專利名稱：心軸組件的制作方法
心軸組件
背景技術(shù)：
心軸(spindle)提高產(chǎn)量、并且提高機(jī)加工裝置的總效率，所述機(jī)加工裝置比如為車床、銑床、鉆床等等。然而，現(xiàn)有心軸非常復(fù)雜，并且通常由非常昂貴的部件(比如，先進(jìn)軸承組件和電機(jī))構(gòu)成。因此，心軸往往非常昂貴，這就使其僅僅限于非常高的生產(chǎn)量和高切割質(zhì)量的應(yīng)用。一種替換的解決方案為心軸調(diào)速裝置(也稱為心軸增速器或倍速器)。這些裝置可組裝在加工裝置上并且與加工裝置的主軸一起旋轉(zhuǎn)。因此，該組件的整體轉(zhuǎn)速可以為心軸調(diào)速裝置的轉(zhuǎn)速和機(jī)加工裝置的主軸的轉(zhuǎn)速的代數(shù)和。而且，很多心軸調(diào)速裝置要求機(jī)加工裝置具有外部動力源，比如，氣壓、水壓或電力。通常，這些外部動力源不可用于較舊的低成本的機(jī)加工裝置中。因此，這些機(jī)加工裝置使用多個心軸調(diào)速裝置不太實際。這就大幅減少了這些解決方法的市場規(guī)模。然而，很 多機(jī)加工裝置(包括各種規(guī)模的車間內(nèi)可見的機(jī)加工裝置)包括用于通過主軸傳送加壓的冷卻劑流體的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實施方式，提供了一種心軸組件，其配置成組裝在工具保持件(toolholder)的內(nèi)部錐形插座處，所述組件具有后端和前端，所述前端鄰近所述組件的工具夾緊系統(tǒng)，并且所述后端鄰近所述組件的與所述工具夾緊系統(tǒng)相對的一端。所述組件可包括:旋轉(zhuǎn)軸，其配置成在所述工具保持件內(nèi)旋轉(zhuǎn)；軸承組件，其包括前端軸承組件和后端軸承組件，配置成在工具保持件內(nèi)徑向和軸向地支撐旋轉(zhuǎn)軸并且能夠?qū)崿F(xiàn)所述軸在工具保持件內(nèi)的高速旋轉(zhuǎn)；渦輪機(jī)，其操作性地與旋轉(zhuǎn)軸連接，所述渦輪機(jī)配置成轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)軸；多個通道，其配置成允許高壓冷卻劑流體從工具保持件中流動以驅(qū)動所述渦輪機(jī)，其中，所述軸承組件的至少一個軸承設(shè)置在心軸組件的配置成位于由工具保持件的錐形插座和前夾緊螺母所限定的空間內(nèi)的部分中。而且，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，心軸組件可以包括空心殼體，以用于機(jī)械支撐所述心軸組件的部件。而且，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述空心殼體可以包括套爪(collet)。而且，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述通道可至少部分由殼體的外表面和工具保持件的錐形插座的內(nèi)表面限定。而且，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述多個通道可以配置成允許冷卻劑流體的至少一些流過軸承組件，以便冷卻和潤滑軸承。而且，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述多個通道可以包括冷卻劑排放裝置。而且，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述冷卻劑排放裝置可以允許冷卻劑流體朝著安裝在心軸組件上的工具的工作點流動。而且，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述冷卻劑排放裝置可以包括位于心軸組件的前端并且選自包括以下裝置的組的裝置:開口、噴嘴和噴灑器。
而且，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述多個通道可以包括穿過旋轉(zhuǎn)軸的空心隧道，所述空心隧道配置成允許冷卻劑中的一些以高壓和低流速朝著心軸組件上安裝的工具的中央鉆孔流動。而且，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述心軸組件的后端可以包括動態(tài)密封系統(tǒng)，以用于基本上防止流過旋轉(zhuǎn)軸的空心隧道的冷卻 劑流體的滲漏。而且，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述動態(tài)密封系統(tǒng)可以允許冷卻劑流體通過動態(tài)密封系統(tǒng)的的滲漏，并且所述多個通道可以包括配置成允許滲漏冷卻劑流體流動至后端軸承組件和前端軸承組件中的通道，從而為后端軸承組件和前端軸承組件提供潤滑和冷卻。而且，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述前端軸承組件和后端軸承組件可以以選自包括以下配置的組中的一個配置來安裝:背靠背安裝、面對面安裝和級聯(lián)安裝。而且，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，每個軸承組件可以包括至少一個軸承。而且，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述渦輪機(jī)可以位于選自包括以下位置的組中的一個位置:在后端軸承組件的后面、在后端軸承組件和前端軸承組件之間、以及在前端軸承組件的前面。而且，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述軸承組件可以預(yù)先加載彈簧施加的預(yù)加載壓力。而且，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述前端軸承組件和后端軸承組件可以定位成彼此相鄰，并且其中，可以由這個定位來實現(xiàn)預(yù)加載。而且，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述渦輪機(jī)可以選自包括以下渦輪機(jī)的組:軸向沖力式渦輪機(jī)、徑向沖力式渦輪機(jī)和反動式渦輪機(jī)。而且，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述冷卻劑可以為水和油的乳濁液。而且，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，心軸組件可以包括工具夾緊系統(tǒng)。而且，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，心軸組件可以包括轉(zhuǎn)子定位系統(tǒng)的配制裝置。而且，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，心軸組件可以包括轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)，比如，包括用于測量軸的轉(zhuǎn)速的霍爾傳感器的速度測量系統(tǒng)。


