回転すると、スクリューロータ（30）の回転に伴ってゲートロータ（51）が回転する。図３において、紙面手前側のゲートロータ（51）は右回りに回転し、紙面奥側のゲートロータ（51）は左回りに回転する。 When the screw rotor (30) rotates, the gate rotor (51) rotates as the screw rotor (30) rotates. In FIG. 3, the gate rotor (51) on the front side of the paper rotates clockwise, and the gate rotor (51) on the back side of the paper rotates counterclockwise.
螺旋溝（40）では、圧縮室（21）がゲート（52）によって上下に仕切られた状態となっており、紙面手前側のゲート（52）の上側の部分が低圧室（14）に連通する一方、ゲート（52）の下側の部分が閉空間となるか、又は高圧室（15）と連通している。 In the spiral groove (40), the compression chamber (21) is vertically partitioned by a gate (52), and the upper part of the gate (52) on the front side in the paper communicates with the low pressure chamber (14). On the other hand, the lower part of the gate (52) is a closed space or communicates with the high pressure chamber (15).
螺旋溝（40）は、スクリューロータ（30）の始端側の吸入領域（45）と、吸入領域（45）よりも終端側の閉じ切り領域（46）と、を含む。図３では、吸入領域（45）と閉じ切り領域（46）との境界位置を仮想線で示している。 The spiral groove (40) includes a suction region (45) on the starting end side of the screw rotor (30) and a closed region (46) on the terminal end side of the suction region (45). In FIG. 3, the boundary position between the suction area (45) and the closed area (46) is shown by a virtual line.
螺旋溝（40）の始端へゲート（52）が進入していく過程において、ゲート（52）が閉じ切り位置に到達すると、圧縮室（21）は、ゲート（52）によって低圧室（14）から遮断された閉じ切り状態となる。 In the process of the gate (52) entering the starting end of the spiral groove (40), when the gate (52) reaches the fully closed position, the compression chamber (21) is separated from the low pressure chamber (14) by the gate (52). It becomes a shut-off state.
スクリューロータ（30）に形成された螺旋溝（40）では、螺旋溝（40）の始端から圧縮室（21）が閉じ切り状態となるまでの部分、すなわち、図３で斜線を付した部分が、吸入領域（45）となる。そして、圧縮室（21）が閉じ切り状態となる位置から螺旋溝（40）の終端までの部分が、閉じ切り領域（46）となる。 In the spiral groove (40) formed in the screw rotor (30), the part from the starting end of the spiral groove (40) to the fully closed state of the compression chamber (21), that is, the hatched part in FIG. , becomes the inhalation area (45). The portion from the position where the compression chamber (21) is in the fully closed state to the end of the spiral groove (40) becomes the closed region (46).
〈圧縮室〉
図１及び図２に示すように、スクリュー圧縮機（10）では、スクリューロータ（30）と、ゲートロータ（51）と、ケーシング（11）の円筒部（16）と、によって、圧縮室（21）が形成される。圧縮室（21）は、スクリューロータ（30）の螺旋溝（40）の壁面と、ゲートロータ（51）のゲート（52）の前面と、円筒部（16）の内周面とによって囲まれた閉空間である。
<Compression chamber>
As shown in FIGS. 1 and 2, in the screw compressor (10), the compression chamber (21) ) is formed. The compression chamber (21) is surrounded by the wall surface of the spiral groove (40) of the screw rotor (30), the front surface of the gate (52) of the gate rotor (51), and the inner peripheral surface of the cylindrical portion (16). It is a closed space.
〈スクリュー圧縮機の運転動作〉
スクリュー圧縮機（10）では、電動機（17）によってスクリューロータ（30）が駆動される。スクリューロータ（30）が回転すると、スクリューロータ（30）と噛み合ったゲートロータ（51）が回転する。ゲートロータ（51）が回転すると、ゲートロータ（51）のゲート（52）は、スクリューロータ（30）の螺旋溝（40）に進入し、進入した螺旋溝（40）の吸入側端から吐出側端へ向かって相対的に移動する。その結果、圧縮室（21）の容積が次第に縮小し、圧縮室（21）内の冷媒が圧縮される。
<Operating operation of screw compressor>
In the screw compressor (10), a screw rotor (30) is driven by an electric motor (17). When the screw rotor (30) rotates, the gate rotor (51) that meshes with the screw rotor (30) rotates. When the gate rotor (51) rotates, the gate (52) of the gate rotor (51) enters the spiral groove (40) of the screw rotor (30), and moves from the suction side end of the entered spiral groove (40) to the discharge side. Move relative to the edge. As a result, the volume of the compression chamber (21) gradually decreases, and the refrigerant within the compression chamber (21) is compressed.
