JPS5911422B2

JPS5911422B2 - ロ−タの加工方法

Info

Publication number: JPS5911422B2
Application number: JP50074110A
Authority: JP
Inventors: 和彦横川; あき山之内; 光昭沖村; 耕治山田
Original assignee: Kobe Steel Ltd; Mitsui Seiki Kogyo Co Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd; Mitsui Seiki Kogyo Co Ltd
Priority date: 1975-06-17
Filing date: 1975-06-17
Publication date: 1984-03-15
Also published as: JPS51150177A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はスクリューコンプレッサーのロータの研削仕上
げ加工方法に関するものである。

１５従来、スクリューコンプレッサーのロータの歯部を
加工するには、これを加工するためのカッターの歯形形
状を有するテンプレーートを作成し、こ°Ｃ−れを基準
にして倣い工具研削盤によりカツタ一を研磨したのち、
これを用いてローターミーリング盤による、いわゆる旋
削加工によるロータの歯切加工が行なわれている。

しかし、ロータの歯型は複雑な形状をしており、かつ、
その形状の寸法公差が１０μ以上の高精度で加工される
ことが要求されているが、テンプレートの作成、これを
用いてのカツタ一の倣い研削、および、ローターミーリ
ング盤へのカツタ一の取付等の各作業において誤差が発
生しやすいため、これら各作業に非常に高度な熟練が必
要であるという欠点を有していた。

また、ローターミーリング盤によつて加工するる際、フ
ライス加工で複雑な形状の歯型を１０μ以上の高精度で
加工することは、非常に困難で、かつ、長い時間を要す
るという欠点を有していた。

本発明は上記従来の欠点に鑑みてなされたもので、熟練
工を必要とするカツタ一の倣い研削作業を省略し、ロー
タの歯形形状の加工精度を向上させると同時に、その歯
形加工を容易に、かつ、その加工時間を短縮して加工能
率を大幅に向上することができるスクリユーコンプレツ
サ一のロータの研削仕上げ加工方法を提供しようとする
ものである。つぎに、本発明をこれを適用した装置を用
いて図面に従つて説明する。

第１図は本発明にかかるロータの研削仕上げ加工方法を
適用した装置を示し、１はＮ−Ｃドレツシング装置、２
は砥石台、３はワーク軸である。

上記Ｎ−Ｃドレツシング装置１は、第２図に示すごとく
、Ｙ軸５ｂ方向に移動可能にある支持枠１７に固定され
たドレツサーベース４と、この上にＹ軸５ｂを中心とし
図示矢印５ａ方向へ旋回可能に配置された半円形状のク
レードル５、この上にＹ軸パルスモータ７の駆動により
、図示矢印Ｙ軸方向に移動可能に載置されたＹ摺動台６
、この上面にＸ軸パルスモータ９の駆動により図中矢印
Ｘ軸方向に移動可能に載置されたＸ摺動台８、および、
この上面に載置されＺ軸パルスモータ１１の駆動によつ
て、上端を回転自在に支持されると同時に、下端を支持
部材１３を介してＸ摺動台８に回転自在に支持され、か
つ、中間部にダイヤモンド刃１４を固着した弓形状のド
レスアーム１０とから構成されている。このドレスアー
ム１０はＺ軸パルスモータ１１の駆動により、図示Ｚ軸
線１６を中心として回転可能にあり、これに固着された
ダイヤモンド刃１４は、作動開始時においては、その軸
がＹ軸５ｂと一致する位置にあり、ついで、その先端１
５を常にＺ軸１６上に保ちつつ、Ｘ−Ｙ平面内にて回転
するようになつている。

また、このドレスアーム１０は形成しようとする下記す
る砥石２１の所望断面輪郭線に沿つて、かつ、その法線
方向にダイヤモンド刃１４の軸を保つように、Ｙ軸パル
スモータ７の駆動によりＹ摺動台６と同調して図示Ｙ軸
方向に移動する一方、Ｘ軸パルスモータ９の駆動により
Ｘ摺動台８と同調して図示Ｘ軸方向に移動可能となつて
いる。上記砥石台２は、上記Ｎ−Ｃドレツシング装置１
のドレツサーベース４に連結された支持枠１７にボルト
１８等を介して取付けられている。