在本說明書的結(jié)尾部分，特別指出并且明確地要求保護(hù)本發(fā)明的主題。然而，當(dāng)參照附圖進(jìn)行閱讀時，通過參考以下詳細(xì)描述，在組織和操作方法上，可以最好地理解本發(fā)明及其目標(biāo)、特征和優(yōu)點，附圖中:圖1A為根據(jù)本發(fā)明實施方式的一個示例性心軸系統(tǒng)的視圖；圖1B為根據(jù)本發(fā)明實施方式的圖1A的示例性心軸系統(tǒng)的示意性截面圖；圖1C為根據(jù)本發(fā)明實施方式的圖1A的示例性心軸系統(tǒng)的示意性截面圖的放大圖；圖1D為根據(jù)本發(fā)明實施方式的圖1C的示意性截面圖的底部的放大圖；圖2A為根據(jù)本發(fā)明實施方式的具有標(biāo)準(zhǔn)套爪的一個示例性心軸組件的示意性截面圖；圖2B為根據(jù)本發(fā)明實施方式的圖2A的示例性心軸組件的示意性截面圖的放大圖2C為根據(jù)本發(fā)明實施方式的圖2A的示例性心軸組件的三維圖；圖3A為根據(jù)本發(fā)明實施方式的一個示例性中間渦輪機(jī)心軸組件的示意性截面圖；圖3B為根據(jù)本發(fā)明實施方式的圖3A的示例性心軸組件的示意性局部等軸截面圖；圖4A為根據(jù)本發(fā)明實施方式的一個示例性后部渦輪機(jī)心軸組件的示意性截面圖；圖4B為根據(jù)本發(fā)明實施方式的圖4A的示例性心軸組件的示意圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明實施方式的另一個示例性后部渦輪機(jī)心軸組件的示意性截面圖；圖6A為根據(jù)本發(fā)明實施方式的具有后部反動式渦輪機(jī)640的一個示例性心軸組件的示意性截面圖；圖6B為根據(jù)本發(fā)明實施方式的圖6A的示例性心軸組件的示意性局部等軸截面圖；圖7A為根據(jù)本發(fā)明實施方式的具有前部反動式渦輪機(jī)的一個示例性心軸組件的縱向示意性截面圖；圖7B為根據(jù)本發(fā)明實施方式的圖7A的示例性心軸組件的示意性三維圖；圖7C為根據(jù)本發(fā)明實施方式的圖7A的示例性心軸組件的示意性局部截面
圖7D為根據(jù)本發(fā)明實施方式的圖7A的示例性心軸組件的橫向示意性截面圖；圖8A為根據(jù)本發(fā)明實施方式的一個示例性無框心軸組件的示意性截面圖；圖8B為根據(jù)本發(fā)明實施方式的圖8A的示例性心軸組件的示意圖；圖SC為根據(jù)本發(fā)明實施方式的圖8A的示例性心軸組件的示意性局部等軸截面圖；圖9A為根據(jù)本發(fā)明實施方式的一個示例性基于轉(zhuǎn)子的心軸組件的水平示意性截面圖；圖9B為根據(jù)本發(fā)明實施方式的一個示例性軸的示意圖；圖9C為根據(jù)本發(fā)明實施方式的另一個示例性軸的示意圖；圖9D為根據(jù)本發(fā)明實施方式的圖9A的示例性心軸組件的示意性截面圖；圖10為根據(jù)本發(fā)明實施方式的一個示例性雙軸承心軸組件的水平示意性截面圖；以及圖11為根據(jù)本發(fā)明實施方式的另一個示例性雙軸承心軸組件的水平示意性截面圖。要認(rèn)識到，為了簡化清楚地顯示，圖中所顯示的部件沒有必要按比例繪制。比如，為了清楚起見，可以相對于其他部件，放大某些部件的尺寸。而且，在認(rèn)為合適的地方，可以在圖中重復(fù)參考標(biāo)號，以表示相應(yīng)或相似的部件。
具體實施例方式在以下具體實施方式
中，提出了多個具體細(xì)節(jié)，以便徹底地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會理解的是，沒有這些具體的細(xì)節(jié)，也可以實踐本發(fā)明。在其他情況下，未詳細(xì)描述眾所周知的方法、步驟和部件，以便凸顯本發(fā)明。雖然本發(fā)明的實施方式不限于這一點，但是本文中所使用的術(shù)語“多個”和“許多”可以包括比如“多個”或“兩個或更多個”。在整個說明書中，術(shù)語“多個”或“許多”可以用于描述兩個或更多個部件、裝置、元件、單元、參數(shù)等等。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，心軸組件可以配置成組裝在機(jī)加工裝置的工具保持件的內(nèi)部錐形插座處?？梢匝刂妮S組件的縱向尺寸，將心軸組件分成第一部件和第二部件。該心軸組件設(shè)計成使得，當(dāng)心軸組件安裝在工具保持件上時，心軸組件的第一部件可以設(shè)置在或位于由工具保持件的錐形插座和前夾緊螺母所限定的空間內(nèi)。比如，當(dāng)心軸組件安裝在工具保持件上時，根據(jù)本發(fā)明實施方式的心軸組件的縱向尺寸的至少一半可以設(shè)置在或位于由工具保持件的錐形插座和前夾緊螺母所限定的空間內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，心軸組件的第一部件包括至少心軸的后端軸承組件。在本申請中，術(shù)語“主軸”可以表示與機(jī)加工裝置成為一體的心軸。根據(jù)本發(fā)明實施方式的心軸組件的主要部件可以為支撐結(jié)構(gòu)、配置成在工具保持件內(nèi)圍繞旋轉(zhuǎn)軸線R旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸、配置成在工具保持件內(nèi)徑向且軸向地支撐旋轉(zhuǎn)軸并且能夠高速旋轉(zhuǎn)所述軸的軸承組件、以及操作性地與旋轉(zhuǎn)軸連接的渦輪機(jī)。