CN102741002A

CN102741002A - 定子制造方法及涡旋切割刀装置

Info

Publication number: CN102741002A
Application number: CN2011800080138A
Authority: CN
Inventors: 韦斯利·威尔莫特
Original assignee: National Oilwell Varco LP
Current assignee: National Oilwell Varco LP
Priority date: 2010-02-04
Filing date: 2011-02-04
Publication date: 2012-10-17
Also published as: CA2787117C; WO2011095823A1; GB201001836D0; ES2637248T3; US20120294687A1; CA2787117A1; EP2367655B1; US9346108B2; EP2367655A1

Abstract

一种加工螺杆泵的双凸轮定子（12）的内孔的方法，其具有圆柱形内孔（16），该圆柱形内孔与定子纵轴线（20）同轴，其直径（R1）不小于成品定子的小直径。采用的是支撑在所述小直径上的第一（100a）和第二（100b）加工装置。驱动第一装置（100a；见图6）沿着螺旋路径多次穿过内孔，粗糙地碾磨螺旋槽，第一装置包括带有围绕横切纵轴线（20）的轴线（120）旋转的旋转切割刀的轴（40）端部上的铣刀头（50）。驱动第二装置（100b；见图7–17）沿着相同螺旋路径穿过内孔（14），完成凸轮碾磨，第二装置包括围绕平行于纵轴线但与其径向偏移的轴线（124）旋转的旋转铣刀（80），偏移角度为可选择性地变化的角度。还要求保护涡旋铣刀装置（100b）以及使用支撑在所述内孔的小直径上的涡旋铣刀装置铣削加工凸轮定子内孔的方法。

Description

定子制造方法及涡旋切割刀装置

技术领域

本发明涉及一种加工螺杆泵（progressive cavity pump）的定子的方法。然而，这种泵的定子与螺杆电机的定子一致，因而，本发明还适用于这种定子。本发明发现了小尺寸范围内的具体应用。

背景技术

通常，这些机器的定子是用橡胶或类似的合成橡胶模制而成，模制完成后，将模芯从定子内孔（bore）上拆除。理想的是，这在诸多方面都是令人满意的，但是仍然要求具有更好的性能。事实上，这种机器的凸轮（lobe，凸部）吸收相当多的应力并会从其根部断裂。以更坚固的材料（诸如钢）或一些不能轻易模制的复合材料所制成的定子是可用的。这种定子具有厚度恒定的橡胶或合成橡胶涂层，以形成用于螺杆机器的缓冲，通常是需要这种缓冲的。然而，设置这种定子的内孔存在一些问题。

技术人员应知道，螺杆机器有x凸轮定子和（x–l）凸轮转子（其中x是正值的整数），其绕定子运行并在定子内部旋转。定子和转子的凸轮均沿着其长度方向扭转，以便在转子相对于定子的任何给定旋转位置上，形成扭转腔体，该腔体逐渐变细且在每个端部封闭，并随着转子在定子内的旋转而使定子和转子向上或向下延伸。在某些材料中，形成一定尺寸的定子内孔很简单，但是，当要切割硬质材料且直径小时，则会带来特殊困难。

我们具有的共同未决的国际专利申请公开号为WO2008/129237和国际申请号为PCT/GB2009/051436的专利均描述了一种加工装置，对具有大直径的定子有效。然而，双凸轮定子以及具有小直径的定子带来的特殊困难是，上述申请书中公开的装置或按照类似原理工作的装置不能相容。就双凸轮定子而言（通过使用直角铣刀在本体上加工该双凸轮定子，该本体在待加工的管的内孔内滑动配合，内孔基本上等于待形成定子的小直径），最终完成定子每侧上的凸轮的工具必须包括直径等于定子小直径的球头铣刀，这给内孔内的铣刀及其支架施加了明显的压力，使其不能很好地在具有任何物质（这里指铣削的明显阻力）的材料内完成。

我们的上述专利说明书描述了适用于加工多凸轮螺杆定子（即，具有两个以上凸轮的定子）的凸轮的装置。该装置包括狭长臂，其上有以横向角度设置有用来铣削管的圆柱形内孔的铣削头，铣削开始时内孔直径以最终形成的内孔的小直径的直径形成。铣削头设置为具有用于支撑机器头的固定架（steadies），该固定架与小直径结合，随着加工进行至小直径上的螺旋刃带（helical land）时该小直径减小。

首先使用浅铣刀逐渐加工凸轮以形成宽槽。当铣刀进入加工件内部时，加工件被扭转，使得槽形成螺旋状。随后使用更窄更深的铣刀，直至类似于期望端面轮廓的正弦波状的梯状剖面形成。最后，使用具有期望的槽轮廓形状的铣刀。相同的过程运用于每个凸轮。

对于具有两个以上凸轮的任意部件，存在大量机器头支架以及足够的小直径横截面，以顺利地提供加工小直径和大直径之间凸轮所需的动力。在任何情况下，这些凸轮不表示由大直径封闭的区域的显著的比例，大直径和小直径之间的差异也不表示小直径的显著的比例。因此，具有多个凸轮的更大直径工具的系统运行良好，例如，考虑具有用于将工具支撑在小直径圆周上且理论上有三个凸轮的定子。待加工凸轮可以被认为是其边与小直径圆周相切的等边三角形。因此，待切割凸轮是所述等边三角形的三角形端部，并且可以看出这些端部的最大直径是0.86R，其中R是小直径的半径。这仍然是小直径圆周的相当大的比例，但是还应意识到的是，在该直径处待移除的材料量仅仅是所述三角形端部的侧端，其数量等于在该直径处非常少的材料。因此，我们前述说明书中的工具即足够。将这种定子与双凸轮定子的细长矩形（即使有圆形端部）进行对比，其在小直径的全宽处有相当多的材料待移除。

