專利名稱：用于形成非圓形孔的混合轉(zhuǎn)子主軸的制作方法
用于形成非圓形孔的混合轉(zhuǎn)子主軸 參照相關(guān)申請本申請要求申請日為2005年3月30日的第60/666， 674號美國臨時申 請的優(yōu)先權(quán)。發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及用來在工件上形成非圓形孔的高速主軸組件。
技術(shù)背景一些生產(chǎn)應(yīng)用要求形成非圓形的孔。例如，內(nèi)燃機(jī)活塞的制造過程中的 銷軸或耳軸或銷上形成的所謂銷孔通常具有朝向中心的微喇叭狀開口，以適 應(yīng)活塞銷中的彎曲。此外，銷孔的喇叭狀最優(yōu)設(shè)計為具有微橢圓度，進(jìn)一步 解決活塞在其各周期中運(yùn)動時活塞銷中產(chǎn)生的變形問題。銷孔必須形成喇叭 狀及非圓形截面以滿足精確公差要求。例如，這類應(yīng)用通常要求公差在3-5 微米范圍內(nèi)。用于產(chǎn)生這種非圓形孔以符合精確公差規(guī)格的工業(yè)方法，包括液壓驅(qū)動 銑銷加工和電化學(xué)加工技術(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)還建議采用具有主動磁軸承(active magnetic bearing)的專用機(jī)床加工主軸鉆非圓形孔。該主動磁軸承基于旋 轉(zhuǎn)主軸由位于電磁鐵定子產(chǎn)生的磁域中的鐵磁材料形成這一原理工作。具有 適當(dāng)功率放大器的控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)所述磁域，以在主軸旋轉(zhuǎn)時將其保持在希望 的徑向位置。甚至在改變負(fù)載狀態(tài)的情況下，也可保持在徑向位置。當(dāng)主動磁軸承系統(tǒng)提供異常主軸活動狀態(tài)時，其生產(chǎn)成本高且難以控制。 為獲得高動態(tài)性能和理想的加工加速度水平，需要提供大型、大功率的磁軸 承調(diào)節(jié)器。而且，如果沒有適合的尺寸設(shè)計和控制，主動磁軸承系統(tǒng)在某些 切削條件下很難適當(dāng)緩沖。 發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明，提供一種具有傾斜和偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)主軸的機(jī)床組件，用于在工 件上形成高精度表面輪廓。該組件包括確定長軸并具有從其一端延伸的成形 工具的主軸。該主軸包括支承軸頸。軸頸箱至少部分地包裹所述支承軸頸以 可旋轉(zhuǎn)地支撐所述主軸。驅(qū)動電機(jī)可操作地與所述主軸相互作用，以強(qiáng)制性地使該主軸繞其長軸旋轉(zhuǎn)。提供至少一個X-Y調(diào)節(jié)器用于控制所述主軸的傾 斜和偏轉(zhuǎn)，以在非圓形軌道路徑中移動所述成形工具。所述支承軸頸和所述 軸頸箱具有同心的、 一般為球形的相對表面，該相對表面以與所述主軸的長 軸相交的中心點(diǎn)為中心。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種磁性操作高速主軸組件以在工件上形成具有尺寸不同的軸向軌道的不規(guī)則孔的方法。該方法包括下列步驟將徑 向延伸的成形工具固定在具有長軸的主軸的一端；以可繞所述長軸旋轉(zhuǎn)的方 式支撐所述主軸；使所述主軸繞所述長軸旋轉(zhuǎn)；建立影響至少部分所述旋轉(zhuǎn) 主軸的磁場；以及，在所述主軸旋轉(zhuǎn)期間，通過操作磁場調(diào)節(jié)所述長軸的偏 轉(zhuǎn)和傾斜角，以在預(yù)定非圓形軌道路徑中移動成形工具。所述支撐所述主軸 以繞所述長軸旋轉(zhuǎn)的步驟進(jìn)一步包括將所述主軸限制在球形軸承中，該球形 軸承以所述主軸的長軸相交的中心點(diǎn)為中心。