CN1290589A - 机加工轴承箱的方法及器具 - Google Patents

Abstract

一个涡卷机具有一个机壳,该机壳内装有第一涡卷构件、第二涡卷构件、驱动构件及轴承箱。轴承箱可转动地支承着驱动构件,并被附接在机壳上。轴承箱设计得被定位并夹持在一单个位置上时,可被完全机加工。通过在单项操作中完成对轴承箱的整个机加工,就免除多件装置、多项操作及公差堆积,从而造出高质量的部件。

Description

机加工轴承箱的方法及器具

本发明涉及涡卷机。更精确地说，本发明涉及具有轴承箱的涡卷压缩机，该轴承箱设计得在安置并留持在单个加工机床上时被整个地机加工，因此，该轴承箱的机加工就省去了多个机床与机械装置。

涡卷类型的机器，主要由于其极为有效运行的能力，被越来越普及地用作空调及制冷用途的压缩机。一般来说，这些机器内含一对相互啮合的涡卷，其中一个涡卷被安置得相对环绕另一个，以便限定一个或多个活动的室，这种室在从外吸入口移向中央排放口时容积逐渐缩小。配置了一台电机，它运行起来就经由装在电机转子上的一根合适的驱动轴而驱动轨道运转的涡卷构件。在密封的压缩机中，密封机壳的底部，通常包含一个用于润滑与冷却的油槽。

涡卷压缩机取决于许多密封件，这些密封件用于限定一些活动的或连续的室。必须形成的一种密封件，是介于涡卷的相对的两个侧表面之间的密封件。这种侧面密封件，由于一根涡卷相对于另一根涡卷轨道运转，而被设制成一个邻接着外吸入口的管道密封件和一个沿着侧表面径向朝内行进的管道密封件。在一根涡卷的端盖与另一根涡卷的外壳的末端之间，要求有另外的密封件。一根涡卷相对于另一根涡卷的轴向偏移，促使两根涡卷的外壳末端与相对着的那个端盖啮合，以增强末端与端盖之间的密封。

一根涡卷相对于另一根涡卷的轨道运转，可由电机驱动一根涡卷来实现。该电机通常包括一个固定在涡卷机壳之内的定子。在电机定子内，置有一个电机转子及一根驱动轴，它们相对于电机定子而转动。在机壳上固定着一个下轴承箱和一个上轴承箱，它们可转动地支承着电机定子内的驱动轴和电机转子。

上面那个轴承箱即主轴承箱包括一个孔，该孔中设置了可转动地支承着驱动轴的一个轴承。主轴承箱的上表面作为对一个涡卷构件起作用的推力表面，并因此形成一个反作用表面，使得由相反的涡卷构件施于该涡卷构件的负载偏移。主轴承箱的多功能作用，要求对该轴承箱进行广泛且精密的机加工，以确保它在压缩机内发挥正常的功能。

现有技术的那些主轴承箱，是采用多台机床及多个装置来加工的。首先，在主轴承箱的外表面及可能还有一部分内表面上加工其毂部分。然后，这种机加工为剩余的机加工提供一个定位点。当第一次操作之后，就要把主轴承箱从第一台机床上卸下来，并送往采用第一个机加工表面作为定位表面的第二台机床。然后，又对主轴承箱进行其余的机加工。现有技术对主轴承箱进行机加工所要求的多台机床及多个装置，增大了生产主轴承箱且因此生产压缩机的成本及复杂性。

本发明提供一种适用于涡卷压缩机的技术，它用一种装置就能完整地加工该压缩机内含的主轴承箱。这种单件装置进行的机加工，省去了大量的机加工以及一大部分公差堆积。这种单件装置进行的机加工，还消除了与主轴箱的多种机加工操作及多种设置有关的一些问题。免除多种机加工设置及免除多种机加工操作，显然，会减少主轴承箱及涡卷压缩机的制造复杂性和制造成本，同时也提供更精确的成品。

