CN112469521A - 九十度自动转换器转轴和安装轴环组件 - Google Patents

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Abstract

公开了一种新颖的转轴和安装轴环组件。该安装轴环组件包括可插入顶部，用于插入到安装轴环中并在其中可旋转，该可插入顶部形成具有第一直径的上盘形和具有第二直径并与上盘形相邻的下盘形，上盘形的外周具有形成在其中的凹槽，并且上盘形和下盘形具有垂直于凹槽轴向形成穿过上盘形和下盘形的通道。该转轴和安装轴环组件还包括设置在可插入顶部下方的套筒，该套筒限定了具有垂直于可插入顶部侧壁的开口，开口的尺寸设置成可容纳转轴，限定了开口的套筒壁内的端口提供与可插入顶部的通道的流体连通。

Description

九十度自动转换器转轴和安装轴环组件
相关申请的交叉引用
本申请要求以下于2018年6月11日提交的题为““九十度自动转换器主轴安装轴环组件”的美国临时申请号62/681,441的在先申请的优先权，并与之相关。该在先申请，包括全部书面描述和附图，通过引用结合到本申请中。
技术领域
本公开总体上涉及机械加工过程，并且更具体地涉及用于机械加工的设备和方法。
背景技术
计算机数控(CNC)机床用于机械加工过程，并利用一般可以阅读G代码指令的计算机控制器来驱动具有动力装置的机械装置，该机械装置可以选择性地移除金属物料来制造金属部件。CNC可以在机床的工作范围内使切割工具实现数字控制的插补。
动力机械装置通常是气动工具(例如钻头)，气动工具可以和CNC机床联接，例如插入CNC机床中和从CNC机床中拔走。气动工具或主轴可以与CNC机床手动联接，或者可以使用自动工具转换器。
一些工具可从CNC工具库中获得，但转换工具后，必须先暂停机床，以便为该工具建立合适的电力连接。其他工具已预先连接到气动源，但必须与CNC机床手动接合。因此，CNC机床一般都在常规机械加工循环之前先暂停，以便手动装配工具或者在工具联接机床后为工具建立合适的电力连接。
发明内容
本发明提供机械加工的设备和方法。下述例子的技术特征一方面实现了机械加工，另一方面同时促进了工具转换过程。这些技术特征也提供了灵活弹性，允许在CNC机床或其它控制装置上使用不同种类的工具。
当前要求保护的发明提供了机械加工的设备和方法，其有助于工具转换过程。本发明进一步提供一种设备和方法，其提供了灵活弹性，允许使用不同种类并且在与地面平行的平面上操作的工具。
更具体地，公开了一种转轴和安装轴环组件。该安装轴环组件包括可插入顶部，用于插入到安装轴环中并在其中可旋转，该可插入顶部形成具有第一直径的上盘形和具有第二直径并与上盘形相邻的下盘形，上盘形的外周具有形成在其中的凹槽，并且上盘形和下盘形具有垂直于凹槽轴向形成穿过上盘形和下盘形的通道。该安装轴环组件还包括设置在可插入顶部下方的套筒，该套筒限定了具有侧壁的开口垂直于可插入顶部，开口的尺寸设置成可容纳主轴，限定所述开口的所述套筒的壁内的端口提供与可插入顶部的通道的流体连通，套筒还包括垂直于开口的边缘，所述边缘限定与开口同心并具有给定深度的弧形通道，并且所述弧形通道延伸到所述开口的侧壁远离所述边缘的区域。
在一个示例中，所述开口的侧壁还限定一个或多个与其垂直的孔，用于将主轴固定在开口内。
在另一个示例中，在安装轴环组件中，上盘的第一直径小于下盘的第二直径。
在又一个示例中，转轴和安装轴环组件还包括具有端盖主体的端盖(轴环套筒)，该轴环套筒限定了从中穿过的开口，以容纳可插入顶部，以使可插入顶部相对于轴环套筒旋转360度。转轴和安装轴环组件包括具有安装轴环和轴环臂的轴环，该安装轴环限定了穿过其中的轴环开口，以容纳轴环套筒。
在不同的示例中，转轴和安装轴环组件还包括具有外侧壁的端盖(轴环套筒)，轴环套筒限定了从中穿过的开口，以容纳可插入顶部，以使可插入顶部相对于轴环可360度旋转。所述安装轴环组件包括设置在外侧壁上的弧度刻度，以示出可插入顶部相对于轴环的旋转量。
本领域技术人员通过以下详细描述、附图和权利要求，将能理解本发明以上及其它特征和优点。
附图说明
图1是根据本发明实施例的示例性机械加工系统的立体图；
图2是图1的系统的另一部分的立体图；
图3是图1的系统的转轴和安装轴环组件的侧视图；
图4是图3的安装轴环组件的立体图；
图5是图4的安装轴环组件的侧视图；
图6是图5的安装轴环组件的另一侧视图；
图7是快速转换适配器端的侧视图；
图8是图7的快速转换适配器端的立体图；
图9是图7的快速转换适配器端的仰视图；和