因此本發(fā)明包括現(xiàn)有技術(shù)主動磁軸承系統(tǒng)和固定軸承涉及之間的結(jié)合， 相比現(xiàn)有系統(tǒng)，本發(fā)明允許自由地加工形成孔，且降低了成本，提高了性能。 本發(fā)明轉(zhuǎn)子主軸優(yōu)選基于允許XY作動系統(tǒng)將圍繞重力中心作偏心運(yùn)動引入 主軸中的球形空氣軸承。與電磁軸承相比，具有成本優(yōu)勢，因電磁主軸典型 地具有10個軸以進(jìn)行控制。然而，本發(fā)明的混合轉(zhuǎn)子主軸僅具有2個軸以進(jìn) 行控制，也能夠產(chǎn)生實(shí)質(zhì)相同的運(yùn)動。本發(fā)明允許主軸以高度可控方式繞其軸旋轉(zhuǎn)，也可傾斜和偏轉(zhuǎn)。球形軸 承的旋轉(zhuǎn)中心可設(shè)于所述主軸的重力中心處，以確保主軸的質(zhì)量對空氣軸承 有反應(yīng)，而對XY調(diào)節(jié)器系統(tǒng)沒有反應(yīng)，因此為后續(xù)復(fù)雜精確軌道提供更好的 動力性能。相對于主軸旋轉(zhuǎn)位置控制其傾斜和偏轉(zhuǎn)。通過改變XY調(diào)節(jié)器位置， 可繞主軸的加工頂端運(yùn)行以產(chǎn)生任何自由形式的形狀。在較佳實(shí)施例中，電磁XY調(diào)節(jié)器系統(tǒng)提供將主軸置于任何速度的非接觸 式方法。并提供了幾種使主軸旋轉(zhuǎn)的方法，包括氣渦輪、電動機(jī)或非接觸式
旋轉(zhuǎn)連接。在氣渦輪實(shí)施例中，氣渦輪可結(jié)合在球形空氣軸承中，并因此消 除任何該軸垂直于主軸長軸的時刻。如果采用氣渦輪，可減小主軸的質(zhì)量， 從而可實(shí)現(xiàn)更好的剖面性能和更好的加速時間，以獲得所需要的旋轉(zhuǎn)速度。 位移傳感器為X-Y調(diào)節(jié)器系統(tǒng)的位置提供反饋，并允許軌道被測量。本發(fā)明的孔成形組件通過擴(kuò)展能夠以高速高精確度形成的孔形狀和構(gòu)造 的可利用范圍，特別是立體范圍，克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足。


為便于理解本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述， 其中圖1是本發(fā)明的主軸組件和準(zhǔn)備進(jìn)行孔成形加工的示例性活塞工件的簡 化主視圖；圖2是本發(fā)明的轉(zhuǎn)子主軸組件的簡化剖視圖；圖3是沿圖2中3-3線的剖視圖，描述X-Y作動系統(tǒng)；圖4是主軸組件的可選視圖，其中驅(qū)動電機(jī)與重心間隔開；圖5是主軸組件的可選視圖，其中X-Y作動系統(tǒng)結(jié)合在球形空氣軸承中；圖6是沿圖5中6-6線的剖視圖，展示了同一 X-Y作動系統(tǒng)；圖7是主軸組件的可選視圖，其中X-Y作動系統(tǒng)結(jié)合在氣渦輪驅(qū)動系統(tǒng)中；圖8是沿圖7中8-8線的剖視圖；圖9是工件中示例性孔幾何形狀的簡化立體圖，其中連續(xù)軸向變化軌道 由成形工具加工而成；圖10和11舉例說明了示例性非圓形孔幾何形狀，每一孔具有本發(fā)明能 夠形成的不規(guī)則負(fù)載結(jié)構(gòu)；以及圖12和13舉例說明可選成形工具結(jié)構(gòu)。具體實(shí)施例參照附圖，其中相似數(shù)字始終指代相似或相應(yīng)零部件，高速主軸組件20 如圖1和2所示。主軸組件20是在工件24中形成非圓形孔22的主軸組件。
