螺杆加工介紹

螺杆加工介紹
上個世紀70年代北京第一通用機械廠首次從國外引進設備和技術開始研製單螺杆壓縮機。由於單螺杆壓縮機具有壽命長
、效率高

、運轉噪音低
、體積小等一係列優點，並廣泛應用於機械
、船舶
、石油、化工、輕紡等行業。
因此從上個世紀90年代起國內許多企業都在製造生產單螺杆壓縮機。

單螺杆壓縮機由兩個星輪和一個螺杆組成
，其中每個星輪有11齒，螺杆有6個槽。工作時由螺杆帶動星輪轉動，螺杆和星輪的轉速比為11∶6


，由於螺杆和星輪的齒形輪廓複雜
，目前隻有使用專用機床或者使用五座標數控機床才能加工。

早期星輪是使用專用機床加工出來的
，目前星輪零件國內已有直接壓鑄成型的零件出售，已不在需要機床加工星輪。

使用五座標數控機床雖可以加工螺杆
，但數控機床價格昂貴、編程複雜，目前國內使用的廠家很少。但可以肯定使用多軸數控機床銑削、磨削的加工方式是今後的發展方向。

本文介紹的機床是指為加工單螺杆特殊設計的專用機床。由於單螺杆專用機床的定比傳動機構，差動、旋xuan轉zhuan進jin給gei機ji構gou已yi被bei許xu多duo廠chang家jia廣guang泛fan應ying用yong
，所suo采cai用yong的de技ji術shu和he結jie構gou大da致zhi相xiang同tong。本ben文wen僅jin從cong下xia麵mian幾ji個ge方fang麵mian介jie紹shao國guo內nei現xian有you單dan螺luo杆gan專zhuan用yong機ji床chuang布bu局ju和he結jie構gou的de不bu同tong之zhi處chu。

一、介紹機床的布局

壓縮機排氣量的大小決定了星輪、luoganzhijingdedaxiaoheniehezhongxinjudedaxiao
，yinciluoganzhijingdebutong，jichuangdezhuzhouyudaojudehuizhuanzhongxinyebutong。weimanzujiagongbutongzhijingdeluogan，muqianguoneidanluoganjiagongjichuangdebujudazhiyouyixiajizhongfangan。

第一種：機床的主軸與刀具回轉中心的中心距為固定式

機床的主軸與刀具回轉中心的中心距為固定式，中心距不可調整。加工幾種直徑的螺杆就需要幾種中心距規格不同的機床。

優點：機床的結構簡單。

缺點：每種機床隻能加工一種規格的螺杆
，當市場上某種規格的壓縮機螺杆需要量大時，造成一台機床加工，其他機床閑置。

第二種：機床的主軸箱為可回轉式

jichuangkegenjujiagongluoganzhijingdedaxiaozaijiagongqianbazhuzhouxiangxuanzhuanyigejiaodu。zhezhongzhuzhouxiangnenggouhuizhuandejichuangshiduishangshudiyizhongjichuangzaishiyongfangfashangdegaijin
，yudiyizhongjichuangdejiegoujibenxiangtong。

優點：機床的結構簡單，能適應多種規格螺杆的加工。

缺點1：主軸箱旋轉後主軸回轉中心線與刀具回轉中心線間的距離不易精確測量。

缺點2：主軸箱旋轉後主軸前端麵與刀具的回轉中心線間的距離減少，因此加工較大直徑的螺杆受到限製。

第三種：機床的主軸箱為橫向移動式

zhuzhouxiangdibuyudizuozhijianbuzhiyoujuxinghuadongdaogui

，zhuzhouxiangyidongdefangxiangchuizhiyuzhuzhouhuizhuanzhongxinxianbingchuizhiyudaojuhuizhuanzhongxinxian。zhuzhouxiangdedonglitongguohuajianzhouchuangeidizuoneidedaojujingeijigou。

