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一種單螺桿壓縮機星輪加工機床
發布時間:2016-02-02 13:16:14
單 螺桿壓縮機可應用在空氣動力、制冷及石油化工等領域,但由于星輪齒型面的易磨損,其進一步發展受限。為改善星輪齒的壽命,本小組提出一種星輪齒型面的協同 構造方法。然而,由于該型面屬于一種全新的型面,傳統數控雙軸星輪加工機床及加工方法已不再適用,而先進的七軸五聯動數控機床雖可用于加工星輪齒型面,但 功能過度冗余,加工效率較低。為解決新型面星輪齒的加工問題,本小組發明一臺六軸兩聯動星輪加工專用數控機床(注:機床專利名稱為“一種單螺桿壓縮機星輪 加工機床”,專利號為ZL 2011 1 0189256.8),具有高效、低成本、高精度、高可靠性和易校對的特性,且該機床工件臺和刀架臺的運動方式既可滿足新型面星輪齒的加工,亦可滿足常規 型面星輪齒的加工。目前該機床已加工出精度符合要求的星輪齒,并已通過數臺樣機性能試驗的驗證。
成果內容提要
      單螺桿壓縮機螺桿星輪嚙合副新型線的提出,必然會對加工方法提出挑戰。目前新 型線螺桿轉子加工機床已經被成功研制,因此,新型線星輪齒的加工就成為了新嚙合副工業化的關鍵問題所在。為解決新型面星輪齒的加工問題,本小組發明研制出 一臺單螺桿壓縮機星輪加工機床。機床總體設計方案如下:

圖1  機床總體設計方案(見附件5專利文本)
      如圖1所示,該機床主要結構包括床身、立柱、安裝在立柱上的刀具架、床身上的 水平導軌、安裝在水平導軌上的工件臺、工件夾具和刀具夾具幾個部分。共包括6軸,其中A軸為刀具架整體的偏轉軸,W軸為刀具架在回轉盤直徑方向上的移動 軸,Z軸為刀具架整體在鉛直方向的移動軸,X軸為工件臺的縱向進給軸,Y軸為工件臺的橫向調節軸,C軸為工件臺的回轉軸,加工時A軸和X軸為聯動軸。
       機床加工過程見附件11星輪加工專機視頻。
       發明研制出的機床實物如圖2所示,加工出的星輪齒型面如圖3所示。


圖2  機床實物圖

圖3  加工成品
       該機床加工出的星輪齒型面經過嚙合副精度檢測臺檢測,加工精度完全滿足要求。
       該機床主要具有以下三個創新點:
       1)根據本專利機床的特性,首次實現采用大直徑碟形砂輪對星輪復雜齒型面進行磨削加工,提高了加工效率和加工精度。
       2)按照專利描述的特征,該機床在運行時僅有A軸和X軸為聯動軸,其余軸鎖定,大幅提高了加工精度,加工實踐證明,比通用五軸聯動機床加工誤差小一半以下。
       3)本專利專機通過數控編程,可滿足全球所有單螺桿星輪齒型面(單直線型面、多直線型面、單圓柱型面、多圓柱型面)加工。是星輪齒加工的萬能專機。
      總之,該機床是國際上首臺新型線星輪齒加工專機,也是首臺既可滿足新型面星輪齒加工,亦滿足常規型面星輪齒加工的通用型面星輪齒加工專機。
       該機床運行平穩、可靠性高、精度好、加工效率高,具有極大的工業應用價值。 該機床加工出的星輪齒已分別安裝油潤滑單螺桿空壓機、水潤滑單螺桿空壓機、單螺桿化工氣體壓縮機、單螺桿制冷壓縮機、高壓單螺桿壓縮機樣機中,并進行性能 測試和可靠性試驗,結果良好。說明該機床加工出的星輪齒完全滿足工業要求。該機床的成功研制,為新一代單螺桿壓縮機工業化打下了基礎。
社會反映:
       本機床加工出的星輪片已經使用在西安交大思源科技股份有限公司、上海好米技術工業有限公司柳工(柳州)壓縮機有限公司研發的新一代單螺桿壓縮機中,現已完成樣機性能實驗,效果良好。且三家公司均已與西安交通大學壓縮機研究所簽訂協議,獲得該星輪加工機床專利受讓權。
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