一种涡旋式压缩机的涡形件及其加工方法

本发明总的涉及涡旋式压缩机，更具体地说，涉及一种对固定涡 形件和轨道涡形件中的至少一个进行精确机械加工的方法，这些涡形 件用以装配形成涡旋式压缩机的泵部。

日本公开特许公报第1—187388号公开了一种涡旋式压缩机的泵 部结构。这种涡旋式压缩机的泵部将在下面参照图9予以描述。

固定的涡形件21具有一个从基本上是圆形的基座或端板21b的一 个表面上直立起来的螺旋形套片21a，套片21a的内和外周边表面都垂 直于端板21b。轨道涡形件22具有一个从基本上是圆形的基座或端板 22b的一个表面上直立起来的螺旋形套片22a，套片22a的内和外周边 表面都垂直于端板22b。这两个涡形件21和22装配时使螺旋形套片21a 和22a相互套合并配合形成一个压缩腔30。

轨道涡形件22上还设置有一个从端板22b的另一表面伸出的圆筒 形支承部分22C。在端板22b的这一表面上形成有朝着支承部分22C径 向向外的径向键槽22d，该键槽与一个欧氏环(Oldhamls ring)24的 轴向突出部24a啮合。固定涡形件21的周边由螺栓26固定到一个机架 23的外周边上，该机架的一端有一个凹座以便在其内容纳轨道涡形件 22和欧氏环24。机架23的另一端成形为一个管状轴承23a，由电机( 未显示)伸出的曲轴25穿过该管状轴承，该曲轴具有一个容纳在支承 部分22C内的偏心端部25a。机架23内形成有径向的键槽23b，这些键 槽23b与另一些突出部24b相啮合，突出部24b以与突出部24a从欧氏环 24伸出的轴向方向相反的轴向方向从欧氏环24伸出。曲轴25的偏心部 25a和欧氏环24的突出部24a和24b以及相关连的键槽22d和23b配合起 来将曲轴25的旋转动作转变成轨道涡形件22沿轨道运行的动作，从 而使压缩腔30在泵部内径向向内移动，以便通过一个吸入口21—2吸 入气体(例如致冷剂气体)，同时压缩腔30的容积逐渐减小由此压缩 这些吸入的气体。当压缩腔30被移动至其径向最里面的位置时，压缩 腔30与一个排气口21-1相连通，从而使压缩空气通过排气口21—1从 泵部排出。

在一个全封闭的涡旋式压缩机内，前述的泵部和电动机(未显示 )都装在一个气密的容器内，该容器有一个气动地连接在吸入口21— 2上的进气口，来自制冷循环的致冷剂气体通过该气密容器上的进气 口和吸入口21—2被吸入到压缩腔30内。该气密容器内有一个出气口 ，该出气口通过容器内限定的空间与泵部的排气口21—1相连通。因 此，压缩的制冷剂气体从泵部通过排气口21-1被排出，然后经过气 密容器内部流至其中的出气口。因此，固定涡形件21的端板21b被设 计成非常厚实，以便能提供足够的刚度来防止由于从泵部通过排气口 21—1排出后进入气密容器内部的压缩制冷剂气体的轴向压力而使固 定涡旋端板21b变形。

另一方面，轨道涡形件22的端板22b被设计成尽量的薄和轻，以 便能减小轨道涡形件的惯性，这种惯性当轨道涡形件由曲轴25的偏心 部分25a驱动沿轨道运行时会造成压缩机的振动。基于这个原因，轨 道涡形件端板22b的结构刚度低。

一种机械加工轨道涡形件22的方法的实例示意地显示在图10中。 所显示的加工机器或机床具有一个包括卡爪27和一个挡板28的爪式卡 盘。卡盘的设计使卡爪27能有力地径向向内移动，以与一个半成品轨 道涡形件22的圆形端板22b的外周边表面成夹紧接合，该轨道涡形件 已被预加工，例如，由一种金属浇铸而成。当涡形件22被卡爪27和挡 板28夹持时，一个切削或磨削工具与端板22b远离挡板28的一侧接触 ，以便在端板的这一边上进行切削加工。