根gen據ju加jia工gong螺luo杆gan直zhi徑jing的de大da小xiao，在zai加jia工gong前qian用yong手shou輪lun絲si杠gang進jin給gei機ji構gou把ba主zhu軸zhou箱xiang移yi動dong到dao適shi當dang位wei置zhi，然ran後hou用yong螺luo釘ding將jiang主zhu軸zhou箱xiang固gu定ding在zai底di座zuo上shang。主zhu軸zhou箱xiang的de移yi動dong距ju離li可ke用yong光guang柵zha尺chi檢jian測ce，位wei置zhi誤wu差cha±0.005mm。

采用主軸箱可橫向移動的一個機床就可以加工直徑φ95～φ385mm之間任何一種規格的螺杆。

由於加工φ95～φ385mm直徑的螺杆，造成主軸前端麵與刀具回轉中心線間的距離差值過大，因此在實際應用時設計成兩種規格的機床，一個機床加工φ95～φ205mm直徑的螺杆，另一個機床加工φ180～φ385mm直徑的螺杆。

優點：機床能適應多種規格螺杆的加工

，每種規格的螺杆不需要配備相應的加工機床。

缺點：機床的結構和機床的裝配較前二種機床複雜，機床的造價也較前二種機床高。

二、介紹機床的主軸結構

jichuangzhuzhouxiangdeshuipingzhuzhouhedizuoshangdelishidezhuzhoujingdudegaodijuedinglebeijiagongluogandejingdu，tongshiluoganzaiyasuojizhongyijiqianzhuandesudugaosuxuanzhuanshi，jingdujiaochadeluoganhuishiyasuojichanshengfare、振動、效率低、磨損快等現象。

國內目前現有的單螺杆加工機床主軸結構大致有以下兩種方案。

第一種：軸承徑向遊隙不可調的主軸結構

主軸前軸承采用1個雙列圓柱滾子軸承和兩個推力球軸承組合，該主軸使用雙列圓柱滾子軸承承受徑向切削力，使用兩個推力球軸承承受軸向切削力。

主軸後軸承一般采用1個雙列圓柱滾子軸承或采用1個向心球軸承。

這種主軸結構的優點：主軸的加工和裝配簡單
，造價較低。

缺點1：由(you)於(yu)主(zhu)軸(zhou)軸(zhou)承(cheng)的(de)徑(jing)向(xiang)遊(you)隙(xi)不(bu)可(ke)調(tiao)整(zheng)
，所(suo)以(yi)主(zhu)軸(zhou)精(jing)度(du)較(jiao)差(cha)。雖(sui)然(ran)可(ke)以(yi)利(li)用(yong)軸(zhou)承(cheng)的(de)內(nei)徑(jing)和(he)軸(zhou)徑(jing)的(de)過(guo)盈(ying)配(pei)合(he)來(lai)消(xiao)除(chu)軸(zhou)承(cheng)的(de)徑(jing)向(xiang)遊(you)隙(xi)，但(dan)每(mei)個(ge)軸(zhou)承(cheng)的(de)內(nei)徑(jing)和(he)徑(jing)向(xiang)遊(you)隙(xi)不(bu)是(shi)一(yi)個(ge)固(gu)定(ding)值(zhi)，因(yin)此(ci)設(she)計(ji)和(he)加(jia)工(gong)時(shi)很(hen)難(nan)給(gei)準(zhun)軸(zhou)徑(jing)與(yu)軸(zhou)承(cheng)內(nei)徑(jing)的(de)配(pei)合(he)公(gong)差(cha)。

缺點2：在市場上很難買到國產或進口的C、D級或P4
、P5級的推力球軸承，機床生產廠常用普通級軸承替代使用
，此舉也影響了主軸精度的提高。
軸承徑向遊隙不可調的主軸結構適用於一般精度的普通機床，不適用於對主軸精度要求較高的機床。

第二種：軸承徑向遊隙可調的主軸結構

主軸前軸承采用一個P4級圓錐孔的雙列圓柱滾子軸承和1個P4jideshuangliexiangxintuiliqiuzhouchengzuhe。gaizhuzhoushiyongyuanzhuikongdeshuanglieyuanzhugunzizhouchengchengshoujingxiangqiexueli，shiyongshuangliexiangxintuiliqiuzhouchengchengshouzhouxiangqiexuelihebufenjingxiangqiexueli。