本发明的其他优点与目的，专业人员根据后面的详细说明、随附的权利要求及图纸，就会明白。

在显示目前设想的实施本发明的最佳方式的附图中：

图1是穿过涡卷型制冷压缩机中央的竖直剖视图，该压缩机内含符合本发明的主轴承箱；

图2是图1所示主轴承箱的透视图；

图3是图2所示主轴承箱的底视平面图；

图4是图2所示主轴承箱的顶视平面图；

图5是图2所示主轴承箱的侧视图；

图6是用于制造图2所示主轴承箱的夹持装置的透视图；

图7是图6所示夹持装置的剖视侧图；

图8是图6所示夹持装置的端视图；

图9是图6所示夹持装置的夹持操纵系统的剖视图；以及

图10是图6所示夹持装置的夹持支承系统的剖视图。

现在参看各幅附图，在这些图中，同样的标号代表多幅视图中同样的或相应的部分。图1中显示了一个涡卷型压缩机，它内含符合本发明的主轴承箱，该压缩机均以标号10来代表。压缩机10包括一个通常为筒形的密封机壳12，该机壳的上端焊接了顶盖14，下端焊接了底座16，此底座有多个与它合为一体的安装支架(未显示)。顶盖14带有一个致冷剂排放装置18，该装置中可以有一个常规的排放阀(未显示)。附加在机壳上的其他主要部件，包括一块横向延伸的隔板22，该隔板的周边被焊接在顶盖14焊接于机壳12上的同样焊接点上；主要部件还包括一个主轴承箱24，它具有每个均适当地固定在机壳12上的多个径向外伸的支架；以及一个下部轴承箱26，它也具有每个也都适当固定在机壳12上的多个径向外伸的支架。一个电机定子28压配合在机壳12中，该定子的剖面通常为矩形的，但各个角落却是圆的。定子各个圆角落之间的一些平面，提供了定子与机壳之间的通道，它们有助于润滑剂从机壳顶部回流到机壳底部。

上端具有偏心曲轴销32的驱动轴或曲轴30，可转动地支在主轴承箱24中的轴承34上与下部轴承箱26中的第二轴承36上。曲轴30的下端有一个较大直径的同心孔38，该孔与一个径向朝外倾斜的较小直径的孔40联通，后一个孔朝上延伸到曲轴30的顶部。在孔38内，装有一个搅拌器42。内机壳的下面部分，限定着一个油槽44，该油槽中装有润滑油，其高度略微高于转子46的下端，且孔38起到泵的作用，以便把润滑流体泵送给曲轴30，并将润滑流体注入通道40，最终将润滑流体泵送给需要润滑的压缩机的所有不同部分。

曲轴30被一台电机转动地驱动，该电机包括一个定子28、一些穿过定子的线圈48，以及一个被压配合在曲轴30上并分别具有上平衡锤与下平衡锤50与52的转子46。

主轴承箱24的上表面，带有一个平坦的推力轴承表面54，该表面上装有一个环绕的涡卷构件56，该构件的上表面上有一个常规的螺旋形叶片或外壳58。一个筒形毂从环绕的涡卷构件56的下表面向下伸出，该毂中有一个滑动轴承60，该轴承中转动地装有一个驱动衬套62，该衬套有一个内孔64，曲轴销32被驱动地置于此孔中。曲轴销32的表面上有一个平面，该平面与孔64的一个部分中形成的一个平坦表面(未显示)驱动地配合，以便提供一个例如代理人的美国专利证第4877382号中所示的从动装置，该专利证的公开说明在此一并作为参考。在环绕的涡卷构件56与轴承箱24之间，还配置有一个欧氏联轴节，该联轴节被用键固定在环绕的涡卷构件56上及非环绕的涡卷构件68上，以便防止环绕的涡卷构件56转动。欧氏联轴节66最好是在代理人的待定(co-pending)美国专利第5320506号中所公开的那种类型，在此把该专利的公开说明一并作为参考。

非环绕的涡卷构件68也配有外壳70，该外壳被安置得与环绕的涡卷构件56的外壳啮合。非环绕的涡卷构件68具有一条置于中央的通道72，该通道与一个朝上敞开的凹槽74联通，而该凹槽又与一个由顶盖14及隔板22所限定的排放消声器室76流体联通。在非环绕的涡卷构件68中，还形成了一条环形凹槽78，在该凹槽中置有一个密封组件80。凹槽74及78与密封组件80合作，以限定轴向压力偏移室，这些偏移室接受被外壳58与70压缩的加压流体，从而在非环绕的涡卷构件68上施以轴向偏压力，因此促使相应外壳58、70的末端与相反的端盖平表面密封配合。推力轴承表面54为施于非环绕的涡卷构件68上的轴向偏压力提供反作用点。密封组件80最好是美国专利第5156539号中详细说明的那种类型，该专利的公开说明在此一并作为参考。非环绕的涡卷构件68，被设计得以上述美国专利第4877382号或第5102316号所公开的合适的方式，安装在轴承箱24上，这两项专利的公开说明在此一并作为参考。

