70年代，北京第一通用机械厂首次从国外引进设备和技术，开始研制单螺杆压缩机。单螺杆压缩机因其寿命长、效率高、噪音低、体积小，广泛应用于机械、船舶、石油、化工、纺织等行业。因此，自20世纪90年代以来，国内许多企业一直在制造单螺杆压缩机。单螺杆压缩机由两个星轮和一个螺杆组成，其中每个星轮有11个齿，螺杆有6个槽。工作时，螺杆带动星轮转动，螺杆与星轮的转速比为116。由于螺杆和星轮的齿形比较复杂，目前只能使用专用机床或五坐标数控机床进行加工。早期的星轮是用专用机床加工的。目前星轮零件在国内已经直接压铸销售，不再需要机床加工星轮。五坐标数控机床虽然可以加工螺钉，但是数控机床价格昂贵，编程复杂，所以目前国内很少有厂家使用。但可以肯定的是，用多轴数控机床进行铣削和磨削将是未来的发展方向。本文介绍的机床是指专门为加工单根螺钉而设计的专用机床。由于单螺杆专用机床的定比传动机构，差动和回转进给机构已被许多厂家广泛采用，所采用的技术和结构大致相同。本文仅从以下几个方面介绍国内现有单螺杆专用机床在布局和结构上的差异。1.机床布局介绍。压缩机的排量决定了星轮和螺杆的直径以及啮合中心距。因此，机床的主轴和刀具的车削中心随螺杆的直径不同而不同。为了加工不同直径的螺钉，目前国内单螺杆加工机床的布局有以下几种方案。第一种：机床主轴与刀具回转中心的中心距是固定的，机床主轴与刀具回转中心的中心距是固定的，不能调整。加工几种直径的螺钉需要几种中心距不同的机床。优点：机床结构简单。缺点：每台机床只能加工一种规格的螺丝。当市场对某一规格的压缩机螺杆有较大需求时，就会加工一台机床，其他机器闲置。第二种：机床的主轴箱是旋转机床，可以根据加工螺杆的直径在加工前旋转一个角度。这种带旋转主轴箱的机床是对第一机床使用方法的改进，其结构与第一机床基本相同。优点：机床结构简单，能适应各种规格螺丝的加工。缺点：主轴箱旋转后，主轴旋转中心线与刀具旋转中心线之间的距离不容易准确测量。缺点：主轴箱旋转后，主轴前端面与刀具旋转中心线的距离减小，对较大直径螺钉的加工受到限制。第三种：机床的主轴箱是水平移动的，主轴箱底部与底座之间有一个长方形的滑动导轨。主轴箱的移动方向垂直于主轴旋转中心线和刀具旋转中心线。主轴的动力通过花键轴传递给底座中的进刀机构。根据加工螺钉的直径，在加工前，用手轮进给机构将主轴箱移动到合适的位置，然后用螺钉将主轴箱固定在底座上。主轴的移动距离可以用光栅尺检测，位置误差为0.005 mm，使用主轴箱可以横向移动的机床，可以加工任何一种直径为 95 ~ 385 mm的螺钉，由于加工直径为 95 ~ 385 mm的螺钉时，主轴前端面与刀具旋转中心线的距离差过大，在实际应用中设计了两种机床。一台mac
二。机床主轴结构介绍机床主轴箱的水平主轴和底座上的垂直主轴的精度决定了被加工螺钉的精度。同时，当螺杆在压缩机中以几千转的高速旋转时，精度差的螺杆会导致压缩机发热、振动、效率低、磨损快。目前国内单螺杆机床主轴结构大致有以下两种方案。第一种：轴承径向间隙不可调的主轴结构。主轴前轴承采用一个双列圆柱滚子轴承和两个推力球轴承的组合。主轴采用双列圆柱滚子轴承承受径向切削力，两个推力球轴承承受轴向切削力。