許甲巋

（珠海格力電器股份有限公司機(jī)電研究院，珠海 519070）

渦旋壓縮機(jī)動(dòng)靜渦旋盤的數(shù)控加工宏程序應(yīng)用

許甲巋

（珠海格力電器股份有限公司機(jī)電研究院，珠海 519070）

渦旋盤是渦旋壓縮機(jī)的核心零件，渦旋漸開線的加工是其加工中的難點(diǎn)之一。本文以FANUC 0i-MC系統(tǒng)為例，針對動(dòng)靜渦旋盤在加工中心設(shè)備上的銑削加工，介紹一種漸開線的數(shù)控宏程序編制方法。

渦旋盤 漸開線 宏程序 數(shù)控加工

引言

動(dòng)靜盤是渦旋壓縮機(jī)的核心零件，其需要很高的形狀精度和尺寸精度要求。對國內(nèi)廠家來說，這是多年來一直存在的難題，也是制約渦旋壓縮機(jī)在國內(nèi)大規(guī)模發(fā)展的原因之一。近年來，隨著國外高精度設(shè)備的引進(jìn)使用，很多空調(diào)廠家已經(jīng)開始研究渦旋壓縮機(jī)的自主生產(chǎn)，并且通過手工編制的數(shù)控程序加上刀具半徑的調(diào)用及補(bǔ)償，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在加工中心設(shè)備上加工出滿足使用要求的動(dòng)靜盤。對于沒有配備漸開線功能的設(shè)備，需要以圓弧逼近的插補(bǔ)方式完成整條曲線的加工。雖然編程過程需要計(jì)算大量的坐標(biāo)點(diǎn)位，但對渦旋盤的加工精度以及數(shù)控程序的長度方面，手工編程相對軟件編程仍然具有較大優(yōu)勢。然而，如果漸開線程序參數(shù)改變或者需要改變步長，則需重新計(jì)算、編程，很不方便。本文介紹一種使用宏程序進(jìn)行漸開線的編程，程序簡潔，靈活性很強(qiáng)，可使數(shù)控設(shè)備的加工達(dá)到事半功倍的效果。

1 渦旋盤漸開線的方程

渦旋盤漸開線是非圓曲線，其基本方程為：

因壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)需要，渦旋壓縮機(jī)的漸開線通常會(huì)設(shè)計(jì)為如下通用形式，記為方程1：

其中，（x，y）為曲線上任意一點(diǎn)的坐標(biāo)，a為漸開線基圓半徑，α為漸開線發(fā)生角，θ為曲線整體旋轉(zhuǎn)角度，且這些參數(shù)均為常量；φ為漸開線展角，是形成整條曲線的唯一變量。

2 漸開線的宏程序編程

渦旋盤漸開線的加工方法主要有展成法和數(shù)值逼近法兩種。展成法主要用于專機(jī)加工，且對渦旋盤中心部的修正形狀較難實(shí)現(xiàn)；數(shù)值逼近法主要用于加工中心，通用性強(qiáng)，目前行業(yè)內(nèi)絕大多數(shù)廠家都使用此法加工。然而，數(shù)值逼近法通常需要計(jì)算大量的曲線上的點(diǎn)位坐標(biāo)，而使用宏程序則可以很好地解決該問題。

現(xiàn)以FANUC 0i-MC系統(tǒng)的加工中心為載體，編制出圓弧逼的單側(cè)近漸開線輪廓精加工宏程序。利用圓弧逼近的方法編程，首先需要引用圓的標(biāo)準(zhǔn)方程式：

其中，Xc為圓心x坐標(biāo)，Yc為圓心y坐標(biāo)，R為圓的半徑。

假設(shè)方程1中，漸開線上相鄰3個(gè)不同展開角φ1、φ2、φ3對應(yīng)的點(diǎn)分別為（x1，y1），（x2，y2），（x3，y3），則可推算出通過這3個(gè)點(diǎn)的圓弧的圓心坐標(biāo)（Xc，Yc）和圓弧半徑R分別為如下值（具體推算過程不做詳述）：

上述公式中，設(shè)：A=2(x2-x1)，B=2(y2-y1)，C=x22+y22-x12-y12，D=2(x3-x2)，E=2(y3-y2)，F(xiàn)=x32+y32-x22-y22，則圓弧圓心坐標(biāo)值為：

取欲加工之漸開線方程1中參數(shù)分別為：a=2.6mm，α=0.8rad，θ=1.6rad，展開角變量范圍φ=3.2～16.0rad，程序步距d=0.01rad，可按表1、表2所示的主程序、子程序編制漸開線宏程序。

表1 主程序

使用如上方法加工的渦旋盤，其漸開線的輪廓度更易于控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，如圖1所示。圖形摘取的是研究的某型號渦旋壓縮機(jī)動(dòng)靜盤使用宏程序試制完成的零件內(nèi)壁漸開線實(shí)測值。由圖1可以看出，其單條曲線輪廓度完全控制在±0.01mm以內(nèi)，波動(dòng)值范圍僅為-0.005～0.005mm，運(yùn)用效果非常理想。

表2 子程序

3 宏程序編制的注意事項(xiàng)

第一，注意宏程序運(yùn)算過程的角度單位。例如，上述方程僅用來闡述漸開線宏程序的編制方法，如需用于實(shí)際加工，需要特別注意方程式中的各參數(shù)角度均是以弧度為單位設(shè)計(jì)。宏程序編制過程中，受限于系統(tǒng)運(yùn)算指令的識別，角度的運(yùn)算必須以度為單位指定。

圖1 零件內(nèi)壁漸開線實(shí)測值

第二，注意宏程序表達(dá)式中括號的使用。使用3點(diǎn)圓弧來擬合漸開線，用到大量較為繁瑣的計(jì)算公式，則必須用括號來改變運(yùn)算順序。運(yùn)算表達(dá)式中只能使用方括號，多層括號也全部統(tǒng)一用法。本文闡述的方法為了便于理解，對變量的計(jì)算式區(qū)分得較為詳細(xì)。如果需綜合成較少的段落，用來改變運(yùn)算順序的括號最多可用到5層。

4 結(jié)語

本文所述的漸開線宏程序編程，可以很方便地設(shè)置方程式的各項(xiàng)參數(shù)。加工不同參數(shù)的方程時(shí)，無需重新計(jì)算，只需在主程序上修改變量賦值即可，編程效率大幅提高；使用此法編制渦旋盤加工的數(shù)控宏程序，可以任意改變步距角，更易于提高渦旋盤漸開線輪廓度的加工精度，對產(chǎn)品研發(fā)初期的動(dòng)靜盤試制具有很強(qiáng)的實(shí)際指導(dǎo)意義。本文介紹利用宏程序加工渦旋盤漸開線的方法，在一定程度上可以較好地提高曲面輪廓精度，這也是除加工過程的工藝控制外，影響渦旋盤關(guān)鍵精度的主要因素之一。

[1]李連生.渦旋壓縮機(jī)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.

Application of Macro-program to Machining the Involute of Circle in Scroll-compressor

XU Jiakui
(mechanical and Electrical Research Institute of Limited by Share Ltd, Zhuhai GREE, Zhuhai 519070)

Scroll is the nucleus-part of scroll-compressor, involute of circle is one of the most difficult point in compressor machining process.In this text,the scrolls milling in machining center, expound the programming method of involute.

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