1、摘要： 本文从四个方面介绍了国内现有单螺杆加工机床的布局和结构，并把优缺点一一列举出来，由于压缩机生产厂的单螺杆加工机床和机床资料对外保密，以上介绍难免有片面、不妥之处，因此仅供单螺杆压缩机生产厂参考。 关键词 机床 主轴 轴承 刀具 机床是一个国家制造业水平高低的象征，其核心就是数控系统。我们目前不要说系统，就是国内造的质量稍微好一点的数控机床，所用的高精度滚珠丝杠，轴承都是进口的，主要是买日本的，我们自产的滚珠丝杠、轴承在精度、寿命方面都有问题。目前国内的各大机床厂，数控系统 100外购，各厂 家一般都买日本发那科、三菱的系统，占 80以上，也有德国西门子的系统，但比较少。德国西门子系统为
2、什么用的少呢？早期，德国系统不太能适合我们的电网，我们的电网稳定性不够，西门子系统的电子伺服模块容易烧坏。日本就不同了，他们的系统就烧不坏。近来西门子系统改进了不少，价格方面还是略高。德国人很不重视中国，所以他们的系统汉语化最近才有，不像日本，老早就有汉语化版的。 韩国、台湾的数控机床制造能力比大陆地区略强，不过水平差不多。他们也是在上世纪90 年代引进日本技术发展的。韩国应该好一点，它有自己制造的、已经商业化了的 数控系统，但进口到中国的机床，应我们的要求，也换成了日本系统。我们对他们的系统信不过。韩国数控机床主要有两家：大宇和现代。大宇目前在我国设有合资企业。台湾机床和我们大体一样，自己造
3、机械部分，系统采购日本的。但他们的机床质量差，寿命短，目前在大陆影响很坏。其实他们比我们国产的要好一点。但我们自己的差，我们还能容忍，台湾的机床是用美金买来的，用的不好，那火就大了。台湾最主要的几家机床厂已打算把工厂迁往大陆，大部分都在上海。这些厂目前在国内的竞争中，也打着国产的旗号。 就国产高级数控机床而言，其利润的主体是被 外国人拿走了，中国只是挣了一个辛苦钱。 近来随着中国的经济发展，也引起了世界一些主要机床厂商的注意， 2000 年，日本最大的机床制造商 “马扎克 ”在中国银川设立了一家数控机床合资厂，据说制造水平相当高，号称 “智能化、网络化 ”工厂，和世界同步。今年日本另外一家大机
4、床厂大隈公司在北京设立了一家能年产 1000 台数控机床的控股公司，德国的一家很有名的企业也在上海设立了工厂。 目前，国家制定了一些政策，鼓励国民使用国产数控机床，各厂家也在努力追赶。国内买机床最多的是军工企业，一个购买 计划 里， 80是进口，国产机床满足不了需要。今后五年内，这个趋势不会改变。不过就目前国内的需要来讲，我国的数控机床目前能满足中低档产品的订货。 一、介绍机床的布局 压缩机排气量的大小决定了星轮、螺杆直径的大小和啮合中心距的大小，因此螺杆直径的不同，机床的主轴与刀具的回转中心也不同。为满足加工不同直径的螺杆，目前国内单螺杆加工机床的布局大致有以下几种方案。 第一种：机床的主轴
5、与刀具回转中心的中心距为固定式 机床的主轴与刀具回转中心的中心距为固定式，中心距不可调整。加工几种直径的螺杆就需要几种中心距规格不同的机床。 优点：机床的结构简单。 缺点：每种机床只能加工一种规格的螺杆，当市场上某种规格的压缩机螺杆需要量大时，造成一台机床加工，其他机床闲置。 第二种：机床的主轴箱为可回转式 机床可根据加工螺杆直径的大小在加工前把主轴箱旋转一个角度。这种主轴箱能够回转的机床是对上述第一种机床在使用方法上的改进，与第一种机床的结构基本相同。 优点：机床的结构简单，能适应多种规格螺 杆的加工。 缺点 1：主轴箱旋转后主轴回转中心线与刀具回转中心线间的距离不易精确测量。 缺点 2：主
6、轴箱旋转后主轴前端面与刀具的回转中心线间的距离减少，因此加工较大直径的螺杆受到限制。 第三种：机床的主轴箱为横向移动式 主轴箱底部与底座之间布置有矩形滑动导轨，主轴箱移动的方向垂直于主轴回转中心线并垂直于刀具回转中心线。主轴箱的动力通过花键轴传给底座内的刀具进给机构。 根据加工螺杆直径的大小，在加工前用手轮丝杠进给机构把主轴箱移动到适当位置，然后用螺钉将主轴箱固定在底座上。 主轴箱的移动距离可用光栅尺检测，位置误差 0.005mm。 采用主轴箱可横向移动的一个机床就可以加工直径 95 385mm 之间任何一种规格的螺杆。 由于加工 95 385mm 直径的螺杆，造成主轴前端面与刀具回转中心线间