后主轴轴承一般采用双列圆柱滚子轴承或向心球轴承。这种主轴结构的优点是：主轴的加工和装配简单，成本低。缺点：由于主轴轴承径向间隙无法调整，主轴精度差。虽然轴承的径向游隙可以通过轴承内径和轴径的过盈配合来消除，但是每个轴承的内径和径向游隙都不是一个固定值，所以在设计和加工中很难给出轴径和轴承内径的配合公差。缺点：市场上很难买到国产或进口的C、D或P4、P5推力球轴承。机床厂家往往用普通轴承代替，这也影响了主轴精度的提高。轴承径向间隙不可调的主轴结构适用于精度一般的普通机床，不适用于对主轴精度要求高的机床。II型：轴承径向间隙可调的主轴结构。主轴前轴承采用P4级带圆锥孔双列圆柱滚子轴承和P4级双列径向推力球轴承的组合。主轴采用带圆锥孔的双列圆柱滚子轴承承受径向切削力，双列向心推力球轴承承受轴向切削力和部分径向切削力。后主轴轴承一般采用带P5锥孔的双列圆柱滚子轴承。圆锥双列圆柱滚子轴承的内圈和配合轴直径均为1: 12圆锥。用圆螺母锁紧轴承，会使轴承在轴向产生位移，使轴承内圈膨胀，从而减小或消除轴承的径向游隙。这种主轴结构具有主轴精度高的优点。在主轴前端230mm直径上测得的主轴端面跳动值为0.010mm，在主轴前端230mm外圆上测得的主轴径向跳动值为0.005mm，第二种结构的主轴精度比第一种高50%左右。这种主轴结构的缺点：主轴的加工工艺复杂，主轴的装配也需要有经验的工人才能使主轴精度达到理想值。三。刀具进给深度的控制。不同直径的螺丝需要加工不同深度的螺旋槽。螺旋槽的深度从几十毫米到一百多毫米不等，刀具进给机构需要旋转几千次才能完成一个螺纹零件。的加工。 由于刀具进给机构在刀具旋转的同时还要完成进刀动作，所以一些在普通机床上常用的机械、电气控制切深的方法都不适用于单螺杆加工机床。 单螺杆加工机床的刀具进给机构采用以下不同的方法都可以达到控制进刀深度的目的。 第一种：摩擦离合器和电气开关控制刀具进给深度 它的控制原理是刀具切深增大时刀具进给机构的负载扭距增大，使刀具进给机构传动链中的摩擦离合器打滑，一个机械连杆机构触发电气开关并发出声、光信号提示操作者，此时操作者人工操作断开刀具进给机构的动力。 这种控制方法的优点是：控制方法简单及零件加工和操作不受突然断电的影响。 缺点是：加工不同直径的螺杆需要调整摩擦离合器压紧碟簧的预紧力。 由于每个螺杆材质的密度、硬度存在细微差异及刀具锋利程度也存在差异，因此使这种控制方法的精度不太准确，可能导致螺杆螺旋槽的深度公差过大。 第二种：用电磁离合器、编码器组合控制刀具进给深度 刀具进给系统中，装有电磁离合器及一对用于检测刀具转动圈数的测速齿轮和一个编码器。 它的控制原理是刀具刚接触螺杆表面时手工启动编码器记数开关，记数装置则开始记数，当刀具旋转到事先设定的圈数时也就是达到切削深度时，电磁离合器自动断开刀具进给的动力并发出声、光信号提示操作者零件已加工完毕。 该检测装置通过数显表显示进给圈数或进给量。电磁离合器脱开后，刀具只随立轴旋转并无进给运动。 这种控制方法的优点是：螺杆螺旋槽的深度公差控制较准确，由于有数显表显示要加工的深度或圈数和已加工的深度或圈数，在操作上也很直观和方便。 缺点是：机床的电气控制较复杂同时这种控制方法在零件加工时如果厂区突然断电，事先设定的数据会丢失。 