图10是图1的系统的转轴和安装轴环组件的侧视图，其中具有不同的快速转换端适配器。
具体实施方式
根据需要，在此公开了详细的实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅是示例，并且下述系统和方法可以以各种形式来体现。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应解释为限制性的，而仅仅是作为权利要求的基础，并且作为范例，以便相关的技术人员以此为基础，以任何恰当的结构和功能细节根据不同形式实施本发明。此外，说明书中的用词和用语也不旨在限制，而只是使说明书易于理解。
在此使用的单数冠词是指数量一或多于一；在此使用的术语“多个”是指两个或两个以上；术语“另一个”是指至少另一个或更多；“含有”和“具有”是指“包括”(一种开放式的说法)；“联接”是指“连接”，纵然不一定是直接的，也不一定是机械地连接。
术语“空气”旨在广泛地涵盖许多不同类型的流体，包括与空气混合的油。各种材料或材料的组合可用于构造安装轴环组件及其部件。例如，可以使用诸如金属，合金，复合材料，塑料，陶瓷和其他无机或有机材料或上述的组合。
机械加工系统
参照附图，特别是参照图1至图2，示出了机械加工系统，该机械加工系统总体上由附图标记102表示。系统102可包括控制装置，例如CNC机床104，工具转盘140以及一个或多个工具或主轴142。控制装置104可包括用于输入命令的用户输入装置106。控制装置104可利用各种计算硬件和软件在工件上实施机械加工过程，并且本公开不旨在基于所利用的控制类型而受到限制。
系统102还可以具有通用主轴安装组件(USMA)150，USMA与主轴142协作以允许将主轴自动转换到CNC机床104。在系统102的示例性实施例中，主轴142通过自动转换器装置在CNC机床104和工具转盘140之间转换，所述自动转换器装置将在后面更详细地说明。但是，本公开也考虑使用其他结构和技术，以通过使用USMA 150来将主轴142与CNC机床104连接和断开，例如线性转盘。
参考图2，USMA 150可包括安装轴环组件230和安装块或集流腔体200。如图所示，安装轴环220可操作地联接至安装轴环组件230，该安装轴环组件230保持一转轴360与地面平行，而安装块或集流腔体200可操作地联接至CNC机床104。也示出了被系统102加工的工件290。
九十度安装组件
图3是图1的系统的转轴和安装轴环组件240的侧视图。从所示的顶部开始是USMA150，用于与CNC机床104机械联接。接下来是安装轴环220。安装轴环220包括顶面326和底面328。安装轴环220包括轴环开口324，如图所示，其穿过顶面326和底面328。
安装轴环220包括在进气组件322和轴环开口324之间流体连通的通道324。进气组件322具有用于插入安装轴环220的螺纹端323。在一个示例中，进气组件322包括弹簧加载的止回阀，该止回阀在高于给定压力下打开，以允许诸如空气的流体流入进气组件322。止回阀的使用大大减少了任何灰尘和不需要的碎屑进入进气组件322；当安装轴环组件230和具有切削刃尖362的转轴360被存储在工具转盘中和/或不使用时，这尤其重要。在另一个示例中，空气被引导通过USMA 150本身(未示出)。安装轴环220机械联接至轴环套筒330。
进一步地，轴环套筒330可机械地保持着安装轴环组件230，这将在下面进一步描述。还示出了具有切削刃尖362的现有技术转轴360。尽管本发明不限于特定类型的转轴360，但是，可从博卡拉顿的空气涡轮技术公司获得的转轴已被证明可有效地与本发明一起工作。
图4是图3的安装轴环组件230的立体图。从顶部开始，示出了用于插入轴环套筒330的可插入顶部344。安装轴环组件230可旋转地安装在轴环套筒330内部，以调节至360度圆形位置中的任何位置。在一个示例中，弧度刻度(未示出)设置在安装轴环组件230的外侧壁上，以示出可插入顶部344相对于轴环套筒330的旋转角度。
可插入顶部344形成有上盘形346和下盘形348，以限定密封通道347的凹槽。密封通道可包括O形环(未示出)。在一个示例中，上盘形346的直径小于下盘形348的直径。此外，可插入顶部344的外周沿包括在其中形成的弧形通道356凹槽。轴向空气通道342穿过包括上盘形346和下盘形348的可插入顶部344而形成。在图5所示的侧视图中以虚线示出了轴向空气通道342。
