陳曉盼

（安徽省礦業(yè)機(jī)電裝備有限責(zé)任公司，安徽 淮北 235000）

真空設(shè)備是常用的現(xiàn)代電子器件。在我們海24組的施工工作中，真空設(shè)備是使用最多的電子器件之一。對(duì)真空設(shè)備技術(shù)指標(biāo)影響最大的是真空設(shè)備的真空度，但是在使用中我們還是發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有真空設(shè)備的很多不足和需要改進(jìn)的空間，在此基礎(chǔ)上，我海24組一直在堅(jiān)持不懈地研究和改進(jìn)。

羅茨兄弟在長(zhǎng)期的研究實(shí)踐中發(fā)明了羅茨真空泵，羅茨真空泵的泵內(nèi)有兩個(gè)葉形轉(zhuǎn)子，這兩個(gè)葉形轉(zhuǎn)子的方向相反，但是旋轉(zhuǎn)是同步的。葉形轉(zhuǎn)子是羅茨真空泵的關(guān)鍵部件，轉(zhuǎn)子弧面的精度和表面的光潔程度是直接影響真空泵的真空度等級(jí)的最重要的指標(biāo)。這就決定了，在加工的時(shí)候，需要對(duì)葉形轉(zhuǎn)子進(jìn)行非常精細(xì)的加工。顯然，這種加工無法在手工的機(jī)床上完成。因而，我海24#組合葵東1#組在長(zhǎng)期的合作和加工實(shí)踐中，一致認(rèn)為有必要開發(fā)一種可以進(jìn)行更為精細(xì)加工的加工系統(tǒng)，而這種系統(tǒng)需要是數(shù)子控制化的。這種改造包括兩個(gè)方面，下文將具體論述。

一、系統(tǒng)硬件的改造

1.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)方面的改造

機(jī)械結(jié)構(gòu)方面的改造，從機(jī)械的空間運(yùn)動(dòng)上著手。這空間運(yùn)動(dòng)包括三個(gè)方向，分別是：工件的左右運(yùn)動(dòng)；刀具的前后運(yùn)動(dòng)；刀具的上下運(yùn)動(dòng)。

海24井在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，由于在刨床的加工過程中，刀具需要大驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。因此，刀具的前后運(yùn)動(dòng)不需要進(jìn)行改造加工，對(duì)施工刨床的加工改造應(yīng)該從工件的左右運(yùn)動(dòng)和刀具的上下運(yùn)動(dòng)著手。

普通刨床主要是靠普通的絲桿進(jìn)行機(jī)械傳動(dòng)，工作臺(tái)和刀架的工作均依靠普通的絲桿進(jìn)行。但是，葵東1組的研究發(fā)現(xiàn)，普通絲桿帶動(dòng)的普通刨床只能滿足普通的加工要求。如果要進(jìn)行真空泵轉(zhuǎn)子的加工，則顯得力不從心了。為了滿足真空泵轉(zhuǎn)子的加工需要更為精細(xì)的刨床。

我們把普通的絲杠改造加工為高精度的滾珠絲杠，2個(gè)滾珠絲杠鏈接一個(gè)減速器，再通過這個(gè)減速器與2個(gè)主驅(qū)動(dòng)連接起來。這樣一來，我們就可以用電機(jī)的正、反方向的旋轉(zhuǎn)來控制工件的左右及上下運(yùn)動(dòng)，這樣的改造，不僅使得刨床有了更為高精度的加工條件，還增強(qiáng)了驅(qū)動(dòng)力和加工速度。

1.2 電子數(shù)控系統(tǒng)的改造

海24組發(fā)現(xiàn)，僅對(duì)加工刨床進(jìn)行改造雖然提高了刨床的高精度加工，但是控制系統(tǒng)也必須進(jìn)行改造和提高，才能更有效率的進(jìn)行轉(zhuǎn)子加工。

目前比較成熟和常用的PLC（可編程邏輯控制系統(tǒng)）和工控機(jī)（工業(yè)控制計(jì)算機(jī)）都可以運(yùn)用到轉(zhuǎn)子的加工上。我們將2種控制系統(tǒng)都運(yùn)用到加工中，發(fā)現(xiàn)，由于羅茨真空泵轉(zhuǎn)子的加工數(shù)字的計(jì)算非常復(fù)雜，計(jì)算量十分龐大，所以選擇工控機(jī)比較好。改裝圖如下：

但是，工控機(jī)還不能直接控制和驅(qū)動(dòng)電機(jī)。我們必須在工控機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間安裝一定的驅(qū)動(dòng)電路才可以控制工件和刀具的運(yùn)動(dòng)。我們將型號(hào)為PCL-839的控制卡安裝在工控機(jī)的內(nèi)部，這個(gè)卡有2個(gè)獨(dú)立的控制通道。每個(gè)通道都可以各自輸出對(duì)應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)命令，就可以用來有效的控制刨床。