因此，当该机器直径缩短并且凸轮数量相应地降至两个，这种方法和工具不能良好地运行。待移除材料和可用于传输动力的内孔面积之比增大。此外，工具刀刃之间的悬臂与其支架的比例距离也增大（如定子内孔的偏心距所表示那样–大直径与小直径的比例）。但更重要的是，如上所述，它也是所需铣刀与可用于容纳使这种方法失效的铣刀本体的内孔直径相比的直径。因此，本发明的一个目标在于，研发一种改进工艺，用于在具有较小直径的定子本体内形成螺旋形状。所说的“小”表示只有两个凸轮，小直径小于约60mm。然而，尽管本发明限于双凸轮定子，它实际上不限于任何特定直径，并且可以用于具有更大直径的定子本体。

GB–A–1265743公开了一种多用铣刀头，其具有纵轴线，并且提供了能够沿平行于纵轴线的轴线旋转的的旋转刀头，偏移量是可变的，其对铣削大直径上的外线是有用的。

发明内容

根据本发明，提供了一种加工螺杆机器的双凸轮定子内孔的方法，所述内孔具有沿着包括小直径和大直径的内孔的纵轴线的期望轮廓和沿着所述纵轴线成螺旋形变化的径向轴线，且限定了螺距，所述轮廓在沿着所述纵轴线的任意轴向位置均由直径等于所述小直径的圆周沿着所述径向轴线在所述纵轴线的任一侧平移相等位移量而扫过的区域所限定，所述方法包括如下步骤：

a）为管状定子本体设置圆柱形内孔，所述圆柱形内孔的中心位于所述纵轴线上且直径不小于所述小直径，并且提供第一加工装置和第二加工装置，所述第一加工装置和第二加工装置均为在所述小直径上的封闭滑动配合，其中

b）所述第一装置包括位于轴的端部的铣刀头，所述铣刀头安装有旋转铣刀，所述旋转铣刀布置用于，通过沿所述轴的驱动机构而围绕横切所述纵轴线的一轴线旋转；

c）所述第二装置包括位于轴的端部的涡旋刀头，所述涡旋刀头安装涡旋切割刀，以使所述切割刀围绕基本上平行于所述纵轴线但与其偏移的轴线旋转，且偏移的角度为所述涡旋切割刀的轴线与所述纵轴线的最小分隔与最大分隔之间的可选择地变化的角度；

d）在使用直径足够小的旋转切割刀在所述定子的内孔内沿所述路径而铣削槽的过程中，驱动所述第一装置穿过所述内孔，使得所述旋转切割刀沿着具有所述螺距的螺旋路径，其中用于驱动所述切割刀所需的扭矩在所述驱动机构的能力范围内；

e）使所述第一装置的旋转切割刀的旋转轴线相对于径向轴线成角度地偏移，并且再次沿着所述螺旋路径而驱动所述第一装置穿过所述内孔，在所述定子的内孔内铣削另一个螺旋槽，还是使用直径足够小的旋转切割刀，用于驱动所述切割刀所需的扭矩在所述驱动机构的能力范围内；

f）加深所述第一装置的旋转切割刀的切割深度，在不切割超过期望轮廓的情况下，重复步骤d）和e）；

g）驱动所述第二装置穿过所述内孔，使得所述涡旋切割刀沿着所述螺旋路径，所述涡转切割刀的旋转轴线与所述径向轴线相交，并且，所述涡旋切割刀的切割元件将所述定子的内孔铣削至等于所述小直径的直径，其中，所述涡旋刀头沿所述径向轴线的平移量等于沿所述纵轴线的位移量。

最后步骤g）表示的是，至少，以所述位移量设置所述涡旋刀头，并在所述涡旋刀头沿着所述螺旋路径（沿着所述纵轴线）平移，以便在内孔的每个大直径处铣削出定子内孔（记住，纵轴线的每侧均是双螺旋），并且也设置在中间位置，以在两个端点（极值）之间的位置处铣削出定子内孔。尽管根据要求，内孔的“端部”在任意截面处均是圆形的（或者半圆形），但是，与端部端部连接的线应是直线。使用与这些线相切的圆形切割刀必然会留下脊（ridge），除非切割刀也沿着线移动。然而，如果这么做，则有可能在纵轴线方向上形成脊。

优选地，所述方法还包括以下步骤：

a）以一径向位移而设置所述涡旋刀头，并在调整至不同径向位移之前沿着所述螺旋路径驱动所述涡旋刀头，并且再次沿着所述螺旋路径驱动所述涡旋刀头，重复所述过程，直至所述近似平移完成为止。