然而，在图10中所示的加工方法中，施加到端板22b上的径向向 内的夹紧力使端板在轴向上变形离开挡板28，如图10中的虚线所示。 所以可以意识到，在对轨道涡形件22进行机加工时，端板22b在其一 个轴向方向上变形。因此，当切削工作结束，径向向内的夹紧力从轨 道涡形件22的端板22b的外周边表面解除时，端板22b趋向于再恢复至 其原来的形状。因此，这种加工或切削方法不能对轨道涡形件端板 22b提供一个精确平整的切削边。此外，图10中所示的加工方法还具 有另一个缺点，即由于端板22b在轴向上变形离开挡板28，轨道涡形 件22的端板22b就不能与挡板28形成紧密的接触关系，其结果是轨道 涡形件22的经切削过的端板22b的精确厚度可能会发生偏差。

涡旋式压缩机在相贴合的螺旋形套片的侧面之间，在每个套片的 端面和一个相连的带槽底部的相连底面之间和在固定涡形件和轨道涡 形件的端板之间通过其中的间隙所发生的漏气率对其性能有极大的影 响。涡形件应进行相当精确的机械加工以获得所要求的涡旋形套片的 形状，所要求的高度和所要求的带槽底部的深度。但是，固定涡形件 和轨道涡形件的平整度都取决于涡形件如何被一个爪式卡盘所夹持。 固定涡形件和轨道涡形件的端板的平整程度都直接影响两个端板之间 的间隙。对于常规的轨道涡形件的结构，用加工轨道涡形件的常规方 法很难获得所要求的轨道涡形件端板的平整精确度。为此原因，必须 使用一个较厚的涡形端板以保证端板所需要的刚度，这样做的结果使 较厚的端板会不利地增加其重量。从而导致其惯性的增加，由此增加 了压缩机的振动。

上面的讨论同样也适用于泵部不装在气密容器内的情况。在这种 情况中，固定涡形件21的端板21b上所形成的排气口21—1直接连接在 制冷循环中，因此从泵部排出的压缩气体压力并不作用在固定涡形件 21的端板21b上。因此，固定涡形件端板21b最好能设计成愈薄愈好以 减轻其重量和惯性，从而也减少压缩机的振动。

中国专利CN89103215.0公开了一种精加工涡旋式压缩机的预先成 型的多圈渐开线螺旋形卷绕体的方法，其中卷绕体绕渐开线螺旋的基 圆的轴线旋转，用单刃切削刀具切削卷绕体的一个或两个表面，随卷 绕体旋转，一把刀具或两把刀具在基圆的切线方向上横向进刀，卷绕 体每转一圈刀具的横向进刀量等于基圆的周长，从而在卷绕体的全长 上切除一片材料，这些步骤重复进行直到卷绕体的整个表面精加工成 为一系列并排排列的平滑连续的螺旋表面，一种由该方法制造的涡旋 式压缩机的部件。然而此专利亦存在如同前述各专利的相同缺陷。

本发明的一个目的在于提供一种改进结构的涡旋式压缩机的涡形 件，其结构已经过改良使其在端板进行切削加工，端板由机庚的卡盘 爪夹持时，涡形件的端板不致轴向变形。

本发明的另一个目的是提供一种改进的加工涡旋式压缩机的涡形 件的方法，这种方法在端板进行切削加工，端板由机床的卡盘爪夹持 时，涡形件的端板不致轴向变形。

本发明所提供的一种涡旋式压缩机的涡形件，它包括一个基本上 为圆形的端板，该端板具有一条轴线，一个第一轴向端面和一个第二 轴向端面，第二轴向端面上延伸出一个涡旋形套片，所述端板具有一 个外周边面，其形状可提供与所述端板的第一和第二轴向端面相隔开 并设置于该两端面之间的卡爪的接触面，所述端板在所述端板的外周 边上设置有径向切口，每个径向切口在所述端板的所述第一端面和一 个相应的卡爪接触面之间延伸并在所述相应卡爪接触表面和在所述端 板的所述第一端面上开口。

根据本发明提出的方法，先准备好一个半成品的涡形件，这个涡 形件包括一个具有一个第一轴向端面和一个第二轴向端面的基本上是 圆形的端板，第二轴向端面上延伸出一个涡旋形套片。然后，对圆形 端板的外周边表面进行加工，以提供卡爪接触面，该接触面基本上垂 直于端板的轴线并与端板的第一和第二端面轴向隔开。接着，在端板 的外周边上形成径向切口，以便每个径向切口在卡爪接触面中之一和 在端板的第一轴向端面之间延伸并在这两个面上开口。然后将半成品 的涡形件相对于一个机床定位，以便端板的第一轴向端面邻近机床的 挡板放置。随后，机床卡盘爪的卡爪被移动分别与卡爪接触面相接触 。这些卡爪朝着机床的挡板轴向移动，一直等到端板的第一轴向端面 被推压在挡板上为止，从而使半成品涡形件牢牢地固定在机床上并准 备加工端板的第二端面和其上的涡旋形套片。