これには軸１９が回転自在に支持され、駆動源（図示せ
ず）により回転するようになつている。そして、軸１９
の軸線２０は、Ｙ軸５ｂと交差しており、その交点を中
心としてＹ軸５ｂと垂直な面内にて回転可能となつてい
る。さらに、軸１９の先端部には、円盤状の砥石２１が
固着してあり、かつ、その中心と上記交点とは一致させ
てある。したがつて、上記ダイヤモンド刃１４の先端１
５と同様、上記中心は、常に、Ｙ軸５ｂ上に位置してい
る。上記ワーク軸３は、軸線２０と同様、Ｙ軸５ｂと交
差しており、その交点を含み、Ｙ軸５ｂと垂直な面内に
位置しており、かつ、駆動装置（図示せず）により軸線
２２の回りに回転可能にある他、この軸線２２に沿つて
移動できる。そして、砥石２１とロータ素材２３のいず
れか一方、または両者を軸線２２方向に沿つて互いに反
対方向に平行移動させることにより、ロータ素材２３を
１回転する毎に、砥石２１に対して、下記する歯形の１
ピツチ分だけ進むようになつている。また、上記ワーク
軸３に取付けられたローラ素材２３は、旋削荒加工を終
えた仕上げしろ片肉約２００μ残した状態のものである
。したがつて、このロータ加工装置は、Ｎ−Ｃドレツシ
ング装置１のダイヤモンド刃１４がロータの所要断面形
状の１つを得るに必要な制御された運動軌跡を描くよう
に移動して、これに相応する形状を砥石２１の外周面に
付与すると同時に、この砥石２１によつてロータ素材２
３を加工するよううになつている。

なお、支持枠１７は駆動装置（図示せず）に接続してあ
り、ロータ素材２３と砥石２１との接触引離しのために
、Ｙ軸方向に正逆移動可能となつている。

つぎに、上記構成からなるロータの加工装置の作動を説
明する。

スクリユーコンプレツサ一のロータの軸直角断面形状は
第３図の雌ロータ２４、雄ロータ２５に示す如く、直線
部、円弧部、サイクロイド部および包絡線部等からなり
、その歯形の捩れ角度はθとなつている。

ここで捩れ角度とは第３ａ図に示すように、歯部表面に
おいて、歯型中心線上の一点における接線と、この点を
通り軸線２２と垂直な面となす角を言ラ。まず、上記雌
雄ロータ２４，２５の歯直角断面形状を、それぞれ、算
出し、ついで、その捩れた歯型に対応する砥石２１の断
面形状を算出する。

その際、第３図に示すごとく、この断面形状の理二論
的点列Ｐ１・・・・・・Ｐ８を予め算出しておき、この
スムージング曲線２６から寸法公差ξが２μ以下となる
よう、歯型成形に必要な最少の点列Ｐｌ，Ｐ５，Ｐ８等
を算出し、これらの各点Ｐ１とＰ，，Ｐ５とＰ８等を結
ぶ直線２７，２８を描くと、この直線２７，二２８が砥
石２１の断面形状の成形に必要な補間点列の直線となる
。この補間点列の直線２７，２８がＮ−Ｃ指令値となる
とともに、このＮ−Ｃ指令値によるＮ−Ｃドレツシング
装地１のＸ，Ｙ軸パルスモータ７，．τ９の作動によ
りＸ，Ｙ摺動台６，８が移動することによつて、ダイヤ
モンド刃１４の位置を制御し、同時にＺ軸パルスモータ
１１の作動によりドレスアーム１０が回転し、ダイヤモ
ンド刃１４の軸線３２が歯形形状の任意の点で法線と一
致するようにこれの角度を制御しその先端１５で砥石２
１を所要の断面形状に成形するようになつている。

いま、被研削物のロータ素材２３を研削する場合は、第
５図、第６図に示すごとく、ロータの歯型の型の捩れ角
度θに対応して砥石２１を、クレードル５の旋回中心線
５ｂを中心として旋回させ、その時の砥石の厚み中心線
２９がクレードル５の旋回角度調整前のＺ軸線に対して
ロータ素材２３の捩れ角度に対応して角度θとなるまで
傾斜させる（図中中心線２９ａで示す）とともに、Ｎ−
Ｃドレツシング装置１のクレードル５を旋回し、その上
方のＸ，Ｙ軸平面が上記砥石２１の傾斜した中心線２９
ａに対して直角になるように傾斜させる。砥石２１によ
るワーク素材２３の研削は、必ずロータ素材２３が軸線
２２に沿つて一方向、例えば、第１図において下左から
上右方向に移動する場合にのみ行い、逆方向の移動に際
しては、砥石２１はワーク素材２３から離れており研削
しない。

そして、この逆方向の移動時に適宜ドレツシングを行な
う。すなわち、Ｎ−Ｃ指令によつて、Ｎ−Ｃドレツシン
グ装置１が作動し、Ｙ軸パルスモータ７の駆動により、
ダイヤモンド刃１４を所定ピツチ（例えば０．０５ｍ７
ｒ１）だけ、砥石２１を押付けるようにＹ軸５ｂ上を前
進する。

