用于切割工具的涡轮机驱动的动力单元的制作方法
【专利说明】用于切割工具的涡轮机驱动的动力单元
[0001]相关申请的交叉引用
本申请要求申请号为61/773,734、于2013年3月6号提交的美国临时专利申请，和申请号为61/820,074、于2013年5月6号提交的美国临时专利申请的权益;上述申请的全部内容并入本发明中。
技术领域
[0002]本发明涉及用于进行各种旋转式加工操作的旋转式切割工具。更具体地，涉及球轴承支撑的涡轮机驱动的切割工具。涡轮机驱动的切割工具能够整合超声波能力。
【背景技术】
[0003]在制造业中用于从工件中机械移除材料的机床，如车床、铣床或钻头，通常以相对低速度和高输出功率运转。在某些情况下，由这样的机床加工的工件可能需要(例如，适于利用小直径工具进行更精确的加工的)其它类型的工具进行额外加工。额外加工可能需要额外的设置以及加工时间。
[0004]主轴用于增加产量、提高加工设备的整体效率。然而，已知的主轴可能非常复杂，且常常由非常昂贵的部件构成，如先进的轴承组件和电机。因此，主轴往往是非常昂贵的，这使其使用仅限于非常高的生产数量和高切割质量。一种替代的解决方案是主轴调速器(也称为主轴增速器或倍速器)。这些设备可以组装在加工设备上，并且与加工设备的重要的主轴一起旋转。因此，该组件的总旋转速度可以是主轴调速器的旋转速度和加工设备的主轴的旋转速度的代数和。
[0005]例如，在相对较高的速度下运转的涡轮机驱动的转子机床可能适于进行上述的精确加工。这些工具通常具有主轴，主轴由精确而且通常昂贵的轴承支和可拆卸地固定至主轴的可更换的加工钻头支撑旋转。专利号为7，192，248的美国专利和公布号为W02011/001421 Al的国际专利公布描述了一种涡轮机驱动的旋转式切割工具，其具有用于将涡轮机切割工具附着至常规机床架的支撑件。该涡轮机切割工具具有由轴承支撑的主轴，并且所述主轴设有工具架，该工具架适于夹持切割钻头。
【附图说明】
[0006]结合以下附图，可以更好地理解本发明的很多方面。附图中的部件不必按比例绘制，重点在于清楚地说明本发明的原理。
[0007]此外，在附图中，相同的附图标记在各视图中表示相应的构件。
[0008]图1A为根据本发明的典型的动力单元的示意图。
[0009]图1B为图1A中的典型的动力单元的剖视图。
[0010]图1C为图1A中的典型的动力单元的等距视图。
[0011]图2A为根据本发明的典型的主轴系统及涡轮机系统的示意图。
[0012]图2B为图2A中的典型的主轴系统的等距视图。
[0013]图3A为根据本发明的包括涡轮机和轴承系统的典型的主轴的示意图。
[0014]图3B为图3A中的典型的主轴系统的等距视图。
[0015]图4A为根据本发明的典型的涡轮机壳体的示意图。
[0016]图4B为图4A中的典型的涡轮机壳体的剖视图。
[0017]图4C为图4A中的典型的涡轮机壳体的等距视图。
[0018]图4D为图4A中的典型的涡轮机壳体的另一角度的等距视图。
[0019]图5A为根据本发明的典型的涡轮机壳体的示意图。
[0020]图5B为图5A中的典型的涡轮机壳体的剖视图。
[0021]图5C为图5A中的典型的涡轮机壳体的等距视图。
[0022]图6A为根据本发明的典型的涡轮机壳体的示意图。
[0023]图6B为图6A的典型的系统的剖视图。
[0024]图6C为图6A的典型的系统的等距视图。
[0025]图7A为根据本发明的图1A中的典型的涡轮机壳体的盖的等距视图。
[0026]图7B为图7A中的盖的另一角度的等距视图。
[0027]图8A为根据本发明的包括主和轴承的典型的动力单元涡轮机壳体的示意图。
[0028]图8B为图8A中的典型的动力单元的剖视图。
