摘要：海24组(海南24和海南24-1)在长期的工作实践中发现，把普通的丝杠经过加工改造成为滚珠似丝杠的同时，加装一些必要的数字电气控制系统，就能够实现普通刨床转变到数控刨床的目的。
数控刨床在加工罗茨转子的时候，生成简便并且修改灵活，仅在一台刨床上就可以实现罗茨转子的粗加工和细加工，整个操作设备非常简便实用。
关键词：罗茨转子;数字化;加工
真空设备是常用的现代电子器件。在我们海24组的施工工作中，真空设备是使用最多的电子器件之一。对真空设备技术指标影响最大的是真空设备的真空度，但是在使用中我们还是发现了现有真空设备的很多不足和需要改进的空间，在此基础上，我海24组一直在坚持不懈地研究和改进。
罗茨兄弟在长期的研究实践中发明了罗茨真空泵，罗茨真空泵的泵内有两个叶形转子，这两个叶形转子的方向相反，但是旋转是同步的。叶形转子是罗茨真空泵的关键部件，转子弧面的精度和表面的光洁程度是直接影响真空泵的真空度等级的最重要的指标。
这就决定了，在加工的时候，需要对叶形转子进行非常精细的加工。
显然，这种加工无法在手工的机床上完成。因而，我海24#组合葵东1#组在长期的合作和加工实践中，一致认为有必要开发一种可以进行更为精细加工的加工系统，而这种系统需要是数子控制化的。这种改造包括两个方面，下文将具体论述。
一、系统硬件的改造
1.1机械结构方面的改造
机械结构方面的改造，从机械的空间运动上着手。这空间运动包括三个方向，分别是：工件的左右运动;刀具的前后运动;刀具的上下运动。
海24井在实践中发现，由于在刨床的加工过程中，刀具需要大驱动力进行驱动。因此，刀具的前后运动不需要进行改造加工，对施工刨床的加工改造应该从工件的左右运动和刀具的上下运动着手。
普通刨床主要是靠普通的丝杆进行机械传动，工作台和刀架的工作均依靠普通的丝杆进行。但是，葵东1组的研究发现，普通丝杆带动的普通刨床只能满足普通的加工要求。如果要进行真空泵转子的加工，则显得力不从心了。为了满足真空泵转子的加工需要更为精细的刨床。
我们把普通的丝杠改造加工为高精度的滚珠丝杠，2个滚珠丝杠链接一个减速器，再通过这个减速器与2个主驱动连接起来。这样一来，我们就可以用电机的正、反方向的旋转来控制工件的左右及上下运动，这样的改造，不仅使得刨床有了更为高精度的加工条件，还增强了驱动力和加工速度。
1.2电子数控系统的改造
海24组发现，仅对加工刨床进行改造虽然提高了刨床的高精度加工，但是控制系统也必须进行改造和提高，才能更有效率的进行转子加工。
目前比较成熟和常用的'PLC(可编程逻辑控制系统)和工控机(工业控制计算机)都可以运用到转子的加工上。我们将2种控制系统都运用到加工中，发现，由于罗茨真空泵转子的加工数字的计算非常复杂，计算量十分庞大，所以选择工控机比较好。改装图如下：
但是，工控机还不能直接控制和驱动电机。我们必须在工控机和驱动电机之间安装一定的驱动电路才可以控制工件和刀具的运动。我们将型号为PCL-839的控制卡安装在工控机的内部，这个卡有2个的控制通道。每个通道都可以各自输出对应的电机驱动命令，就可以用来有效的控制刨床。
在实际的加工中，我们还需要选定转子的定位基准，我们海24组一般采用的是转轴外圆来作为定位基准。在刨床上对转子的两叶风叶进行一次性串接，这样就可以提高加工效率。然后，我们就可以利用新的数控系统试切它的对刀功能。
二、型线的生成与加工改造
2.1型线的选择和改造
影响罗茨真空泵真空等级的关键部件的转子，而影响转子的关键部件是转子的型线。所谓的转子型线就是指转子横截面的外轮廓线。在罗茨泵工作的时候，转子的表面之间是不接触的，在保持不接触的前提下，我们要使转子面的间隙尽量减小。
这就对转子的型线提出很高的要求，可以说，型线决定了罗茨真空泵的市场竞争力。
我们认为，在实际中选用转子型线应该考虑到以下条件：
(1)罗茨泵转子占的体积要小，这样就可以保证可以利用起来的容积大;
