本發(fā)明屬于機械增壓器設(shè)計及加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種羅茨機械增壓器扭葉轉(zhuǎn)子的型線及加工工藝。

背景技術(shù)：

節(jié)能減排是當(dāng)今汽車行業(yè)發(fā)展的主要方向，國內(nèi)外汽車企業(yè)都針對這一趨勢不斷開發(fā)新技術(shù)，其中在發(fā)動機上使用增壓器是被公認(rèn)的提升汽車動力性能最有效的途徑之一。作為汽車發(fā)動機主要采用的增壓方式之一，機械增壓器利用發(fā)動機的引擎曲軸通過帶傳動驅(qū)動其轉(zhuǎn)子工作，將進(jìn)入增壓器工作腔的空氣壓縮后送入發(fā)動機的氣缸內(nèi)，因此采用機械增壓器的汽車發(fā)動機沒有油門響應(yīng)滯后的問題，且動力輸出與轉(zhuǎn)速呈線性關(guān)系，在低轉(zhuǎn)速時也可達(dá)到比較理想的增壓效果，這使得機械增壓器在汽車行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

當(dāng)前市面上應(yīng)用最廣的機械增壓器是羅茨機械增壓器，它是由羅茨鼓風(fēng)機演變而來，決定其工作性能的核心部件是一對羅茨扭葉轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子的關(guān)鍵在于其型線。此外，由于缺少專用的加工機床和加工刀具，羅茨扭葉轉(zhuǎn)子的加工較困難，加工精度難以保證。目前羅茨扭葉轉(zhuǎn)子主要的加工方法有加工中心數(shù)控銑削加工和采用改造的普通牛頭刨床加工，這些方法采用球頭刀具或盤形刀具加工，加工效率很低，無法實現(xiàn)羅茨機械增壓器所需的羅茨扭葉轉(zhuǎn)子的大批量生產(chǎn)，不能滿足汽車行業(yè)的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種幾何性能好、便于加工的羅茨機械增壓器扭葉轉(zhuǎn)子的型線及加工工藝。

本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種羅茨機械增壓器扭葉轉(zhuǎn)子的型線：

其類型為漸開線型，轉(zhuǎn)子在其單個齒上的型線的一半由轉(zhuǎn)子頂部圓弧、漸開線工作齒廓、轉(zhuǎn)子根部過渡曲線構(gòu)成，其他部分可根據(jù)轉(zhuǎn)子型線的對稱性得出。轉(zhuǎn)子頂部圓弧為轉(zhuǎn)子外圓，其極坐標(biāo)參數(shù)方程為：

ρ＝r(β≤θ≤π/z)

其中：ρ為頂部圓弧上動點的極徑，θ為頂部圓弧上動點的極角，r為頂部圓弧的半徑，β為頂部圓弧的起始角，z為轉(zhuǎn)子齒數(shù)；

漸開線工作齒廓為由范成法加工中齒條刀具的斜邊側(cè)刃包絡(luò)形成的共軛曲線，其極坐標(biāo)參數(shù)方程為：

其中：ρ為漸開線工作齒廓上動點的極徑，θ為漸開線工作齒廓上動點的極角，rt為轉(zhuǎn)子的節(jié)圓半徑，α為轉(zhuǎn)子的節(jié)圓壓力角，αi為漸開線工作齒廓上動點的壓力角參數(shù)，γ為漸開線工作齒廓的起始角；

轉(zhuǎn)子根部過渡曲線由范成法加工中齒條刀具的頂刃包絡(luò)形成，轉(zhuǎn)子根部過渡曲線上動點的極角θ滿足：

0≤θ≤γ

轉(zhuǎn)子的加工工藝，具體包括如下步驟：

第一步，轉(zhuǎn)子毛坯加工

選用鋁合金棒材作為轉(zhuǎn)子坯料，精加工其中心軸孔，以中心軸孔為基準(zhǔn)，粗車轉(zhuǎn)子外圓及兩端面；

第二步，轉(zhuǎn)子裝配及精加工

將已加工成形的轉(zhuǎn)子心軸與第一步加工的轉(zhuǎn)子毛坯裝配成一體，以轉(zhuǎn)子心軸為基準(zhǔn)，精車轉(zhuǎn)子外圓及兩端面；

第三步，轉(zhuǎn)子齒面滾切加工

以轉(zhuǎn)子心軸為基準(zhǔn)，采用滾齒機對轉(zhuǎn)子工件的齒面進(jìn)行滾切加工。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案的特點還在于，

第一步選用的轉(zhuǎn)子坯料為6061或6063鋁合金；

第二步中的轉(zhuǎn)子心軸與第一步加工的轉(zhuǎn)子毛坯之間采用熱壓的方式進(jìn)行裝配，實現(xiàn)轉(zhuǎn)子心軸與轉(zhuǎn)子毛坯中心軸孔之間的過盈配合；