在圖1中，為舉例的目的，所示工件24僅包括內(nèi)燃機(jī)活塞。非圓形孔22作 為銷孔用以收容所謂活塞銷(圖未示)。然而，工件24可包括任何元件，不 限于活塞，發(fā)動機(jī)，甚至汽車系統(tǒng)。更恰當(dāng)?shù)?，任何領(lǐng)域中的高精度公差非 圓形孔22的形成均可從本發(fā)明受益。主軸組件20包括沿長軸A在后端28和成形端30之間延伸的剛性軸狀主 軸26。成形工具32從主軸26靠近成形端30向外徑向延伸，并終止于一切 削邊34。然而，成形工具32的實(shí)際切削邊34可由任何商用形狀的可移動的 碳化物(或其他材料)頂端構(gòu)成，點(diǎn)狀切削邊34僅為示例性描述。另一種方 式中，成形工具32可固定在一通過錐形或螺釘裝置安裝于主軸26上的可移 動工具固定裝置中。主軸26在鄰近其后端28和成形端30處設(shè)有扭轉(zhuǎn)面，以 便于拆卸成形工具32從而進(jìn)行維護(hù)和工具固定裝置36的替換。主軸組件20還包括殼體42，主軸26的后端28和成形端30延伸出該殼 體42。主軸26通過球形空氣軸承裝置120可旋轉(zhuǎn)地支撐于殼體42內(nèi)。該球 形空氣軸承裝置120包括連接至主軸26的增大的球形支承軸頸126，優(yōu)選與 旋轉(zhuǎn)主軸組件的重心一致。無論如何，形成支承軸頸126的球形表面的中心 位于長軸A上。支撐軸頸126設(shè)于軸頸箱內(nèi)，該軸承箱采用球形軸承杯128 形式。在支撐軸頸126和軸承箱128的界面注入增壓空氣，使得主軸輕輕浮 起，以進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，例如以類似100，000RPM的速度旋轉(zhuǎn)。如圖1-5所示，通過一個或多個入口 132將空氣注入軸承箱128內(nèi)的獨(dú) 立軸承杯與支撐軸頸126之間的界面。舉例說明分散的入口 132，采用多孔 性陶瓷軸承杯即可得到滿意的效果。在這種結(jié)構(gòu)中，空氣滲入軸承杯，使得 支承軸頸126輕輕浮起。另一個將空氣引入軸承的例子包括形成于軸承箱128 表面的靜液壓袋或低壓的使用，空氣從入口 132直接進(jìn)入軸承箱128。無論 采用哪種將空氣引入支撐軸頸126和軸承箱128的界面的方法，主軸16均由 球形軸承裝置120內(nèi)的空氣墊支撐，在其高速旋轉(zhuǎn)時可擺動。驅(qū)動電機(jī)44，設(shè)于殼體42內(nèi)部或外部，起到強(qiáng)制性地使主軸26繞其長 軸A旋轉(zhuǎn)的作用。該驅(qū)動電機(jī)44可為任何已知類型的電機(jī)，運(yùn)行于AC或DC 電流下，可采用液體、氣體或任何類型的能源。如實(shí)施例所示，驅(qū)動電機(jī)44 包括氣渦輪。渦輪空氣入口 122將可控增壓空氣流引入葉輪124處。葉輪124 可圍繞球形支撐軸頸126的圓一體成型，如圖2和7所示。當(dāng)氣渦輪結(jié)合進(jìn)
支撐軸頸126時，消除了不希望有的力矩以幫助穩(wěn)定主軸的高速旋轉(zhuǎn)。流經(jīng) 入口 122的增壓空氣作用于葉輪124，導(dǎo)致主軸26在殼體42內(nèi)繞長軸A旋 轉(zhuǎn)。空氣從任何方便的位置排出，例如通過圖2所示的出口 130排出。圖4舉例說明了一可選驅(qū)動電機(jī)裝置44'。在此，具有入口 122'的氣 渦輪裝置作用于葉輪124，，該葉輪124'圍繞主軸26形成于遠(yuǎn)離球形軸承 裝置120和遠(yuǎn)離主軸重心的位置。在該實(shí)施例中，混合轉(zhuǎn)子主軸組件20以同 樣的方式運(yùn)行，然而，使主軸26高速旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)是不同的。本領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員會聯(lián)想到其他用作驅(qū)動電機(jī)的裝置，可包括電動機(jī)或其他裝置。再參照圖1-5，組件20如圖所示包括一對Y軸調(diào)節(jié)器134，該對Y軸調(diào) 節(jié)器134遠(yuǎn)離球形軸承裝置120位于主軸26相對側(cè)。類似地，X軸調(diào)節(jié)器136， 其方向與Y軸調(diào)節(jié)器134垂直，也位于主軸26的相對側(cè)。