罗茨泵转子数控铣削加工工艺研究
以典型的“圆弧、摆线、渐开线”型转子为例，建立零件的三维实体模型。考虑转子型面的规则型线，借用CAM软件，利用流线型加工方式，通过表面残留高度控制表面加工精度，加工上下表面，从而提出一种简单有效的加工流程和工艺，可以应用于各类转子的铣削加工。
转子是罗茨真空泵的核心零部件, 其性能直接影响到罗茨真空泵的工作性能。由于加工中心的大量使用，为了高效地利用加工中心铣削加工转子，真空技术网(http://www.chvacuum.com/)发布的此文中提出了一种简单有效的加工流程和工艺， 可以应用于各类转子数控铣削加工。
1、转子造型
在转子精确实体造型前， 首先要根据曲线形成原理， 建立型面曲线方程。典型的罗茨泵转子型面由圆弧、渐开线和摆线组成，以典型的“圆弧、摆线、渐开线”两叶转子为例，利用曲线方程生成5 段曲线，如图1 所示，BC 是摆线，CD 是渐开线，DE 是和摆线渐开线共轭的圆弧，AB 和EF 是考虑修缘和修顶的圆弧曲线。在草图环境中画出罗茨泵转子的型线，再通过拉伸实体完成转子精确实体造型，如图2 所示。
图1 转子型线 图2 转子精确实体造型
在Pro/Engineer Wildfire 中把转子的文件另存为IGES 文件， 这样就可以用Cimatron E 打开， 用Cimatron E 进行编程。
2、转子的加工
2.1、转子外形尺寸加工
转子毛坯的材料由HT300 铸铁浇注而成，已有成型的外形， 加工余量不太大， 转子最大外形是圆弧尺寸，即图1 中的EF 段圆弧，直接在数控车床上加工，用卡盘夹紧，顶尖顶住，即一夹一顶，数控加工路径和刀具等见表1。
表1 数控加工工序1 卡片
2.2、转子上表面加工
笔者通过Cimatron E 软件的三轴流行线铣功能，按曲面形成规则生产刀具路径， 并通过设置残留高度h(即表面粗糙度)控制加工精度，如图3 所示，这样能快速、方便地生成转子加工啮合的刀具轨迹文件，再通过NC 后置处理器，可以方便地生成NC 代码[2][3](实际加工效果如图4)。
图3 残留高度 图4 实际加工
对于上表面的加工，其具体加工工序为：加工坐标原点的设置，XY 取模型的中点，Z 点取模型的最高点所在的平面。数控加工路径和刀具等见表2，转子粗加工如图5 所示。
图5 转子粗加工
表2 数控加工工序2 卡片
2.3、转子下表面加工
对于下表面的加工，其加工工序为：加工坐标原点的设置，XY 取模型的中点，Z 点取模型的最高点所在的平面;数控加工路径和刀具等见表3;模拟加工效果如图6。
表3 数控加工工序3 卡片
图6 精加工
在加工上下面时， 由于加工位置在零件加工表面最低点，加工效果不好，因为该点是球头刀尖点加工，线速度为零，刀尖点零速度空切。该工序需要增加高点加工， 主要用来最后修正零件最高点的尺寸。
3、结论
数控铣削设备的普遍使用为转子的加工提供更多的加工方式， 笔者针对转子的规则线型，应用CAM 的流线铣的方式，通过控制残留高度，加工转子型面，取得较好的加工效益， 该方式可以推广到各种转子数控铣削加工。
由于机床存在加工误差， 理论造型的尺寸不是最终的尺寸， 大批量生产时首先需要对单个零件试加工， 然后对加工件尺寸测量，再根据测量结果，对零件进行样条拟合， 最后根据修正后的尺寸进行批量生产。
转子的铣削加工过程中，最高点因为线速度为零，加工纹路效果不够理想，为了保证装配精度，还需要设置高点进行加工。