图5是图4的安装轴环组件230的侧视图。示出了套筒352布置在安装轴环组件230的可插入顶部344下方。该套筒具有基本圆形的开口354，该开口354具有侧壁360以容纳转轴360。侧壁360包括与轴向空气通道342流体连通的端口364。端口364向转轴360提供压缩空气。轴向空气通道342包括内侧壁O形环341，以与USMA 150密封。轴向空气通道342还形成有螺纹侧壁。具有外螺纹的螺纹接套343拧入轴向空气通道342的螺纹中，以允许加压空气通过，并将转轴360固定到安装轴环组件230。除了螺纹接套343之外，可选地也可以使用锁定螺钉(未示出)。
圆形开口354基本垂直于轴向空气通道342。换句话说，这种垂直排列相对于USMA150为九十度(90°)。套筒352包括垂直于圆形开口354的边缘358，其围绕圆形开口354的圆周的一半以上。边缘358限定与圆形开口354同心的弧形通道356。弧形通道356的深度延伸到侧壁360远离边缘358的区域。
图6是图4的安装轴环组件230的另一侧视图。其中示出弧形通道356，其深度延伸到侧壁360远离边缘358的区域。在侧壁360中形成内弧形通道366。在内弧形通道366和弧形通道356之间存在流体连通，以允许从主轴360排出的废气从内弧形通道366通过弧形通道356。
图7是诸如通用主轴安装轴环组件(USMA)312之类的快速转换适配器端310的侧视图。图8是图7的快速转换适配器端的立体图，其中示出了多个开口802至812。这些开口802至812可以是带螺纹的并且具有与图4的通道347接合的固定螺钉(未示出)，将安装轴环组件230保持在图3的轴环套筒330中。
图9是图7的快速转换适配器端的仰视图。
图10是图1的系统的转轴和安装轴环组件240的侧视图，其中具有不同的快速转换端适配器378。还示出了切削刃尖的一个示例1040。重要的是要注意，该切削刃尖仅是示例，并且在本发明的真正范围内可以想到其他切削刃尖。
安装轴环组件230可以由包括有机和无机材料或复合材料的各种金属和非金属材料制成。在此描述的实施例旨在使人对不同实施例的结构有综合的理解，并不旨在全面描述可以应用到本发明结构的所有设备和系统的所有元件和特征。对熟识本领域技术的人而言，很多不同的实施方式在阅读本说明书后会显易而见。从本发明可以衍生和使用其它不同的实施方式，使本发明可以在不偏离本发明的范围下产生结构和逻辑上的替代和变更。附图旨在示意，不一定按比例绘制，某些部分可能被放大加以描述，另一些部分可能被轻描淡写。因此，说明书和附图仅为示意性而非限制性。说明书虽然描述了特定的实施例，但任何为了达到相同目的的配置都可以替代特定的实施例。本发明旨在涵盖各实施例的适应性改变或变型。对熟识本领域技术的人而言，本发明各实施例的组合以及其它没有在此具体描述的实施例在阅读本说明书后会显易而见。因此，本发明并不限于上述的实施例。本发明描述的实施例只是被认为是本发明最佳的实施方式。本发明应包括属于所附权利要求范围内所有的实施方式。

Claims (18)

1.一种转轴和安装轴环组件(240)，所述安装轴环组件(230)包括：
可插入顶部(344)，用于插入到安装轴环(220)中并在其中可旋转，所述可插入顶部(344)形成具有第一直径的上盘形(346)和具有第二直径并与所述上盘形(346)相邻的下盘形(348)，所述上盘形(346)的外周具有形成在其中的凹槽(347)，并且所述上盘形(346)和所述下盘形(348)具有垂直于所述凹槽(347)轴向形成穿过所述上盘形(346)和所述下盘形(348)的空气通道(342)；和
设置在所述可插入顶部(344)下方的套筒(352)，所述套筒(352)限定了具有侧壁(360)的开口(354)垂直于所述可插入顶部(344)，所述开口(354)的尺寸设置成可容纳转轴，限定所述开口(354)的所述套筒(352)的壁内的端口(364)提供与所述可插入顶部(344)的空气通道(342)的流体连通，所述套筒(352)还包括垂直于所述开口(354)的边缘(358)，所述边缘(358)限定与所述开口(354)同心并具有给定深度的弧形通道(356)，并且所述弧形通道(356)延伸到所述开口(354)的所述侧壁(360)远离所述边缘(358)的区域。
2.根据权利要求1所述的转轴和安装轴环组件(240)，其中，所述上盘形(346)的第一直径小于所述下盘形(348)的第二直径。
3.根据权利要求1所述的转轴和安装轴环组件(240)，其中，所述侧壁(360)还限定一个或多个与其垂直的孔，用于将所述转轴固定在所述开口(354)内。
4.根据权利要求1所述的转轴和安装轴环组件(240)，还包括：