可选地，所述方法还包括以下步骤：

b）将所述涡旋刀头布置为，沿着所述径向轴线由径向驱动器驱动，同时所述第二装置位于所述定子的内孔内。

在这种情况下，优选地，

c）操作所述驱动器，以在沿所述螺旋路径引导所述第二装置之前，沿半径以所述位移量来驱动所述涡旋刀头，并且重复所述过程，直至所述近似平移完成为止。

另外可选地，步骤h）和j）联合用于：

d）沿一半径，以所述位移量连续地驱动所述涡旋刀头，同时沿着所述螺旋路径连续地驱动所述第二装置，重复所述过程，直至所述近似平移完成为止。

就成角度偏移和具有不同半径而言，所述螺旋路径可互不相同，但是就具有相同的螺距而言，它们又是平行的。

优选地，所述涡旋切割刀设置有切割元件，所述切割元件具有V形切割面，所述V形切割面的点位于直径等于所述小直径的圆周上。

优选地，所述定子本体的所述圆柱形内孔在加工之前稍微大于小直径，以限定螺旋刃带，所述螺旋刃带在整个方法中都存在并用于引导所述第一装置和第二装置。优选地，所述第一装置和第二装置均设置有固定架，以靠在所述螺旋刃带上并支撑所述刀头

根据本发明的另一方面，提供了一种涡旋切割刀装置，包括切割刀头，所述切割刀头位于具有纵轴线和直径的轴的端部，所述切割刀头具有用于安装涡旋切割刀的轴颈构件，以使所述涡旋切割刀围绕平行于所述纵轴线但与其偏移的轴线旋转，且偏移的角度为所述涡旋切割刀的轴线与所述纵轴线的最小分隔与最大分隔之间的可选择地变化的角度，其中，所述轴具有在所述直径上的支撑面，所述支撑面适于在使用中靠在待由所述涡旋切割刀装置切割的材料上，并且其中，所述材料的螺旋轮廓能够由所述涡旋切割刀装置切割，所述轮廓具有小直径，在所述小直径上的所述支撑面适于抵靠以支撑所述涡旋切割刀。

优选地，所述切割刀头安装在所述轴的端面上，所述端面垂直于所述纵轴线。

优选地，所述端面具有槽并且所述切割刀头具有用于容纳在所述槽内的凸缘，这意味着能够沿所述槽将所述刀头固定在所述槽内的不同位置。进一步地，所述槽和所述凸缘是鸠尾榫状的

根据本发明的一个优选实施例，所述轴颈构件由驱动件驱动，所述驱动件安装用于在所述轴内旋转，一对万向接头由位移件分离，所述位移件能够偏移所述涡旋切割刀的旋转轴线。优选地，其中，所述驱动件与所述轴颈构件之间的驱动经由设置在所述切割刀头内的中介件的，并且所述驱动的中介件是与所述轴颈构件上的齿轮啮合的齿轮。优选地，所述驱动器的中介件是驱动缠绕在所述轴颈构件上的带轮周围的带的带轮。

在一个可替换实施例中，所述轴颈构件由安装在所述轴的端部的电机所驱动，优选地，所述电机是液压电机，所述液压电机包括第一啮合齿轮和第二啮合齿轮，所述第一啮合齿轮和第二啮合齿轮位于被供应有液压流体的腔体内，所述齿轮之一是所述轴颈构件。

根据本发明的所有实施例，优选地，所述涡旋切割刀安装在附接至所述轴的所述端面的横臂连接件的凹槽内，并且优选地，所述凹槽具有垂直于所述切割刀的旋转轴线的第一侧面和第二侧面。优选地，所述连接件是提供不同的偏移位置的几个连接件之一。

在另一实施例中，切割刀的切割路径的直径基本上等于所述轴的直径。

根据本发明的另一方面，提供了一种加工凸轮定子的内孔的方法，包括以下步骤：

为所述定子设置具有小直径的内孔；

设置涡旋切割刀装置，其中，所述涡旋切割刀装置包括切割刀头，所述切割刀头位于具有纵轴线和直径的轴的端部，所述切割刀头具有用于安装涡旋切割刀的轴颈构件，以使所述切割刀围绕平行于所述纵轴线但与其偏移的轴线旋转，且偏移的角度为所述涡旋切割刀的轴线与所述纵轴线的最小分隔与最大分隔之间的可选择地变化的角度，并且其中，所述轴具有在所述直径上的支撑面；

使所述装置穿过所述内孔，使得所述涡旋切割刀切割所述内孔，并且同时，相对于所述装置而旋转所述定子，使得所述内孔的切口呈螺旋形；

以及

在执行步骤c）期间，将所述轴支撑在所述内孔的小直径上。

优选地，所述方法在所述涡旋切割刀装置相对于所述定子的不同旋转开始位置处重复，从而使得多个凸轮被切割。

在一个优选实施例中，以所述涡旋切割刀的不同偏移来重复所述方法。

根据上述方法，优选地，涡旋切割刀装置得以优先采用。

按照上述方式偏移驱动件，缩小偏转万向接头所需的偏转角度和/或减小了位移件的长度。缩小角度增加了可以开发的动力，减小长度降低了阈值速度，超过了该阈值速度则不能避免地会使位移轴产生偏心旋转。

因此，本发明提供了一种螺杆机器定子内孔加工方法，其不超出加工设备能力并且也能够产生精确内孔。据了解而断定，本发明的双凸轮定子的截面如上文定义，即，由直径等于小直径的圆周沿着纵轴线半径以实际上等于使用中定子的单螺旋转子的偏心轨道的直径的位移量平移而扫过的区域。假设该轮廓在任意纵向位置，直径等于小直径并且位于垂直于机器纵轴线的平面内的旋转切割刀，如果在所述平面内沿着所述半径前后平移穿过中心，则会将内孔壁精确地加工至正确形状。