渦輪機(jī)可以配置成響應(yīng)于流體流動來轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)軸，所述流體比如為由機(jī)加工裝置所提供的流過工具保持件的高壓冷卻劑流體。心軸組件可以進(jìn)一步包括多個通道，所述多個通道配置成允許高壓冷卻劑流體從工具保持件流過心軸組件以驅(qū)動渦輪機(jī)。心軸的至少一個軸承(比如，后端軸承)位于或設(shè)置在錐形腔體內(nèi)，該腔體為由工具保持件的插座和前夾緊螺母所限定的空間。工具保持件的插座可以為具有錐形形狀的錐形。根據(jù)本發(fā)明實施方式的心軸可以達(dá)到比如40Krpm的轉(zhuǎn)速，并具有0.2Nm的力矩。然而，根據(jù)本發(fā)明實施方式的心軸可以達(dá)到更高或更低的轉(zhuǎn)速以及其他量級的力矩。應(yīng)注意的是，當(dāng)與根據(jù)本發(fā)明實施方式的心軸一起運(yùn)轉(zhuǎn)時，機(jī)加工裝置的主軸通常不旋轉(zhuǎn)。由于工具保持件內(nèi)和心軸內(nèi)的容差的累積效應(yīng)，這可以消除容許誤差的疊加，并且提高心軸性能的總體精確度。然而，本發(fā)明的實施方式不限于這一點；因此，根據(jù)某些實施方式，機(jī)加工裝置的主軸可以與該心軸一起旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到較高的工作速度，該速度為所述主軸和根據(jù)本發(fā)明實施方式的心軸的特定轉(zhuǎn)速的代數(shù)和。旋轉(zhuǎn)軸線R可以為縱向軸線，位于心軸和工具保持件的中心。沿著旋轉(zhuǎn)軸線R，相對于根據(jù)本發(fā)明實施方式的主軸的工具夾緊系統(tǒng)，來采用本申請中用于描述根據(jù)本發(fā)明實施方式的心軸內(nèi)的元件的位置的術(shù)語。正向或前向表示工具夾緊系統(tǒng)的方向，或者可以表示鄰近這個工具夾緊系統(tǒng)。同樣，相反的后側(cè)方向表示反向，心軸的與工具夾緊系統(tǒng)相對的端部，或者可以表示鄰近這個工具夾緊系統(tǒng)的相對端部。同樣，術(shù)語“在...之前”可以表示一個部件沿著旋轉(zhuǎn)軸線R相對于另一個部件更靠近工具夾緊系統(tǒng)，并且術(shù)語“在...之后”可以表示一個部件沿著旋轉(zhuǎn)軸線R相對于另一個部件離工具夾緊系統(tǒng)更遠(yuǎn)。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，工具保持件可以為標(biāo)準(zhǔn)工具保持件，比如BT40或HSK40，或適當(dāng)?shù)墓ぞ弑３旨?。工具保持件的后錐形端能夠固定安裝在機(jī)加工裝置(未顯示)上，比如，車床、銑床、鉆床等等。工具保持件的內(nèi)部錐形插座可以符合并遵守有關(guān)附接心軸和旋轉(zhuǎn)工具保持件的任何已知的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。比如，工具保持件的內(nèi)部錐形插座可以符合ER40或ER32、TG100、SC、R8、MT2 套爪標(biāo)準(zhǔn)。
本文中所使用的支撐結(jié)構(gòu)表示用于為根據(jù)本發(fā)明實施方式的心軸的不同部件提供機(jī)械支撐的元件。支撐結(jié)構(gòu)可以包括適當(dāng)?shù)幕驑?biāo)準(zhǔn)的殼體，比如ER40-ER16套爪。可替換地，在本發(fā)明的某些實施方式中，工具保持件的內(nèi)部錐體可以為心軸提供殼體，而支撐結(jié)構(gòu)可以包括用于將軸承保持在位的元件。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，心軸的渦輪機(jī)可以操作性地與旋轉(zhuǎn)軸連接。可以使用任何合適的技術(shù)，比如，旋擰、粘合等等，將渦輪機(jī)安裝在旋轉(zhuǎn)軸上?？商鎿Q地，渦輪機(jī)和所述軸可以形成為一體件。渦輪機(jī)可以為沖力式渦輪機(jī)、反動式渦輪機(jī)、或其任何組合。渦輪機(jī)可以位于軸的前端、位于前端軸承和夾緊系統(tǒng)之間、位于軸的中間部分、位于前端軸承和后端軸承之間、位于軸的后端、位于后端軸承的后面。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，軸承組件可以包括前端軸承組件和后端軸承組件。前端軸承組件和后端軸承組件中的每個可以包括一個或多個軸承。軸承組件可以包括支撐徑向和軸向載荷的任何類型的軸承。軸承組件的容差范圍可以從較低的精度(比如，ABEC級別的ABECl等級或IS0492標(biāo)準(zhǔn)的普通等級6X)到較高的精度(ABEC級別的ABEC9P等級或IS0492標(biāo)準(zhǔn)的普通等級2)。比如，軸承組件可以包括深溝滾珠軸承、角接觸滾珠軸承、四點接觸滾珠軸承或磁式軸承等的滾珠軸承。根據(jù)具體的設(shè)計要求，可以使用具有止動環(huán)槽的軸承、接觸密封型、非接觸密封型、屏蔽型或開放型的軸承?？梢砸员晨勘?BTB)、面對面(FTF)或級聯(lián)配置來安裝前端軸承組件和后端軸承組件。通過任何合適的預(yù)加載技術(shù)，可以實現(xiàn)軸承預(yù)加載。通過施加載荷以推動軸承，從而將軸承固定到軸承軌道中，預(yù)加載可用于消除軸向和徑向上間隙。比如，可以使用恒定壓力技術(shù)來預(yù)先加載前端軸承和后端軸承。比如，可以使用彈簧來實現(xiàn)軸承預(yù)加載，該彈簧將一致(恒定)的壓力施加給前端軸承組件和后端軸承組件以抵靠比如預(yù)加載螺釘、螺母、渦輪機(jī)等剛性止動器元件。比如O型環(huán)、盤簧、碟形彈簧、波形彈簧、和/或指形彈簧等的任何類型的合適彈簧可以用于預(yù)加載前端軸承組件和后端軸承組件。根據(jù)前端軸承組件和后端軸承組件的配置，可以將預(yù)負(fù)荷施加在前端軸承組件和后端軸承組件的內(nèi)部或外部軌道上?？商鎿Q地，也可以使 用定位預(yù)加載。通過將前端軸承和后端軸承機(jī)械地鎖定在位，同時處于軸向負(fù)荷下，可以實現(xiàn)定位預(yù)加載。