一、引言

　　羅茨真空泵、羅茨鼓風(fēng)機(jī)要求兩同步運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)子與殼體之間氣體泄露量較小蛋叼，容積利用系數(shù)盡可能大，轉(zhuǎn)子要有較好的幾何對(duì)稱性剂陡。這些要求是靠轉(zhuǎn)子型線來完成狈涮。轉(zhuǎn)子的型線設(shè)計(jì)有多種方法，其中三葉漸開線轉(zhuǎn)子型線是比較容易繪制的鹏倘。本文利用CAD/CAM技術(shù)對(duì)三葉漸開線轉(zhuǎn)子型線進(jìn)行修正確定合理的加工方法聋伦。

　　二旋圆、三葉漸開線轉(zhuǎn)子的理論型線

　　1巧鉴、繪制三葉漸開線轉(zhuǎn)子型線

　　利用CAXA軟件繪制的三葉漸開線轉(zhuǎn)子型線的理論型線袁朗。作圖過程如下：

　　(1)以R為半徑，O1肉敏、O2為圓心作兩節(jié)圓相切于P點(diǎn)帮冶，t-t是公切線。過P點(diǎn)作直線n-n索击，與t-t成壓力角α(本α=50°）隧帜。

　　(2)以O(shè)1、O2為圓心邢侵，分別作圓與n-n線相切豫柿，得到半徑為r的漸開線基圓。

　　(3)將節(jié)圓的圓周均分六等版鳞，等分點(diǎn)分別為b剧灰、c栓栋、d、e匣吊、f儒拂、g。由下轉(zhuǎn)子的基圓展開漸開線色鸳，通過c點(diǎn)交n-n線于K1點(diǎn)社痛。以P點(diǎn)為圓心，PK1為半徑命雀，作圓弧K1JK2蒜哀，該圓弧為下轉(zhuǎn)子的齒頂圓弧，也是上轉(zhuǎn)子的腰部型線咏雌。

　　(4)由上轉(zhuǎn)子基圓展開漸開線凡怎，通過K1點(diǎn)交基圓的切線HI延長(zhǎng)線于L2，上轉(zhuǎn)子的齒頂是以I為圓心赊抖，I L2為半徑的圓弧L1L2。

　　(5)利用CAD的對(duì)稱功能寨典，作出全部的型線氛雪。

　　2、型線分析

　　漸開線轉(zhuǎn)子的齒頂和腰是同一條圓弧耸成，上下轉(zhuǎn)子中的漸開線是由相同大小的基圓上展開的灶昏。從理論上講，當(dāng)一個(gè)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)台泥，與另一個(gè)轉(zhuǎn)子嚙合不會(huì)產(chǎn)生干涉言雀。

　　3、容積利用系數(shù)λ

　　轉(zhuǎn)子齒頂?shù)睫D(zhuǎn)子中心的距離Rm=R+P K1必胜。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周掃過的吸氣面積Ak等于轉(zhuǎn)子Rm所掃過的面積與轉(zhuǎn)子面積A的差刚哼。

　　容積利用系數(shù)λ是轉(zhuǎn)子掃過的吸氣面積與掃過的圓面積之比，容積利用系數(shù)λ是反應(yīng)轉(zhuǎn)子的吸氣的效率誓梦〉げ校可以看出，轉(zhuǎn)子面積較小或者轉(zhuǎn)子齒頂?shù)睫D(zhuǎn)子中心的距離Rm越大夯饲，容積利用系數(shù)λ就大搬体。

　　三、三葉漸開線轉(zhuǎn)子型線的修正

　　1撑雨、實(shí)例

　　軸心距為100mm垮川，壓力角為50°的三葉漸開線轉(zhuǎn)子理論型線，用CAD軟件的查詢功能

　　2戴卜、三葉漸開線轉(zhuǎn)子型線的修正

　　將壓力角α適當(dāng)減小逾条，齒頂半徑PK1適當(dāng)增大近她，對(duì)型線進(jìn)行這種修正的目的是為了增大容積利用系數(shù)λ，但當(dāng)α<30°時(shí)膳帕，轉(zhuǎn)子嚙合過程中會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象粘捎，因此在作圖過程中對(duì)型線進(jìn)行適當(dāng)修正，以避免干涉現(xiàn)象危彩。具體作圖方法如下：

　　(1)以R為半徑攒磨，O1、O2為圓心的兩節(jié)圓相切于P點(diǎn)汤徽，t-t是公切線娩缰。過P點(diǎn)的直線n-n，與t-t成壓力角α(本α=28°谒府、O1O2=100mm拼坎、R=50mm)。

　　(2)以O(shè)1完疫、O2為圓心泰鸡，分別作圓與n-n線相切，得到半徑為r的漸開線基圓躯饿。

　　(3)將節(jié)圓的圓周均分六等障翼，等分點(diǎn)分別為b、c犯弯、d谚茅、e、f意澡、g昙椭。由下轉(zhuǎn)子的基圓展開漸開線，通過c點(diǎn)蒜丙。利用CAD的對(duì)稱功能因饥，分別作出通過b、d點(diǎn)的漸開線翰倡。

　　(4)以O(shè)2為圓心器赦，Rm=75mm為半徑作出齒頂圓。作圓弧K1JK2吹似，使之分別相切于過c點(diǎn)刚垦、b點(diǎn)的漸開線和Rm為半徑的齒頂圓。為避免轉(zhuǎn)子嚙合過程中的干涉現(xiàn)象喷楣，取rm=23.75mm趟大，以O(shè)1、O2為圓心作出齒根圓铣焊。過O2點(diǎn)作直線p-p與直線t-t成30°逊朽，交齒根圓于J′點(diǎn)罕伯。過J′點(diǎn)以圓弧K1JK2的半徑為半徑作圓弧K1′J′K2′。通過c點(diǎn)和d點(diǎn)的漸開線與漸開線基圓的交點(diǎn)h點(diǎn)和i點(diǎn)分別作圓弧K1′J′K2′的切線叽讳，交圓弧K1′J′K2′于K1′點(diǎn)和K2′點(diǎn)追他。