－スクリューロータの製造方法－
本実施形態のスクリューロータ（30）の製造方法について説明する。
- Manufacturing method of screw rotor -
A method for manufacturing the screw rotor (30) of this embodiment will be described.
図５に示すように、スクリューロータ（30）は、５軸加工機（100）を用いて加工される。 As shown in FIG. 5, the screw rotor (30) is machined using a five-axis machine (100).
５軸加工機（100）は、エンドミル等の切削工具（110）が取り付けられる主軸（101）と、主軸（101）が取り付けられるコラム（102）と、を備える。また、５軸加工機（100）は、ベーステーブル（103）に対して回転自在に取り付けられた回転テーブル（104）と、回転テーブル（104）上に設置されて被削物であるスクリューロータ（30）を保持する保持部（105）と、を備える。 The five-axis processing machine (100) includes a main spindle (101) to which a cutting tool (110) such as an end mill is attached, and a column (102) to which the main spindle (101) is attached. The 5-axis processing machine (100) also includes a rotary table (104) that is rotatably attached to a base table (103), and a screw rotor (104) that is installed on the rotary table (104) and is a workpiece. 30).
５軸加工機（100）では、切削工具（110）側に３つの自由度が割り当てられ、スクリューロータ（30）側に２つの自由度が割り当てられる。具体的に、主軸（101）は、その回転軸と直交するＸ軸方向と、その回転軸及びＸ軸方向と直交するＹ軸方向と、回転軸方向であるＺ軸方向とに移動自在となっている。 In the five-axis processing machine (100), three degrees of freedom are assigned to the cutting tool (110) side, and two degrees of freedom are assigned to the screw rotor (30) side. Specifically, the main shaft (101) is movable in the X-axis direction perpendicular to the rotation axis, the Y-axis direction perpendicular to the rotation axis and the X-axis direction, and the Z-axis direction, which is the rotation axis direction. ing.
保持部（105）は、その中心軸周り（Ａ軸周り）に回転自在となっている。また、保持部（105）が取り付けられた回転テーブル（104）は、保持部（105）の軸方向と直交する軸周り（Ｂ軸周り）に回転自在となっている。 The holding part (105) is rotatable around its central axis (around the A axis). Further, the rotary table (104) to which the holding part (105) is attached is rotatable around an axis (around the B axis) perpendicular to the axial direction of the holding part (105).
つまり、この５軸加工機（100）では、切削工具（110）がＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向へ平行移動自在となる一方、スクリューロータ（30）がＡ軸周りとＢ軸周りに回転自在となっている。 In other words, in this 5-axis processing machine (100), the cutting tool (110) can freely move in parallel in the X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction, while the screw rotor (30) can move around the A-axis and the B-axis. It can be rotated freely around it.
５軸加工機（100）では、予め数値データとして与えられた工具経路に基づいて切削工具（110）を移動させることによって、スクリューロータ（30）の加工が行われる。５軸加工機（100）は、複数種類の切削工具（110）を用いて、荒削りから仕上げ加工までの複数の工程を順次行う。 In the five-axis processing machine (100), the screw rotor (30) is machined by moving the cutting tool (110) based on a tool path given in advance as numerical data. The 5-axis processing machine (100) sequentially performs multiple processes from rough cutting to finishing using multiple types of cutting tools (110).