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，多個通道中的配置成允許高壓冷卻劑流體從工具保持件流動的驅(qū)動所述渦輪機(jī)的至少一些通道可以至少部分地由支撐結(jié)構(gòu)的外表面和工具保持件的錐形插座的內(nèi)表面限定。附加地或替換地，所述通道可以在心軸的內(nèi)部。比如，所述通道可以包括由支撐結(jié)構(gòu)限定的隧道、由軸的中心處的空心隧道提供的中央通道、軸承的滾珠之間的通道等等。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，心軸的旋轉(zhuǎn)軸在中心包括空心隧道，該空心隧道提供一個通道，該通道配置成允許高壓冷卻劑流體從工具保持件以高壓和低流速朝著可以沿著工具的中心設(shè)置的中央通道流動。心軸組件的后端可以包括動態(tài)密封系統(tǒng)，比如，迷宮系統(tǒng)，所述密封系統(tǒng)用于通常以較高的但并非最佳的效率來防止冷卻劑流體通過旋轉(zhuǎn)軸的空心隧道的滲漏。動態(tài)密封系統(tǒng)可以允許冷卻劑流體通過動態(tài)密封系統(tǒng)的滲漏。可以提供這樣通道，其配置成允許滲漏的冷卻劑流體流動至后端軸承組件和前端軸承組件中，從而為后端軸承組件和前端軸承組件提供潤滑和冷卻。冷卻劑流體可以為通過工具保持件所附接的機(jī)加工裝置提供的任何流體。通常，冷卻劑流體為大約95%的水和5%的油的乳濁液。高壓冷卻劑流體通常由機(jī)加工裝置提供，其壓力為8-20巴，并且可以高達(dá)90巴。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，可以提供這樣通道，其允許冷卻劑在用于驅(qū)動渦輪機(jī)之后被排放。比如，冷卻劑排放裝置可以包括位于心軸組件的前端的開口，這些開口允許冷卻劑從心軸流出。比如，開口可以允許冷卻劑朝著心軸組件上安裝的工具的工作點流動?？商鎿Q地，噴嘴或噴灑器可以設(shè)置在心軸組件的前端，以便朝著工具的工作點引導(dǎo)離開渦輪機(jī)區(qū)域和/或軸承組件的冷卻劑，從而冷卻工作點并且從工作點去除碎屑。排放裝置可以通過以一角度指向工作點的隧道提供。工具的工作點可以為工具與工件接觸的點或區(qū)域。本發(fā)明的實施方式不限于特定的工具夾緊系統(tǒng)或特定工具。諸如任何切割工具、研磨工具、搪磨工具等的任何合適的工具都可以安裝在根據(jù)本發(fā)明實施方式的心軸組件上。此外，可以使用任何合適的工具夾緊系統(tǒng)和技術(shù)，比如，夾緊套爪、熱收縮夾緊裝置、彈性變形夾緊裝置、液壓或鎳鈦(鎳鈦合金)一形狀記憶合金(NiTi)夾緊裝置等等。同樣地，本發(fā)明的實施方式不限于用于防止心軸旋轉(zhuǎn)同時組裝和拆卸工具的任何特定的轉(zhuǎn)子定位方法。比如，在心軸內(nèi)可以包括用于轉(zhuǎn)子固定的配制裝置，比如，兩個平坦區(qū)域(適用于平鍵)、多個孔、六個平坦區(qū)域、特殊的狹槽等等。本文中使用的轉(zhuǎn)子可以表示心軸的旋轉(zhuǎn)部件，比如，軸和與附接至軸的部件。本發(fā)明的實施方式可以包括用于測量軸的轉(zhuǎn)速的裝置?？梢允褂萌魏魏线m的轉(zhuǎn)速測量方法和技術(shù)。比如，可以將磁體安裝在旋轉(zhuǎn)軸上，并且可以使用包括霍爾效應(yīng)傳感器的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)來進(jìn)行轉(zhuǎn)速測量?，F(xiàn)在通過示例性設(shè)計，來闡述本發(fā)明的實施方式。應(yīng)注意的是，本發(fā)明不限于所顯示的特定實例，并且本文中所描述的原理的實施可以按照規(guī)定變化，以便滿足特定的設(shè)計要求。此外，某些以下實例可以僅僅提出本發(fā)明的實施方式的所選方面。參看圖1A，其描繪了根據(jù)本發(fā)明實施方式的一個示例性心軸系統(tǒng)100的視圖。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，心軸系統(tǒng)100可以包括心軸組件110，所述心軸組件安裝在工具保持件190上并且保持工具180。 工具180和心軸110的旋轉(zhuǎn)軸(圖1A中未顯示)適合于通過稱為旋轉(zhuǎn)軸線R的共同中心軸線旋轉(zhuǎn)。參看圖1B和圖1C，其描繪了根據(jù)本發(fā)明實施方式的沿著圖1A上標(biāo)記的截面1_1的心軸系統(tǒng)100的示意性截面圖。圖1C為心軸系統(tǒng)100的限制在虛線“a”內(nèi)的部分的放大圖。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，心軸110此外可以包括旋轉(zhuǎn)軸112、渦輪機(jī)114、軸承組件120、空心支撐結(jié)構(gòu)116、前夾緊螺母130、后組件140、以及工具夾緊系統(tǒng)150。軸112可以操作性地與渦輪機(jī)114連接，以使渦輪機(jī)114的旋轉(zhuǎn)可以轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)軸112。比如，渦輪機(jī)114可以安裝在軸112上，或者可替換地，渦輪機(jī)114和旋轉(zhuǎn)軸112可以制成為一體件。渦輪機(jī)114可以為沖力式渦輪機(jī)并且可以位于比如軸112的前端處、前端軸承122和前夾緊螺母130之間。軸承組件120可以配置成在支撐結(jié)構(gòu)116和工具保持件190內(nèi)徑向和軸向地支撐旋轉(zhuǎn)軸112，并且能夠允許軸112在支撐結(jié)構(gòu)116和工具保持件190內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)。軸承組件可以包括至少兩個軸承。比如，軸承組件120可以包括前端軸承122和后端軸承124。盡管在圖1A-圖1C中所顯示的本發(fā)明的實施方式中，軸承組件120包括角接觸滾珠軸承，但本發(fā)明的實施方式不限于這種類型的軸承。前端軸承122和后端軸承124可以以圖1C中所示的背靠背(BTB)的配置安裝，或者可替換地，以在本領(lǐng)域中已知的面對面(FTF)或級聯(lián)的配置安裝?？梢赃x擇前端軸承122和后端軸承124相對于彼此的安裝的特定類型，以便滿足特定的設(shè)計要求。