在上述可替换方案中，第二装置被驱动穿过定子本体，随后涡旋刀头被引入不同径向位置，最终轮廓的精度取决于分度阶梯（index step）的大小。最终步骤使切割刀到达可以以最大偏移切割整个一半圆周的位置。然而，在定子本体中间（其中，假设起始内孔不小于成品定子内孔的期望小直径则不切割）与最大偏移之间，在每个分度梯级之间将会存在浅脊。然而，作为一个实例，小直径为27mm、大直径为45mm且具有接近3mm的6个梯级的定子会在每个梯级之间形成约0.05mm高的脊，理想的是，这有足够的精确度来实现大多数目标。

附图说明

下文将参考附图进一步描述本发明的实施例，其中：

图1a和1b是本发明涉及的双凸轮定子的侧截面和横截面示意图，图1a是图1b所示线A–A的截面；

图2是示出了定子沿着其长度方向在任何给定点的轮廓的截面图；

图3是使用本发明所述方法形成的定子的透视侧面图；

图4是类似于图2所示的截面图，但示出了第一阶段的加工路径；

图5是类似于图2的截面图，示出了第一加工阶段完成后的轮廓；

图6a–6d是整个工具的透视图；整个工具的侧截面图；透视图；以及用于进行第一阶段加工操作的工具端部的细节图；

图7a–7d分别是整个工具的透视图；工具端部的透视图；端部的截面透视图；以及处于与图7c所示不同位置的端部的截面透视图；根据本发明一方面用于进行第二阶段加工操作的第二工具视图；

图8a和8b是截面图，a）是根据图5所示的但又示出了使用图7所示工具进行加工操作；b）是（以放大细节图的方式的）轮廓的得到的侧面；

图9是图7所示工具在使用中的侧截面；

图10是根据不同实施例的第二工具的侧截面，其中，涡旋切割刀配置用于产生深切口；

图11是当配置用于产生浅切口时图10所示装置的侧截面；

图12是根据一个实施例的第二工具侧截面，示出了使用带驱动的切割刀头；

图13a和13b分别是根据一个实施例的第二工具的侧截面和横截面，示出了布置作为液压电机的切割刀头；

图14是根据一个实施例的第二工具的侧截面，其中，驱动装置位于工具的轴内；

图15是根据一个实施例的示出了横臂连接件的侧截面；

图16是图15的横臂连接件的透视图；以及

图17是示出横臂连接件的可替换布置方式的侧截面。

具体实施方式

在附图中，定子10包括形状为管且具有内孔14的本体12。内孔14是双螺旋，其轮廓（profile）在纵轴线20方向上任意位置是椭圆形，内孔14以该纵轴线为中心，由半径为R₁的圆周从与纵轴线20一致的中心C_o平移至另外两个中心C₁、C₂而扫过所述椭圆形。C₁或C₂至C_o的距离是定子的偏心距。因此，从具有直径为R1的中心圆内孔16的管开始，在轴20方向上任意轴向位置，C形部分22、24（图2所示的阴影部分）必须移除。然而，轮廓14的径向轴线30随着剖面沿着定子10前行而旋转，从而（从图1b所示的一端看去）仅有一个等于本体12原始内孔16的圆形内孔可见。然而，如上所述，轮廓14不是圆形而是斜度为P的双螺旋（如图1a所示）。直径R₁指小直径，轮廓14的总宽度等于小直径R₁加上中心的间隔C₁、C₂的总和，这指大直径R₂。内孔截面14的端部14a、14b的轮廓（见图2）是半圆形的，其侧面14c、14d平行于与端部14a、14b相切的直线。

鉴于下文将会进一步说明的原因，定子本体12的起始内孔16实际上稍大于小直径R₁，因此，当如下文所述的加工操作完成时，会产生如图3示意性地示出的刃带（land）16a。刃带16a（在纵向上是平的，但是在相对于纵轴线20的圆周方向上是圆形的）为用于形成内孔14的工具提供支撑面。刃带16a均引导工具，并为在加工期间施加的力提供了反应面（reaction surface）。

参考图6a–6d，如图示意性地示出，示出了适用于进行第一阶段加工的工具实例。应了解的是，采用的机器是上文提及的WO2008/129237中描述的类型，其全部内容通过引用结合于此。所说的“类型”仅仅表示具有有角铣刀头（优选地，直角铣刀头）的工具。具体参考图6a–6d，此处示例的工具包括由两个半部40a、40b形成的圆柱体40。半部40a、40b是蛤壳状（clam shell），并且封闭一端卷绕在驱动带轮44周围而另一工作端则卷绕在置于工具100a刀头50中的轴承48内的带轮46周围的环状带42。

安装在带轮46内孔52内的是多个工具架（未示出），各种铣削工具（也未示出）可以固定在其中。通过旋转驱动带轮44，工具围绕垂直于工具100a纵轴线20a的轴线120旋转。在使用中，工具100a插入定子本体10圆柱形内孔16内，直至刀头50延伸超过定子本体12端部。随后工具固定在内孔52内（或如果工具架未延伸超过内孔16直径时，则固定在工具架内）。工具本体40是内孔16内的封闭滑动配合，定子10牢固地保持在夹具（未示出）内。尽管可能有多种选择，优选的排布方式是，驱动该工具100a，以使刀头内的铣削工具旋转，并且工具100a沿着纵轴线20缓慢地撤回，向后穿过定子本体12，铣削该内孔16上的槽。同时，握持定子本体12的夹具布置为，使本体12围绕其纵轴线20逐步旋转，以使本体形成一次完整的旋转距离，使得工具100a移动距离P。因此，通过采用工具的卡盘旋转和线性移动的结合，使加工后的槽呈螺旋形。