(2)好的罗茨转子要有良好的对称型，这样才能保证转子的运转平稳，提高工作效率;
(3)转子的强度要高，要大。这样才能增长转子的寿命;
在长期的实验中，我海24-1组发现，通常使用的圆弧齿形、渐开齿形的转子已经渐渐不能满足现代化加工和生产的需要。因此，我们使用了东北大学研究人员发明的“圆弧形--渐开型--摆线”型的转子，这种型的转子气阻更大，改善了罗茨泵在低压下的高性能，提高了罗茨泵的效率，是良好的罗茨转子线型。
2.2转子加工
对转子的加工不能完全按照刀具的运行轨迹进行，因为在转子的加工阶段，我们发现如果刀具原有的运动轨迹进行的话，在初始阶段和结尾的阶段都可能出现巨大的误差，这种误差会引起很坏的影响。因为在工件的加工上，加工面和刀具几乎成了平行的位置，这样的情况使得加工的刀具会出现侧面切削的情况。
因此，为了更有效的对罗茨真空泵进行改造，我们还必须对加工轨迹施以补偿性措施，同时在加工过程中，我们把刀尖制成圆弧的形状，对刀具的形状也要进行规定和限定。我们一般采用机夹式的圆片刀具，这样的圆片刀具，在一次调整后就不需要再次对刀。
罗茨真空泵的横截面多为渐开线、圆弧型和直线等连接而成。各种规格和不同厂家的转子型面都各部相同，但是我们可以用分段函数表示出来。在对型面进行加工的时候。
我们可以利用CAD软件方便的画出转子横截面的曲线，再利用自动的变成软件模拟出加工的轨迹。在生成加工轨迹的同时，我们不能忘记把刀具的半径考虑进去，然后再屏幕上进行动态仿拟。
便于方便只管理解，我们列出某风叶的加工程序图：
结语
海南24-1和葵东1井组紧密合作，在长期的加工实践中，总结出了一套行之有效的改进方法。对传统的刨床进行改进之后，新的数控化刨床具有以下优点：
(1)具有高自动化，加工灵活简便;
(2)操作简单;
(3)同时可以进行粗加工和精密加工。
参考文献
[1]刘坤，圆弧型线在罗茨转子型线中的设计和运用[J]，真空，(1).
[2]王凤兰，双向刨削扭头刨床的机构创新设计[J]，机械设计，2007(1).
[3]贾兆诚，罗茨真空泵圆弧短幅外摆线等移距线型转子的工艺性[J]，真空，2007(1).
由于汽轮发电机的转子端头槽楔的护环止口和转轴的护环止口是相互配合的关系，因此，在传统的加工工艺中，是将发电机端头槽楔直接装置在转轴内部，并且使用设备进行加固，将转轴护环止口和发电机转子端头槽楔进行同时加工。将四极汽轮发电机转子端头槽楔放置在转轴槽楔槽之后，发现护环的横截面不够完整，通车也存在断屑情况，这样不仅影响了表面的光滑度，也可能因断屑的存在为刀具带来磨损，在运行中刀具的磨损会对成效造成一定影响。
1、配加工要求
在对四极汽轮发电机转子端头槽楔进行第一次加工之后，槽楔的顶面是平整的一面。要想跟转轴护环止口达到高度契合，需要对转轴护环止口进行在加工，实现与槽楔的配套，完成之后的发电机转子端头槽在与转轴护环止口进行组装时，需要满足以下要求，顶面的半径和转轴护环止口的半径要完全相同，同时转轴之间的高度差必须小于0．05mm的弧面。
2、解决端头槽配加工问题的思路
数控设备的发展，已经可以完成对数据和加工对象的精确控制，发电机端头槽楔顶面的弧度也可以根据转轴护环止口的数据来确定，并且达到一致弧度。现在需要面临的问题是，怎样较为准确的模拟发电机端头槽楔的装置运行状态，同时得出精准的`相关数据，利用数控技术完成端头槽楔的配加工。
3、具体工作方法
3．1端头槽楔的预装