ところで、図５に示すように、スクリューロータ（30）の中心軸（33）に対する切削工具（110）の相対角度θは、螺旋溝（40）の吸入側端部を加工する際に、最も大きな角度（例えば、１４５°）となる。そのため、一般的なスクリューロータ（30）の螺旋溝（40）を加工するために必要な切削工具（110）の工具姿勢の範囲は、スクリューロータ（30）の中心軸（33）に対して２５°～１４５°となる。 By the way, as shown in FIG. 5, the relative angle θ of the cutting tool (110) with respect to the central axis (33) of the screw rotor (30) is the largest when machining the suction side end of the spiral groove (40). angle (for example, 145°). Therefore, the range of tool posture of the cutting tool (110) required to machine the spiral groove (40) of a general screw rotor (30) is 25 mm with respect to the central axis (33) of the screw rotor (30). It will be between 145° and 145°.
しかしながら、一般的な５軸加工機では、スクリューロータ（30）の中心軸（33）に対する切削工具（110）の相対角度θが１３５°までの動作範囲であり、回転テーブル（104）上の保持部（105）と、主軸（101）の本体部分とが干渉してしまう。 However, in a typical 5-axis processing machine, the relative angle θ of the cutting tool (110) with respect to the central axis (33) of the screw rotor (30) is within the operating range of 135°, and the cutting tool (110) is held on the rotating table (104). (105) and the main body portion of the spindle (101) will interfere with each other.
そのため、螺旋溝（40）の吸入側端部を加工する際には、主軸（101）と回転テーブル（104）とが干渉するのを回避するために、特殊な５軸加工機を使用しなければならず、多額の設備投資が必要となっていた。 Therefore, when machining the suction side end of the spiral groove (40), a special 5-axis machining machine must be used to avoid interference between the main shaft (101) and the rotary table (104). However, a large amount of capital investment was required.
そこで、本願発明者らは、スクリューロータ（30）の仕上げ加工の工程を見直し、スクリュー圧縮機（10）の性能を低下させることなく、主軸（101）と回転テーブル（104）とが干渉するのを回避できるようにすることを検討した。 Therefore, the inventors of the present application reviewed the finishing process of the screw rotor (30) to prevent interference between the main shaft (101) and the rotary table (104) without reducing the performance of the screw compressor (10). We considered making it possible to avoid this.
具体的に、図３に示すように、圧縮機構（20）に形成された複数の圧縮室（21）のうちの一つに着目すると、圧縮室（21）の吸入行程の終盤から圧縮行程の序盤に亘る期間において、圧縮室（21）を区画するゲート（52）は、スクリューロータ（30）の吸入側の開口を通って螺旋溝（40）内へ進入してくる。 Specifically, as shown in FIG. 3, focusing on one of the plurality of compression chambers (21) formed in the compression mechanism (20), the compression stroke starts from the end of the suction stroke of the compression chamber (21). During the initial period, the gate (52) that partitions the compression chamber (21) enters the spiral groove (40) through the opening on the suction side of the screw rotor (30).
ゲート（52）が螺旋溝（40）内へ進入してくる過程において、ゲート（52）が前側の側壁面（41）及び底壁面（42）だけと対面している間は、ゲート（52）はスクリューロータ（30）と非接触状態に保たれる。その間は、螺旋溝（40）が低圧室（14）と連通しているため、ゲート（52）とスクリューロータ（30）の間に隙間があっても、何ら問題は生じない。そして、螺旋溝（40）内の圧縮室（21）が閉じ切り状態となる位置にゲート（52）が到達すると、ゲート（52）は、螺旋溝（40）の両側の側壁面（41）及び底壁面（42）と摺接する状態となる。 In the process of the gate (52) entering the spiral groove (40), while the gate (52) faces only the front side wall surface (41) and the bottom wall surface (42), the gate (52) is kept out of contact with the screw rotor (30). During this time, since the spiral groove (40) communicates with the low pressure chamber (14), no problem occurs even if there is a gap between the gate (52) and the screw rotor (30). When the gate (52) reaches a position where the compression chamber (21) in the spiral groove (40) is fully closed, the gate (52) It comes into sliding contact with the bottom wall surface (42).
