单螺杆泵转子加工

转子的形状可以看成无数个及薄的圆盘相叠加而形成的，它们的圆心组成一个螺距为t的螺旋线。转子的任意截面都是直径为d的圆。为了形象直观的反映出转子的形线方程，我们利用图二来确定转子表面形线方程式的简图，利用两个座标系统：动座标系统X101Y1和转子的中心01相连，方向维持一定，定座标系统X02Y和转子本身中心相重合，O2Z为转子本身的中心线。任意横截面Z的圆心为01，截面的位置由Z的座标所确定，或由角度φ所确定。

转子工作表面任一点m在定坐标中的位置X、Y、Z可由θ和φ的函数来表示：

X=X1+X01=R·sinθ+e·sinφ

Y=Y1+Y01=R·cosθ+e·cosφ

Z=Z01=(t／2π)·θ

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式中φ—M点相对动座标X101Y1的转角

0-动坐标X101Y1相对定座标XOY的转角

t-转子螺距

由式(1)得：(X—e·sinθ)2=R2·sin2φ(4)

由式(2)得（Y—e·cosθ)2=R2cos2φ(5)

由式(3)得θ=(2πZ)／t(6)由(4)加(5)得：(x—e·sinθ)2+(Y—e·cosθ)2=R2(7)

将(6)代入(7)得转子曲面方程为：

{X-e·sin(2πZ／t)}2+{Y—e·cos(2πZ／t)}2=R2

令X=0，得转子的轴线曲面为：

Y=±{R2-e2·sin2(2πZ／t)}1/2+ e·cos(2πZ／t）

转子的轴面曲线为转子和YO2Z平面的交线方程。如果以此曲线绕转子中心线O2Z作螺距为t的螺旋运动，就可行成转子表面。所以转子的形线方程为：

Y=±{R2-e2·sin2(2πZ／t)}1/2+ e·cos(2πZ／t）

2 转子的数控加工

下面结合笔者几年的实际操控经验和借鉴相关理论研究成果，就螺杆泵转子的数控加工方法与大家做一下交流：

现在国内稍大型生产厂家已由3．5轴联动向4轴、5轴联动、集成化、大型化、中心化发展，我所操控的机床为2个直线进给自由度，3个圆周旋转自由度的5轴联动数控加工中心，机床本体产自奥地利，应用软件为美国硅谷的ROPOTP公司提供，是九十年代末期国际上领先的转子加工设备，转子大、小径加工精度为±0．O1mm，光洁度可达到3．2以上，后序的磨削加工余量仅为0．04-0．06mm，磨削加工方便、快捷、精度高。工件水平放置，一端固定于三爪气动卡盘上，另一端为自动锁紧的液压顶尖，工件中间由二个活动托架支撑。转子的切削刀具为旋风式内铣刀，刀盘呈蝶状，略带锥形，刀盘上均匀安装6把截面为直角梯形的刀杆，刀杆上装有三角形可转位标准刀片，刀片一般采用德国可乐满或山特维克出品的粉末冶金刀具，刀片表面镀有抗冲击、耐高温的立方氮化硼，这样该刀片就可以较大的切削量、较高的切削速度进行加工，此外刀具还具有转位迅速、更换方便、调整灵活等特点。每片刀片可连续加工180分钟，6米工件从粗车、半精车、到精车一枚刀片足够，经济效益十分显著。刀片连同刀杆固定在刀盘特定的凹槽内，刀盘由主电机驱动高速旋转，形成铣削加工的主切削运动；工件固定在卡盘上后，由辅助加工机构和伺服电机带动，按照一定的程序和设定的速度匀速缓慢旋转；在主计算机程序的控制下，各轴均按照设定的速度运行，并即时显示各运行参数，如主轴速度、刀盘转速、切削抗力、冷却润滑状况，万一出现异常能够立即报警、停机，这样刀盘高速旋转的同时在刀盘座伺服电机的带动下，沿工件中心方向做直线进给运动，刀盘中心与工件中心相差一个偏心距e，工件在卡盘的带动下每旋转一周，刀盘座沿工件中心方向行进一个螺距t，综上几个运动即合成连续不断的螺杆泵转子形线的表面，加工出成型的转子。