　　(5)利用CAD的對(duì)稱、拷貝功能岛蚤，作出全部型線邑狸。

　　3、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)仿真

　　利用CAD的旋轉(zhuǎn)功能可以進(jìn)行轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)仿真涤妒。使上单雾、下轉(zhuǎn)子向相反方向作相同角度的旋轉(zhuǎn)，分析轉(zhuǎn)子嚙合是否發(fā)生干涉她紫。如果產(chǎn)生干涉乐慌，作適當(dāng)修正，直到轉(zhuǎn)子嚙合不產(chǎn)生干涉為止泣幼。經(jīng)過CAD仿真后的轉(zhuǎn)子型線飘含。其中Rm=75mm，A=8265.877 mm2江构，容積利用系數(shù)λ≈0.53艺退。顯然容積利用系數(shù)增大了。

　　四在缆、數(shù)控加工

　　1、加工方法的選擇

　　三葉漸開線轉(zhuǎn)子可以由線切割設(shè)備或數(shù)控銑床或數(shù)控刨床加工隅凡。

　　下面分別對(duì)該三種設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單分析茫失。

　　(1)線切割加工

　　利用線切割軟件對(duì)三葉漸開線轉(zhuǎn)子型線進(jìn)行處理，生成線切割設(shè)備所需要的加工代碼绵捡，然后在線切割設(shè)備上進(jìn)行加工真王。使用線切割設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是加工精度高，不需要專用的夾具安揣，一次裝夾后可以完成轉(zhuǎn)子所有型面的加工街立。其缺點(diǎn)是所加工的轉(zhuǎn)子厚度不能大。使用線切割設(shè)備埠通，加工時(shí)間很長(zhǎng)赎离，效率不高。

　　(2)數(shù)控銑床加工

　　數(shù)控銑床加工三葉漸開線轉(zhuǎn)子需要經(jīng)過三次分度端辱、每次120°來完成梁剔，所以需要設(shè)計(jì)專用夾具。使用CAM軟件對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行造型舞蔽，取其型面的三分之一部分荣病，設(shè)定合適的加工工藝码撰，CAM軟件自動(dòng)生成加工代碼后，由數(shù)控銑床進(jìn)行加工个盆。本文使用CAXA-ME軟件對(duì)的三葉漸開線轉(zhuǎn)子進(jìn)行造型脖岛。選取參數(shù)線加工，R8球頭刀颊亮，表面殘留高度為0.005mm柴梆，生成的加工軌跡。使用數(shù)控銑床加工轉(zhuǎn)子精度高编兄。缺點(diǎn)是加工時(shí)間長(zhǎng)咕烟，不適合批量生產(chǎn)。

　　(3)數(shù)控刨床加工

　　三葉漸開線轉(zhuǎn)子的加工實(shí)質(zhì)上是兩維的加工淀祟。轉(zhuǎn)子型線的軌跡是兩軸插補(bǔ)軌跡憎对，厚度方向的軌跡是直線軌跡。數(shù)控刨床是兩維加工設(shè)備酌铺，直線加工由滑枕運(yùn)動(dòng)來完成散岩，而轉(zhuǎn)子型線的加工可以由牛頭上的溜板上下運(yùn)動(dòng)和工作臺(tái)面橫向運(yùn)動(dòng)的聯(lián)動(dòng)來完成的。數(shù)控刨床的加工效率主要取決于滑枕運(yùn)動(dòng)的速度辕洗，由于滑枕運(yùn)動(dòng)的速度比銑床任一軸的加工運(yùn)動(dòng)速度快得多萌圣，所以采用數(shù)控刨床加工轉(zhuǎn)子的效率很高，適合批量生產(chǎn)趋亡。

　　2低海、數(shù)控刨床的加工程序的編制

　　數(shù)控刨床的滑枕作前向運(yùn)動(dòng)時(shí)，刨刀隨滑枕運(yùn)動(dòng)切削工件挪其。前向運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)顿蝇，刨刀接受數(shù)控系統(tǒng)指令抬起，隨滑枕作后向運(yùn)動(dòng)什猖。此時(shí)票彪，刨刀不切削工件，同時(shí)不狮，刨床牛頭上的上下溜板和工作臺(tái)作插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)降铸。滑枕后向運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)摇零，等待正向運(yùn)動(dòng)的指令推掸。數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出正向運(yùn)動(dòng)指令時(shí)，刨刀下落遂黍，隨滑枕作前向運(yùn)動(dòng)终佛，切削工件。本文中雾家，刨刀抬起铃彰，牛頭上的上下溜板和工作臺(tái)聯(lián)動(dòng)是由定義為M10的指令完成绍豁；而刨刀下落，滑枕前向運(yùn)動(dòng)是由定義為M11的指令完成牙捉。

　　對(duì)已經(jīng)生成的數(shù)控銑床加工三葉漸開線轉(zhuǎn)子的程序進(jìn)行修改竹揍，刪除所有Y軸運(yùn)動(dòng)的指令代碼，相應(yīng)地補(bǔ)充M10橘凿、M11指令棱悄，這就形成了數(shù)控刨床的加工指令。實(shí)際加工一只如所示寡络，厚度為179.5mm的三葉漸開線轉(zhuǎn)子的時(shí)間僅為60分鐘鬼壹，其效率是數(shù)控銑床加工、線切割設(shè)備加工的幾十倍述搀。

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