そこで、本願発明者らは、螺旋溝（40）の吸入領域（45）の加工精度は、圧縮室（21）の閉じ切り状態に影響を与えないとの知見に基づき、閉じ切り領域（46）の加工精度は維持しつつ、切削工具（110）の工具姿勢が最大角度となる吸入領域（45）については、回転テーブル（104）と主軸（101）とが干渉しない角度範囲内での加工精度に留めることとした。 Therefore, based on the knowledge that the machining accuracy of the suction region (45) of the spiral groove (40) does not affect the fully closed state of the compression chamber (21), the inventors of the present application have determined that the machining accuracy of the suction region (45) of the spiral groove (40) does not affect the fully closed state of the compression chamber (21) While maintaining machining accuracy, machining accuracy is maintained within the angle range where the rotary table (104) and spindle (101) do not interfere in the suction area (45) where the tool posture of the cutting tool (110) reaches its maximum angle. I decided to keep it at.
図６に示すように、螺旋溝（40）の吸入領域（45）では、螺旋溝（40）の底壁面（42）の一部及び側壁面（41）に、窪み部（43）が形成される。窪み部（43）は、後述する仕上げ加工の第２工程において、スクリューロータ（30）の中心軸（33）に対する切削工具（110）の相対角度を、設計上の螺旋溝（40）の形状を得るのに必要な角度よりも小さくすることで形成される。 As shown in FIG. 6, in the suction region (45) of the spiral groove (40), a recess (43) is formed in a part of the bottom wall surface (42) and the side wall surface (41) of the spiral groove (40). Ru. The recess (43) adjusts the relative angle of the cutting tool (110) with respect to the central axis (33) of the screw rotor (30) in the second step of finishing, which will be described later, and the designed shape of the helical groove (40). It is formed by making the angle smaller than that required to obtain it.
図４及び図５に示すように、円柱状のワークに螺旋溝（40）を掘る溝加工工程が行われる。溝加工工程の後、螺旋溝（40）の形状がスクリューロータ（30）の設計値となるように、螺旋溝（40）の側壁面（41）及び底壁面（42）の仕上げ加工が行われる。仕上げ加工では、切削工具（110）の側面によってスクリューロータ（30）を切削するスワーフ加工が行われる。 As shown in FIGS. 4 and 5, a groove machining process is performed in which a spiral groove (40) is dug in a cylindrical workpiece. After the groove machining process, the side wall surface (41) and bottom wall surface (42) of the spiral groove (40) are finished so that the shape of the spiral groove (40) matches the design value of the screw rotor (30). . In the finishing process, a swarf process is performed in which the screw rotor (30) is cut by the side surface of the cutting tool (110).
仕上げ加工では、第１工程と、第２工程と、が行われる。第１工程では、スクリューロータ（30）の中心軸（33）に対する切削工具（110）の相対角度θを変更しながら、螺旋溝（40）の閉じ切り領域（46）を形成する。第１工程では、切削工具（110）の相対角度θは、２５°～１３５°の範囲、好ましくは、２５°～１２０°の範囲で行われる。 In the finishing process, a first step and a second step are performed. In the first step, the closed cut region (46) of the helical groove (40) is formed while changing the relative angle θ of the cutting tool (110) with respect to the central axis (33) of the screw rotor (30). In the first step, the relative angle θ of the cutting tool (110) is in the range of 25° to 135°, preferably in the range of 25° to 120°.
図７及び図８に示すように、第２工程では、第１工程中に変更する切削工具（110）の最大角度を超えない角度範囲で、スクリューロータ（30）の中心軸（33）に対する切削工具（110）の相対角度を変更しながら、螺旋溝（40）の吸入領域（45）を形成する。 As shown in FIGS. 7 and 8, in the second step, cutting is performed with respect to the central axis (33) of the screw rotor (30) within an angle range that does not exceed the maximum angle of the cutting tool (110) changed during the first step. The suction region (45) of the spiral groove (40) is formed while changing the relative angle of the tool (110).
ここで、閉じ切り領域（46）を形成するときの切削工具（110）の最大角度は、１３５°以下、好ましくは、１２０°以下である。このような角度範囲で切削工具（110）の相対角度を変更しながら吸入領域（45）を形成することで、螺旋溝（40）を５軸加工機（100）で加工する際に、主軸（101）と回転テーブル（104）とが干渉するのを回避できる。 Here, the maximum angle of the cutting tool (110) when forming the closed cut area (46) is 135° or less, preferably 120° or less. By forming the suction area (45) while changing the relative angle of the cutting tool (110) in such an angular range, the main axis ( 101) and the rotary table (104) can be prevented from interfering with each other.