主軸後軸承一般采用1個P5級圓錐孔的雙列圓柱滾子軸承。

圓錐孔雙列圓柱滾子軸承的內圈和配合軸徑均為1：12圓錐，用圓螺母鎖緊軸承則使軸承在軸向產生一個位移並使軸承的內圈膨脹

，從而達到減少或消除軸承徑向遊隙的目的。

這種主軸結構的優點：主軸精度較高。在主軸前端麵φ230mm直徑上測量主軸的端麵跳動值為0.010mm。在主軸前端φ230mm外圓上測量主軸的徑向跳動值為0.005mm。第二種結構的主軸精度比第一種主軸精度提高50%左右。

這種主軸結構的缺點：

主軸的加工工藝較複雜
，主軸的裝配也需要有經驗的工人操作才能使主軸精度達到理想數值。

三
、刀具進給深度的控製

butongzhijingdeluoganxuyaojiagongluoxuancaodeshenduyebutong，luoxuancaodeshenducongjishihaomidaoyibaiduohaomibudeng

，daojujingeijigoudayuexuyaoxuanzhuanjindaojiqianquancainengwanchengyigeluoganlingjiandejiagong。

由於刀具進給機構在刀具旋轉的同時還要完成進刀動作
，所以一些在普通機床上常用的機械、電氣控製切深的方法都不適用於單螺杆加工機床。

單螺杆加工機床的刀具進給機構采用以下不同的方法都可以達到控製進刀深度的目的。

第一種：摩擦離合器和電氣開關控製刀具進給深度

它ta的de控kong製zhi原yuan理li是shi刀dao具ju切qie深shen增zeng大da時shi刀dao具ju進jin給gei機ji構gou的de負fu載zai扭niu距ju增zeng大da，使shi刀dao具ju進jin給gei機ji構gou傳chuan動dong鏈lian中zhong的de摩mo擦ca離li合he器qi打da滑hua
，一yi個ge機ji械xie連lian杆gan機ji構gou觸chu發fa電dian氣qi開kai關guan並bing發fa出chu聲sheng



、光信號提示操作者，此時操作者人工操作斷開刀具進給機構的動力。

這種控製方法的優點是：控製方法簡單及零件加工和操作不受突然斷電的影響。

缺點是：加工不同直徑的螺杆需要調整摩擦離合器壓緊碟簧的預緊力。

由於每個螺杆材質的密度、硬度存在細微差異及刀具鋒利程度也存在差異
，因此使這種控製方法的精度不太準確，可能導致螺杆螺旋槽的深度公差過大。

第二種：用電磁離合器、編碼器組合控製刀具進給深度

刀具進給係統中
，裝有電磁離合器及一對用於檢測刀具轉動圈數的測速齒輪和一個編碼器。

它(ta)的(de)控(kong)製(zhi)原(yuan)理(li)是(shi)刀(dao)具(ju)剛(gang)接(jie)觸(chu)螺(luo)杆(gan)表(biao)麵(mian)時(shi)手(shou)工(gong)啟(qi)動(dong)編(bian)碼(ma)器(qi)記(ji)數(shu)開(kai)關(guan)，記(ji)數(shu)裝(zhuang)置(zhi)則(ze)開(kai)始(shi)記(ji)數(shu)，當(dang)刀(dao)具(ju)旋(xuan)轉(zhuan)到(dao)事(shi)先(xian)設(she)定(ding)的(de)圈(quan)數(shu)時(shi)也(ye)就(jiu)是(shi)達(da)到(dao)切(qie)削(xue)深(shen)度(du)時(shi)，電(dian)磁(ci)離(li)合(he)器(qi)自(zi)動(dong)斷(duan)開(kai)刀(dao)具(ju)進(jin)給(gei)的(de)動(dong)力(li)並(bing)發(fa)出(chu)聲(sheng)、光信號提示操作者零件已加工完畢。