参考图4，工具100a的第一次通过使30a被移除。对此，采用了一种具有槽30a尺寸的刀具，其中，工具100a的轴线120与待形成的内孔14（大直径）的线轴30对齐。完成后，移除刀具，并将工具100a重新插入定子本体12中。随后，工具100a（或者，更可能是定子本体12）被调整移动了角度A，以偏移轴线120A。随后，使用同一刀具来加工另一个槽30b，使其与槽30a重合，并移除更多待切割的部分22。重复该过程，分别利用另外两个分度阶梯和加工穿过过程来移除区域30c和30d。当完成并且再次将工具100a重新插入内孔16时，附接长度更长的新刀具（未示出），其布置用于移除另外的材料30e。另外两次穿过过程移除30f和30g。

随后工具进一步延伸为，在长度最长的最终工具移除浅矩形截面区域30j之前，移除区域30h和30i。（事实上，在操作中，这个过程很可能还涉及到加工区域22右边的象限及与其相对的部分24，这避免了必须经常更换刀头的需要。）

接下来，三个角切割刀应用于以角度A、B和C（沿着轴线120A、120B、120C）的偏移，角切割刀具有用于分别移除三角形区域30m、30I和30k的侧面（flank）35、33和31。因此，总共进行22次穿过（pass），这移除了区域22的大部分并形成图5所示的轮廓16b。假设每次穿过所用的材料量均非常少，工具100a以其结构力完全能够进行正在讨论的切割操作。

然而，内孔16b一定不能投入使用。因此，本发明提出了采用第二工具，其中，图7a–7d所示的工具100b为一个实例。工具100a可被看作是传统铣削工具，其具有旋转切割刀，旋转切割刀位于横切工具纵轴线的轴线120上，工具100b最好描述为具有旋转切割工具80的“涡旋工具（whirling）”，还可以指位于本体一端72或工具轴71的涡旋切割刀。切割刀80安装在可旋转地安装在切割刀头74内的轴颈构件84上，其是形成于工具100b端面78内的楔形槽76内的滑动配合。切割刀头74对应地在79处进行鸠尾榫接合（dovetail），以便成为槽76内的滑动配合。然而，装置（未示出）设置为、将切割刀头74锁定在槽76内的任意选择位置处。例如，螺杆可能容纳在切割刀头74内，撞击端面78，将切割刀头74拖离槽76并使楔形凸缘79与槽76紧密契合。也可以提供将切割刀头74锁定至端面72的其它装置。

切割工具80具有多个截齿（cutting bit）82，优选地，轮廓为V形、设置在直径等于小直径C_o的圆周上并且位于垂直于工具100b纵轴线20b的平面内。

参考图7c，切割工具80安装在容纳在切割刀头74的轴承86内的轴颈构件84的端部上。轴颈构件84由中间（位移）轴88驱动穿过本体/轴71，轴88本身由延伸穿过内孔92的驱动件90驱动。驱动件90安装在内孔92各个端部的轴承94内。中间轴88、轴颈构件84和驱动件90之间有一对万向接头96，能够使来自转动轴90的驱动力保持在切割工具80上，无论切割刀头74在槽76内横向偏移位置如何。优选地，中间轴88的长度可调节，并且可包括，例如，伸缩花键元件（未详细示出）。

参考图7b，槽76具有横切工具100b纵轴线20b（事实上，垂直于该纵轴线20b）的轴线122。轴颈构件84的轴线124同样垂直于轴线122。轴线122是切割刀头74在槽76内的移动方向。因此，轴线124平行于工具100b的纵轴线20b并且始终与其保持平行。

参考图8a，示出了工具100b穿过内孔16b（图5）。首先，切割刀头74与工具100b的本体71对齐，并且工具穿过定子12，本体71又是刃带16a上的封闭滑动配合。当切割刀头74延伸穿过定子本体12开口端时，锁紧装置（未示出）得到释放并且切割刀头74沿着轴线122横向位移至距离纵轴线20b的最大位移处，其中，纵轴线20b与定子12的轴线20重合。该位移量是上文参考图2所述的中心C₁、C₂之间距离的一半。当驱动轴90操作用来旋转切割工具80时，大直径的内孔14的端部14c形成了圆形轮廓16c。工具100b再次抽离出定子12的内孔，同时定子以适当速率同时旋转。

事实上，就铣削工具100a和涡旋工具100b两者而言，切割刀头均在其穿过定子12的过程中形成了螺旋路径，其中，在任何情况下螺旋路径都是相同的，即，所有的螺旋路径均互相平行，并且因此具有相同的间距P。但是，每个螺旋路径可能彼此移位（相对于彼此径向地和角度地），当然，两个主要的路径彼此角度地偏移180度。

