小型葉片泵精密轉(zhuǎn)子葉片槽加工工藝及檢測分析

摘 要：研究小型葉片泵精密轉(zhuǎn)子加工工藝，有利于降低小型葉片泵生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，提高小型葉片泵的性能和可靠性，降低小型葉片泵的噪音，以及增加其使用壽命等。保證小型葉片泵轉(zhuǎn)子狹槽內(nèi)壁的平面度和相互的平行度十分關(guān)鍵。這二項精度之優(yōu)劣直接影響著葉片泵的流量和壓力的脈動，也決定著葉片泵工作時的噪聲大小。而小型葉片泵轉(zhuǎn)子狹槽又是加工難度最大的部分。因此研究精密轉(zhuǎn)子加工工藝對于提高泵的容積效率、降低泵的噪聲、以及提高泵的壽命等都可以起到很大的幫助。本文主要分析了小型葉片泵精密轉(zhuǎn)子葉片槽的加工工藝以及檢測，對于提高轉(zhuǎn)子的加工精度具有指導意義。

關(guān)鍵詞：葉片泵；轉(zhuǎn)子；葉片槽；加工工藝；檢測

中圖分類號：TH132.47 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）24-0274-02

1 引 言

葉片泵的各元件的加工精度影響著泵的容積效率、噪聲和使用壽命等。影響葉片泵質(zhì)量的精度因素有：轉(zhuǎn)子上的軸孔及葉片槽相對轉(zhuǎn)子端面的垂直度；每個葉片槽的兩內(nèi)壁的平行度；轉(zhuǎn)子兩端面的平行度；葉片吸油壓油工作邊的平行（垂直）度；定子內(nèi)曲面與定子端面的垂直；配流盤上的卸荷槽的長度等等。葉片泵當中的轉(zhuǎn)子是重要組成部分，精度要求很高，也是較難加工的一個零件。本文重點分析精密轉(zhuǎn)子中加工難度及精度要求都較高的葉片槽的加工工藝以檢測方法。

2 葉片槽的加工工藝分析

葉片槽的精度要求很高，且槽狹窄，為窄槽精密加工。我們先將槽粗加工出來，然后再進行精加工，由于銑削是平面加工的主要方法之一，而且可以加工各種不同形狀的平面、溝槽等，除加工外平面以外，還適于加工臺階面、溝槽、各種形狀復雜的成形表面以及用于切斷等。加工精度一般可達IT8～IT7，表面粗糙度Ra值為1.6～3.2？滋m。

加工溝槽的銑刀，最常用的的有三面刃銑刀、立銑刀、鍵槽銑刀、角度銑刀、成形銑刀及鋸片銑刀。其中鋸片銑刀主要用于切斷或窄槽，鋸片銑刀很薄，只有圓周上有刀齒，側(cè)面無切削刃，用于銑削窄槽和切斷工件。為了減小摩擦和避免夾刀，其厚度由邊沿向中心減薄，使兩側(cè)面形成副偏角。由于技術(shù)要求較高，我們可以采用鋸齒刀片來完成窄槽的粗加工。

可選用萬能臥式升降臺銑床，工作臺可以作縱向、橫向和垂直運動，并可在水平平面內(nèi)調(diào)整一定角度的銑床。加工時，銑刀裝夾在刀桿中間，刀桿一端安裝在主軸的錐孔中，另一端由刀桿支架支承，以保證其剛度。用夾具裝夾在工作臺上的工件。

為了達到技術(shù)要求，得到表面粗糙度為Ra0.5以及平行度在10？滋m以內(nèi)的兩內(nèi)壁表面。一般來說，表面質(zhì)量要求較高的各種平面的半精加工和精加工，常采用平面磨削的方法。磨削通常用于半精加工和精加工，精度可達IT8～5甚至更高，表面粗糙度一般磨削為Ra1.25～0.16？滋m，精密磨削為Ra0.16～0.04？滋m，超精密磨削為Ra0.04～0.01？滋m，鏡面磨削可達Ra0.01？滋m以下。磨削的比功率（或稱比能耗，即切除單位體積工件材料所消耗的能量）比一般切削大，金屬切除率比一般切削小，故在磨削之前工件通常都先經(jīng)過其他切削方法去除大部分加工余量，僅留0.1～1mm或更小的磨削余量。所以，磨削已逐步成為從粗加工到超精加工，應用范圍十分廣闊的加工方法。

在這里采用磨削的加工方式理論上能夠很好地達到技術(shù)要求。對于怎樣磨削以及使用什么樣的機床，我們將在下一節(jié)做重點的研究。

3 重難點工序分析

在葉片泵轉(zhuǎn)子零件的加工中，最重要也是最難加工的無疑是對葉片槽的加工，因為我們需要保證狹小的葉片槽內(nèi)壁高精度的粗糙度和平行度。這二項精度之優(yōu)劣影響著葉片泵的流量和壓力脈動以及葉片泵工作時的噪聲大小。

