螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子多軸加工工藝及VERICUT 仿真加工

龍衛(wèi)仁，廖桂波，尹秉奎

（珠海城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東珠海 519090）

0 引言

轉(zhuǎn)子是螺桿式壓縮機的核心零件，轉(zhuǎn)子齒形的發(fā)展在很大程度上決定了壓縮機的進(jìn)步和效率的提升，而轉(zhuǎn)子加工工藝又是確保轉(zhuǎn)子質(zhì)量的重要因素[1]。壓縮機陰陽轉(zhuǎn)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(yè)技術(shù)的發(fā)展，車銑復(fù)合加工、多軸加工技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，研究發(fā)現(xiàn)車銑復(fù)合中心加工螺桿轉(zhuǎn)子齒形曲面的生產(chǎn)制造成本低于螺桿專用銑床[2]。結(jié)合運用UG 軟件與Vericut 軟件可以降低開發(fā)成本、提高生產(chǎn)效率，能發(fā)現(xiàn)編程過程中潛在的碰撞問題，優(yōu)化刀具切削刃長度及刀具懸伸，為實際生產(chǎn)提供參考依據(jù)[3]。

1 毛坯

零件材料為45#鋼，硬度為38～40 HRC，利用車床或數(shù)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(jù)生產(chǎn)加工零件的結(jié)構(gòu)特點，螺桿壓縮機轉(zhuǎn)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(jù)零件的結(jié)構(gòu)特征及零件大小，為提高生產(chǎn)加工效率，一般采用較大刀具進(jìn)行開粗加工。根據(jù)螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子零件結(jié)構(gòu)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(jìn)行開粗加工，刀具D16R1，轉(zhuǎn)速2500 r/min，進(jìn)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(qū)域，故需要再次使用直徑較小的刀具進(jìn)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(zhuǎn)速3000 r/min，進(jìn)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(chǎn)品加工表面質(zhì)量，給精加工時留下均勻的表面加工量，故在精加工前進(jìn)行半精加工，見表1。

表1 半精加工及精加工工藝參數(shù)

圖3 半精加工

圖4 弧面精加工

圖5 側(cè)面精加工

圖6 底面精加工

4 Vericut 仿真及結(jié)果

進(jìn)入Vericut 軟件進(jìn)行仿真加工：選擇相應(yīng)的機床控制文件及機床文件，加載在UG 軟件中創(chuàng)建的螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子零件的毛坯，調(diào)整好尾座及頂針位置，設(shè)置G54 加工坐標(biāo)系，在Vericut軟件完成對刀操作，根據(jù)UG 程序中所使用的刀具在Vericut 中創(chuàng)建加工刀具，一切就緒后，導(dǎo)入數(shù)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(fā)生碰撞，通過仿真結(jié)果到UG 軟件中解決相應(yīng)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(yōu)化，為實際生產(chǎn)加工提供依據(jù)。最后仿真結(jié)果如圖7 所示。

5 結(jié)論

采用UG 等CAD/CAM 軟件構(gòu)建零件的數(shù)字化模型及編制數(shù)控程序，將數(shù)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(yōu)化切削所用刀具的切削刃長度及懸伸長度，為實際生產(chǎn)加工提供依據(jù)，以減少生產(chǎn)加工中的振動和加工變形，提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。

圖7 Vericut 仿真加工結(jié)果