因此，工具100b进行了另外通道（回归至顺列位置，以重新插入定子12），并且这些通道如图8a内的圆圈1–6所示。这些通道目的在于，清理内孔16的侧面16d，以形成定子的侧面14c、14d，但是，从图8b可以看出，侧面16d包括一系列由重合通道形成的脊，例如，如图8b中通道4和5之间所示。然而，脊的大小可以通过增加通道数量得到最小化，为实现大多数实用目的，6个即足够了。事实上，在一个实例中，其小直径为27mm，大直径为45mm，并且6个梯级中每个梯级之间的间隔距离约为3mm，每个实例中脊16d的高度仅为约0.05mm，这不足以干扰定子的正确操作，在使用中其作为泵或电机。通道的顺序不一定遵循数字1–6的顺序（实际上是6–1的顺序），并且不同顺序可能更有效。例如，以3、2、1、4、5、6的顺序切割可能更可取，原因在于，这个顺序可以使原始内孔的轮廓16a在小直径上保持的时间最长，以使轴71可以是其内的封闭滑动配合，并在其切割操作期间支撑切割刀80。此外，当给定通道（例如，通道3）形成后，最方便的是，在更换切割刀形成不同通道（例如，2或4）之前，用同一工具在定子的其它凸轮（一个或多个）内产生相同的通道（3）。

参考图9，工具100b在其最大位移处和为切割通道1（见图8a）时的位置被示出在定子本体12内。为此，可以看出的是，切割刀头74需要在74a处削角，以避免其在切割刀头74后面旋转时与轮廓14的侧面16e相撞。事实上，可以清楚地看出，轴90位于相对于工具100b的轴线20b位移的轴线20c上。其目的在于，当处于切割刀头74的最大偏转时，最小化万向接头96的角偏转。正是在该位置处，该工具切割掉内孔16c的大部分，因此需要向其提供大部分的动力。众所周知，在最大位移角度的万向接头吸收大量动力。同时可行的是，增加位移位移轴88的长度，由于涡旋阈值直接与该轴的长度相关，这可能只用于限制能够被传输（所有其它相等事物）的最大速度（并因此限制了动力）。

然而，为了使切割刀头74和纵轴线20b对齐（即，轴线124与轴线20b重合），内孔92位移和随后发生的驱动件90位移导致，中间轴88实际上向上倾斜。因此，再参考图7d，示出的轴线124与驱动件90的轴20c重合（即与轴84、88和90都重合），实际上切割工具80放置为形成通道4或5。

在图9中，示出的轴71与内孔16a（相对的）接触，其中，切割末端与内孔16接合。当然，尽管支架最好直接设置在工具作用点的对侧，与正被切割的材料碰撞，首先这些点处于围绕轴颈构件轴线124的几个旋转位置，并不只是位于图9所述的平面内，其次，尽管支架是沿着其长度方向向下的螺旋，它可以围绕轴71的整个周长。

图10示出了本发明一个实施例，其中，切割刀头74配置为使驱动件126以不同于参考图7a–7d所述的方式将轴颈构件84驱动入内。在此处驱动件126具有围绕平行于所述纵轴线20b的轴线125的齿轮126a。齿轮126a驱动轴颈构件84上相应的齿轮127。这允许切割刀旋转轴线124与驱动轴20c大幅度偏移，同时通过在驱动器90和如图9所示的轴颈构件84之间设置大的阶梯，以保留可能损耗的动力。然而，在图11中，可以看到中间轴88的大偏转，但是在此处，切割刀80在其最小偏移处，准备形成通道4、5或6，在此，少量材料被移除，从而使得由大偏转造成的动力损耗不再是问题。

在优选实施例中，驱动件126通过上述齿轮装置连接至轴颈构件84。图10和11示出了轴颈构件84和驱动件126之间使用齿轮（gear wheel）127产生的连接。齿轮127选择用于实现构件84、126之间的有效动力传输，同时位于切割刀头74内。然而，图12示出了通过带128驱动形成连接的可替换方案。带128位于附接至驱动器126和涡旋构件84的带轮129上。

图13示出了配置作为液压电机装置130一部分（置于切割刀头74’内）的驱动器126和轴颈构件84。在此处，构件布置有与在注油腔132内啮合的齿轮131。齿轮131的非啮合圆周133暴露于油压，使得注入装置第一侧的孔134内的油围绕齿轮131的非啮合圆周135移动，以从位于装置另一侧的第二孔136溢出。油围绕齿轮131的非啮合圆周133的移动引起构件旋转。

图14示出了本发明一个实施例，其中，驱动装置140直接连接至切割刀头74的驱动件126。这有利于消除，例如，与图11所示的动力传输相关的动力损耗。驱动装置可以是液压电机，或事实上，小到足够位于轴71内的其它任何电机。

图15–17示出了具有适当位置的横臂连接件150的本发明。当装置配置为切割掉如图15所示的大部分轴时，横臂150用于提升该装置的钢性。横臂150由与轴类似或相同的材料制成，并具有两个臂151、152，它们由其中放置切割刀的间隙隔开。臂具有孔153、154，用于接收轴承157上的轴颈构件84。横臂通过位于内孔156内的螺栓155连接至该轴71。在连接过程中，轴颈构件84穿过横臂150第一臂151内的一个孔153，然后穿过切割刀80，最后穿过横臂150第二臂152内的孔154。在该实施例中，可能需要各种横臂连接件，每个均具有带中心的孔，其将切割轴线相对于所述轴的纵轴线的偏移设定在选定值上。横臂150内的孔可具有相同或不同的直径。

然而，在图17所示实施例中，示出的第一臂151内的孔153大于第二臂内的孔。其目的在于，允许设定轴颈构件84的形状，以便能够穿过第一孔153并合适地固定在第二孔154内。放置在孔153、154内的滚针轴承157a能够使轴颈构件84平稳旋转并为由切割刀施加的显著径向负荷提供支撑。端盖158连接至抓住切割刀80的所述轴颈构件84的端部，并对着构件84的轴肩163而推动横臂连接件150的臂152和轴承157b。