在實(shí)際的加工中，我們還需要選定轉(zhuǎn)子的定位基準(zhǔn)，我們海24組一般采用的是轉(zhuǎn)軸外圓來作為定位基準(zhǔn)。在刨床上對(duì)轉(zhuǎn)子的兩葉風(fēng)葉進(jìn)行一次性串接，這樣就可以提高加工效率。然后，我們就可以利用新的數(shù)控系統(tǒng)試切它的對(duì)刀功能。

二、型線的生成與加工改造

2.1 型線的選擇和改造

影響羅茨真空泵真空等級(jí)的關(guān)鍵部件的轉(zhuǎn)子，而影響轉(zhuǎn)子的關(guān)鍵部件是轉(zhuǎn)子的型線。所謂的轉(zhuǎn)子型線就是指轉(zhuǎn)子橫截面的外輪廓線。在羅茨泵工作的時(shí)候，轉(zhuǎn)子的表面之間是不接觸的，在保持不接觸的前提下，我們要使轉(zhuǎn)子面的間隙盡量減小。這就對(duì)轉(zhuǎn)子的型線提出很高的要求，可以說，型線決定了羅茨真空泵的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

我們認(rèn)為，在實(shí)際中選用轉(zhuǎn)子型線應(yīng)該考慮到以下條件：

（1）羅茨泵轉(zhuǎn)子占的體積要小，這樣就可以保證可以利用起來的容積大；

（2）好的羅茨轉(zhuǎn)子要有良好的對(duì)稱型，這樣才能保證轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，提高工作效率；

（3）轉(zhuǎn)子的強(qiáng)度要高，要大。這樣才能增長(zhǎng)轉(zhuǎn)子的壽命；

在長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)中，我海24-1組發(fā)現(xiàn)，通常使用的圓弧齒形、漸開齒形的轉(zhuǎn)子已經(jīng)漸漸不能滿足現(xiàn)代化加工和生產(chǎn)的需要。因此，我們使用了東北大學(xué)研究人員發(fā)明的"圓弧形--漸開型--擺線"型的轉(zhuǎn)子，這種型的轉(zhuǎn)子氣阻更大，改善了羅茨泵在低壓下的高性能，提高了羅茨泵的效率，是良好的羅茨轉(zhuǎn)子線型。

2．2 轉(zhuǎn)子加工

對(duì)轉(zhuǎn)子的加工不能完全按照刀具的運(yùn)行軌跡進(jìn)行，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)子的加工階段，我們發(fā)現(xiàn)如果刀具原有的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行的話，在初始階段和結(jié)尾的階段都可能出現(xiàn)巨大的誤差，這種誤差會(huì)引起很壞的影響。因?yàn)樵诠ぜ募庸ど?，加工面和刀具幾乎成了平行的位置，這樣的情況使得加工的刀具會(huì)出現(xiàn)側(cè)面切削的情況。

因此，為了更有效的對(duì)羅茨真空泵進(jìn)行改造，我們還必須對(duì)加工軌跡施以補(bǔ)償性措施，同時(shí)在加工過程中，我們把刀尖制成圓弧的形狀，對(duì)刀具的形狀也要進(jìn)行規(guī)定和限定。我們一般采用機(jī)夾式的圓片刀具，這樣的圓片刀具，在一次調(diào)整后就不需要再次對(duì)刀。

羅茨真空泵的橫截面多為漸開線、圓弧型和直線等連接而成。各種規(guī)格和不同廠家的轉(zhuǎn)子型面都各部相同，但是我們可以用分段函數(shù)表示出來。在對(duì)型面進(jìn)行加工的時(shí)候。我們可以利用CAD軟件方便的畫出轉(zhuǎn)子橫截面的曲線，再利用自動(dòng)的變成軟件模擬出加工的軌跡。在生成加工軌跡的同時(shí)，我們不能忘記把刀具的半徑考慮進(jìn)去，然后再屏幕上進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿擬。

便于方便只管理解，我們列出某風(fēng)葉的加工程序圖：

結(jié)語

海南24-1和葵東1井組緊密合作，在長(zhǎng)期的加工實(shí)踐中，總結(jié)出了一套行之有效的改進(jìn)方法。對(duì)傳統(tǒng)的刨床進(jìn)行改進(jìn)之后，新的數(shù)控化刨床具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）具有高自動(dòng)化，加工靈活簡(jiǎn)便；

（2）操作簡(jiǎn)單；

（3）同時(shí)可以進(jìn)行粗加工和精密加工。

[1]劉坤，圓弧型線在羅茨轉(zhuǎn)子型線中的設(shè)計(jì)和運(yùn)用[J]，真空，2007（1）.

[2]王鳳蘭，雙向刨削扭頭刨床的機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J]，機(jī)械設(shè)計(jì)，2007（1）.

[3]賈兆誠，羅茨真空泵圓弧短幅外擺線等移距線型轉(zhuǎn)子的工藝性[J]，真空，2007（1）.