第三步滾切加工所用刀具為專用滾刀，它的頂隙系數(shù)是非標(biāo)準(zhǔn)值，并且通過加大滾刀齒頂圓弧半徑使?jié)L刀頂刃與側(cè)刃做成圓弧的圓滑連接，側(cè)刃為直邊，刃溝為直槽，基本蝸桿類型為漸開線蝸桿。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的羅茨轉(zhuǎn)子型線，其幾何性能好、便于利用范成法進(jìn)行加工；采用專用滾刀對羅茨扭葉轉(zhuǎn)子齒面的滾切加工，該加工方法為多刀刃連續(xù)切削加工，生產(chǎn)效率高，適合大批量、多規(guī)格的羅茨扭葉轉(zhuǎn)子加工；采用專用滾刀加工出的羅茨扭葉轉(zhuǎn)子互換性好，齒面加工精度可達(dá)6～7級齒輪精度，表面光潔度和齒廓誤差均能滿足工程使用要求，不需要后續(xù)的剃齒或磨齒加工過程，且該滾刀刀刃修磨方便，可以節(jié)約制造成本；一把專用滾刀可以加工出模數(shù)和壓力角相同，而旋向、齒數(shù)和中心距不同的羅茨扭葉轉(zhuǎn)子，可以實現(xiàn)羅茨扭葉轉(zhuǎn)子的系列化制造。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中羅茨扭葉轉(zhuǎn)子的型線的示意圖；

圖2是本發(fā)明中滾切加工前轉(zhuǎn)子工件的軸向剖視圖；

圖3是本發(fā)明采用的專用滾刀的外形示意圖；

圖4是本發(fā)明中羅茨扭葉轉(zhuǎn)子的滾切加工示意圖。

圖中，1.轉(zhuǎn)子心軸，2.轉(zhuǎn)子毛坯，3.專用滾刀，4.轉(zhuǎn)子工件。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖以及具體實施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明提供了一種羅茨機械增壓器扭葉轉(zhuǎn)子的型線，以四齒羅茨扭葉轉(zhuǎn)子為例，其型線的示意圖參見圖1，其類型為漸開線型，轉(zhuǎn)子在其單個齒上的型線的一半由轉(zhuǎn)子頂部圓弧cd、漸開線工作齒廓bc、轉(zhuǎn)子根部過渡曲線ab構(gòu)成，其他部分可根據(jù)轉(zhuǎn)子型線的對稱性得出。轉(zhuǎn)子頂部圓弧為轉(zhuǎn)子外圓，其極坐標(biāo)參數(shù)方程為：

ρ＝r(β≤θ≤π/4)

其中：ρ為頂部圓弧上動點的極徑，θ為頂部圓弧上動點的極角，r為頂部圓弧的半徑，β為頂部圓弧的起始角；

漸開線工作齒廓為由范成法加工中齒條刀具的斜邊側(cè)刃包絡(luò)形成的共軛曲線，其極坐標(biāo)參數(shù)方程為：

其中：ρ為漸開線工作齒廓上動點的極徑，θ為漸開線工作齒廓上動點的極角，rt為轉(zhuǎn)子的節(jié)圓半徑，α為轉(zhuǎn)子的節(jié)圓壓力角，αi為漸開線工作齒廓上動點的壓力角參數(shù)，γ為漸開線工作齒廓的起始角；

轉(zhuǎn)子根部過渡曲線由范成法加工中齒條刀具的頂刃包絡(luò)形成，轉(zhuǎn)子根部過渡曲線上動點的極角θ滿足：

0≤θ≤γ

轉(zhuǎn)子的加工工藝，具體包括如下步驟：

第一步，轉(zhuǎn)子毛坯加工

選用鋁合金棒材作為轉(zhuǎn)子坯料，精加工其中心軸孔，以中心軸孔為基準(zhǔn)，粗車轉(zhuǎn)子外圓及兩端面；

第二步，轉(zhuǎn)子裝配及精加工

將已加工成形的轉(zhuǎn)子心軸1與第一步加工的轉(zhuǎn)子毛坯2按裝配成一體，以轉(zhuǎn)子心軸為基準(zhǔn)，精車轉(zhuǎn)子外圓及兩端面；

第三步，轉(zhuǎn)子齒面滾切加工

以轉(zhuǎn)子心軸為基準(zhǔn)，在滾齒機上采用專用滾刀3對轉(zhuǎn)子工件4進(jìn)行滾切加工。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種羅茨機械增壓器扭葉轉(zhuǎn)子的型線及加工工藝，該轉(zhuǎn)子的型線設(shè)計是基于范成法原理；轉(zhuǎn)子的加工工藝步驟：第一步，選用鋁合金棒材作為轉(zhuǎn)子坯料，精加工其中心軸孔，并粗車轉(zhuǎn)子外圓及兩端面；第二步，將已加工成形的轉(zhuǎn)子心軸與第一步加工的轉(zhuǎn)子毛坯裝配成一體，精車轉(zhuǎn)子外圓及兩端面；第三步，采用滾齒機對轉(zhuǎn)子工件的齒面進(jìn)行滾切加工。本發(fā)明的特點在于采用專用滾刀對羅茨轉(zhuǎn)子齒面的滾切加工，該加工方法為多刀刃連續(xù)切削加工，生產(chǎn)效率高，適合大批量、多規(guī)格的羅茨扭葉轉(zhuǎn)子加工；采用專用滾刀加工出的羅茨扭葉轉(zhuǎn)子互換性好，齒面精度高。

技術(shù)研發(fā)人員：劉厚根;陳思雨;李皓;周鵬;張攀
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.19
技術(shù)公布日：2017.09.01