图15、16和17所示的横臂的布置方式只可用于通道1、2和3的大幅度偏移（图8a）。然而，当形成通道4、5和6时，布置方式为上文所述的参考图11的排布方式，因为此时宽度不够设置横臂。无论如何，横臂有两种作用，第一种是为切割刀80提供更好的支撑，切割刀在图10–14所示的布置方式中是悬臂的，它用横臂支撑在任一侧。第二种是通过向前延伸，具有垫板162的横臂可以依靠并支撑在切割刀80前部的小直径内孔16a上。这些特征均有助于精确而安全地进行切割，并且在形成通道1、2和3的过程中最需要时，是精确的。然而，当形成通道4、5和6时，如上文所述，并没有移除这么多材料，因此也不那需要为横臂设置附加支撑。

应注意的是，图15和16的轴颈构件84在另一方面是不同的，即，图15的布置方式实际上是与图10和11所示的基本相同的阶梯刀头74，而图16中的轴颈构件84是参考图7a–7d所述的，任一种布置方式都是可行的。

所示切割刀82具有锐利的V形尖端83，很有可能是，为了达到最好的效果，尖端83实际上具有一块较小的平坦部分，以便能在不离开轴向槽的情况下在内孔14的面内形成适当的纵向进程。

最后，如上所述，切割刀头74被引至不同的位置之间，并且在每次穿过定子本体12期间被固定。然而，替换方案也可行，具体是，提供一种驱动器，当工具前进穿过定子12时，该驱动器将切割刀头74移动穿过如图8a中通道1–6所示的不同位置。可以形成穿过工具的几个通道，以基本消除脊16d。熟知工具制造领域的本领域技术人员懂得可以如何移动切割刀头74。

在整个说明书和该说明书的权利要求中，词“包括”、“包含”及其变体均表示“包括但不限于”，并且它们的目的不在于（不会）排除其他部分、附加物、组件、整体或步骤。在整个说明书和该说明书的权利要求中，除非文中另有要求，否则单数包含复数。特别是，其中使用了不定冠词的，除非文中另有要求，本说明书应理解为均考虑了复数性和单一性。

结合某一特殊方面所述的特征、整体、特点、化合物、化学组分或化学基，本发明实施例或实例应理解为对其他任意方面均适用，除非此处所述的实施例或实例与其不相容。该说明书（包括任何附属权利要求、摘要和附图）公开的所有特征和/或该说明书公开的任意方法或过程的所有步骤均可以任意组合，这些特征和/或步骤中的至少一部分互相排斥的除外。本发明不限于任何前述实施例中的详细说明，本发明可以延伸为任意新颖特征或该说明书（包括任何附属权利要求、摘要和附图）公开特征的任意新颖组合，或任意方法或过程步骤或该说明书公开的任意方法或过程步骤的任意新颖组合。

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Claims

1.一种加工螺杆机器的双凸轮定子的内孔的方法，所述内孔具有沿着包括小直径和大直径的内孔的纵轴线的期望轮廓和沿着所述纵轴线成螺旋形变化且限定了螺距的径向轴线，所述轮廓在沿着所述纵轴线的任意轴向位置均由直径等于所述小直径的圆周沿着所述径向轴线在所述纵轴线的任一侧平移相等位移量而扫过的区域所限定，所述方法包括如下步骤：

c）所述第二装置包括位于轴的端部的切割刀头，所述切割刀头包括安装涡旋切割刀的轴颈构件，以使所述涡旋切割刀围绕基本上平行于所述纵轴线但与其偏移的轴线旋转，且偏移的角度为所述涡旋切割刀的轴线与所述纵轴线的最小分隔与最大分隔之间的可选择地变化的角度；

d）在使用直径足够小的旋转切割刀在所述定子的内孔内沿着具有所述螺距的螺旋路径而铣削槽的过程中，驱动所述第一装置穿过所述内孔，使得所述旋转切割刀沿着所述路径，其中用于驱动所述切割刀所需的扭矩在所述驱动机构的能力范围内；

2.根据权利要求1所述的加工方法，其中，所述方法进一步包括以下步骤：

h）以一径向位移而设置所述涡旋刀头，并在调整至不同径向位移之前沿着所述螺旋路径驱动所述涡旋刀头，并且再次沿着所述螺旋路径驱动所述涡旋刀头，重复所述过程，直至所述近似平移完成为止。

3.根据权利要求1所述的加工方法，其中，所述方法进一步包括以下步骤：

i）将所述涡旋刀头布置为，沿着所述径向轴线由径向驱动器驱动，同时所述第二装置位于所述定子的内孔内。

4.根据权利要求3所述的加工方法，其中，所述方法进一步包括以下步骤：

j）操作所述驱动器，以在沿所述螺旋路径引导所述第二装置之前，沿一半径以所述位移量来驱动所述涡旋刀头，并且重复所述过程，直至所述近似平移完成为止。

5.根据权利要求2和3所述的加工方法，其中，所述方法进一步包括运用了步骤h）和j）的结合：

k）沿一半径以所述位移量连续地驱动所述涡旋刀头，同时沿着所述螺旋路径连续地驱动所述第二装置，重复所述过程，直至所述近似平移完成为止。

6.根据前述权利要求中任一项所述的加工方法，其中，所述涡旋切割刀设置有切割元件，所述切割元件具有V形切割面，所述V形切割面的点位于直径等于所述小直径的圆周上。

7.根据前述权利要求中任一项所述的加工方法，其中，所述定子本体的所述圆柱形内孔在加工之前稍微大于小直径，以限定螺旋刃带，所述螺旋刃带在整个方法中都存在并用于引导所述第一装置和第二装置。