這些調(diào)節(jié)器134、 136定向于同一平面內(nèi)，可選擇性地通過適合的控制機(jī)構(gòu)激活，用電磁吸引 力驅(qū)動主軸26。通過有意識地、變化地激活調(diào)節(jié)器134、 136，像力矩臂一樣 作用，成形工具34可被推動在圓形或非圓形可控通道中移動。雖然圖中Y 軸調(diào)節(jié)器134位于通常垂直的平面，而X軸調(diào)節(jié)器136位于通常水平的平面， 但這并非必須。在某些情況下，需要將其各自軸線定位于相對水平面大致45 °角的位置。同樣，雖然所示為四個調(diào)節(jié)器134、 136，但采用三個圍繞長軸 A大致等弧度間隔的調(diào)節(jié)器也可能實(shí)現(xiàn)想要的成形工具34接合。位置傳感器138、 140分別與Y軸調(diào)節(jié)器134和X軸調(diào)節(jié)器136連接。該 位置傳感器138、 140將關(guān)于主軸26的位置的信息以電壓的形式饋入。通常， 校準(zhǔn)這些位置傳感器138、 140使得主軸26位于空檔位置時，傳感器產(chǎn)生零 電壓。當(dāng)主軸26移動至空檔位置之上時，產(chǎn)生正電壓。當(dāng)主軸26移動至空 檔位置之下時，產(chǎn)生負(fù)電壓。控制器(圖未示)獨(dú)立控制每一調(diào)節(jié)器134、 136，以在主軸26浮于球 形軸承裝置120內(nèi)的空氣墊上時調(diào)整主軸26的徑向位置。通過由調(diào)節(jié)器134、 136控制主軸26的位置，成形端30可被樞接，從而劃出高度可控的非圓形 軌道路徑?？刂破骺蔀榧行停瑓f(xié)調(diào)來自所有傳感器138、 140的輸入，并將 輸出發(fā)送至所有調(diào)節(jié)器134、 136，以實(shí)現(xiàn)所希望的成形端30的接合?？蛇x 地，控制器可包括分離的元件，獨(dú)立控制X軸和Y軸調(diào)節(jié)器。在后一種結(jié)構(gòu) 中，X軸調(diào)節(jié)器136的一個控制器從X位置傳感器140接收電壓信號，用數(shù)學(xué)模塊來處理該信息，該數(shù)學(xué)模塊包含空間關(guān)系例如到切削邊34的軸向距離 和所測量的從長軸A到切削邊34的工具半徑，并將電流(或電壓)要求發(fā)送 至一集成或單機(jī)放大器。因此，控制器會接收多個輸入，也就是來自X平面 的每個傳感器的輸入，并將多個輸出輸出至X平面的所有調(diào)節(jié)器136，從而 動態(tài)控制主軸26。X軸控制器可包括反鋸齒濾波器、模-數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號處理器和脈寬 調(diào)制發(fā)生器。來自位置傳感器136的電壓會通過反鋸齒濾波器消除信號中的 高頻噪聲。去除高頻內(nèi)容后，位置信號由模-數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣，該模-數(shù)轉(zhuǎn)換器 將電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號處理器可處理的形式。而后，將該數(shù)字信息通過 數(shù)字濾波器濾波，產(chǎn)生與根據(jù)預(yù)定值校正或調(diào)整主軸26位置所需的電流(或 電壓)量成比例的輸出。將該所需電流與提供給調(diào)節(jié)器136的實(shí)際電流相比， 該實(shí)際電流也被發(fā)送、濾波并由模-數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣。實(shí)際和所需電流之間的誤 差用于說明發(fā)送至放大器的脈寬調(diào)制信號的特征。