可以使用恒壓技術(shù)來對前端軸承122和后端軸承124預(yù)加載壓力，比如，通過作為彈簧的O型環(huán)125，其對前端軸承122和后端軸承124施加一致的壓力以抵靠預(yù)加載螺釘149)。其他類型的彈簧，比如，盤簧、碟形彈簧、波形彈簧、以及指形彈簧，可以用于預(yù)加載前端軸承122和后端軸承124。沿著心軸組件110的縱向尺寸(由L表示)，可以將心軸組件分成具有以LI表示的縱向尺寸的第一部件111和具有以L2表示的縱向尺寸的第二部件113。心軸組件110設(shè)計成使得，當(dāng)心軸組件110安裝在工具保持件190上時，心軸組件110的第一部件111設(shè)置在或位于由工具保持件190的錐形插座192和前夾緊螺母130所限定的空間內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，心軸組件110的第一部件113包括至少后端軸承124。因此，當(dāng)心軸組件110安裝在工具保持件190上時，至少后端軸承124可以設(shè)置在錐形腔體內(nèi)，該腔體為工具保持件190的錐形插座192的內(nèi)表面和前夾緊螺母130所限定的空間。支撐結(jié)構(gòu)116可以包括殼體117，該殼體具有多個通道(未顯示)，這些通道配置成允許高壓冷卻劑流體從工具保持件190流動以驅(qū)動渦輪機(jī)114。比如，殼體117可以在其外周界上具有縱向狹槽，所述縱向狹槽從殼體117最遠(yuǎn)的部分朝著殼體117最前面的部分延伸，其中，冷卻劑流體可以朝著渦輪機(jī)114的葉片流動。比如，標(biāo)準(zhǔn)套爪可以用于殼體117。本發(fā)明的實施方式不限于特定的狹槽或隧道數(shù)量和配置?？梢允褂媚軌蛟试S高壓冷卻劑以充分的壓力和合適的角度到達(dá)渦輪機(jī)114，以便以足夠的速度旋轉(zhuǎn)渦輪機(jī)114的任何通道。比如，狹槽可以為豎直的，即，垂直的基座148，或者可以設(shè)置為與基座140形成一角度。驅(qū)動渦輪機(jī)之后，可以提供允許冷卻劑排出的通道。比如，可以在前夾緊螺母130處提供開口132，以便允許冷卻劑從心軸110流出?？商鎿Q地，可以提供噴嘴或噴灑器，以便朝著工具180的工作點185引導(dǎo)冷卻劑，從而 冷卻工作點185并且從所述工作點移除碎屑。軸112可以包括提供一通道的空心區(qū)段162，該通道配置成允許高壓冷卻劑流體從工具保持件190中流到中央通道(未顯示)，可以沿著工具180的中心設(shè)置所述中心通道。后組件140可以包括動態(tài)密封系統(tǒng)142，所述動態(tài)密封系統(tǒng)用于以較高的但并非最佳的效率來防止冷卻劑流體通過空心部分162的滲漏。然而，動態(tài)密封系統(tǒng)142可以允許冷卻劑流體通過動態(tài)密封系統(tǒng)142的滲漏。確實通過動態(tài)密封系統(tǒng)142滲漏的冷卻劑流體可以流至后端軸承124，并且通過隧道164到達(dá)前端軸承122，從而為后端軸承124和前端軸承122提供潤滑和冷卻。因此，冷卻劑流體可以潤滑后端軸承124和前端軸承122?，F(xiàn)在參看圖1D，其描繪了心軸系統(tǒng)100的限定在圖1B的虛線框“b”內(nèi)的底部部分的放大圖。后組件140可以包括基座148?；?48可以相對于軸112為靜態(tài)(即，不旋轉(zhuǎn))，并且比如通過螺紋147固定到支撐結(jié)構(gòu)116。附加地或替換地，可以通過任何其他合適的方法，比如，粘合、焊接等等，將基座148固定到支撐結(jié)構(gòu)116?？招匿N143可以位于基座148的中心通道內(nèi)并且通過任何合適的方法(比如，通過旋擰、粘合等等)固定到基座148?？招匿N143可以具有突出到軸112的空心區(qū)段162內(nèi)的桿部144?？招匿N143可以由密封件145密封。未密封時，空心銷143可以提供用于高壓冷卻劑從工具保持件190朝著工具180流動的通道。在圖1D中由一系列箭頭146顯示了動態(tài)密封系統(tǒng)142的一個示例性流動路線，所述動態(tài)密封系統(tǒng)可以沿著靜態(tài)空心銷143 (相對于支撐結(jié)構(gòu)116)和旋轉(zhuǎn)預(yù)加載螺釘149的界面來提供。靜態(tài)空心銷143可以涂覆特征在于靜摩擦系數(shù)較低的材料，比如，特氟綸(Teflon)。動態(tài)密封系統(tǒng)142可以對高壓冷卻劑的流動具有高的阻力，從而防止大部分高壓冷卻劑從空心區(qū)段162滲漏并且防止壓力損失。動態(tài)密封系統(tǒng)142對冷卻劑流體流動的阻力可以設(shè)置成，允許通過動態(tài)密封系統(tǒng)142的滲漏，該滲漏可能流動至后端軸承124并通過隧道164到達(dá)前端軸承122，滲漏的量為潤滑和冷卻軸承所需要的量。現(xiàn)在參看圖1C，心軸110可以包括工具夾緊系統(tǒng)150。工具夾緊系統(tǒng)150可以包括夾緊套爪151和工具夾緊螺母152。應(yīng)注意的是，本發(fā)明的實施方式不限于特定的工具夾緊裝置和方法，并且要注意的是，可以使用任何其他合適的工具夾緊裝置和技術(shù)，比如，收縮、液壓或形狀記憶允許單元?，F(xiàn)在參看圖2A和圖2B，其描繪了根據(jù)本發(fā)明實施方式的具有標(biāo)準(zhǔn)套爪210的一個示例性心軸組件200的示意性截面圖。圖2B為心軸組件200的限定在虛線框A內(nèi)的部分的放大圖。心軸組件200可以與心軸組件110大體相似。心軸200的支撐結(jié)構(gòu)可以實施為標(biāo)準(zhǔn)套爪210。套爪210的前端250可以機(jī)加工成使得將其內(nèi)直徑調(diào)節(jié)成容納前端軸承230。參看圖2C，其描繪了根據(jù)本發(fā)明實施方式的示例性心軸組件200的三維圖。套爪210可以具有從套爪的后端至少延伸到外圍隧道214的多個縱向底部狹槽212，以及至少從外圍隧道214延伸到套爪210的前端的多個縱向頂部狹槽216。當(dāng)組裝到工具保持件190(參見圖1A-圖1B)內(nèi)時，底部狹槽212、外圍隧道214、以及頂部狹槽216可以與工具保持件190的錐形插座192的內(nèi)表面和前夾緊螺母130 (見圖1B)的內(nèi)表面(共同形成外部“包絡(luò)”)一起，限定用于高壓冷卻劑流體的通道。