如果在电气控制中加入蓄电池，使之在断电维初期维持检测装置的工作，上述问题就可以得到解决。 四、齿轮传动间隙的控制 单螺杆加工机床在加工螺杆时，由于螺旋槽是在刀具旋转和工件旋转的合成作用下完成加工的。在刚切入工件时刀具在旋转的切向方向上受到的走刀抗力较大，刀具在将要切出工件时在螺旋槽的作用下，刀具在旋转的切向方向上受到的走刀抗较小，甚至是受到工件螺旋槽的推力。 由于存在着机床箱体孔加工、齿轮加工等各种误差，刀具旋转轴的传动间隙过大，俗称旷量大。 检测传动间隙过大的方法是将动力输入轴固定并左右旋转晃动输出轴，如果是用常规的传动结构设计制造机床，输出轴的传动间隙摆角在十几度到几十度。传动间隙过大造成螺杆的螺旋槽加工表面有明显的接刀痕，从而影响了螺杆的加工精度。 机床在装配完成后刀具旋转轴的传动间隙过大，实际上是齿轮受各种误差的影响，造成齿轮侧隙的过大。 机床机械传动中的齿轮加工不管是采用几级精度的，设计者考虑到齿轮的制造误差、箱体中心距加工误差、温度变化、润滑油膜厚度、装配误差等因素，机床传动设计必须保证齿轮传动留有一定的侧隙，侧隙的大小决定了齿轮齿厚公差的大小。 单螺杆加工机床的主传动结构有区别于其他机床的特殊性。为减小或得到合理的传动间隙目前单螺杆加工机床常采用以下两种办法。 第一种：在输出轴上安装抱闸 在刀具旋转输出轴外圆径向对称位置装有抱闸，抱闸前端顶住刀具旋转输出轴的外圆，抱闸为弹簧预紧。 抱闸的工作原理是靠抱闸产生的摩擦力来增大输出轴阻尼，降低轴的旋转灵敏度。 优点是：抱闸结构简单并且不改变原有机床结构，这种方法间接地达到了减少传动间隙的目的，在实际应用中有一定的效果。 缺点1：弹簧预紧的抱闸由于对刀具输出轴外圆施加了较大径向力，实际上增大了机床的负载扭距，造成电机功率增大，同时齿轮、轴承磨损加快。 缺点2：弹簧预紧的抱闸由于对刀具输出轴外圆施加了较大径向力可能对刀具输出轴的几何精度造成负面影响。 第二种：双齿轮传动 把主传动中所有主动齿轮的齿宽增加1/3～1/2。把所有被动齿轮做成两层结构，一层齿轮是原有齿轮，另一层是用来减少传动间隙的齿轮，它的齿宽约是原有齿轮齿宽的1/3～1/2。用数个螺钉将两个齿轮毛坯安装在一起并拧死在再制齿。 制齿后将齿轮装在机床传动轴上，松开齿轮固定螺钉，将约1/3～1/2齿宽的齿轮朝着该齿轮旋转运动相反的方向转动齿轮，转动角度的大小以齿轮长期工作、最大温升时齿轮侧隙大于零。 双齿轮传动的工作原理是用双齿轮中较宽的齿轮传递动力，较窄的齿轮起到减少传动间隙的作用。沿着轴心线看调整后的两层齿轮的齿形有微量错位。 结构优点：根据齿轮的实际制造误差、箱体中心距实际加工误差、等因素，调整齿轮的传动间隙使之在一个合理的范围之内，与抱闸结构相比更合理、适用。 结构缺点：由于齿轮齿宽增加，传动轴的轴向尺寸加大，并且箱体上还要留有齿轮调整用的窗口，这种方法只适用于新设计的机床并且增加了机床的制造成本。 结论：本文从四个方面介绍了国内现有单螺杆加工机床的布局和结构，并把优缺点一一列举出来，由于压缩机生产厂的单螺杆加工机床和机床资料对外保密，以上介绍难免有片面、不妥之处，因此仅供单螺杆压缩机生产厂参考。