その後、ドレスアーム１０の回転軸であるＺ軸１６がＸ
，Ｙ軸パルスモータ７，９の駆動により第７図に示す運
動軌跡線３０に沿つて移動すると同時に、ダイヤモンド
刃１４の軸線３２がＺ軸パルスモータ１１の駆動により
この砥石断面形状線３１に対し、その任意の点において
法線と一致するように回転し、ダイヤモンド刃１４の先
端１５が図示の砥石断面形状線３１に沿つて移動して砥
石２１を成形するようになつている。なお、第８図はＮ
−Ｃ指令によつてＮ−Ｃドレツシング装置１が作動する
状態を示すものである。ところで、上記のごとく、砥石
２１によつてロータ素材２３の研削が行なわれた場合、
その加工とともに、砥石２１が摩耗し、その断面形状に
くづれが生じる。

この形状くづれが、そのまま製品ロータに転移されるの
で、それが製品ロータとしての許容範囲を越えるまえに
、ダイヤモンド刃１４により、上記断面形状を修正成形
する必要がある。そして、この成形が繰返されると、砥
石２１の外径が時々刻々、減少方向にであるが、変化す
る。加えて、上記砥石断面形状線３１は、ロータ素材２
３に所定の断面形状を有する歯部を形成するものであり
、砥石２１の径が変化するに従つて、その形状も非線形
的に変化する。即ち、具体的にこれを雄ロータ歯形を対
象とした砥石形状を例として説明すると、第１０図に示
す如く砥石２１の外径が４００ψの時を実線で、３５０
ψに減径した時を破線で示した様に、殊にロータの頂部
近傍を加工する部分での変化、即ち形状誤差δが大きく
、かつそこに至るまでの変化も非線形的に変化する。

これは研削状態が所謂干渉切りであるためと推察される
。従つて、厳密に形状誤差をなくすためには、上記砥石
外径の変化に伴つて砥石断面形状線３１を指示するＮ−
Ｃ指令値を変えねばならないことになる。しかし、この
ようにすると、異なつたＮ−Ｃ指令テープを多量に要す
るため、そのテープが長くなり、高価な磁気テープを使
用しているので不経済となる。そこで、第９図に示す如
く、横軸に砥石外径Ｄ１縦軸に、ある砥石外径における
所要断面形状を基準として、異なる砥石外径における所
要断面形状と上記基準の断面形状との形状誤差δを取り
、両者の関係（曲線３３）を理論的に求める。図示する
ように、砥石外径Ｄｉ＋１，Ｄｉでの所要断面形状間の
形状誤差はδｉ＋１であり、同様に砥石外径Ｄｉ，Ｄｉ
−１に関する形状誤差はδｉ−１となる。そして、ロー
タの製品許容誤差は上記形状誤差の許容値でもあり、上
記形状誤差δｉ＋１，δｉ−１を上記許容値（例えば０
．０１ｎ）に等しくとり、例えばＤｉ＋１＝ψ５００ｕ
とした場合、Ｄｉ−ψ４９５Ｗ１ＫＤｉ−１＝ψ４９０
詣となる。従つて、Ｄｉ＋１からＤｉ−１までの間には
、０．０２ｎの誤差があり、これが求める形状に対する
許容範囲とすれば、Ｄｉに対して±０．０１１１！の許
容誤差があることとなる。そこで、この許容誤差範囲内
をＤｉにおける所要断面形状にて代用すると、Ｄｉ＋１
からＤｉ−１へと砥石径が減少する間に上記実例におい
ては、｛（Ｄｉ＋１）一（Ｄｉ−１）｝÷（０．０５×
２）―（５００−４９０）÷０．１＝１００即ち、１０
０回ドレツシングされることとなる。

これにより、所要Ｎ−Ｃ指令テープは１００回に１度、
変えればよく、かつ、製品誤差を許容範囲におさめるこ
とができる。なお、上記砥石外径は、ダイヤモンド刃１
４の前進（上記例では１回あたり０．０５１１）を何回
繰返したかをカウントすることにより算出できる。

上記のごとく、Ｎ−Ｃ指令によつてＮ−Ｃドレツシング
装置１を作動させた後、支持枠１７とともに、砥石２１
をＹ軸５ｂに沿つて前進させて、ロータ素材２３に接触
させる。そして、砥石２１とロータ素材２３とを回転さ
せると同時にこれら両者のいずれか一方、または、両者
をロータ素材２３の軸線２２に沿い互いに反対方向に平
行移動させると、砥石２１の研削によつてロータ素材２
３に所要の歯型が成形される。以上の説明から明らかな
ように本発明は、Ｎ一Ｃ指令テープによつて１台のドレ
ツシング装置をＸ，Ｙ軸方向およびＺ軸の回りに作動さ
せるようにしたため、従来のごとくテンプレートにより
カツタ一の歯形形状を修正するような熟練工による作業
の必要がなく、砥石断面の形状修正を簡単に行なうこと
ができる。