[0029]图SC为图8A中的典型的动力单元的等距视图。
[0030]图8D为典型的动力单元的另一角度的等距视图。
[0031 ]图9A为根据本发明的典型的接合工具的示意图。
[0032]图9B为图9A中的典型的接合工具的剖视图。
[0033]图9C为图9A中的典型的接合工具的等距视图。
[0034]图1OA为根据本发明的主轴与涡轮机的典型的接合的等距视图。
[0035]图1OB为主轴与涡轮机的典型的接合的等距视图。
[0036]图1OC为主轴与涡轮机的典型的接合的等距视图。
[0037]图1OD为主轴与涡轮机的典型的接合的等距视图。
[0038]图1OE为主轴与涡轮机的典型的接合的等距视图。
[0039]图1OF为主轴与涡轮机的典型的接合的等距视图。
[0040]图1OG为根据本发明的主轴与涡轮机的典型的接合的等距视图。
[0041 ]图1OH为主轴与涡轮机的典型的接合的等距视图。
[0042]图101为主轴与涡轮机的典型的接合的剖视图。
[0043]图1OJ为典型的接合过程的等距视图。
[0044]图1lA为根据本发明，使底部封盖从壳体拆开的等距视图。
[0045]图1IB为根据本发明，所述盖从壳体典型拆开的等距视图。
[0046]图12为根据本发明的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0047]应该意识到，为了简化和清楚地说明，在适当情况下，在不同附图中重复出现的附图标记指示相应或类似的元件。此外，为了透彻地理解在此所述的实施例，阐述了大量的具体细节。然而，本领域的普通技术人员应该理解，在此所述的实施例可以在没有这些具体细节的情况下来实践。在其它情况下，没有详细描述方法、程序和部件，以便不模糊所涉及的相关特征。此外，描述不应被认为是限制在此所述的实施例的范围。附图不一定按比例绘制，并且某些构件的比例被放大，以更好地说明本发明的细节和特征。
[0048]在以下描述中，在此使用的术语如“上面”，“下面”，“纵向”，“横向”等应该是指与动力单元的底部或最远程度有关，即使该动力单元或其部分可以是倾斜的或水平的。相应地，横向、轴向、侧面、纵向、径向等等方位应该是指相对于动力单元的定向的方位。
[0049]现在将提出贯穿本发明的几个定义。术语“接合”定义为连接，无论是直接连接还是通过中间部件间接连接，并且不一定限于物理连接。该连接可以使得对象永久连接或可释放地连接。术语“外部”是指超出物理对象的最外界限的区域。术语“内部”表明一区域的至少一部分被部分地包含在由对象形成的边界内。术语“大致上”被定义为基本上符合特定尺寸、形状或其它大致上修改的词，使得该部件不必是精确的。例如，大致圆柱形意为对象类似圆柱体，但可以与真正的圆柱体有一个或多个偏差。
[0050]术语“径向地”是指大致上沿着对象的半径方向，或者在沿着对象的半径方向具有定向部件，即使对象不是正圆形或圆柱形。术语“轴向地”是指大致上沿着对象的轴的方向。如果没有特别指出，术语轴向是指对象的较长的轴。
[0051]本发明的动力单元包含涡轮机和至少一个可更换的轴承。在至少一个实施例中，涡轮机可以结合至由轴承支撑的轴。例如，轴的一部分可以在轴承内。在至少一个实施例中，轴承可以为基于球轴承的轴承或滚柱轴承。轴承可以具有内环和外环。内环可被配置成接触或几乎接触轴。在至少一个实施例中，所述轴可以为切割工具的柄。在一个实例中，所述切割工具可以为钻头、磨机、或设计用于切割、钻孔、或加工表面的其它设备。该轴可以具有纵向中心线，并且通过至少一个轴承可旋转地支撑在涡轮机壳体内。在至少一个实施例中，可以应用两个或更多个轴承。虽然在此呈现的大多数细节具有两个轴承的特征，也可以应