第２工程では、螺旋溝（40）の底壁面（42）の一部及び側壁面（41）に、窪み部（43）が形成される。窪み部（43）は、湾曲状に窪んだ形状に形成される。窪み部（43）は、窪み部（43）は、螺旋溝（40）の底壁面（42）と側壁面（41）との隅部にも形成される。窪み部（43）は、螺旋溝（40）の底壁面（42）の溝幅方向の中央部分には設けられていない。 In the second step, a recess (43) is formed in a portion of the bottom wall surface (42) and the side wall surface (41) of the spiral groove (40). The recessed portion (43) is formed in a curved recessed shape. The recess (43) is also formed at the corner between the bottom wall surface (42) and the side wall surface (41) of the spiral groove (40). The recess (43) is not provided in the center portion of the bottom wall surface (42) of the spiral groove (40) in the groove width direction.
図９に示すように、螺旋溝（40）にゲート（52）が進入した状態では、吸入領域（45）の底壁面（42）及び側壁面（41）に形成された窪み部（43）によって、非接触状態となる部分が存在する。しかしながら、吸入領域（45）は、圧縮室（21）の閉じ切り状態に影響を及ぼす部分ではないため、このような隙間が生じていても、スクリュー圧縮機（10）の性能が低下することはない。 As shown in FIG. 9, when the gate (52) enters the spiral groove (40), the recess (43) formed in the bottom wall (42) and side wall (41) of the suction area (45) , there are parts that are in a non-contact state. However, the suction area (45) is not a part that affects the closed state of the compression chamber (21), so even if such a gap occurs, the performance of the screw compressor (10) will not deteriorate. do not have.
－実施形態の効果－
本実施形態の特徴によれば、閉じ切り領域（46）を形成するときの切削工具（110）の最大角度を超えない角度範囲で、切削工具（110）の相対角度を変更しながら吸入領域（45）を形成することで、螺旋溝（40）を５軸加工機で加工する際に、主軸（101）と回転テーブル（104）とが干渉するのを回避できる。
-Effects of embodiment-
According to the feature of this embodiment, the suction area ( 45), it is possible to avoid interference between the main shaft (101) and the rotary table (104) when processing the spiral groove (40) with a five-axis processing machine.
本実施形態の特徴によれば、最大角度を１３５°以下に設定することで、螺旋溝（40）を５軸加工機で加工する際に、主軸（101）と回転テーブル（104）とが干渉するのを回避できる。 According to the feature of this embodiment, by setting the maximum angle to 135° or less, when machining the spiral groove (40) with a 5-axis machining machine, the main axis (101) and the rotary table (104) interfere with each other. You can avoid doing that.
本実施形態の特徴によれば、最大角度を１２０°以下に設定することで、螺旋溝（40）を５軸加工機で加工する際に、主軸（101）と回転テーブル（104）とが干渉するのを回避できる。 According to the feature of this embodiment, by setting the maximum angle to 120° or less, the main axis (101) and the rotary table (104) interfere when machining the spiral groove (40) with a 5-axis machining machine. You can avoid doing that.
本実施形態の特徴によれば、吸入領域（45）における螺旋溝（40）の底壁面（42）に窪み部（43）を形成することで、螺旋溝（40）の断面積が大きくなり、冷媒吸入時の圧力損失を低減することができる。 According to the feature of this embodiment, by forming the depression (43) in the bottom wall surface (42) of the spiral groove (40) in the suction region (45), the cross-sectional area of the spiral groove (40) is increased; Pressure loss during refrigerant suction can be reduced.
本実施形態の特徴によれば、螺旋溝（40）の底壁面（42）における溝幅方向の中央部分には窪み部（43）が設けられていないため、この部分の溝深さを測定することで、螺旋溝（40）の溝深さを正確に測定することができる。 According to the feature of this embodiment, since the recess (43) is not provided in the center portion of the bottom wall surface (42) of the spiral groove (40) in the groove width direction, the groove depth of this portion is measured. This makes it possible to accurately measure the groove depth of the spiral groove (40).
