圓柱螺旋面螺桿是動(dòng)力機(jī)械

1、圓柱螺旋面螺桿是動(dòng)力機(jī)械、傳動(dòng)機(jī)械中的典型零件，因其具有傳動(dòng)功率大、噪音低、相關(guān)的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，在石油鉆采機(jī)械、橡膠機(jī)械、氣體壓縮機(jī)械及各種輸送泵類等領(lǐng)域中的應(yīng)用獲得較大的發(fā)展。隨著螺桿應(yīng)用領(lǐng)域的推廣，其結(jié)構(gòu)也發(fā)生了很大的變化。截面廓形曲線由傳統(tǒng)的漸開線、擺線等單線型，向更復(fù)雜的復(fù)合線型發(fā)展。同時(shí)，大型螺桿的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，如石油鉆采機(jī)械中螺桿鉆具的螺桿泵轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度達(dá)到3～6m。為了滿足這類復(fù)雜大型螺桿高效低

2、成本加工的要求，80年代初，國(guó)外提出了無(wú)瞬心截面包絡(luò)法銑削加工螺桿的新工藝，并推出了相應(yīng)的專用數(shù)控機(jī)床。90年代中期，國(guó)內(nèi)也研制了同類數(shù)控機(jī)床。這種新工藝采用硬質(zhì)合金盤形銑刀，切削速度高，金屬切除率大，提高了生產(chǎn)率，降低了加工成本。在石油機(jī)械廠、流體傳動(dòng)機(jī)械廠推廣應(yīng)用并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。但這種新工藝的加工精度問(wèn)題尚未取得理論上的研究成果。特別是在三坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工時(shí)，因切削軌跡為空間曲線而引起的包絡(luò)誤差，尚無(wú)文獻(xiàn)論及。本文從生

3、產(chǎn)中存在的實(shí)際問(wèn)題出發(fā)，對(duì)刀尖圓弧半徑，螺桿螺旋角的變化，刀具安裝精度以及直線切削刃干涉切削等產(chǎn)生的加工誤差，從理論上進(jìn)行分析研究，并提出提高工件加工精度、降低表面粗糙度的方法。2無(wú)瞬心截面包絡(luò)法加工無(wú)瞬心截面包絡(luò)法加工在三軸數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行，如圖1所示。由于工件的截面廓形復(fù)雜，無(wú)法利用通用CNC系統(tǒng)直接編程，常采用計(jì)算機(jī)輔助自動(dòng)編程系統(tǒng)進(jìn)行編程。目前國(guó)內(nèi)外的編程算法都是在工件理論端截面廓形的基礎(chǔ)上，對(duì)刀具的刀尖圓弧半徑采取等距線補(bǔ)償，忽

4、略了刀具相對(duì)工件傾斜一個(gè)固定的安裝角S而引起的各種誤差，而這種誤差在一定的條件下可能成為影響工件廓形精度的主要因素。圖1無(wú)瞬心截面包絡(luò)法加工原理圖[ALIGN]3無(wú)瞬心包絡(luò)法加工圓柱螺旋面螺桿的誤差分析在無(wú)瞬心包絡(luò)法加工螺桿的工藝過(guò)程中，影響加工精度的因素很多，本文著重當(dāng)r=1.2mm時(shí)，Dr=0.2964mmr=4mm，Dr=0.954mm可見(jiàn)刀尖圓弧半徑r引起的誤差較為顯著。2.刀具安裝高度對(duì)加工精度的影響由于銑床、刀具的制造、裝配

5、精度的影響，致使刀具安裝高度與工件軸心線不等高。設(shè)刀具的實(shí)際安裝高度高于理論高度Dh，致使刀具的切削點(diǎn)發(fā)生了變化，在該點(diǎn)的廓形法向誤差為D，如圖2所示。圖2刀具安裝高度對(duì)加工精度的影響[ALIGN]△=△hsinα式中△h——實(shí)際安裝高度與理論安裝高度的差值α——工件廓形的法線與X軸的夾角△——工件廓形法向誤差若△h=0.1mm，α=45時(shí)，則△=0.0707mm，可見(jiàn)刀具安裝高度的精度對(duì)加工精度的影響不可忽視。這種誤差使工件廓形發(fā)生偏

6、斜而生產(chǎn)廓形不對(duì)稱誤差。4降低加工誤差的方法為了達(dá)到提高工件的加工精度、降低其表面粗糙度、消除刀具與工件的干涉、提高刀具壽命的目的，我們改善了刀具結(jié)構(gòu)，并利用空間嚙合原理求出刀具與工件的嚙合點(diǎn)；按理論嚙合點(diǎn)計(jì)算刀具相對(duì)于工件的位置，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行數(shù)控編程。按該程序加工可得到工件的理論廓形，從而提高了螺旋面螺桿鉆具轉(zhuǎn)子的加工精度。采用這種編程方法，可以盡量增大刀片的刀尖圓弧半徑，提高刀片抗沖擊強(qiáng)度，降低表面粗糙度。我們研制了錯(cuò)齒組合盤