該檢測裝置通過數顯表顯示進給圈數或進給量。電磁離合器脫開後，刀具隻隨立軸旋轉並無進給運動。

這種控製方法的優點是：螺杆螺旋槽的深度公差控製較準確，由於有數顯表顯示要加工的深度或圈數和已加工的深度或圈數
，在操作上也很直觀和方便。

缺點是：機床的電氣控製較複雜同時這種控製方法在零件加工時如果廠區突然斷電，事先設定的數據會丟失。

如果在電氣控製中加入蓄電池，使之在斷電維初期維持檢測裝置的工作，上述問題就可以得到解決。

四、齒輪傳動間隙的控製

單(dan)螺(luo)杆(gan)加(jia)工(gong)機(ji)床(chuang)在(zai)加(jia)工(gong)螺(luo)杆(gan)時(shi)，由(you)於(yu)螺(luo)旋(xuan)槽(cao)是(shi)在(zai)刀(dao)具(ju)旋(xuan)轉(zhuan)和(he)工(gong)件(jian)旋(xuan)轉(zhuan)的(de)合(he)成(cheng)作(zuo)用(yong)下(xia)完(wan)成(cheng)加(jia)工(gong)的(de)。在(zai)剛(gang)切(qie)入(ru)工(gong)件(jian)時(shi)刀(dao)具(ju)在(zai)旋(xuan)轉(zhuan)的(de)切(qie)向(xiang)方(fang)向(xiang)上(shang)受(shou)到(dao)的(de)走(zou)刀(dao)抗(kang)力(li)較(jiao)大(da)
，刀(dao)具(ju)在(zai)將(jiang)要(yao)切(qie)出(chu)工(gong)件(jian)時(shi)在(zai)螺(luo)旋(xuan)槽(cao)的(de)作(zuo)用(yong)下(xia)

，刀(dao)具(ju)在(zai)旋(xuan)轉(zhuan)的(de)切(qie)向(xiang)方(fang)向(xiang)上(shang)受(shou)到(dao)的(de)走(zou)刀(dao)抗(kang)較(jiao)小(xiao)，甚(shen)至(zhi)是(shi)受(shou)到(dao)工(gong)件(jian)螺(luo)旋(xuan)槽(cao)的(de)推(tui)力(li)。

由於存在著機床箱體孔加工
、齒輪加工等各種誤差，刀具旋轉軸的傳動間隙過大，俗稱曠量大。

檢(jian)測(ce)傳(chuan)動(dong)間(jian)隙(xi)過(guo)大(da)的(de)方(fang)法(fa)是(shi)將(jiang)動(dong)力(li)輸(shu)入(ru)軸(zhou)固(gu)定(ding)並(bing)左(zuo)右(you)旋(xuan)轉(zhuan)晃(huang)動(dong)輸(shu)出(chu)軸(zhou)
，如(ru)果(guo)是(shi)用(yong)常(chang)規(gui)的(de)傳(chuan)動(dong)結(jie)構(gou)設(she)計(ji)製(zhi)造(zao)機(ji)床(chuang)，輸(shu)出(chu)軸(zhou)的(de)傳(chuan)動(dong)間(jian)隙(xi)擺(bai)角(jiao)在(zai)十(shi)幾(ji)度(du)到(dao)幾(ji)十(shi)度(du)。傳(chuan)動(dong)間(jian)隙(xi)過(guo)大(da)造(zao)成(cheng)螺(luo)杆(gan)的(de)螺(luo)旋(xuan)槽(cao)加(jia)工(gong)表(biao)麵(mian)有(you)明(ming)顯(xian)的(de)接(jie)刀(dao)痕(hen)，從(cong)而(er)影(ying)響(xiang)了(le)螺(luo)杆(gan)的(de)加(jia)工(gong)精(jing)度(du)。

