基于成形磨削的螺杆转子误差控制方法研究

摘要

螺杆转子作为螺杆压缩机的核心部件其加工精度直接影响螺杆压缩机的工作性能。目前成形磨削已逐渐取代铣削加工成为转子精加工的主要方式，但国内多数螺杆加工企业未能掌握转子磨削专用精密加工设备的制造技术，转子加工误差得不到控制，加工精度得不到保证，只能高价进口国外相应加工设备。因此研究磨削螺杆转子误差控制方法对于实现转子磨削专用精密加工设备国产化有着重要意义。
　　本文在国家自然科学基金项目(No.50975038)资助下，以课题组螺杆转子的研究成果为基础，研究了螺杆转子成形磨削原理及加工过程，建立了转子磨削时分度误差与型线误差计算与补偿模型，提出了转子型线数据与砂轮数据的处理方法，开发了磨削螺杆转子误差控制软件并采用工程实际数据对本文误差控制方法进行了验证。
　　首先，研究了圆柱螺旋面的加工原理。基于啮合原理建立了转子螺旋面与砂轮回转面的接触条件式。根据接触条件式建立了转子型线与砂轮截形的互逆求解数学模型。研究了转子不产生过渡曲面与不被过切的条件，从而确定了砂轮安装参数的调整范围。
　　其次，提出了磨削转子误差控制方法。分析了螺杆转子成形磨削加工过程，以此为基础提出了转子粗磨阶段控制分度误差，精磨阶段控制型线误差的误差控制策略。针对转子分度误差，建立了误差计算模型，通过调整磨削进给量实现了对分度误差的控制。针对转子型线误差，提出了误差评估方法，通过型线更新或砂轮修整实现了对型线误差的控制。
　　接着，建立了螺杆检测型线数据与砂轮修整数据的处理方法。采用角度法对螺杆检测型线数据进行噪声点剔除，采用离散点列能量法对其进行光顺处理;对于砂轮修整数据采用双圆弧样条拟合法对其进行拟合处理。
　　最后，采用Matlab高级编程语言实现了分度误差计算与补偿、型线误差评估与补偿等主要算法，开发了《磨削螺杆转子误差控制软件》，并对软件进行了测试;通过提取螺杆磨床TG350E的实际加工数据验证了本文误差控制方法的正确性。
　　本文研究的磨削螺杆转子误差控制方法对于提高我国螺杆转子高效高精度加工水平有着重要的指导意义和参考价值。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景及意义

1．1．1 课题背景

1．1．2 课题意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 螺杆转子加工现状

1．2．2 转子误差控制研究现状

1．3 课题组研究基础

1．4 本文主要研究内容

2 螺旋面及其加工原理

2．1 圆柱螺旋面及其法线表达式

2．1．1 螺旋面的形成及其方程式

2．1．2 螺旋面的法线

2．2 转子螺旋面与砂轮回转面接触条件式

2．3 转子螺旋面与砂轮回转面的共轭模型

2．3．1 转子螺旋面共轭砂轮回转面

2．3．2 砂轮回转面共轭转子螺旋面

2．4 螺杆转子成形磨削中安装参数的确定

2．4．1 不产生过渡曲面时安装参数的确定

2．4．2 不产生过切时安装参数的确定

2．5 本章总结

3 磨削螺杆转子误差控制方法

3．1 螺杆转子磨削加工过程

3．2 螺杆转子误差控制方法

3．2．1 分度误差控制方法

3．2．2 型线误差控制方法

3．3 本章总结

4 转子与砂轮数据处理方法

4．1 螺杆转子在线检测数据处理

4．1．1 检测数据噪声点剔除

4．1．2 检测数据的光顺处理

4．1．3 计算实例

4．2 砂轮廓形离散数据拟合

4．2．1 双圆弧样条拟合法

4．2．2 双圆弧样条拟合实例

4．3 本章小结

5 磨削螺杆转子误差控制软件设计

5．1 软件设计思想及开发平台

5．1．1 软件设计思想

5．1．2 软件设计平台

5．2 软件功能需求与界面设计

5．2．1 软件功能需求

5．2．2 软件界面设计

5．3 软件测试

5．4 算例验证

5．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