现在参看图2至图5，主轴承箱24包括一个中央箱壳100及多个径向延伸的支架102。中央箱壳100包括一个下部环形部分104、一个中部环形部分106及一个上部环形部分108。下部环形部分104限定着一个加工孔110，在该孔中置有轴承34。在机加工轴承箱24期间令人关心的事之一，是当下部环形部分104被用来支持主轴承箱24时，由于夹持压力的缘故，孔110会变形。孔110的变形，会导致其耐用性出现问题。下部环形部分104的外表面不要求进行机加工，因为仅考虑到作为上平衡锤50的间隙，则该外表面是一个非功能性的表面。

中部环形部分106限定着一个加工孔112，在该孔中，环绕着环绕涡卷56的毂。中部环形部分106还限定着一个径向延伸的加工孔116，该孔用作在孔112中集中的润滑剂的润滑剂返回通道。中部环形部分106的外表面也不必进行机加工，因为它也是个非功能性的表面。一个环形非机加工外表面118，由下部环形部分104与中部环形部分106之间的步骤形成。

上部环形部分108包括加工孔112的加工延长部，并限定着被加工的推力轴承表面54。一个从加工部分120径向延伸的环形加工表面和一个从表面122朝上延伸的上部内表面124，以及一个邻接着表面54的上部环形部分108的上部外表面120，被进行机加工。表面122从部分120径向延伸到多个支架102的每个支架上，且该表面被用来支承欧氏联轴节66。上部表面122的直径由表面124来定，以便为欧氏联轴节66提供间隙。

多个支架102中的每一个，均从中央箱壳100处径向延伸，且它们被连接在机壳12上，以便把主轴承箱24固定在机壳12上。多个支架102中的每一个，均包括从上部环形部分108径向延伸的通常为水平的区段126，以及从中部环形部分106径向延伸的通常为竖直的或轴向延伸的肋区段128。区段126及128与弯曲的凸缘区段130配合。通常为水平的区段126的上表面，被加工得产生支承欧氏联轴节66的表面122。每个支架102的凸缘区段128的外表面132，则被加工得与机壳12的内部表面配合。多个表面132，被加工得直径略微大于机壳12的内径，以便提供主轴承箱24与机壳12之间的压配合。每个凸缘区段128，限定着一个径向延伸的加工孔134，该孔被用来接纳机壳12被标了桩的区段，以便将主轴承箱24留持在机壳24内。关于此种标桩特性的细节，显示于代理人的美国专利证第5 267 844号中，该专利证的公开说明在此一并作为参考。每个凸缘区段130的上表面，被加工得为了按照上述美国专利4 877 382号或上述美国专利第5 102 316号所公开的方式而安装非环绕的涡卷构件68，提供一个安装表面。螺纹孔138延伸得穿过每个凸缘区段128，以便安装非环绕的涡卷构件68。在组装压缩机10时，用两个相反的螺纹孔138来作为基准点。一些定位销被装配在这两个相反的孔138上。这些定位销又被用来组装压缩机10的其余部件，这些部件是用其余两个螺纹孔138来固定在适当位置的。然后，卸掉定位销，并把其余两根螺栓组装上。通过以一件装置来完成所要求的对主轴承箱24的机加工，就会使成品压缩机10的精确性最大化。

对主轴承箱24的机加工，要求对孔110、环形表面114及孔112进行机加工，以便完成内部机加工。外部机加工则是通过对表面54、上表面120、表面122、表面132及表面136进行机加工来实现的。最后，对孔116、孔134及螺纹孔136进行机加工，以便完成对主轴承箱24所要求的机加工。整个机加工操作，可通过把环形非加工表面118用作夹具200的轴向止动件或定位表面，来将主轴承箱24轴向地定位在夹具200之内而实现。夹具200包括至少两个夹爪，这两个夹爪每一个均夹住相应支架102的一个相应的竖直肋区段126。一旦在夹具200内被定位并被夹持，就可执行所有必要的机加工操作，包括开出孔138，以及钻削孔116、134与138。与孔116邻接的竖直肋区段126，被有意避免作为夹持区段，以便可以接近孔106所在处的中部环形部分106的区域。

