螺桿壓縮機轉子多軸加工工藝及VERICUT 仿真加工

龍衛仁，廖桂波，尹秉奎

（珠海城市職業技術學院，廣東珠海 519090）

0 引言

轉子是螺桿式壓縮機的核心零件，轉子齒形的發展在很大程度上決定了壓縮機的進步和效率的提升，而轉子加工工藝又是確保轉子質量的重要因素[1]。壓縮機陰陽轉子的加工方法主要有成型銑削加工法、磨削加工，隨著制造業技術的發展，車銑復合加工、多軸加工技術應用越來越廣泛，研究發現車銑復合中心加工螺桿轉子齒形曲面的生產制造成本低于螺桿專用銑床[2]。結合運用UG 軟件與Vericut 軟件可以降低開發成本、提高生產效率，能發現編程過程中潛在的碰撞問題，優化刀具切削刃長度及刀具懸伸，為實際生產提供參考依據[3]。

1 毛坯

零件材料為45#鋼，硬度為38～40 HRC，利用車床或數控車床車削加工出毛坯外形，兩端圓柱面車削加工到位，中間段螺旋所在位置圓柱面留0.2～0.3 mm 表面余量，長度值車削加工到位，如圖1 所示。

2 工件裝夾方式

根據生產加工零件的結構特點，螺桿壓縮機轉子為圓柱形，適用三爪卡盤裝夾，頂針支撐。三爪卡盤裝夾定心精度高，輔以尾座頂針支撐，增加工件加工過程中的剛性，能降低工件在加工過程的振動和受力變形，裝夾方式如圖2 所示。

3 加工工藝

3.1 開粗加工

根據零件的結構特征及零件大小，為提高生產加工效率，一般采用較大刀具進行開粗加工。根據螺桿壓縮機轉子零件結構特點，由于螺旋式特征，在一個方位無法完成零件的開粗加工。通過采用四軸機床，分別以0°、60°、120°、180°、240°、300°方位進行開粗加工，刀具D16R1，轉速2500 r/min，進給量1800 mm/min，切削深度0.25 mm。

3.2 二次開粗

圖1 毛坯

圖2 工件裝夾方式

為提高加工效率，縮短加工時間，開粗時往往用大直徑刀具，由于開粗加工刀具直徑過大，而零件中又存在較小的區域，故需要再次使用直徑較小的刀具進行二次開粗，二次開粗方式與前次開粗加工相同，加工方位0°、60°、120°、180°、240°、300°，刀具D10R1，轉速3000 r/min，進給量1200 mm/min，切削深度0.3 mm。

3.3 半精加工及精加工

為了保證產品加工表面質量，給精加工時留下均勻的表面加工量，故在精加工前進行半精加工，見表1。

表1 半精加工及精加工工藝參數

圖3 半精加工

圖4 弧面精加工

圖5 側面精加工

圖6 底面精加工

4 Vericut 仿真及結果

進入Vericut 軟件進行仿真加工：選擇相應的機床控制文件及機床文件，加載在UG 軟件中創建的螺桿壓縮機轉子零件的毛坯，調整好尾座及頂針位置，設置G54 加工坐標系，在Vericut軟件完成對刀操作，根據UG 程序中所使用的刀具在Vericut 中創建加工刀具，一切就緒后，導入數控加工代碼，然后仿真加工。仿真加工能檢查出加工過程中是否發生碰撞，通過仿真結果到UG 軟件中解決相應的碰撞問題，同時通過仿真做好刀具的切削刃長度、刀具的懸伸長度等優化，為實際生產加工提供依據。最后仿真結果如圖7 所示。

5 結論

采用UG 等CAD/CAM 軟件構建零件的數字化模型及編制數控程序，將數控程序處理成NC 代碼，在Vericut 軟件中完成虛擬仿真加工，通過虛擬仿真加工來解決多軸加工中潛在的撞刀問題，同時通過仿真加工來優化切削所用刀具的切削刃長度及懸伸長度，為實際生產加工提供依據，以減少生產加工中的振動和加工變形，提高產品生產質量。

圖7 Vericut 仿真加工結果