卡爪接触面可以很方便地由一条在端板的外击边面上的圆周凹槽 形成。另一种方式是，各个卡爪接触面可以由端析板外击边面上的一 条凹口形成。径向切口可以由端板的外周边上靠近其第一端面的径向 延伸的凹槽所构成。

卡爪接触面和爪式卡盘的爪最理想的尺寸是使每个卡爪的宽度桥 接在一个相关的卡爪接触面上的一条相关的径向凹槽开口的相对的径 向边缘上。因此，当卡爪轴向移动以推动涡形件端板的第一端面时， 在卡爪接触面之间的端板材料以及端板的第一端面可能会变形陷入到 径向凹槽中，从而防止了端板的第二端面由于卡爪施加到端板上的轴 向夹持力而变形。

本发明的其它目的，特点以及优点将从下面参照附图对本发明的 优选实施例所作的描述中得到更多的了解，附图中：

图1是由本发明的方法制成的轨道涡形件样品的轴向剖视面；

图2是沿着图1中箭头II所示方向观察到的图1所示的轨道涡形件 的端视图；

图3A是用卡盘爪安装在一台机床上正由一把立铣刀进行机械加工 的轨道涡形件的轴向剖视图；

图3B是由图3A中用一个圆圈A所圈定的一部分轨道涡形件和一部 分机床的放大剖视图；

图4是轨道涡形件和机床的一个端视图，示意地显示出涡形件和 立铣刀的动作；

图5是涡形件的放大局部径向截面图，示意地说明涡形件内一个 径向凹槽和爪式卡盘的一个卡爪之间的尺寸和位置关系；

图6是一个不带径向凹槽的涡形件的放大局部侧视图，示意地说 明由一个卡盘爪的一个卡爪在涡形件上造成的变形；

图7与图6相似，但示意地说明在涡形件上造成的变形，在该涡形 件上设有根据本发明的凹槽；

图8是一个涡形件的局部轴向剖视图，该涡形件的形状制成能减 小由一个卡盘爪在其中造成的变形；

图9是现有技术涡旋式压缩机的泵部的轴向截面图；

图10是现有技术涡旋式压缩机的轨道涡形件的侧视图，示意地说 明由一个卡盘爪所施加的径向向内夹持力所造成的变形。

下面将参照附图1—4对本发明的一个实施例予以描述。

一个半成品的轨道涡形件1具有从基本上为圆形的端板3的一个端 面9—1直立的涡旋形套片2，圆形端板3还有一个外周边面4。一个管 状支承部分6形成在端板3的另一端面9—2上并从其上轴向伸出。

该半成品的轨道涡形件1可以用任何常规的方法，例如金属浇铸 的方法制成。这样，端板3就能与涡旋形套片2和支承部分6连成一体 。端面9—1和9—2基本上垂直于端板3的轴线。

在半成品的轨道涡形件1的端面9—1和涡旋形套片2由一台机床10 进一步加工之前，在端板3的外周边面上形成有一条连续地沿着端板3 外周边延伸的圆周凹槽5。所述的机床具有一根用以对半成品涡形件 进行加工的主轴10a，一根用于安装工具如立铣刀13(图4)的杆10b， 该杆的轴线平行于主轴10a的轴线，和一块挡板11。圆周凹槽5最好用 车床对半成品的轨道涡形件1端板3的外周边进行加工形成(其目的将 在下面叙述)并有一个适当的宽度(轴向于端板测量)和深度(径向 于端板测量)。从图3B中可以看出，圆周凹槽5有一个侧面5a，该侧 面离端板3的端面9—2比离端面9—1更为接近，并且基本上垂直于端 板3的轴线，也就是平行于端面9—2。

沿着端板3的外周边设有预定数量供机床的爪式卡盘的卡爪12夹 持的夹持部分7。在指定的供夹持的部分7处，端板3的端面9—2上形 成有如径向凹槽8的径向切口，每条径向凹槽8穿过端面9—2和圆周凹 槽5之间的端板厚度，并在端板3的端面9—2上，在圆周凹槽5的侧面 5a上和端板3的外周边面上都是开口的。

端板3的端面9—2在端面9—1和螺旋形套片2进行加工之前最好能 被加工成具有一个良好的光滑面，这样当半成品轨道涡形件1被装到 机床10上时，端面9—2就能与机床的挡板11形成紧密的贴合。

