一种用于罗茨转子加工的夹具的制作方法

本实用新型涉及一种罗茨转子加工领域，尤其是涉及一种用于罗茨转子加工的夹具。

背景技术：

罗茨转子是罗茨气体流量计的核心零件，它由轴和腰轮组成，转子叶片数一般为两片，转子一般分为直叶片和螺旋扭曲叶片两种类型，转子的截面型线有渐开线型、圆弧包络线型、摆线型等。由于气体罗茨流量计有两个罗茨转子互相啮合运动，它的截面曲线属于共轭曲线，所以对精度要求特别高，而且曲线截面较宽，采用成型刀加工困难，难以达到加工精度，而采用先进的车铣复合五轴联动加工中心加工转子，设备的采购成本太高，加工效率也不高。

技术实现要素：

为了克服现有罗茨转子加工装置存在精度较差、成本较高缺陷，本实用新型提供一种精度较高、成本较低的用于罗茨转子加工的夹具。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于罗茨转子加工的夹具，所述夹具包括高精度弹簧夹头、松紧螺母、顶尖、尾座和尾座平移机构，所述高精度弹簧夹头的左端固定在四轴联动加工设备的第四轴转台的中心处，所述第四轴转台与第四轴驱动机构连接，所述高精度弹簧夹头的右端设有所述松紧螺母，所述尾座位于所述第四轴转台的右侧，所述顶尖横向布置且其右端可左右伸缩的安装在尾座上，待加工罗茨转子位于所述松紧螺母与顶尖之间，所述松紧螺母与待加工罗茨转子的中心轴左端连接，待加工罗茨转子的中心轴的右端上设有中心孔，所述顶尖的左端顶在中心孔内，四轴联动加工设备的加工刀具位于待加工罗茨转子的正上方并沿着Z轴上下运动，所述加工刀具与刀具驱动机构连接，同时，加工刀具的刀轴与待加工罗茨转子的曲面法向垂直布置；

所述尾座平移机构位于所述第四轴转台的右侧，所述尾座平移机构包括底板、底板导轨和尾座驱动机构，所述底板导轨左右横向布置在底板上，所述尾座可左右滑动的安装在底板导轨上并通过锁紧螺钉固定在底板导轨上；所述第四轴转台和底板均安装在四轴联动加工设备的加工平台上；

所述第四轴转台的旋转中心轴与高精度弹簧夹头的中心轴、待加工罗茨转子的中心轴、顶尖的中心轴均同轴设置。

进一步，所述四轴联动加工设备还包括X轴平移机构、Y轴平移机构和控制装置，所述X轴平移机构包括X轴滑板、X轴导轨和X轴驱动机构，所述X轴导轨左右横向布置在所述加工平台上，所述X轴滑板可左右滑动的安装在所述X轴导轨上并与X轴驱动机构连接；所述Y轴平移机构包括Y轴滑板、Y轴导轨和Y轴驱动机构，所述Y轴导轨前后纵向布置在X轴滑板上，所述Y轴滑板可前后滑动的安装在所述Y轴导轨上并与Y轴驱动机构连接；

所述第四轴转台和底板均安装在所述Y轴滑板上，所述第四轴驱动机构、刀具驱动机构、X轴驱动机构、Y轴驱动机构均与所述控制装置连接。

再进一步，所述四轴联动加工设备为立式四轴联动加工中心或四轴联动雕铣机。

本实用新型的有益效果主要表现在：

1.可以根据的待加工转子长度自由调整尾座和高精度弹簧夹头之间距离，尾座在底板导轨上滑动，可以保证尾座上的顶尖和高精度弹簧夹头中心的同轴度不变，大大提高了转子两端轴承的同轴度；

2.可以保证待加工转子曲面法向和机床的刀具刀轴永远保持垂直，这样方便了在加工中刀具长度误差的调整，使曲面加工精度得到保证；

3.本实用新型适用罗茨风机、罗茨泵、罗茨气体流量计等罗茨转子的加工，包括常规罗茨转子和扭曲螺旋曲面罗茨转子加工；

4.本夹具适用于四轴以上联动高速加工中心使用，大大提高了罗茨转子曲面加工的效力，减低转子加工成本。

附图说明

图1是本实用新型安装在四轴联动加工设备上的右视图。

图2是图1的主视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

参照图1和图2，一种用于罗茨转子加工的夹具，所述夹具包括高精度弹簧夹头2、松紧螺母3、顶尖5、尾座6和尾座平移机构，所述高精度弹簧夹头2的左端固定在四轴联动加工设备10的第四轴转台1的中心处，所述第四轴转台1与第四轴驱动机构连接，所述高精度弹簧夹头2的右端设有所述松紧螺母3，所述尾座6位于所述第四轴转台1的右侧，所述顶尖5横向布置且右端可左右伸缩的安装在尾座6上，待加工罗茨转子4位于所述松紧螺母3与顶尖5之间，所述松紧螺母3与待加工罗茨转子4的中心轴左端连接，待加工罗茨转子4的中心轴的右端上设有中心孔，所述顶尖5的左端顶在中心孔内，四轴联动加工设备10的加工刀具位于待加工罗茨转子4的正上方并沿着Z轴上下运动，所述加工刀具与刀具驱动机构连接，同时，加工刀具的刀轴与待加工罗茨转子4的曲面法向垂直布置；