そして、砥石外径の減少とともに、ロータの歯形に対応
する砥石の所要断面形状は、刻々変化するのであるが、
ドレツシングに際しては、上記変化すなわち砥石断面の
形状誤差が許容範囲にある間は、１つの断面形状で代用
することにより形状修正しているため、Ｎ−Ｃテープを
短くすることができ、かつロータの歯形形状の加工精度
ならびに、その表面精度も大幅に向上させることができ
る。

また、荒旋削加工後に、適宜熱処理を施して高硬度とし
たロータ素材を加工することができ、雌ロータによる駆
動を行なうことができる。

さらに、ロータの歯形形状の加工精度の向上がコンプレ
ツサ一として構成したときの圧縮効率を向上させること
ができ、加えて、コンプレツサ一の振動、騒音を低下さ
せることができる他、加工時間の短縮により汎用品とし
てロータの量産をすることができる等産業価値の大なる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるロータの研削仕上げ加工方法を
適用したロータの加工装置の斜視図、第２図は第１図に
おけるＮ−Ｃドレツシング装置の斜視図、第３図はロー
タの軸直角断面図、第３ａ図は、第３図をＡ方向から見
た図、第４図は砥石の歯形形状の理論的点列の図面、第
５図は第１図の平面図、第６図は第１図の正面図、第７
図は第１図における砥石の断面成形状態を示す断面図、
第８図は第１図におけるＮ−Ｃドレツシング装置の作動
系統を示す説明図で、第９図は砥石外径の変化による砥
石断面の形状の変化（形状誤差）を示す図面、第１０図
は砥石断面形状の変化（形状誤差）の一例を示す図面で
ある。１・・・・・・Ｎ−Ｃドレツシング装置、２・・・・・
・砥石台、５・・・・・・クレードル、７・・・・・・
Ｙ軸パスルモータ、９・・・・・・Ｘ軸パルスモータ、
１０・・・・・・ドレスアーム、１１・・・・・・Ｚ軸
パルスモータ、１４・・・・・・ダイヤモンド刃、１５
・・・・・・先端、１６・・・・・・Ｚ軸線、１９・・
・・・・軸、２０・・・・・・砥石の軸線、２１・・・
・・・砥石、２２・・・・・・ワーク軸線、２３・・・
・・・ロータ素材、２４・・・・・・雌ロータ、２５・
・・・・・雄ロータ、３０・・・・・・運動軌跡線、３
１・・・・・・砥石断面形状線。

Claims

【特許請求の範囲】

１スクリューコンプレッサーのロータとして必要な軸
直角断面形状と、軸線に対して所定の捩れ角とを有する
雌雄一対のロータを組合せて回転させることにより、目
的流体を圧縮するようにしたスクリューコンプレッサー
のロータの研削仕上げ加工方法において、直交するＸ、
Ｙ軸を含む平面上のＹ軸上に、ドレッシング装置、砥石
、ロータ素材を配置し、Ｘ、Ｙ軸を含む平面上で、Ｘ、
Ｙ軸いずれの方向にも移動可能で、かつその平面に垂直
なＺ軸を中心に、該平面内で旋回可能に支持された上記
ドレッシング装置のダイヤモンド刃の先端に、上記ロー
タの歯形形状および上記砥石の外径寸法に対応した砥石
の所要断面形状を得るに必要な運動軌跡をＮ−Ｃ制御し
て描かせることにより、また、上記運動軌跡を、砥石、
外径の変化に基づく上記所要断面形状の変化量が製品ロ
ータとしての加工精度の許容範囲内にある間は一定に保
ち、許容範囲を越える毎に新たな運動軌跡に更新するこ
とにより、上記Ｙ軸を含む水平面内にあり、Ｙ軸と直交
する軸心を有する回転軸に支持され、かつ中心が上記軸
心とＹ軸との交点と一致せる上記円盤状の砥石にそれを
回転させて上記制御されたダイヤモンド刃の先端の運動
軌跡に相応する形状を付与すると共に、上記ドレッシン
グ装置および砥石とを、Ｙ軸を中心にロータの捩れ角に
対応した角度だけ傾斜させて、上記ロータ素材および砥
石とを回転させると共に、上記ロータ素材あるいは砥石
のいずれか一方、または双方を、上記ロータ素材の軸線
に沿い平行移動させて研削するようにしたことを特徴と
するスクリューコンプレッサーのローターの研削仕上げ
加工方法。