将首次加工完成的端头槽楔在转轴槽内部进行预装，同时使用顶紧工具进行固定，由于四极汽轮发电机转子具有三种槽型，各个槽深数据不同，因此，需要对其他两槽进行加垫处理之后，再使用顶紧工具。通过旋紧顶紧工具的旋紧螺栓就可以达到顶紧的效果，但是，需要注意的是力度要适中，力度过小或者过大都可能引起槽楔变形，这样就会影响测量数据的准确性，无法满足端头槽楔配加工的条件。为了确保数据的准确性，我们实验了多组力矩，在顶紧过程中观察槽线的变化和数值变化情况。由于实验较为复杂，无法准确的确认最适合的力矩，我们采用一组比较平稳的力矩。在四极汽轮发电机转子端头槽楔配加工的工艺文件中，对于端头槽楔的预装部分，应沿顺时针方向以20Nm的力矩将顶紧工具中的顶紧螺栓逐个预紧；使用胶皮锤逐个敲击端头槽楔顶面后，以40Nm的力矩将螺栓二次逐个预紧；对比两次预紧结果，顶紧螺栓二次预紧时螺纹旋入深度均匀，且螺纹旋入深度不超过一扣；如螺纹旋入深度超过一扣，需对力矩扳手、工具安装情况及端头槽楔预装情况进行复查。
3．2端头槽楔的测量
在对端头槽楔进行测量时，需要测量预装之后端头槽楔顶面超出护环止口的部分数值。我们经常使用的测量测量工具很少能够达到需求的准确度，以往都是使用制作弧形模板的方式进行测量，但是测量的精度无法达到端头槽楔配加工的需求。针对这一问题，可以制定出一种特定的测量方案，制造一个具有两个平行的圆柱形底脚的百分表座，两个平行的圆柱形底脚作为表座的平行导轨，将千分表固定在表座上。将测量工具架设在转轴大齿护环止口处。表座两导轨及千分表表针三点分别位于止口外圆上，此时将千分表对零。再将表座两底脚分别架在转轴下线槽小齿护环止口处，将千分表表针搭在端头槽楔顶面。此时得出的数据并不是最准确的，现在得出的只是点的距离和线的距离。采用左右移动表座的方式，使端头槽楔的中心显示千分表最小数值就是准确的测量数值。使用这种方式对每个端头槽楔进行测量，并且汇总，测量完成之后再放置表座在轴护环止口之上，确定数值是否为零。
3．3端头槽楔配加工
端头槽楔的配加工可采用数控卧式铣床完成。根据应用的设备及刃具直径等参数进行编程：以端头槽楔顶面中心为程序零点，向两侧铣加工一个与转轴护环止口半径相同的弧面。加工时，在端头槽楔顶面中点正确对刀后，将刃具向下调整尺寸作为程序运行零点，进行铣加工。
3．4加工后的校验
前两台应用本套工艺方案的四极汽轮发电机转子产品，在配加工端头槽楔后，曾重复项端头槽楔的预装和测量工作进行配加工结果的校验。配加工结果非常理想，测量及加工的累积误差均在0．05mm以内。转子绕组装配及槽楔装配后进行复检，误差同样控制在0．05mm以内。这就证明了该加工方式相对于传统的加工工艺存在一定优势，可以有效改善汽轮发电机转子端头槽楔配加工中存在的误差问题，并且通过这种方式的普及可以更好的提高生产的效率。
4、结语
在某生产公司产出的第一台四极汽轮发电机转子产品，它采用的正是样板划线的方式进行测量，通过获取的数据进行端头槽楔配加工，而在装配的过程中发现存在较大误差，最后通过文中的加工方案，取得了很大成效。该公司在进行端头槽楔配加工时，由于该方案还处于测试阶段，并没有更多的依据，因此，进行了多次尝试，根据每次的装配结果可以看出，该加工方式对端头槽楔配加工存在的问题具有一定改善。
参考文献：
［1］葛军．汽轮发电机转子槽楔下垫条厚度测量装置的设计［J］．机械制造，，50（11）：68～69．
［2］于翠华，李树伟．汽轮发电机转子槽楔的数控加工［J］．上海大中型电机，（2）：6～7．441
硬齿面齿轮加工的研究与工艺装备开题报告
机械工程学院毕业设计(论文)开题报告
毕业设计(论文)题目：硬齿面齿轮加工的研究与工艺装备设计
学生姓名：孙延政
指导教师姓名：师秀芳
专业：机械制造设计及自动化
2011年4月4日
1.课题名称：硬齿面齿轮加工的研究与工艺装备设计
2.研究背景：齿轮传动课程是机械类学生的重要课程之一。随着科学技术的不断发展和高校教学改革的不断深入，高校对学生培养的要求也在不断地变化和提高。近年来，对机械类学生的培养，不仅要求有较高的理论水平，而且要求有一定的实际设计能力，现有的技术及装备不能满足生产等需求，所以需要对硬齿面齿轮加工的洋酒与工艺装备设计
3.课题研究意义：
设计特点要求教学为主坚固实用性在设计的过程中提高专业知识，设计出来的要结构合理功能齐全在实际生产中节省效率性价比高
该设计的意义：