所述尾座平移机构位于所述第四轴转台1的右侧，所述尾座平移机构包括底板8、底板导轨7和尾座驱动机构，所述底板导轨7左右横向布置在底板8上，所述尾座6可左右滑动的安装在底板导轨7上并通过锁紧螺钉固定在底板导轨7上；所述第四轴转台1和底板8均安装在四轴联动加工设备的加工平台上；

所述第四轴转台1的旋转中心轴与高精度弹簧夹头2的中心轴、待加工罗茨转子4的中心轴、顶尖5的中心轴均同轴设置。

进一步，所述四轴联动加工设备10还包括X轴平移机构、Y轴平移机构和控制装置，所述X轴平移机构包括X轴滑板、X轴导轨和X轴驱动机构，所述X轴导轨左右横向布置在所述加工平台上，所述X轴滑板可左右滑动的安装在所述X轴导轨上并与X轴驱动机构连接；所述Y轴平移机构包括Y轴滑板、Y轴导轨和Y轴驱动机构，所述Y轴导轨前后纵向布置在X轴滑板上，所述Y轴滑板可前后滑动的安装在所述Y轴导轨上并与Y轴驱动机构连接；

所述第四轴转台1和底板8均安装在所述Y轴滑板上，所述第四轴驱动机构、刀具驱动机构、X轴驱动机构、Y轴驱动机构均与所述控制装置连接。

再进一步，所述四轴联动加工设备10为立式四轴联动加工中心或四轴联动雕铣机。

本实施例中，顶尖5可自由伸缩并可气压顶紧，顶尖5的左端顶在待加工罗茨转子4的中心轴的中心孔内，顶尖5的右端安装在尾座6上。

所述高精度弹簧夹头2带有松紧螺母3方便转子的加工安装和固定，在加工过程中安装在第四轴的高精度弹簧夹头2、待加工罗茨转子4跟随第四轴转台1同步旋转，并保证待加工罗茨转子4的中心轴、高精度弹簧夹头2的中心轴、第四轴转台1的旋转中心轴、顶尖5的中心轴同轴；所述尾座6带有可伸缩的顶尖，尾座带外接气源接头8，通过气压顶尖可左右伸缩；根据转子的长短自由调整顶尖5到高精度弹簧夹头2之间的距离，调整完毕把尾座6牢固的固定；所述底板导轨7保证尾座6整体移动时不会影响待加工罗茨转子4的中心轴、高精度弹簧夹头2的中心轴、第四轴转台1的旋转中心轴、顶尖5的中心轴的同轴度，因此，本实用新型具有通用性，可加工不同型号转子。

优选的，在加工过程中，待加工罗茨转子4跟随第四轴转台1每转动一定角度，加工中心同时移动x、y、z轴，加工中心z轴，即加工刀具的刀轴始终垂直于待加工罗茨转子曲面法向，这样方便在加工中刀磨损时可以通过调整刀具长度补偿来控制待加工罗茨转子尺寸的精度。

如图1所示,先将夹具固定在立式四轴联动加工中心或四轴联动雕铣机上，加工中心主轴转速20000转/分以上；第四轴转台150转/分以上；第四轴没有返现间隙；加工中心的移动速度6000米/分以上；

1.将高精度弹簧夹头2的左端安装在第四轴转台1上，带有松紧螺母3的右端用来夹紧待加工罗茨转子4的轴，通过旋转松紧螺母3固定待加工罗茨转子4；

2.尾座6、底板导轨7、底板8为整体，将底板8固定在加工中心的Y轴滑板上，顶尖5辅助支撑待加工罗茨转子4的右端中心孔位置，保证转子加工的精度和提高装夹的刚性。在加工中可以根据待加工罗茨转子4的长短调整尾座和高精度弹簧夹头2之间的距离，待调整好待加工罗茨转子4的加工位置，根据待加工罗茨转子4的三维模型自动生成加工中心的加工步骤，加工时，加工中心将会控制第四轴转台1不断旋转，待加工罗茨转子4也同时跟随第四轴转台1旋转后，加工中心移动x、y、z轴，按照转子曲面曲率计算出加工中心的z轴永远垂直于待加工罗茨转子4曲面法向，这样就可以加工出罗茨转子的曲面了。

四轴以上联动加工中心可以通过四轴旋转任意角度同时改变加工中心x、y、z轴座标，这样可以一次性加工罗茨转子的曲面，大大提高罗茨转子曲面的对称度；四轴联动加工中心加工曲面是加工中心加工刀具的刀具轴可以保证永远垂直于罗茨转子曲面法向，这样可以避免随时改变刀具长度补偿，避免了加工中刀具磨损对曲面加工精度的影响；加工中心的移动速度快，可以大大提高加工效率。

为了更好的解决天然气管道中存在脉动流现象和罗茨流量的噪声大的问题，可以将常规罗茨气体流量的转子设计为由一个左旋和一个右旋的扭曲罗茨转子组成，转子的截面型线为共轭曲线。

本实用新型结构简单，操作方便，采用常规刀具加工，节约成型的的采购成本；通过高精度弹簧夹头固定配合顶尖辅助支撑，符合转子类零件一夹一顶的装夹原则，在保证加工精度的前提下，加工精度可以达到0.01mm，节约了转子的安装时间、加工时间，提高了效率，降低了加工成本。