8.根据权利要求中任一项所述的加工方法，其中，所述第一装置和第二装置均设置有固定架，以靠在所述螺旋刃带上并支撑所述刀头。

9.一种涡旋切割刀装置，包括切割刀头，所述切割刀头位于具有纵轴线和和关于该纵轴线的一直径的轴的端部，所述切割刀头具有用于安装涡旋切割刀的轴颈构件，以使所述涡旋切割刀围绕平行于所述纵轴线但与其偏移的轴线旋转，且偏移的角度为所述涡旋切割刀的轴线与所述纵轴线的最小分隔与最大分隔之间的可选择地变化的角度，其中，所述轴具有在所述直径上的支撑面，所述支撑面适于在使用中靠在由所述涡旋切割刀装置切割的材料上，并且其中，所述材料中的螺旋轮廓能够由所述涡旋切割刀装置切割，所述轮廓具有小直径，在所述小直径上的所述支撑面适于抵靠以支撑所述涡旋切割刀。

10.根据权利要求9所述的涡旋切割刀装置，其中，所述切割刀头安装在所述轴的端面上，所述端面垂直于所述纵轴线。

11.根据权利要求9或10所述的涡旋切割刀装置，其中，所述端面具有槽并且所述切割刀头具有用于容纳在所述槽内的凸缘，这意味着能够沿所述槽将所述刀头固定在所述槽内的不同位置。

12.根据权利要求11所述的涡旋切割刀装置，其中，所述槽和所述凸缘是鸠尾榫状的。

13.根据权利要求9–12中任一项所述的涡旋切割刀装置，其中，所述轴颈构件由驱动件驱动，所述驱动件安装用于在所述轴内旋转，一对万向接头由位移件分离，所述位移件能够偏移所述涡旋切割刀的旋转轴线。

14.根据权利要求13所述的涡旋切割刀，其中，所述驱动件与所述轴颈构件之间的驱动是经由设置在所述切割刀头内的中介件的。

15.根据权利要求14所述的涡旋切割刀，其中，所述驱动的中介件是与所述轴颈构件上的齿轮啮合的齿轮。

16.根据权利要求14所述的涡旋切割刀，其中，所述驱动中介件是驱动缠绕在所述轴颈构件上的带轮周围的带的带轮。

17.根据权利要求9–12中任一项所述的涡旋切割刀装置，其中，所述轴颈构件由安装在所述轴的端部上的电机所驱动。

18.根据权利要求17所述的涡旋切割刀，其中，所述电机是液压电机，所述液压电机包括第一啮合齿轮和第二啮合齿轮，所述第一啮合齿轮和第二啮合齿轮位于被供应有液压流体的腔体内，所述齿轮之一是所述轴颈构件。

19.根据权利要求9–18中任一项所述的涡旋切割刀装置，其中，所述涡旋切割刀安装在附接至所述轴的所述端面的横臂连接件的凹槽内。

20.根据权利要求19所述的涡旋切割刀装置，其中，所述凹槽具有垂直于所述切割刀的旋转轴线的第一侧面和第二侧面。

21.根据权利要求20所述的涡旋切割刀装置，其中，所述连接件是提供不同的偏移位置的几个连接件之一。

22.根据权利要求19、20或21所述的涡旋切割刀装置，其中，所述横臂连接件具有支撑面，所述支撑面适于相对于所述轴在所述涡旋切割刀之外的点处抵靠支撑被切割的材料。

23.根据权利要求9–22中任一项所述的涡旋切割刀装置，其中，所述切割刀的切割路径的直径基本等于所述轴的直径。

24.一种加工凸轮定子的内孔的方法，包括以下步骤：

a）为所述定子设置具有小直径的内孔；

b）设置涡旋切割刀装置，其中，所述涡旋切割刀装置包括切割刀头，所述切割刀头位于具有纵轴线和一直径的轴的端部，所述切割刀头具有用于安装涡旋切割刀的轴颈构件，以使所述切割刀围绕平行于所述纵轴线但与其偏移的轴线旋转，且偏移的角度为所述涡旋切割刀的轴线与所述纵轴线的最小分隔与最大分隔之间的可选择性地变化的角度，并且其中，所述轴具有在所述直径上的支撑面；

c）使所述装置穿过所述内孔，使得所述涡旋切割刀切割所述内孔，并且同时，相对于所述装置而旋转所述定子，使得所述内孔的切割呈螺旋形；以及

d）在执行步骤c）期间，将所述轴支撑在所述内孔的小直径上。

25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述轴具有与所述内孔基本上相同的直径，并且在所述内孔内是封闭的滑动配合。

26.根据权利要求24或25所述的方法，其中，所述方法在所述涡旋切割刀装置相对于所述定子的不同旋转开始位置处重复，从而使得多个凸轮被切割。

27.权利要求24、25或26所述的方法，其中，以所述涡旋切割刀的不同偏移来重复所述方法。

28.根据权利要求24–27中任一项所述的方法，其中，采用了根据权利要求10–23中任一项所述的涡旋切割刀装置。

29.一种加工螺杆机器的双凸轮定子的内孔的方法，与参考附图所述的基本相同。

30.一种加工螺杆机器的双凸轮定子的内孔的装置，与参考附图所述的基本相同。