等壁厚螺杆钻具定子加工工艺研究.doc

等壁厚螺杆钻具定子加工工艺研究目前国内外公知的螺杆钻具定子的加工方法是将橡胶浇铸在定子壳体光滑内壁形成的，橡胶衬套的内表面是螺旋曲面。橡胶衬套厚薄不均，螺杆钻具定子在工作时，容易导致定子过早失效，从而缩短了螺杆钻具的使用寿命，因此，如何提高螺杆钻具定子橡胶寿命，成为当前螺杆钻具应用研究领域中的主要难题之一。大量文献数据和研究资料表明，通过合理改变定子壳体的形状，使定子橡胶层薄且均匀，以克服常规螺杆钻具定子技术的不足，能有效地改善螺杆钻具的工作环境，提高其使用寿命。所以如何选择、设计和加工定子曲线，成为解决该问题的关键，且目前文献均未涉及。为此，本文围绕等壁厚螺杆钻具定子的加工工艺进行了深入探讨。首先，本文整体上介绍了国内外螺杆钻具应用与发展现状，分析了本文研究内容的必要性，提出了一种新型的螺杆钻具定子加工方法。与普通螺杆钻具相比，等壁厚螺杆钻具显著的结构特点是螺杆钻具定子内孔为可与转子相配的螺旋曲线，这样缩小了橡胶的厚度，增大了橡胶与金属的粘着面积。其次，对螺杆钻具定子与转子进行线型分析，推导出其满足理论密封性的马达共轭线型的骨线方程和曲面方程，根据螺杆钻具定子内孔螺旋曲线的线型特点，在分析了几种典型的加工螺旋曲线加工方法的基础上，确定了其基本的加工方法和工艺。最后，利用金属切削理论、数控控制技术以及虚拟现实技术，对四坐标、三坐标和二坐标三种加工控制方案进行了三维建模仿真分析，确定了较为理想的定子加工控制方案；完成了机床加工总体方案设计、机床结构主参数设计、铣头设计和虚拟样机设计；编制了数控铣削程序；并利用Pro/E各模块对铣头机构进行了动力学仿真和螺杆钻具定子加工铣头虚拟设计，证明了整个设计方案的可行性。