这个课题设计，不仅是对学生自主能力的考验和锻炼，同时，因为所开发的齿轮加工及装备设计，实用性好，也必将是高校教学的目的。
4.文献查阅概况
1.硬齿面齿轮加工技术研究及应用
作者：钱利霞；李华；肖启明；
文献出处热加工工艺,Hot Working Technology,编辑部邮箱2011年02期
期刊荣誉：中文核心期刊要目总览ASPT来源刊中国期刊方阵CJFD收录刊
摘要：
分析了加工大批量低成本硬齿面齿轮的常用加工方法,针对用剃齿工艺加工硬齿面齿轮在热处理后精度降低和在剃齿中有噪声的问题,提出了采用合理的热处理工艺流程和剃齿刀修形的工艺方案。实践证明,硬齿面齿轮加工采用该工艺技术,精度能达7级以上,且节省材料和能耗,大大提高了生产效率,经济效益显著。
2.硬齿面齿轮弯曲疲劳极限试验分析
作者：沈B；王铁；张瑞亮；李威；王梁
机械制造,Machinery,编辑部邮箱2010年11期
期刊荣誉：ASPT来源刊中国期刊方阵CJFD收录刊
摘要：
通过试验得出试验齿轮的弯曲疲劳极限是一种确定齿轮极限应力的可靠方法,采用Locati疲劳极限快速测定法,对相同参数的硬齿面齿轮试件分别做了脉动加载弯曲疲劳试验和负荷运转试验,应用MATLAB对实验数据进行了分析,绘制了两种试验方法下的损伤积累模拟曲线,并对结果进行了分析
3.论硬齿面齿轮的应用
作者：张欣；张耀东
承钢技术,编辑部邮箱2006年Z1期
期刊荣誉：CJFD收录刊
摘要：
齿轮的强度设计是从考虑润滑条件的齿面压力和齿根强度两个方面进行的'。随着齿轮传递功率的日益增大,世界各国都在努力研究如何提高齿轮承载能力的问题。研究结果和生产实践都已证明,采用硬齿面和提高加工精度是解决问题的关键。热轧带钢厂底辊减速机由调质齿轮改为硬齿面齿轮,收到了良好的经济效益。
4.硬切削技术在硬齿面齿轮加工中的应用
作者：陈兴洲；邱超；薛东彬；刘楠螅
机械制造,Machinery,编辑部邮箱2010年04期
期刊荣誉：ASPT来源刊中国期刊方阵CJFD收录刊
摘要：
介绍了硬切削技术的产生背景与现状,并就发展硬切削技术应具备的关键技术进行了分析,阐述了硬切削技术在硬齿面齿轮加工中可提高生产效率,保证产品质量,降低产品成本,并能够实现有利于环境保护的绿色制造,节约资源。
5.硬齿面齿轮加工技术现状分析
作者：燕芸；张满栋；
机械管理开发,Mechanical Management and Development,编辑部邮箱2009年04期
期刊荣誉：ASPT来源刊CJFD收录刊
摘要：
随着硬齿面齿轮市场需求量越来越大,硬齿面齿轮加工技术得到了相应发展。主要针对国内外滚齿、插齿、剃齿、珩齿、磨齿等硬齿面齿轮加工技术现状进行了分析。科学技术在不断进步,硬齿面齿轮加工技术将会进一步地完善和发展。
6.硬齿面插齿技术的研究
作者：赵慧欣；毕泗元；钟志启；李宏伟；李红；
新技术新工艺,New Technology&New Process,编辑部邮箱2010年03期
期刊荣誉：ASPT来源刊中国期刊方阵CJFD收录刊
摘要：
硬齿面双联齿轮小端齿部的加工一直没有经济有效的工艺方法。由于结构特殊,小端齿部不能采用传统的磨齿工艺,特别是受热处理变形的影响,其精度一直得不到保证,严重影响齿轮的工作寿命。本文通过设计新构形的硬齿面插齿刀,开发了国产刀具,降低了插齿刀的研制成本,同时采用硬齿面插齿加工方法,提高了双联齿轮小端的精度,使硬齿面插齿工艺有了一个较大的突破,填补了国内的空白。
7.硬齿面齿轮技术及特点
作者：颜克君
砖瓦,Block-Brick-Tile,编辑部邮箱2007年03期
期刊荣誉：ASPT来源刊CJFD收录刊
摘要：
正随着生产技术的不断发展和科学技术的不断进步,齿轮传动正向着高速、重载、硬齿面、高精度、高性能、低噪音方向发展。墙体材料装备中对齿轮的要求越来越高硬齿面、高精度是齿轮传动技术发展的主流。渐开线硬齿面的高精度齿轮传动装置已占主导地位。