具有主体的轴环套筒(330)，所述轴环套筒(330)限定了从中穿过的开口，以容纳所述可插入顶部(344)，以使所述可插入顶部(344)相对于所述轴环套筒(330)旋转360度；和
具有安装轴环(220)和轴环臂的轴环，所述安装轴环(220)限定了穿过其中的轴环开口，以容纳所述轴环套筒(330)。
5.根据权利要求4所述的转轴和安装轴环组件(240)，还包括：
具有外侧壁的轴环套筒(330)，用于限定从中穿过的开口，以容纳所述可插入顶部(344)，以使所述可插入顶部(344)相对于所述轴环旋转360度；和
弧度刻度，设置在所述外侧壁上，以示出所述可插入顶部(344)相对于所述轴环的旋转量。
6.根据权利要求4所述的转轴和安装轴环组件(240)，还包括：
进气组件(322)，联接到所述安装轴环(220)；
其中，所述安装轴环(220)进一步限定了在所述进气组件(322)和所述轴环开口之间流体连通的通道。
7.根据权利要求6所述的转轴和安装轴环组件(240)，其中，所述进气组件(322)包括止回阀，所述止回阀适于允许高于给定压力的气体在高于给定压力时进入所述进气组件(322)。
8.根据权利要求4所述的转轴和安装轴环组件(240)，还包括：
主轴。
9.根据权利要求4所述的转轴和安装轴环组件(240)，还包括：
空气供应管线，可释放地附接到所述进气组件(322)。
10.根据权利要求4所述的转轴和安装轴环组件(240)，还包括：
计算机数控(CNC)机床(104)，可释放地附接到所述轴环。
11.一种机械加工系统，包括：
主轴
CNC机床(104)；
自动转换器装置；
气体供应管线；和
安装轴环组件(230)，包括
可插入顶部(344)，用于插入到安装轴环(220)中并在其中可旋转，所述可插入顶部(344)形成具有第一直径的上盘形(346)和具有第二直径并与所述上盘形(346)相邻的下盘形(348)，所述上盘形(346)的外周具有形成在其中的凹槽(347)，并且所述上盘形(346)和所述下盘形(348)具有垂直于所述凹槽(347)轴向形成穿过所述上盘形(346)和所述下盘形(348)的空气通道(342)；和
设置在所述可插入顶部(344)下方的套筒(352)，所述套筒(352)限定了具有侧壁(360)的开口(354)垂直于所述可插入顶部(344)，所述开口(354)的尺寸设置成可容纳转轴，限定所述开口(354)的所述套筒(352)的壁内的端口(364)提供与所述可插入顶部(344)的空气通道(342)的流体连通，所述套筒(352)还包括垂直于所述开口(354)的边缘(358)，所述边缘(358)限定与所述开口(354)同心并具有给定深度的弧形通道(356)，并且所述弧形通道(356)延伸到所述开口(354)的所述侧壁(360)远离所述边缘(358)的区域。
12.根据权利要求11所述的机械加工系统，其中，所述上盘形(346)的第一直径小于所述下盘形(348)的第二直径。
13.根据权利要求11所述的机械加工系统，其中，所述侧壁(360)还限定一个或多个与其垂直的孔，用于将所述转轴固定在所述开口(354)内。
14.根据权利要求11所述的机械加工系统，还包括：
具有主体的轴环套筒(330)，所述轴环套筒(330)限定了从中穿过的开口，以容纳所述可插入顶部(344)，以使所述可插入顶部(344)相对于所述轴环套筒(330)旋转360度；和
具有安装轴环(220)和轴环臂的轴环，所述安装轴环(220)限定了穿过其中的轴环开口，以容纳所述轴环套筒(330)。
15.根据权利要求14所述的机械加工系统，还包括：
具有外侧壁的轴环套筒(330)，用于限定从中穿过的开口，以容纳所述可插入顶部(344)，以使所述可插入顶部(344)相对于所述轴环旋转360度；和
弧度刻度，设置在所述外侧壁上，以示出所述可插入顶部(344)相对于所述轴环的旋转量。
16.根据权利要求14所述的机械加工系统，还包括：
进气组件(322)，联接到所述安装轴环(220)；
其中，所述安装轴环(220)进一步限定了在所述进气组件(322)和所述轴环开口之间流体连通的通道。
17.根据权利要求16所述的机械加工系统，其中，所述进气组件(322)包括止回阀，所述止回阀适于允许高于给定压力的气体在高于给定压力时进入所述进气组件(322)。
18.根据权利要求11所述的机械加工系统，其中，轴向形成在所述可插入顶部(344)中的所述空气通道(342)形成有内螺纹和与所述内螺纹螺纹连接的螺纹接套(343)，以允许加压气体通过并将所述转轴固定到所述套筒(352)。
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