此后，該信息被發(fā)送至脈 寬調(diào)制發(fā)生器，該脈寬調(diào)制發(fā)生器產(chǎn)生發(fā)送至放大器的該脈寬調(diào)制波形。Y 軸控制器以類似的方式工作，從Y位置傳感器138接收多個輸入信號，并將 多個校正動作通過輸出發(fā)送至Y軸調(diào)節(jié)器134。適合控制系統(tǒng)的詳細(xì)描述可 見本申請的受讓人于2005年2月24日申請的USSN11/065， 618，其所揭露的 內(nèi)容可在此作為參考。旋轉(zhuǎn)位置傳感器(圖未示)，采用旋轉(zhuǎn)編碼器的形式，將結(jié)合于主軸組件 20中，用于確定主軸26的角位，并因此確定長軸A周圍成形工具32的角位。 旋轉(zhuǎn)編碼器會與控制器通信，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)器134、 136的協(xié)同調(diào)整。如圖1所示，軸向運(yùn)動控制器104在大致平行于長軸A的方向上相對工 件24移動成形工具32，該成形工具32同時形成非圓形孔22。同時，X-Y控 制器104操作調(diào)節(jié)器134、 136，因此在尺寸上改變工件24中孔22的軸向軌 道。軸向運(yùn)動控制器104能夠通過保持工件24固定、調(diào)動主軸組件20來工 作，或者如圖1所示，可包括相對一固定的主軸組件20被移動的工件固定裝 置106?？蛇x地，兩個元件可相對一固定參考點(diǎn)同時被移動。圖5和圖6舉例說明了調(diào)節(jié)器134' 、 136'的可選結(jié)構(gòu)，其中調(diào)節(jié)器 134' 、 136'結(jié)合在球形軸承裝置120中。這些一體的調(diào)節(jié)器134' 、 136' 響應(yīng)嵌在支承軸頸126中的永久環(huán)形磁鐵142(或鋼環(huán))。調(diào)節(jié)器134' 、136'
因此在準(zhǔn)確控制時刻于支承軸頸126內(nèi)產(chǎn)生準(zhǔn)確控制大小的扭矩，從而在切 削工具32中實(shí)現(xiàn)預(yù)定軌道路徑。圖7和8舉例說明了另一種調(diào)節(jié)器134" 、 136"，其中氣渦輪124"被 增大，并由磁性材料制成。在此，X-Y調(diào)節(jié)器134" 、 136"設(shè)于輪緣狀渦輪 124"的相對側(cè)，并相互作用以在主軸26內(nèi)產(chǎn)生可控的擺動。本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員同樣可聯(lián)想到具有調(diào)節(jié)器和驅(qū)動電機(jī)特點(diǎn)的其他可選結(jié)構(gòu)。與連續(xù)變化軌道路徑相聯(lián)系的軸向或縱向運(yùn)動的結(jié)合能夠產(chǎn)生幾何學(xué)上 復(fù)雜的形狀，例如圖9所示。在此，如圖所示放大的孔22在工件24開口處 具有大致橢圓的剖面，其中該橢圓具有大致垂直的長軸108。當(dāng)孔22向工件 24內(nèi)部延伸時，橢圓的尺寸減小，而長軸108被順時針方向旋轉(zhuǎn)。這由中點(diǎn) IIO處的虛橢圓界面表示。當(dāng)孔22繼續(xù)向工件24內(nèi)深入時，孔22的形狀增 大，而長軸108繼續(xù)順時針旋轉(zhuǎn)直到達(dá)到終點(diǎn)112，此時橢圓形狀的長軸108 大致水平。工件24中孔22的復(fù)雜的、尺寸上變化的軸向軌道不限于圖0所 示實(shí)施例結(jié)構(gòu)。圖IO舉例說明了 2葉凸輪狀的非橢圓、不規(guī)則孔22'。圖 11舉例說明了多葉狀孔22"。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可理解可采用本發(fā)明主 軸組件20和控制器的多輸入-多輸出策略加工出幾乎無窮種形狀。圖12和13舉例說明了成形工具32'的各種可選方式，其中可采用2個 或多個切削邊34'?？