在操作的過程中，工具保持件190所提供的高壓冷卻劑可以通過底部狹槽212流入外圍隧道214內(nèi)并且流過頂部狹槽216，從而撞擊沖力式渦輪機(jī)220的葉片222。根據(jù)需要，頂部狹槽216可以包括可以由墊圈(未顯示)密封的孔218。密封某些孔，可以對流入相對于套爪210可旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)220內(nèi)的冷卻劑的壓力進(jìn)行一些控制，從而對渦輪機(jī)220的轉(zhuǎn)速和力矩進(jìn)行一些控制。參看圖3A和圖3B，其分別描繪了根據(jù)本發(fā)明實施方式的一個示例性中間渦輪機(jī)心軸組件300的示意性截面圖和示意性局部等軸截面圖。徑向沖力式渦輪機(jī)340可以位于軸320的中心部分處、位于前端軸承330和后端軸承332之間。徑向渦輪機(jī)340的葉片342的長度相對于前端渦輪機(jī)114和220 (分別參見圖1C和圖2A)增大。葉片342的長度增加可以增大葉片表面，相對于心軸組件110和200 (其中渦輪機(jī)位于前端、位于前端軸承和夾緊系統(tǒng)331之間)，這可以提高徑向渦輪機(jī)340和心軸組件300的效率。徑向渦輪機(jī)340位于軸320的中心部分使得相對于前端渦輪機(jī)配置能夠減小前端軸承330和工具的工作點之間的距離。這可以理想地減小前端軸承330上的反作用力矩。徑向渦輪機(jī)340位于軸320的中心部分可能需要前端軸承330和后端軸承332的FTF配置?？梢酝ㄟ^抵靠軸320的區(qū)域322按壓的O型環(huán)334來實現(xiàn)預(yù)加載。渦輪機(jī)340可以為軸320的一體部件。在殼體310的底部外表面處所見的狹槽354可以與工具保持件190 (參見圖1B)的錐形插座192的內(nèi)表面一起限定 用于高壓冷卻劑流體的通道。在操作的過程中，高壓冷卻劑可以從工具保持件190流動通過狹槽354而流入隧道356內(nèi)，以從徑向方向上撞擊徑向渦輪機(jī)340的葉片342。O型環(huán)358可以提供對于防止高壓冷卻劑從心軸組件300滲漏出、在殼體310和工具保持件190的錐形插座192的內(nèi)表面之間滲漏所需要的密封。在撞擊徑向渦輪機(jī)340的葉片342之后，冷卻劑可以流過限定在殼體310內(nèi)的隧道352，并且穿過噴嘴350從心軸組件300中流出?？梢哉{(diào)節(jié)噴嘴350，以便控制冷卻劑流動的角度，從而可以朝著組裝在心軸組件300上的工具的工作點來引導(dǎo)冷卻劑。參看圖4A，其描繪了根據(jù)本發(fā)明實施方式的一個示例性后部渦輪機(jī)心軸組件400的示意性截面圖，并且參看圖4B，其描述了該心軸組件的示意圖。徑向沖力式渦輪機(jī)440可以位于軸420的后部、位于基座448和后端軸承432之間。渦輪機(jī)440可以固定到軸420，比如，通過旋擰、粘合或旋擰和粘合這兩者固定。在殼體410的底部外表面處所見的狹槽454可以與工具保持件190 (參見圖1B)的錐形插座192的內(nèi)表面一起限定用于高壓冷卻劑流體的通道。在操作的過程中，高壓冷卻劑可以從工具保持件190流動通過狹槽454，并流入隧道456內(nèi)，以從徑向方向上撞擊徑向渦輪機(jī)440的葉片(未顯示)。在撞擊徑向渦輪機(jī)340的葉片之后，冷卻劑可以流動至后端軸承432并且通過殼體410內(nèi)限定的隧道460，并到達(dá)前端軸承430，從而為后端軸承432和前端軸承430提供潤滑和冷卻?？梢酝ㄟ^殼體410內(nèi)限定的并且在開口 450處終止的隧道46來為冷卻劑通風(fēng)。心軸組件400的前端軸承430可以大于心軸組件400的后端軸承432。相對于具有更小的前端軸承430的實施方式，增大前端軸承430的尺寸可以增大前端軸承430可以承受的負(fù)荷，因此，可以增大心軸組件400可以承受的總負(fù)荷。然而，由于預(yù)加載壓力通常與軸承尺寸相關(guān)，所以設(shè)計預(yù)加載水平時，應(yīng)加以注意。比如，每個軸承可以具有一定范圍的 允許的預(yù)加載水平，因此，可以選擇落入后端軸承432和前端軸承430的允許的預(yù)加載水平內(nèi)的預(yù)加載水平。后端軸承432和前端軸承430處于BTB配置中，并且使用抵著渦輪機(jī)440按壓后端軸承432的O型環(huán)434來進(jìn)行預(yù)加載。心軸組件400可以包括動態(tài)密封系統(tǒng)446，該動態(tài)密封系統(tǒng)用于高效地防止冷卻劑流體流過軸420的空心部分422的滲漏。確實通過動態(tài)密封系統(tǒng)446滲漏的冷卻劑流體可以流動至渦輪機(jī)440，但是可以不旋轉(zhuǎn)渦輪機(jī)440。動態(tài)密封系統(tǒng)446可以限定在靜態(tài)空心銷443的桿部444的外表面和旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)440的桿部441的內(nèi)表面之間。參看圖5，其描繪了根據(jù)本發(fā)明實施方式的另一個示例性后部渦輪機(jī)心軸組件500的示意性截面圖。心軸組件500與心軸組件400非常相似，僅僅后端軸承432和前端軸承430具有基本相同的尺寸。圖5顯示了有關(guān)隧道460和462的不同視圖。參看圖6A和圖6B，其分別描繪了根據(jù)本發(fā)明實施方式的具有后部反動式渦輪機(jī)640的一個示例性心軸組件600的示意性截面圖以及示意性局部等軸截面圖。從后側(cè)向上顯示圖6B。反動式渦輪機(jī)640可以位于軸620的后部、后端軸承632的后面。渦輪機(jī)640可以固定至軸620，比如，通過旋擰、粘合或旋擰和粘合這兩者。高壓冷卻劑可以直接從工具保持件190 (圖1中所示)流動到渦輪機(jī)640的葉片622上。反動式渦輪機(jī)640可以為螺旋槳式渦輪機(jī)，其特征在于，相對于沖力式渦輪機(jī)，具有高的力矩，但是速度較低。心軸組件600可以包括熱收縮工具夾緊系統(tǒng)650。更換工具時需要加熱軸620的前部分。相對于套爪夾緊，熱收縮工具夾緊系統(tǒng)被認(rèn)為較為精確。在撞擊反動式渦輪機(jī)640的葉片之后，冷卻劑可以流過后端軸承632并且通過殼體610內(nèi)限定的隧道642以及前端軸承630，從而為后端軸承632和前端軸承630提供潤滑和冷卻。可以通過殼體610內(nèi)限定的開口 662排出冷卻劑。