现在参看图6至8，夹具200包括一个主体202、一个单个的固定夹爪204、3个活动夹爪206以及一个定位组件208。主体202适于被固定在负责完成对主轴承箱24进行机加工的机床上。夹爪204、夹爪206及组件208，全都组装在主体202上。

固定夹爪204被牢固地固定在主体202上。活动夹爪206则被固定在主体202的槽210内，从而，它们可以在槽210之内朝向与背离夹具200的中央而滑动。活动夹爪206可顺着图6中箭头所指的方向，在闭合位置与打开位置之间移动。在闭合位置上，一个活动夹爪206偏向固定夹爪204，以便与主轴承箱24的一个相应的竖直肋区段126接触，把肋区段126夹在夹爪204与206之间。相反的几对活动夹爪206彼此偏向，与一个相应的肋区段126接触，该肋区段与被夹靠在固定夹爪204上的肋区段126正好相反。在打开位置上，每个活动夹爪206偏离夹具200的中心线，以便松开相应的主轴承箱24的肋区段126，可使完成了机加工的主轴承箱24卸掉，并可使主轴承箱24所用的预加工坯件或铸件装上。由于仅把一个非临界表面夹在主轴承箱24的竖直肋区段126上，夹具200就避免并消除了由夹持负载所引起的主轴承箱24的任何变形。可能成为问题的典型变形，大概是一旦夹持负载解除了，由于对下部环形部分104的夹持或对中部环形部分106的夹持所引起的加工孔110的变形。由于孔110是用来支承轴承34的，孔110的任何变形，都会导致轴承34且因而是压缩机10的耐用性出问题。

当机加工轴承箱24的预加工坯件或铸件时的一个重要的考虑事项，是要把坯件或铸件的中心轴线，精确地沿着夹具200的轴线定位。坯件或铸件的大小，部分地会由两种轴线之间可能出现的未对准的量而决定。较大量的未对准，要求较大量的机加工坯料，而这样又要求从预用坯件或铸件上去除多余的原料。不得不去除的较多原料，会导致额外地消耗预用坯件或铸件，以及额外的机加工成本。因此，精确地使两种轴线对准，是有好处的。

定位组件208已被开发出来，以便使主轴承箱24的中心轴线，与夹具200的中心轴线精确地对准。参看图7，定位组件208包括一个支承壳220和一个对中壳222。支承壳220是一个杯形壳，它被多根螺栓或被以业界所知的其他方式，固定在由主体202所限定的孔224之内。支承壳220限定着一个定位表面226，该表面与主轴承箱24的表面118啮合。定位表面226位于3个升高的衬垫228上。表面118与226之间的啮合，使主轴承箱24在夹具200之内轴向定位。

对中壳222在支承壳220所限定的孔230内被滑动地接纳。对中壳222被螺栓232留持在孔230之内。螺栓232也容许并限定着对中壳222在孔230之内轴向移动的限度。对中壳222的轴向移动，由多个导向销234，以及多个促使对中壳222离开支承壳220或去往图7所示右方的弹簧236来控制。对中壳222限定着多个斜坡表面238，这些表面相对于夹具200径向延伸。在推荐实施例中，有6个斜坡表面238。斜坡表面238适合于与轴承箱24的下部环形部分104的末端啮合，且因此使夹具200之内的轴承箱24对中，或使轴承箱24的中心轴线对准夹具200的中心轴线。因此，当在夹具200之内插入轴承箱24所用的一件机加工坯件或铸件时，下部环形部分104的末端就与斜坡表面238啮合，且对中壳222就被轴向地推入孔230中，与弹簧236所施的负载相对抗，直至表面118与表面226相啮合。由弹簧236所施的负载，在运行得使轴承箱24在夹具200之内对中的表面118与226之间产生负载。一旦轴承箱24的表面118坐靠着定位表面226，活动夹爪206就被启动得夹住肋区段126，并把主轴承箱24留持在夹具200之内。

