对称型螺杆加工成型立统刀计算方法的研究

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1、1996年12月JournalofNanjingForestryUniversityDec.1996对称型螺杆加工成型立统刀计算方法的研究郑梅生席文明(南京林业大学机械工程学院南京210037)摘要螺杆泵生产的关键是螺杆的加工而成型刀具的型线计算又是螺杆加工的关键。利用投影原理及矩阵变换，针对对称型螺杆的立统加工，提出一种新的计算方法，并编制了相应的计算机程序。经过实际应用，已取得良好效果。关键词螺杆;成型刀具;计算方法中图分类号TH327,蝶、杆泵以其良好的工作性能和高效率低能耗，z正越来越受到用户的重视已被广泛用于石油、冶金、机电、船舶、林产化工、人造板工业等众多行业，

2、用作装载、输送、供液、润滑等。全国各工业泵生产厂家也开始日益重视对各种类型螺杆泵的研制和开,x发，以替代大量的进口产品。蝶、杆泵生产的关键是蝶、杆的加工。螺杆质量的好坏，直接影响螺杆泵的工作性能。而决定螺杆质量VxoH的因素，除了各种机加工和热处理影响之外，最根本的是刀具型线，它直接关系到蝶、杆型面的正确与否，从而直接影响螺杆之间的啃合。一般，在根据螺杆型线计算成型刀具(包括盘状军锐刀和立统刀)时，都是参照文献~)、ß)所提供的数学模型和计算方法。其中立统刀一般用作成型粗锐，在某些特定条件下可用作精锐。现利用投影原理及矩阵变换，针对对称型螺杆的立锐加工，提出一种新的计算方法

3、(图1)，并利用y计算机强大的循环对比功能得以实现。在工作实践图1计算图中，利用此方法设计了几种成型立锐刀用于粗锐和Fig.lThecalculationdiagram*收稿日期1996-07-02修改稿收到日期1996-10-31第一作者简介:郑梅生，男，南京林业大学机械工程学院讲师。-81一南京林业大学学报第20卷第4期精镜，取得了良好的效果。如图1所示，设螺杆的端截面型线方程为:lχ=制(0三三。三三~)y=中(由任取一个0值，可得型线上一点，设为M(χ，y)。型线以T为导程，做螺旋运动形成螺旋面，则M点形成一条相应的圆柱螺旋线其空间曲线方程为:χ=χM(91)y=Y

4、M(91)(0ζ91三三2rr)Z=T•91/2π设螺杆头数为n，则立锐刀刀轴01所在位置为Z~1=(1/4-rXI2π'--1/2n)T。此立统刀轴截面曲线上必有一点。M与蝶、杆上的M点对应，即切削出M点所在的圆柱螺旋线。QM的回转半径RM及高度yM可分别在正面投影V和水平投影H上获得。求解过程如下:己知三维雪间点(χ，y，z)用四维齐次坐标(x，y，z，1)表示后，可利用矩阵进行由空间到平面的变换。利用这个方法，将雪间螺旋线向V面投影，AVAVAVAVAV--AVAVAVAV--AVtEAtEAtEA'EAJ咽、、JAV-i、、，，‘‘、、兀γJ哼&EA，，，一，，‘‘

5、、、γJ哼&χ+γJ+哼&+，，，//00010101其中，1=~.~I是向V面正投影变换矩阵。o0110001将结果标准化，得(0,y/(χ+y+z+1),z/(x+y+z+1))，从而获得M的坐标:γXMχ+y+z+1ZyM=χ+y+z+1连OIM'，其长度R=JJ+(zh-zU)2。给91y以增量，使其从91M变化到TT12，则R随之变化，先从大到小，再从小到大，在P点处(91=9lP)获得最小值RM(此过程由计算机进行挑选)。相应地，yM=rM•Sin(9lP)。如此，对螺杆的端截面型线而言，在O三三。三三E范Y..Qx围内，给0以增量，不同的M点可求得相应的RM和

6、yl时，从而获得成型立锐刀加工型线，如图2所示。按此计算方法可编制相应的计算机程序，其程Ro序框图如图3。本程序在求解。IP时充分利用了计算机的循环对比功能。为减少占机时间和空间，可对91的增量图2刀具示意图幅度作适当处理。用此程序为某工业泵厂设计了用Fig.2Theschematicdiagramofcuttingtool-82一1996年总第70期郑梅生等:对称型螺杆加工成型立锐刀计算方法的研究于加工不同型线螺杆的各种系列化立统刀。其中有用于粗统的有用于精统大直径、小导程、大槽深的螺杆，效果良好。其蝶、杆泵己在两家大型石化企业得到推广使用o匠二盈Ri+1>RiiliR取

7、得最小值l飞γMI由图3计算程序框图Fig.3Theframediaguamofcalculationsprogramme参考文献1陆涧民等编.计算机绘图.北京:清华大学出版社，19882复杂刀具设计于册.北京:机械工业出版社，19793数学在螺杆泵设计与制造中的应用.北京:科学技术出版社，1977ASTUDYONTHESHAPEDCUTTINGTOOLSCALCULATIONMETHOIONSYMMETRYSTYLESCREWSPINDLEZhengMeishengXiWenming(CollegeofMecha