開口 662可以相對于旋轉(zhuǎn)軸線R以銳角傾斜，從而冷卻劑可以在所采用的工作點的總體方向流動。參看圖7A，其描繪了根據(jù)本發(fā)明實施方式的具有后部反動式渦輪機(jī)740的一個示例性心軸組件700的縱向示意性截面圖，參看圖7B，其描繪了該心軸組件的示意性三維圖，參看圖7C，其描繪了該心軸組件的示意性局部截面圖，并且參看圖7D，其描繪了該心軸組件的橫向截面圖。圖7D描繪了沿著圖7A上顯示的截面線V-V的心軸組件700的截面圖。心軸組件700可以包括反動式渦輪機(jī)740，其實現(xiàn)為包括中央隧道770和外圍隧道771的隧道系統(tǒng)780。外圍隧道771可以設(shè)置為具有窄角(strait angle)或鈍角α(alpha)。在操作的過程中，高壓冷卻劑可以從工具保持件190 (圖1A中所示)流過軸720的空心區(qū)段722，并且流至隧道系統(tǒng)770，從而產(chǎn)生可以轉(zhuǎn)動渦輪機(jī)740的推力。可以從橫穿中心并且到達(dá)外圍隧道771的相反方向，將中央隧道770全程鉆孔，并且可以由墊圈772密封該中央隧道。可替換地，中央隧道770可以從外圍鉆孔直到中心內(nèi)，且密封中央隧道770的位于周界和外圍隧道771之間的部分。比如，渦輪機(jī)740可以包括設(shè)置成彼此形成大約120度的角度的三對中央隧道770和外圍隧道771。心軸組件700可以包括動態(tài)密封系統(tǒng)746，所述動態(tài)密封系統(tǒng)用于高效地防止冷卻劑流體流過軸720的空心區(qū)段722的滲漏。確實通過動態(tài)密封系統(tǒng)746滲漏的冷卻劑流體可以流至后端軸承732、通道742以及前端軸承730。動態(tài)密封系統(tǒng)746可以限定在靜態(tài)空心基座743的桿部744的外表面和旋轉(zhuǎn)軸720的內(nèi)表面之間?？梢酝ㄟ^開口 762排出冷卻劑。后端軸承732和前端軸承730處于BTB配置中，并且可以使用抵著固定到軸720的螺母733按壓后端軸承732的O型環(huán)734來進(jìn)行預(yù)加載?？梢酝ㄟ^套爪711和額外的支撐件710提供支撐結(jié)構(gòu)。參看圖8A，其描繪了根據(jù)本發(fā)明實施方式的一個示例性無框心軸組件800的水平示意性截面圖，參看圖8B，其描繪了該心軸組件的示意性局部等軸截面圖，并且參看圖SC，其描繪了該心軸組件的示意圖。徑向沖力式渦輪機(jī)840可以位于軸820的中心部分處、位于前端軸承830和后端軸承832之間。徑向沖力式渦輪機(jī)840可以為軸820的一體部分。因此，徑向沖力式渦輪機(jī)840和軸820可以作為單一件提供。前端軸承830可以安裝在前端支撐件882上，并且后端軸承832可以安裝在后端支撐件884上。從操作的角度來看，工具保持件190可以用作保持后端支撐件884、軸820、以及前端支撐件882的殼體。前夾緊螺母880可以旋擰至工具保持件190，以便進(jìn)一步將無框心軸組件800的部件保持在一起。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，至少后端軸承832可以設(shè)置在錐形腔體內(nèi)，該腔體為工具保持件190的錐形插座192的內(nèi)表面和前夾緊螺母880所限定的空間。后端支撐件884的外周界處可以具有斜槽886。當(dāng)組裝到工具保持件190內(nèi)時，斜槽886可以與工具保持件190的錐形插座192的內(nèi)表面一起限定用于高壓冷卻劑流體的通道。在操作的過程中，高壓冷卻劑可以從工具保持件190中流動通過斜槽886，并流至沖力式渦輪機(jī)840的葉片822。斜槽886可以與沖力式渦輪機(jī)840的葉片822垂直，以便高壓冷卻劑流體可以以大約45度的角度撞擊沖力式渦輪機(jī)840的葉片822，因此，提高渦輪機(jī)840和無框心軸組件800的效 率。前端軸承830和后端軸承832可以處于FTF配置中，并且可以使用抵著軸820的區(qū)域836按壓前端軸承830的彈簧(比如，波形彈簧834)進(jìn)行預(yù)加載。
無框心軸組件800可以包括彈性變形工具夾緊系統(tǒng)650。在軸820的制造階段，在將軸820的圓形空心區(qū)段822鉆孔時，軸820的前部分可以在比如兩個點處由固位系統(tǒng)夾緊。當(dāng)夾緊放松時，空心區(qū)段822獲得橢圓形截面。更換工具時需要通過固位系統(tǒng)夾緊軸820的前部分并且插入工具。當(dāng)夾緊放松時，工具可以在位于橢圓體的短軸上的兩個接觸點處被保持。參看圖9A，其描繪了根據(jù)本發(fā)明實施方式的一個示例性的基于轉(zhuǎn)子的心軸組件900的截面圖。心軸組件900可以由軸920以外的標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)成部件構(gòu)成，比如:滾珠軸承、O型環(huán)、預(yù)加載螺母、ER套爪(作為心軸殼體)、工具保持件(也為心軸殼體的一部分)以及工具夾緊系統(tǒng)(套爪和螺母)。反動式渦輪機(jī)940可以位于比如軸920的前端、前端軸承930和工具夾緊系統(tǒng)950之間。反動式渦輪機(jī)940可以為軸920的一體部分。因此，反動式渦輪機(jī)940和軸920作為單個件提供。前端軸承930和后端軸承932可以以BTB配置彼此鄰接地布置，并且可以使用定位預(yù)加載技術(shù)進(jìn)行預(yù)加載。前端軸承930和后端軸承932可以在渦輪機(jī)940和螺母945之間保持在位?？梢酝ㄟ^多個孔960實現(xiàn)用于轉(zhuǎn)子定位的配制裝置?，F(xiàn)在參看圖9B，其描繪了根據(jù)本發(fā)明實施方式的一個示例性軸920的示意圖。從后側(cè)向上顯示軸920。反動式渦輪機(jī)940嵌入軸920內(nèi)。圖9C描繪了根據(jù)本發(fā)明實施方式的第二示例性軸925的示意圖。軸925與軸920相似，但除了為轉(zhuǎn)子定位形成的配制裝置以外，所述配制裝置在本圖中由六個平坦區(qū)域形成?，F(xiàn)在參看圖9A-圖9C，高壓冷卻劑流體可以從工具保持件190朝著渦輪機(jī)940流動，流過軸920或925的側(cè)面上形成的隧道902。隧道902提供用于軸920或925與軸承930和932之間的高壓冷卻劑的通道。