8.基于硬齿面齿轮加工实例的探析
作者：王丽；郝巧玲
中国高新技术企业,China High Technology Enterprises,编辑部邮箱2008年05期
期刊荣誉：ASPT来源刊CJFD收录刊
摘要：
通过生产实践,成功地制造出了符合厂方要求的长幅外摆线锥齿轮
9.硬齿面齿轮的刮削加工
作者：王新
机械管理开发,Mechanical Management and Development,编辑部邮箱2005年04期
期刊荣誉：ASPT来源刊CJFD收录刊
摘要：
分析了硬齿面刮削加工对设备、刀具和工件的要求,切削用量的选择,并介绍了它的经济效益及适用范围。
10.硬齿面点线啮合齿轮传动的试验研究
作者：钱作勤；厉海祥；
武汉船舶职业技术学院学报,Journal of Wuhan Institute of Shipbuilding Technology,编辑部邮箱2005年01期
期刊荣誉：ASPT来源刊CJFD收录刊
摘要：
本文介绍了硬齿面点线啮合齿轮传动的承载能力试验和噪声测定试验的情况。试验结果表明：硬齿面点线啮合齿轮传动和常规的硬齿面渐开线齿轮传动相比,具有承载能力大、强度高、噪声低等一系列优点。
11.硬齿面刮削在新型养路机械齿轮加工中的应用
作者：夏青顺；
机车车辆工艺,Locomotive&Rolling Stock Technology,编辑部邮箱2003年01期
期刊荣誉：ASPT来源刊CJFD收录刊
摘要：
阐述了硬齿面刮削工艺的优点及要求,并将其应用到大型养路机械中,成功地解决了长幅外摆线锥齿轮热处理后齿轮精度下降的问题。
12.硬齿面齿轮刮削工艺特点
作者：聂福全
现代零部件,Modern Components,编辑部邮箱2006年07期
期刊荣誉：ASPT来源刊CJFD收录刊
摘要：
硬齿面齿轮是指硬度在48H RC以上的齿轮,此类齿轮的常用材料为20CrMnTi、20CrMo等,经渗碳或碳氮共渗处理后进行淬火处理。从生产实践看,热处理对齿轮精度的影响非常明显,变形严重时可使齿轮的精度等级下降3~4级,由于变形严重,采用淬火压床仅可以控制而不能完全消除变形,因此不能满足齿轮使用精度要求。而在热处理过程中由于齿轮的变形规律较难掌握,在粗加工齿轮时采取预先留变形余量的补偿措施来修正淬火变形也非常困难,无法满足高精度齿轮的变形控制要求,且成本较高,经济性较差。因此在齿轮热处理后必须采取相应的措施,以消除热处理变形,确保热处理后硬齿面齿轮的加工精度。硬齿面齿轮常用的加工方法热处理后的硬齿面齿轮常用加工方法包括研齿、磨齿、刮齿(用相应刀具进行光整加工)等。1.研齿工艺特点研齿工艺具有生产效率高、成本低的优点,但它不能消除齿轮热处理后的径向圆跳动、周节误差、齿形误差和其他热处理变形引起的误差。它仅仅能改变有效齿形表面的粗糙度和接触位置,因而其修整精度非常有限,对于精度要求较高的齿轮,无法满足修复精度要求。2.磨齿工艺特点磨齿工艺可以获得很高的加工精度,对一些精度要求高的齿轮,磨齿工艺的应用非常普遍。.
5.设计(论文)的主要内容
零件图；
车床夹具图；
设计完成总体装配图设计；
编写完成整体设计计算说明书；
车床夹具图。
6.设计(论文)提交形式
1，开题报告；
2，硬齿面齿轮加工总装配图1张；
3，零件图若干张；
4，设计计算说明书1份。
7.进度安排
第四周外文翻译抄画零件图；
第五周收集资料，阅读文献；
第六周开题报告；
第七周方案设计；
第八周硬齿面齿轮分析；
第九周加工硬齿面齿轮的整体结构设计
第十周加工硬齿面齿轮主要部分夹具设计；
第十一周零件受力分析与计算和强度校核；
第十二周总装图草图的绘制；
第十三周总装图的绘制；
第十四周零件图的绘制；
第十五周检查设计，准备编写说明书对设计中的错误进行修正；
第十六周整理说明书；
第十七周编写设计计算说明书，形成毕业设计全部文件，准备答辩；
第十八周毕业答辩。