现在参看图9，每个活动夹爪206的启动，是采用液压促动器240来实现的。促动器240包括一个活塞242、一个促动凸轮244和一个端盖246。活塞242被可滑动地装在由主体202所限定的一个孔248之内。促动凸轮244与活塞242联为一体，并延伸得穿过孔248而与活动夹爪206接触。凸轮244上的斜坡表面250与活动夹爪206上的斜坡表面252啮合。端盖246被固定在孔248敞开的一端上。在端盖246与活塞242之间置有一根弹簧254，用以把活塞242偏移得离开端盖246。活塞242把孔248分为上部的室即缩进室256与下部的室即啮合室258。一个缩进口260提供通往缩进室256的通道，且一个啮合口262提供通往啮合室258的通道。因此，当活动夹爪206处于其敞开的即缩进的位置时，就可通过口262向室258提供加压流体，使该夹爪移动到闭合的即啮合的位置。加压流体使活塞242及凸轮244移动得离开活动夹爪206。斜坡表面250与252的啮合，会使活动夹爪206朝向夹具200的中心线。当要求把活动夹爪206从其闭合的即啮合的位置移向打开的即缩进的位置时，就通过口260向室256提供加压流体。加压流体使活塞242及凸轮244移向活动夹爪206。斜坡表面250与252的啮合，会使活动夹爪206离开夹具200的中心线。弹簧254使活塞242及凸轮244偏向，从而在无流体压力时，夹爪206就偏往其打开的即缩进的位置。

因此，当为主轴承箱24所用的机加工坯件或铸件定位时，就把它定得靠着固定夹爪204并位于定位组件208之内，以便坯件的中心对准夹具200的中心。与固定夹爪204对着的活动夹爪206被启动，以便最初支持并定位坯件。然后，启动两个对着的活动夹爪206，把坯件固定在夹具200之内，而又不影响中心线的对准。

夹爪204与206夹住支架102的两个正好相反的肋区段126，且夹具200的表面226支承主轴承箱24的表面118。主轴承箱24有4个支架102，因此，两个支架102被夹爪204与206支承，而两个支架102未被支承。在机加工表面122、130与134以及机加工孔132与136期间，未支承的支架102可能会偏斜。如果发生了这种偏斜，所加工的轴承箱的精确性就会受到负面影响。参看图10，夹具200还包括一对支承组件270，它们被设计来为未被夹爪204与206夹往的支架102提供支承。每个支承组件270均包括一个壳272、一根支承销274及一根启动销276。壳242被置于由夹具200的主体202所限定的一个空腔280之内。壳272限定着第一孔282及第二孔284，第一孔延伸出壳272之外基本上与夹具200的中心线平行，而第二孔与第一孔282相接并延伸得基本上与第一孔282及夹具200的中心线垂直。

支承销274滑动地被接纳于导向件286之内，该导向件置于第一孔282之内。支承销274的位于第二孔284内的末端处有一个斜坡表面288，相反的一个末端处有一个支承表面290。启动销276滑动地被接纳于第二孔284之内，且它包括一个与支承销274的斜坡表面288相啮合的斜坡表面292。启动销276在第二孔284之内的轴向移动，使得支承销274由于斜坡表面288与292啮合的缘故而轴向。一根盘簧294，顺着使支承销274移动得与相应的支架102接合的方向，推动启动销276。在活动夹爪206松开期间，通过口296而向第二孔284供应加压流体，以便使启动销移动而对抗弹簧294的偏压。销276的这种移动，使得在安装机加工坯件期间，支承销274可以缩进去。当活动夹爪206被移动到闭合位置上时，就通过口296而从第二孔284中释放加压流体。然后，弹簧294就顺着使支承销274移动得与相应的支架102接合的方向，推动启动销276。

用于主轴承箱24所有机加工的单个定位系统，其优点包括但不限制于：1)机械装置的简化致使成本降低；2)机加工操作减少致使成本降低；以及3)由于所有的机加工都是同时采用同样的定位位置而免除了尺寸堆积，因而加强了部件的质量。

尽管上述详细说明叙述了本发明的推荐实施例，但应当明白，只要不背离随附的权利要求书的范围及清楚的含义，就容许对本发明做各种修改、变动及替换。

Claims (20)