蛇x地，切削邊34"可連續(xù)重復(fù)于成形端30"周圍。 在另一種實(shí)施例中，切削邊可采用磨削盤或研磨輪(圖未示)的形式。雖然己結(jié)合傳統(tǒng)理解中孔的形成對本發(fā)明的示范性實(shí)施例進(jìn)行了描述， 但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解這些新穎的技術(shù)可在外部表面上執(zhí)行。于是， 可通過對成形工具34進(jìn)行簡單直接的修改，在外部表面上實(shí)現(xiàn)非圓形表面的 成形。因此，本發(fā)明可預(yù)期一種表面成形方法和裝置，與在要求具有尺寸變 化軌道的非圓形的孔和外部部件上實(shí)施具有相同的效果。很明顯，根據(jù)以上描述可以對本發(fā)明做各種改變和修改。例如，以反轉(zhuǎn) 的方式采用上述方法，也可能在相對大的軸向進(jìn)程上產(chǎn)生特殊圓形、高度圓 柱孔。采用上述方法的另一個例子中，切削工具可由磨削工具替換，以產(chǎn)生 新穎的高精度磨具。因此，可以理解，除上述特定實(shí)施例外，本發(fā)明可以其 他方式實(shí)施，而不限于上述說明書中所描述。
權(quán)利要求
1.一種具有傾斜和偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)主軸的機(jī)床組件，用于在工件上形成高精度表面輪廓，該組件包括主軸，界定一長軸并具有從其一端延伸的成形工具，該主軸包括支承軸頸；軸頸箱，至少部分地包裹所述支承軸頸以可旋轉(zhuǎn)地支撐所述主軸；驅(qū)動電機(jī)，可操作地與所述主軸相互作用，以強(qiáng)制性地使該主軸繞所述長軸旋轉(zhuǎn)；至少一個X-Y調(diào)節(jié)器，用于控制所述主軸的傾斜和偏轉(zhuǎn)，以在非圓形軌道路徑上移動所述成形工具；以及所述支承軸頸和所述軸頸箱具有同心的、通常為球形的相對表面，該相對表面以與所述主軸的長軸相交的中心點(diǎn)為中心。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述X-Y調(diào)節(jié)器包括磁 鐵軸承組，該磁軸承組具有至少三個圍繞所述長軸、相互間隔的磁鐵定子。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的組件，其特征在于，進(jìn)一步包括至少一個用于 指示所述主軸的傾斜和偏轉(zhuǎn)的位置傳感器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的組件，其特征在于，所述磁軸承組包括一對反 向的X坐標(biāo)磁鐵定子和一對反向的Y坐標(biāo)磁鐵定子，所述X坐標(biāo)磁鐵定子 相間隔且通常與所述Y坐標(biāo)磁鐵定子共面。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的組件，其特征在于，該對反向的X坐標(biāo)磁鐵 定子和該對反向的Y坐標(biāo)磁鐵定子位于所述中心點(diǎn)各自相對側(cè)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述軸頸箱包括空氣軸承， 用于相對所述支撐軸頸產(chǎn)生空氣增壓墊。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的組件，其特征在于，所述軸頸箱是多孔的。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述驅(qū)動電機(jī)包括氣渦輪。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的組件，其特征在于，所述氣渦輪包括設(shè)置于所 述主軸上與所述支撐軸頸間隔的葉輪。