7、的距离差值过大，因此在实际应用时设计成两种规格的机床，一个机床加工 95 205mm 直径的螺杆，另一个机床加工 180 385mm 直径的螺杆。 优点：机床能适应多种规格螺杆的加工，每种规格的螺杆不需要配备相应的加工机床。 缺点：机床的结构和机床的装配较前 二种机床复杂，机床的造价也较前二种机床高。 二、介绍机床的主轴结构 机床主轴箱的水平主轴和底座上的立式的主轴精度的高低决定了被加工螺杆的精度，同时螺杆在压缩机中以几千转的速度高速旋转时，精度较差的螺杆会使压缩机产生发热、振动、效率低、磨损快等现象。 国内目前现有的单螺杆加工机床主轴结构大致有以下两种方案。 第一种：轴承径向游隙不可调的主轴
8、结构 主轴前轴承采用 1 个双列圆柱滚子轴承和两个推力球轴承组合，该主轴使用双列圆柱滚子轴承承受径向切削力，使用两个推力球轴承承受轴向切 削力。 主轴后轴承一般采用 1 个双列圆柱滚子轴承或采用 1 个向心球轴承。 这种主轴结构的优点：主轴的加工和装配简单，造价较低。 缺点 1：由于主轴轴承的径向游隙不可调整，所以主轴精度较差。虽然可以利用轴承的内径和轴径的过盈配合来消除轴承的径向游隙，但每个轴承的内径和径向游隙不是一个固定值，因此设计和加工时很难给准轴径与轴承内径的配合公差。 缺点 2：在市场上很难买到国产或进口的 C、 D 级或 P4、 P5 级的推力球轴承，机床生产厂常用普通级轴承替代使
9、用，此举也影响了主轴精度的提高。 轴承径向游隙不可调的主轴结构适用于一般精度的普通机床，不适用于对主轴精度要求较高的机床。 第二种：轴承径向游隙可调的主轴结构 主轴前轴承采用一个 P4 级圆锥孔的双列圆柱滚子轴承和 1 个 P4 级的双列向心推力球轴承组合。该主轴使用圆锥孔的双列圆柱滚子轴承承受径向切削力，使用双列向心推力球轴承承受轴向切削力和部分径向切削力。 主轴后轴承一般采用 1 个 P5 级圆锥孔的双列圆柱滚子轴承。 圆锥孔双列圆柱滚子轴承的内圈和配合轴径均为 1： 12 圆锥，用圆螺母锁紧轴承则使轴承在轴向产生一个位移并使轴承 的内圈膨胀，从而达到减少或消除轴承径向游隙的目的。 这种主
10、轴结构的优点：主轴精度较高。在主轴前端面 230mm 直径上测量主轴的端面跳动值为 0.010mm。在主轴前端 230mm 外圆上测量主轴的径向跳动值为 0.005mm。第二种结构的主轴精度比第一种主轴精度提高 50%左右。 这种主轴结构的缺点： 主轴的加工工艺较复杂，主轴的装配也需要有经验的工人操作才能使主轴精度达到理想数值。 三、刀具进给深度的控制 不同直径的螺杆需要加工螺旋槽的深度也不同，螺旋槽的深度从几十毫米到 一百多毫米不等，刀具进给机构大约需要旋转进刀几千圈才能完成一个螺杆零件的加工。 由于刀具进给机构在刀具旋转的同时还要完成进刀动作，所以一些在普通机床上常用的机械、电气控制切深的
11、方法都不适用于单螺杆加工机床。 单螺杆加工机床的刀具进给机构采用以下不同的方法都可以达到控制进刀深度的目的。 第一种：摩擦离合器和电气开关控制刀具进给深度 它的控制原理是刀具切深增大时刀具进给机构的负载扭距增大，使刀具进给机构传动链中的摩擦离合器打滑，一个机械连杆机构触发电气开关并发出声、光信号提示操作者，此时操作者人工操作断开刀具进给机构的动力。 这种控制方法的优点是：控制方法简单及零件加工和操作不受突然断电的影响。 缺点是：加工不同直径的螺杆需要调整摩擦离合器压紧碟簧的预紧力。 由于每个螺杆材质的密度、硬度存在细微差异及刀具锋利程度也存在差异，因此使这种控制方法的精度不太准确，可能导致螺杆螺旋槽的深度公差过大。 第二种：用电磁离合器、编码器组合控制刀具进给深度 刀具进给系统中，装有电磁离合器及一对用于检测刀具转动圈数的测速齿轮和一个编码器。 结论： 本文从四个方面介绍了 国内现有单螺杆加工机床的布局和结构，并把优缺点一一列举出来，由于压缩机生产厂的单螺杆加工机床和机床资料对外保密，以上介绍难免有片面、不妥之处，因此仅供单螺杆压缩机生产厂参考。