對于葉片槽的銑削加工，為了確保磨槽工序的順利進行，對銑槽精度應有一定的要求。為了使槽的留磨量適當，我們在銑槽工序中需要嚴格規(guī)定槽寬精度。由于磨槽時是以轉(zhuǎn)子的一端面及外圓面定位，因此，銑槽時還必須嚴格保證槽側(cè)面對基堆端面的垂直度及槽中心平面與軸中心線在同一平面內(nèi)。銑槽的角度分布精度要求很高，八個槽需要均勻分布在轉(zhuǎn)子上，所以需要使用分度裝置進行分度，為此我們使用分度機構(gòu)夾具來裝夾銑削，銑槽采用分度盤分度裝夾。在銑葉片槽工藝上，原來采用的是每槽加工分2或3次走刀完成，用萬能分度頭分度或數(shù)控程序控制第4軸分度。原有的工藝生產(chǎn)效率低，刀具易磨損，生產(chǎn)成本也高。采用專用夾具后，工件的支承剛度會變得非常大，利用背吃刀增加時單位切削力不變；進給量增加時單位切削力減小這一原理，在不改變切削速度的情況下，僅用1次走刀加工完成一個槽就會大大提高生產(chǎn)效率。此外，適當降低切削速度還會提高刀具耐用度。至此，首件加工時產(chǎn)生的第二個主要問題也迎刃而解。

由于精度高，所以對于磨削的要求很高，可用硌鋼玉樹脂砂輪（80粒度、中等硬度）磨削葉片槽。具體的作法如下：用鋒利的金剛石將砂輪車圓、兩側(cè)面無擺動然后進行靜平衡。再把砂輪裝到機床上，用2個鋒利的金剛石同步地精車砂輪兩側(cè)面（使砂輪的厚度為葉片槽的寬度）。

葉片槽定位、用硫化切削油冷卻潤滑磨削。由于砂輪的直徑大，它的外圓邊緣磨削、兩側(cè)面導向，砂輪兩側(cè)面磨損小，一塊砂輪可以加工多個轉(zhuǎn)子，這樣加工的葉片槽的精度絕大部分在圖紙要求的形位公差范圍內(nèi)。在砂輪切入時砂輪外圓的兩棱邊應同時接觸葉片槽口的兩母線。由于葉片槽徑向無傾角，所以必須將砂輪的外圓面車成與砂輪兩外壁垂直。修砂輪時，修整器進給絲桿刻度盤每轉(zhuǎn)一格金剛鉆雙邊前進0.005mm。，粗修時取3～4格，精修時為2格。進行側(cè)面修整時，砂輪轉(zhuǎn)速達180r/min，金剛鉆運動速度取32mm/min。砂輪兩側(cè)面修整到對應尺寸以后，再對砂輪外圓進行修整。這時的砂輪轉(zhuǎn)速為1670r/min，金剛鉆進給量為0.025mm/min，金剛鉆移動速度為30mm/sec。

4 檢 測

葉片泵的轉(zhuǎn)子在銑削零偏角葉片槽工序中，由于機床調(diào)整不當和更換刀具的疏忽，常出現(xiàn)角度誤差？琢、？琢′，如圖1所示。這一誤差給后續(xù)磨槽工序增加了難度，因兩側(cè)磨削量不均，易造成薄片砂輪前角單邊磨損，影響了槽的磨削質(zhì)和產(chǎn)品性能。這里我們可以設(shè)計一種簡便的檢則工具，可以定性地控制葉片槽偏角誤差，保證后續(xù)工序的加工質(zhì)量。

葉片槽零偏角沒有誤差時，槽的中心線A01，及B02均通過轉(zhuǎn)子中心0，而葉片槽是二邊對稱的，所以A01、0及B02應在同一直線上。由于實際銑削葉片槽過程中，存在機床分度和調(diào)整誤差及銑刀對中誤差等，產(chǎn)生了偏角誤差？琢、？琢′，01A和02B不通過轉(zhuǎn)子中心0，并產(chǎn)生一間距而對每一轉(zhuǎn)子來說，由于操作者對機床的調(diào)整和刀具更換所產(chǎn)生的誤差不一定都相同。在后續(xù)磨槽工序中，薄片砂輪和槽的對中性就差，槽的兩側(cè)面磨削量不相等，造成砂輪前端磨損不均，葉片槽產(chǎn)生喇叭口和磨削不完全的問題，嚴重地影響了零件的加工質(zhì)量及整機性能。

針對以上問題，我們可以設(shè)計一種簡便的檢具。該檢具是由兩個對立的、在同一條直線上的塞片組成。塞片厚度比葉片槽寬度小0.1mm。當塞片塞入葉片槽中時，由于0.lmm間隙而可能產(chǎn)生的測量誤差最大不超過38′，可近似地看作零偏角。所以在使用過程中，只要將兩塞片同時插入轉(zhuǎn)子的二對稱槽中，即可認為二槽中心線01A及02B在同一直線上且通過轉(zhuǎn)子的中心0，也就是說，此時葉片槽的零偏角在許可誤差范圍內(nèi)，能滿足后續(xù)磨槽工序的要求。用該檢具對葉片槽銑削工序進行偏角誤差控制，可以使后續(xù)磨槽工序難度大大降低，磨槽質(zhì)量得到了保證，同時也提高了生產(chǎn)效率。如果要進行定量的檢測，還需借助于其他較精密的檢驗工具。

參考文獻

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收稿日期：2018-7-20

作者簡介：張時家（1991-），男，助理工程師，本科，從事質(zhì)量檢驗工作。