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的組件，其特征在于，所述氣渦輪包括設(shè)置于所述支撐軸頸上的葉輪。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的組件，其特征在于，所述氣渦輪由磁性材料制成，所述X-Y調(diào)節(jié)器包括磁鐵軸承組，該磁軸承組具有至少三個鄰近所述 葉輪、間隔的磁鐵定子。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述驅(qū)動電機(jī)包含于所 述軸頸箱中。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述驅(qū)動電機(jī)設(shè)于所述 軸頸箱外部。
14、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，進(jìn)一步包括旋轉(zhuǎn)位置傳 感器，用于確定所述成形工具關(guān)于所述長軸的角位。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述成形工具終止于圍 繞所述長軸大致等精確增量設(shè)置的多個點(diǎn)狀切削邊。
16、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述支承軸頸定中心于 所述軸承的重心上。
17、 一種旋轉(zhuǎn)高速主軸組件以在工件上形成具有尺寸不同的軸向軌道的不規(guī)則孔的方法，包括下列步驟將徑向延伸的成形工具固定在具有長軸的主軸的一端； 以可繞所述長軸旋轉(zhuǎn)的方式支撐所述主軸； 使所述主軸繞所述長軸旋轉(zhuǎn)； 建立影響至少部分所述旋轉(zhuǎn)主軸的磁場；在所述主軸旋轉(zhuǎn)期間，通過操作磁場調(diào)節(jié)所述長軸的偏轉(zhuǎn)和傾斜角，以在 預(yù)定非圓形軌道路徑中移動成形工具；以及所述支撐所述主軸以繞所述長軸旋轉(zhuǎn)的步驟進(jìn)一步包括將所述主軸限制 在球形軸承中，該球形軸承以與所述主軸的長軸相交的中心點(diǎn)為中心。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述支撐所述主軸以繞 所述長軸旋轉(zhuǎn)的步驟進(jìn)一步包括建立空氣墊。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述建立空氣墊的步驟 包括通過多孔軸頸箱將空氣注入。
20、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述使所述主軸繞所述 長軸旋轉(zhuǎn)的步驟包括轉(zhuǎn)動氣渦輪。
21、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述將所述主軸限制在 球形軸承中的步驟包括使得該球形軸承以所述主軸的重心為中心。
全文摘要
一種機(jī)床組件包括用于在工件上形成非常精確的表面輪廓的高速旋轉(zhuǎn)主軸。該主軸圍繞其重力中心設(shè)于球形空氣軸承上。通過結(jié)合在所述球形空氣軸承中的氣渦輪驅(qū)動系統(tǒng)，可使該主軸旋轉(zhuǎn)，以消除任何不希望有的圍繞垂直于長主軸軸的軸旋轉(zhuǎn)的時刻。通過X-Y調(diào)節(jié)器的影響可在傾斜和偏轉(zhuǎn)方向上調(diào)節(jié)所述主軸。該X-Y致動系統(tǒng)優(yōu)選為電磁系統(tǒng)，并提供一種在可控方式下以任何速度移動主軸的非接觸式方法。
文檔編號B23B3/00GK101155654SQ200680010943
公開日2008年4月2日 申請日期2006年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月30日
發(fā)明者羅伯特·約翰·尼科爾, 邁倫·杰弗里·施門克 申請人:費(fèi)德羅-莫格爾公司