－実施形態の変形例－
図１０及び図１１に示すように、螺旋溝（40）の吸入領域（45）を仕上げ加工する際に、切削工具（110）を複数回往復移動させるようにしてもよい。
-Modified example of embodiment-
As shown in FIGS. 10 and 11, when finishing the suction region (45) of the spiral groove (40), the cutting tool (110) may be reciprocated multiple times.
具体的に、前記実施形態では、螺旋溝（40）の吸入領域（45）全体を切削工具（110）で加工するため、側壁面（41）が高さ方向の全体に亘って窪んだ形状となっている。そのため、本変形例では、螺旋溝（40）の吸入領域（45）を仕上げ加工する際に、切削工具（110）を複数回に往復移動させることで、複数に分割して加工を行うようにした。 Specifically, in the embodiment, since the entire suction area (45) of the spiral groove (40) is processed with the cutting tool (110), the side wall surface (41) has a recessed shape throughout the height direction. It has become. Therefore, in this modification, when finishing the suction area (45) of the spiral groove (40), the cutting tool (110) is moved back and forth multiple times to perform the machining in multiple parts. did.
図１２に示すように、螺旋溝（40）の吸入領域（45）を加工する第２工程では、切削工具（110）の相対角度を、例えば、１２０°以下として、螺旋溝（40）の始端から終端に向かって、螺旋溝（40）の底壁面（42）と、側壁面（41）の根元部分とを切削する。次に、図１３に示すように、切削工具（110）の相対角度を、例えば、１２０°として、螺旋溝（40）の終端から始端に向かって、側壁面（41）の上側部分を切削する。さらに、切削工具（110）の相対角度を、例えば、１２０°のままとして、螺旋溝（40）の始端から終端に向かって、側壁面（41）の上側部分を切削する。 As shown in FIG. 12, in the second step of machining the suction region (45) of the spiral groove (40), the relative angle of the cutting tool (110) is set to, for example, 120° or less, and the starting point of the spiral groove (40) is The bottom wall surface (42) of the spiral groove (40) and the root portion of the side wall surface (41) are cut from the spiral groove (40) toward the terminal end. Next, as shown in FIG. 13, the upper portion of the side wall surface (41) is cut from the end of the spiral groove (40) to the start end using the cutting tool (110) at a relative angle of, for example, 120°. . Furthermore, the upper portion of the side wall surface (41) is cut from the starting end to the terminal end of the spiral groove (40) while keeping the relative angle of the cutting tool (110) at 120°, for example.
第２工程では、螺旋溝（40）の底壁面（42）と側壁面（41）の隅部と、側壁面（41）の根元部分とに、窪み部（43）が形成される。側壁面（41）の上側部分には、窪み部（43）が形成されていない。このように、螺旋溝（40）の吸入領域（45）を仕上げ加工する際に、複数に分割して加工することで、スクリューロータ（30）の中心軸（33）に対する切削工具（110）の相対角度θを小さくしつつ、窪み部（43）が形成される面積を小さくすることができる。 In the second step, recesses (43) are formed at the corners of the bottom wall surface (42) and side wall surface (41) of the spiral groove (40), and at the root portion of the side wall surface (41). No recess (43) is formed in the upper portion of the side wall surface (41). In this way, when finishing the suction area (45) of the spiral groove (40), by dividing the suction area (45) into multiple parts, the cutting tool (110) can be adjusted in relation to the central axis (33) of the screw rotor (30). The area in which the recess (43) is formed can be reduced while reducing the relative angle θ.
図１４に示すように、螺旋溝（40）にゲート（52）が進入した状態では、吸入領域（45）の底壁面（42）と側壁面（41）の隅部に形成された窪み部（43）と、側壁面（41）の根元部分に形成された窪み部（43）とによって、非接触状態となる部分が存在する。しかしながら、吸入領域（45）は、圧縮室（21）の閉じ切り状態に影響を及ぼす部分ではないため、このような隙間が生じていても、スクリュー圧縮機（10）の性能が低下することはない。 As shown in FIG. 14, when the gate (52) enters the spiral groove (40), the recesses ( 43) and the recessed portion (43) formed at the root portion of the side wall surface (41), there is a portion that is in a non-contact state. However, the suction area (45) is not a part that affects the closed state of the compression chamber (21), so even if such a gap occurs, the performance of the screw compressor (10) will not deteriorate. do not have.