1．一种机加工压缩机所用轴承箱的方法，该方法包括下列步骤：

将轴承箱坯件轴向地在夹具之内定位；

在上述夹具中夹持上述轴承箱坯件；

在上述夹具中夹持上述轴承箱坯件的同时，对该轴承箱坯件进行所有的机加工操作，以便生产该轴承箱。

2．根据权利要求1所述的方法，其特征在于：上述定位步骤，包括把上述夹具的一个定位构件的定位表面，贴靠在上述轴承箱坯件上。

3．根据权利要求2所述的方法，其特征在于：上述夹持步骤，包括使上述夹具，夹持上述轴承箱坯件的径向延伸区段。

4．根据权利要求2所述的方法，其特征在于：上述轴承箱坯件，包括多个有轴向延伸区段的径向延伸的支架，且上述夹持步骤包括使上述夹具夹持该轴向延伸区段。

5．根据权利要求2所述的方法，其特征在于：上述夹持步骤，不包括在周边夹持上述轴承箱坯件。

6．根据权利要求2所述的方法，还包括使上述轴承箱坯件在上述夹具之内对中的步骤。

7．根据权利要求2所述的方法，其特征在于：在上述夹具之内夹持上述轴承箱坯件的上述步骤，包括夹持上述轴承箱坯件的第一对径向延伸区段。

8．根据权利要求7所述的方法，还包括为上述轴承箱坯件的第二对径向延伸区段提供支承的步骤。

9．根据权利要求1所述的方法，其特征在于：上述夹持步骤，包括使上述夹具夹持上述轴承箱坯件的一个径向延伸区段。

10．根据权利要求1所述的方法，其特征在于：上述轴承箱坯件，包括多个具有轴向延伸区段的径向延伸的支架，且上述夹持步骤包括使上述夹具夹持该轴向延伸区段。

11．根据权利要求1所述的方法，其特征在于：上述夹持步骤，不包括在周边夹持上述轴承箱。

12．根据权利要求1所述的方法，还包括使上述轴承箱坯件在上述夹具之内对中的步骤。

13．根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在上述夹具之内夹持上述轴承箱坯件的上述步骤，包括夹持上述轴承箱坯件的第一对径向延伸区段。

14．根据权利要求13所述的方法，还包括为上述轴承箱坯件的第二对径向延伸区段提供支承的步骤。

15．一种涡卷机包括：

一个机壳；

一个置于上述机壳内的第一涡卷构件，该第一涡卷构件具有从第一端盖向外伸出的第一涡卷；

一个置于上述机壳内的第二涡卷构件，该第二涡卷构件具有从第二端盖向外伸出的第二涡卷，该第二涡卷与上述第一涡卷相互啮合；

一个驱动构件，它使上述那两个涡卷构件彼此相对环绕，从而，上述那些涡卷就形成一些袋槽，这些袋槽渐进地改变吸入压力区与释放压力区之间的容积；

一个附接在上述机壳上的轴承箱，该轴承箱可转动地支承着上述驱动构件，该轴承箱包括一个具有第一完全非机加工外表面的第一环形部分、一个具有第二完全非机加工外表面的第二通常为环形的部分、一个具有推力表面的第三通常为环形的部分，该推力表面支承上述涡卷构件中的一个涡卷构件，且轴承箱还包括多个从上述第二通常为环形的部分径向延伸的支架，这些支架用以与上述机壳接合。

16．根据权利要求15所述的涡卷机，其特征在于：一个台阶形成于上述第一与第二通常为环形的部分之间，该台阶限定着一个定位表面，以便在机加工期间为上述轴承箱定位。

17．根据权利要求16所述的涡卷机，其特征在于：上述多个支架中的至少一个支架，包括一个轴向延伸的表面，该轴向延伸的表面在机加工期间限定着上述轴承箱的夹持位置。

18．根据权利要求15所述的涡卷机，其特征在于：上述多个支架中的至少一个支架，包括一个轴向延伸的表面，该轴向延伸的表面在机加工期间限定着上述轴承箱的夹持位置。

19．根据权利要求15所述的涡卷机，其特征在于：仅仅是上述多个支架及上述第三通常为环形的部分，包括位于上述轴承箱的外表面上的加工表面。

20．根据权利要求15所述的涡卷机，其特征在于：上述第一、第二及第三通常为环形的部分，限定着延伸得穿过这些部分的一个加工孔。

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