[发明专利]大型螺杆压缩机转子的分段磨削方法

说明书

技术领域

本发明属于机械加工方法技术领域，具体涉及一种大型螺杆压缩机转子的分段磨削方法。

背景技术

近年来，由于螺杆压缩机具有平稳的高速运转、多相混输、排气量几乎不受排气压力影响及易于操作维护等特点，被广泛应用于机械﹑化工﹑冶金﹑建筑﹑矿山﹑航天等工业领域中，作为其核心部件的螺杆转子的加工问题得到了广泛的关注。

随着成形磨削技术的日益成熟，成形磨削被越来越多的用到复杂曲面的精加工中，空气压缩机用螺杆转子的精加工常采用成型砂轮磨削加工法。但在成形砂轮磨削加工的过程中也出现了很多亟待解决的问题，伴随着机械制造业的发展，在矿山、建筑、航空等领域被广泛使用的螺杆压缩机日益大型化，与其配套使用的螺杆转子也随之变大，对螺旋转子的加工提出了更高的要求，螺旋面较大的齿槽宽度使砂轮成形磨削面临着巨大的挑战，如要将砂轮一次修整成与转子型线相配合的成形砂轮，就要增大砂轮厚度，于是就出现了以下问题：随着砂轮厚度的增大，势必使砂轮质量增大，磨削面积增大、磨削力增大；砂轮的质量增加对机床床身的刚度提出更高的要求，增大机床尺寸，增加电机负载；大型砂轮的转动会引起机床较为强烈的振动，影响加工精度，势必对机床制造提出更高要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大型螺杆压缩机转子的分段磨削方法，能够实现普通砂轮在普通螺杆转子磨床上对大型螺杆转子进行磨削，避免了通过提高机床尺寸、砂轮尺寸等方法所需的高成本的投入，可以实现在现有小规格机床上磨削加工。

本发明所采用的技术方案是：一种大型螺杆压缩机转子的分段磨削方法，具体包括如下步骤：

第一步，修整圆弧砂轮

通过砂轮修整装置将平行砂轮修整为外圆半径为r的圆弧砂轮；

第二步，依据初始分段行距选取转子型线型值点

根据第一步确定的圆弧砂轮外圆半径r以及通过加工精度要求确定的切削残留高度h，通过如下公式确定初始分段行距l：

再根据上述初始分段行距l，通过三次参数样条插值法确定转子型线型值点；

第三步，计算圆弧砂轮加工转子的包络路径；

第四步，分段加工螺旋槽，直至分别完成每一个螺旋槽的整体加工；即可完成大型螺杆压缩机转子的分段磨削加工。

本发明所采用的技术方案的特点还在于，

第一步中圆弧砂轮的外圆半径r与平行砂轮的宽度d的比例关系为0.5:1～0.7:1。

第三步中计算圆弧砂轮加工转子的包络路径的具体为：

将第二步中选取的转子型值点作为圆弧砂轮回转面与待加工工件螺旋面的接触点，在任一接触点M处有公共的法线矢量n，可得如下公式(2)～(5)：

通过上述(2)～(5)公式求解θ、α、φ，再根据θ、α、φ以及公式(6)、(7)分别求接触点M点在工件坐标系和砂轮坐标系中的坐标M_s(x,y,z)和M_g(X,Y,Z)；

再根据公式(8)求得对应于接触点M的砂轮中心O点在工件坐标系的坐标O(x_g,y_g,z_g)：

假设只有砂轮运动，对于转子端截形的不同型值点M_i(x_i,y_i)可通过(2)～(8)式求得砂轮分段磨削转子时的系列砂轮中心点，构成刀位轨迹坐标O_i(x_gi,y_gi,z_gi)，故还需通过根据式(9)将砂轮刀位轨迹转化为机床的运动轨迹，得到转子工件调整相对位置时砂轮与转子的中心距a和转子工件调整相对位置时的旋转角度δ：

以上的一系列(a,δ)代表了分段磨削转子时砂轮相对工件的位置参数，从而构成了圆弧砂轮加工转子的包络路径；

其中：

n_M：转子螺旋面的法线矢量；

n′_M：砂轮回转面在工件坐标系中的法线矢量；

n_x：转子螺旋面法线矢量的x向分量；

n_y：转子螺旋面法线矢量的y向分量；

n_z：转子螺旋面法线矢量的z向分量；

p：螺旋参数为型线绕z轴转过单位角度时，沿轴线方向移动的距离，