以上、実施形態及び変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態、変形例、その他の実施形態に係る要素を適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。また、明細書及び特許請求の範囲の「第１」、「第２」、「第３」…という記載は、これらの記載が付与された語句を区別するために用いられており、その語句の数や順序までも限定するものではない。 Although the embodiments and modifications have been described above, it will be understood that various changes in form and details can be made without departing from the spirit and scope of the claims. Further, the elements according to the above embodiments, modifications, and other embodiments may be combined or replaced as appropriate. In addition, the descriptions “first,” “second,” “third,” etc. in the specification and claims are used to distinguish between the words and phrases to which these descriptions are attached. There is no limitation on the number or order.
以上説明したように、本開示は、スクリューロータの製造方法について有用である。 As explained above, the present disclosure is useful for a method of manufacturing a screw rotor.
1 スクリュー圧縮機
30 スクリューロータ
33 中心軸
40 螺旋溝
41 側壁面
42 底壁面
43 窪み部
45 吸入領域
45 閉じ切り領域
110 切削工具
1 screw compressor
30 screw rotor
33 Central axis
40 spiral groove
41 Side wall surface
42 Bottom wall surface
43 Hollow part
45 Inhalation area
45 Closed region
110 Cutting tools
Claims (5)
前記螺旋溝（40）は、前記スクリューロータ（30）の始端側の吸入領域（45）と、前記吸入領域（45）よりも終端側の閉じ切り領域（46）と、を含み、
前記スクリューロータ（30）の中心軸（33）に対する前記切削工具（110）の相対角度を変更しながら、前記螺旋溝（40）の前記閉じ切り領域（46）を形成する第１工程と、
前記第１工程中に変更する前記切削工具（110）の最大角度を超えない角度範囲で、前記スクリューロータ（30）の中心軸（33）に対する前記切削工具（110）の相対角度を変更しながら、前記螺旋溝（40）の前記吸入領域（45）を形成する第２工程と、を備える
スクリューロータの製造方法。 A method for manufacturing a screw rotor, the method comprising: forming a spiral groove (40) extending from a starting end to a terminal end in the axial direction on the outer circumference of a cylindrical screw rotor (30) using a cutting tool (110),
The spiral groove (40) includes a suction region (45) on the starting end side of the screw rotor (30), and a closed region (46) on the terminal end side of the suction region (45),
A first step of forming the closed cut region (46) of the spiral groove (40) while changing the relative angle of the cutting tool (110) with respect to the central axis (33) of the screw rotor (30);
While changing the relative angle of the cutting tool (110) with respect to the central axis (33) of the screw rotor (30) within an angle range that does not exceed the maximum angle of the cutting tool (110) changed during the first step. , a second step of forming the suction region (45) of the spiral groove (40).
前記最大角度は、１３５°以下である
スクリューロータの製造方法。 The method for manufacturing a screw rotor according to claim 1,
The method for manufacturing a screw rotor, wherein the maximum angle is 135° or less.
前記最大角度は、１２０°以下である
スクリューロータの製造方法。 The method for manufacturing a screw rotor according to claim 2,
The method for manufacturing a screw rotor, wherein the maximum angle is 120° or less.
前記第２工程において、前記螺旋溝（40）の底壁面（42）の一部を窪ませた窪み部（43）が形成される
スクリューロータの製造方法。 The method for manufacturing a screw rotor according to any one of claims 1 to 3,
In the second step, a recessed portion (43) is formed by recessing a part of the bottom wall surface (42) of the spiral groove (40).
前記窪み部（43）は、前記螺旋溝（40）の底壁面（42）と側壁面（41）との隅部に形成される
スクリューロータの製造方法。 The method for manufacturing a screw rotor according to claim 4,
In the method for manufacturing a screw rotor, the recess (43) is formed at a corner between the bottom wall surface (42) and the side wall surface (41) of the spiral groove (40).
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