接着，将半成品轨道涡形件1相对于机床10定位，使端板3的端面 9—2靠近挡板11。之后，将机床10的爪式卡盘的每个卡爪12径向向内 移入圆周凹槽5内到达如图36中虚线所示的位置，然后从虚线位置沿 着端板3的轴向方向朝着挡板11继续移动将端板3有力地推压在挡板11 上，从而将半成品轨道涡形件1固定在机床10的主轴10a上，使端板3 的端面9—2紧密地贴合在挡板11上。还需注意到的是卡爪12具有浮动 结构(未显示)，以保证个别卡爪12之间由于其间形状的稍许差异造 成的尺寸上的微小不同完全可以被消除。

然后，机床10的主轴10a带动半成品轨道涡形件1按图4中箭头B所 示方向一起转动。立铣刀13如图4中另一箭头C所指与半成品轨道涡形 件1的转动成同步地沿着直线移动，以便对端板3的端面9—1和涡旋形 套片2的侧面进行机械加工。

参看图5，卡爪12和径向凹槽8的尺寸和位置是这样设定的，即每 个卡爪12的宽度JW要大于每个径向凹槽8在端板3的圆周方向测量的宽 度GW，而且其安放位置为桥接在径向凹槽8的相对两径向侧面边缘上 。这种尺寸和位置关系对于防止这样一种现象的发生是极关重要的， 即当没有这种径向凹槽的端板3由卡爪12所夹持并有力地轴向拉靠在 挡板11上时，端板3的每个夹持部分7由于轴向的拉力朝着挡板11成弹 性变形，如图6中的虚线所示，其结果是端板3的端板9—1随着夹持部 分7上的变形也朝着挡板11变形，如图6中另一条虚线所示。因此，如 果端板3加工时伴随着端面9—1上的变形，该加工肯定不能保证端面 9—1所需要的平整度。

参看图7，由于本发明方法预制的半成品轨道涡形件1上设置了形 成在端板3上的径向凹槽8，该径向凹槽穿过端面9—2和圆周凹槽5的 侧面5a之间的金属，因此当端板3的夹持部分7被卡爪12夹持并推压在 挡板11上时，端板3仅在其被夹持的部分7上弹性变形，也就是说仅在 有限的区域内变形。这是因为当端板3弹性变形时，变形发生在对变 形抗力最小的方向上，也就是说，端板3的材料变形进入径向凹槽8内 ，从而使每个径向凹槽8的侧面上部都相互趋向于斜入凹槽8内，如图 7中的虚线所示。这样，端板3的每个被夹持部分7处所产生的变形并 不发展到端板3的端面9—1上。

此外，卡爪12也同样变形斜向于相连的径向凹槽8，如图7中的虚 线所示。这样，卡爪12被锁定在端板3上，因而端板3能够克服立铣刀 13的切削力侧向于其轴线所施加的力而牢固和稳定地固定在机床10的 主轴10a上。

图8显示另一种将不带有这种径向凹槽的端板3牢固地固定到机床 主轴上的方法，在这种方法中，端板3上形成有一条在端板3的径向方 向测量相当深的圆周凹槽5。虽然这种方法对于达到固地将没有径向 凹槽的端板3固定到机床上这一目的还是很有效的，但是这种方法并 不受欢迎，因为轨道涡形件1的端板3本来是设计得越薄越好，而深的 凹槽的形成严重地影响到端板的刚度，其结果是减小了它的可靠性。

本发明的方法已结合一个涡旋式压缩机的轨道涡形件进行了描述 。但是不言而喻，本发明也同样适用于固定涡形件。此外，为提供卡 爪接触面5a而形成的圆周凹槽5也可以改用多个凹口(未显示)，每 个凹口的侧面基本上垂直于半成品涡形件的端板3的轴线，因此凹口 的侧面可以由机床的爪式卡盘的卡爪所夹持。

如上所述，本发明提供了一种改进的将涡旋式压缩机的涡形件固 定到机床上的方法，这个方法利用了在涡形件端板有限的区域内产生 的弹性变形以及在卡爪上产生的弹性变形在进行加工时牢固地夹持住 涡形件，而不致在端板的端面上产生不利的变形，从而在加工后保证 了端板的良好的平整度。因此，本发明的方法能够保证固定涡形件和 轨道涡形件之间形成可靠的紧密贴合关系，从而有助于生产一种具有 改进性能的涡旋式压缩机。