機床在裝配完成後刀具旋轉軸的傳動間隙過大
，實際上是齒輪受各種誤差的影響
，造成齒輪側隙的過大。

機床機械傳動中的齒輪加工不管是采用幾級精度的，設計者考慮到齒輪的製造誤差、箱體中心距加工誤差
、溫度變化
、潤滑油膜厚度


、裝配誤差等因素，機床傳動設計必須保證齒輪傳動留有一定的側隙，側隙的大小決定了齒輪齒厚公差的大小。

單螺杆加工機床的主傳動結構有區別於其他機床的特殊性。為減小或得到合理的傳動間隙目前單螺杆加工機床常采用以下兩種辦法。

第一種：在輸出軸上安裝抱閘

在刀具旋轉輸出軸外圓徑向對稱位置裝有抱閘，抱閘前端頂住刀具旋轉輸出軸的外圓，抱閘為彈簧預緊。

抱閘的工作原理是靠抱閘產生的摩擦力來增大輸出軸阻尼
，降低軸的旋轉靈敏度。

優點是：抱閘結構簡單並且不改變原有機床結構
，這種方法間接地達到了減少傳動間隙的目的，在實際應用中有一定的效果。

缺點1：彈簧預緊的抱閘由於對刀具輸出軸外圓施加了較大徑向力，實際上增大了機床的負載扭距
，造成電機功率增大，同時齒輪
、軸承磨損加快。
缺點2：彈簧預緊的抱閘由於對刀具輸出軸外圓施加了較大徑向力可能對刀具輸出軸的幾何精度造成負麵影響。

第二種：雙齒輪傳動

把主傳動中所有主動齒輪的齒寬增加1/3～1/2。把所有被動齒輪做成兩層結構，一層齒輪是原有齒輪

，另一層是用來減少傳動間隙的齒輪，它的齒寬約是原有齒輪齒寬的1/3～1/2。用數個螺釘將兩個齒輪毛坯安裝在一起並擰死在再製齒。

製齒後將齒輪裝在機床傳動軸上
，鬆開齒輪固定螺釘，將約1/3～1/2齒寬的齒輪朝著該齒輪旋轉運動相反的方向轉動齒輪，轉動角度的大小以齒輪長期工作、最大溫升時齒輪側隙大於零。

雙(shuang)齒(chi)輪(lun)傳(chuan)動(dong)的(de)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)是(shi)用(yong)雙(shuang)齒(chi)輪(lun)中(zhong)較(jiao)寬(kuan)的(de)齒(chi)輪(lun)傳(chuan)遞(di)動(dong)力(li)，較(jiao)窄(zhai)的(de)齒(chi)輪(lun)起(qi)到(dao)減(jian)少(shao)傳(chuan)動(dong)間(jian)隙(xi)的(de)作(zuo)用(yong)。沿(yan)著(zhe)軸(zhou)心(xin)線(xian)看(kan)調(tiao)整(zheng)後(hou)的(de)兩(liang)層(ceng)齒(chi)輪(lun)的(de)齒(chi)形(xing)有(you)微(wei)量(liang)錯(cuo)位(wei)。

結構優點：根據齒輪的實際製造誤差、箱體中心距實際加工誤差、等因素
，調整齒輪的傳動間隙使之在一個合理的範圍之內
，與抱閘結構相比更合理、適用。

結構缺點：由you於yu齒chi輪lun齒chi寬kuan增zeng加jia

，傳chuan動dong軸zhou的de軸zhou向xiang尺chi寸cun加jia大da
，並bing且qie箱xiang體ti上shang還hai要yao留liu有you齒chi輪lun調tiao整zheng用yong的de窗chuang口kou


，這zhe種zhong方fang法fa隻zhi適shi用yong於yu新xin設she計ji的de機ji床chuang並bing且qie增zeng加jia了le機ji床chuang的de製zhi造zao成cheng本ben。

結論：本ben文wen從cong四si個ge方fang麵mian介jie紹shao了le國guo內nei現xian有you單dan螺luo杆gan加jia工gong機ji床chuang的de布bu局ju和he結jie構gou，並bing把ba優you缺que點dian一yi一yi列lie舉ju出chu來lai，由you於yu壓ya縮suo機ji生sheng產chan廠chang的de單dan螺luo杆gan加jia工gong機ji床chuang和he機ji床chuang資zi料liao對dui外wai保bao密mi，以yi上shang介jie紹shao難nan免mian有you片pian麵mian、不妥之處
，因此僅供單螺杆壓縮機生產廠參考。