此外，高壓冷卻劑流體可以從工具保持件190朝著渦輪機(jī)940流動，并流過軸承930和932，前端軸承930的外部軌道可以提供密封，以便在高壓冷卻劑流體到達(dá)渦輪機(jī)940之前防止高壓冷卻劑流體從心軸組件900中漏出。參看圖9D，其描繪了根據(jù)本發(fā)明實施方式的示例性心軸系統(tǒng)901的沿著IA上標(biāo)記的截面1-1的示意性截面圖。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，心軸系統(tǒng)901可以包括安裝在工具保持件190上并且保持工具 180的心軸組件900。心軸組件900可以包括套爪210。套爪210可以為標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)成套爪。套爪210的外周界處可以具有縱向狹槽212。為了防止冷卻劑飛濺到不希望的方向，可以密封套爪210。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，至少后端軸承932可以設(shè)置在錐形腔體內(nèi)，該腔體為工具保持件190的錐形插座192的內(nèi)表面和前夾緊螺母980所限定的空間。參看圖10，其描繪了根據(jù)本發(fā)明實施方式的一個示例性雙軸承心軸組件1000的截面圖。心軸組件1000的操作原理與心軸組件900的操作原理相似。心軸組件1000可以包括反動式渦輪機(jī)940，其與心軸組件900內(nèi)使用的反動式渦輪機(jī)940相似。前端軸承1030和后端軸承1032可以各自包括一對相鄰的軸承。每對相鄰的軸承可以以BTB方式組裝，同時前端軸承1030和后端軸承1032以FTF方式組裝。外套筒1010可以為前端軸承1030和后端軸承1032提供支撐，以便防止在組裝和拆卸工具時可能發(fā)生的破壞。可以通過抵著渦輪機(jī)940按壓前端軸承1030和后端軸承1032的彈簧(比如，碟形彈簧)1034來實現(xiàn)恒壓預(yù)加載。參看圖11，其描繪了根據(jù)本發(fā)明實施方式的另一個示例性雙軸承心軸組件1100的截面圖。心軸組件1100的操作原理與心軸組件900的操作原理相似。心軸組件1100可以包括反動式渦輪機(jī)940，其與心軸組件900內(nèi)使用的反動式渦輪機(jī)940相似。前端軸承1130和后端軸承1132可以彼此相鄰地定位，并且可以各自包括一對相鄰的軸承。每對相鄰的軸承可以以BTB方式組裝，同時前端軸承1030和后端軸承1032可以以FTF方式組裝?？梢酝ㄟ^螺母1134和渦輪機(jī)940實現(xiàn)定位預(yù)加載。 盡管在本文中已經(jīng)說明和描述本發(fā)明的某些特征，但對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，可以進(jìn)行多種修改、替換、變更以及等同。因此，要理解的是，所附權(quán)利要求書旨在覆蓋在本發(fā)明的真正精 神內(nèi)的所有這種修改和變更。
權(quán)利要求
1.一種心軸組件，配置成組裝在工具保持件的內(nèi)部錐形插座處，所述組件具有后端和前端，所述前端靠近所述組件的工具夾緊系統(tǒng)，并且所述后端靠近所述組件的與所述工具夾緊系統(tǒng)相對的一端，所述組件包括 旋轉(zhuǎn)軸，配置成在所述工具保持件內(nèi)旋轉(zhuǎn)； 軸承組件，包括前端軸承組件和后端軸承組件，所述軸承組件配置成在所述工具保持件內(nèi)支撐所述旋轉(zhuǎn)軸并且使得所述軸能夠在所述工具保持件內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)； 渦輪機(jī)，操作性地與所述旋轉(zhuǎn)軸連接，所述渦輪機(jī)配置成旋轉(zhuǎn)所述旋轉(zhuǎn)軸； 多個通道，配置成允許高壓冷卻劑流體從所述工具保持件流動以驅(qū)動所述渦輪機(jī)， 其中，所述軸承組件的至少一個軸承設(shè)置在所述心軸組件的配置成位于由所述工具保持件的錐形插座和前夾緊螺母限定的空間內(nèi)的一部分中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的心軸組件，包括用于機(jī)械地支撐所述心軸組件的部件的空心殼體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的心軸組件，其中，所述空心殼體包括套爪。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的心軸組件，其中，所述通道至少部分地由所述殼體的外表面和所述工具保持件的錐形插座的內(nèi)表面限定。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的心軸組件，其中，所述多個通道進(jìn)一步配置成允許所述冷卻劑流體中至少一些流過所述軸承組件，以便冷卻和潤滑所述軸承。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的心軸組件，其中，所述多個通道包括冷卻劑排放裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的心軸組件，其中，所述冷卻劑排放裝置允許所述冷卻劑流體朝著安裝在所述心軸組件上的工具的工作點流動，并且其中，所述冷卻劑排放裝置包括位于所述心軸組件的前端處的裝置，該裝置選自由以下裝置構(gòu)成的組開口、噴嘴和噴灑器。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的心軸組件，其中，所述多個通道包括穿過所述旋轉(zhuǎn)軸的空心隧道，所述空心隧道配置成允許所述冷卻劑中的一些朝著安裝在所述心軸組件上的工具的中央鉆孔以高壓流動。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的心軸組件，其中，所述心軸組件的后端包括用于基本上防止冷卻劑流體流過所述旋轉(zhuǎn)軸的空心隧道的滲漏的動態(tài)密封系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的心軸組件，其中，所述動態(tài)密封系統(tǒng)允許冷卻劑流體通過所述動態(tài)密封系統(tǒng)的滲漏，并且其中，所述多個通道包括配置成允許滲漏的冷卻劑流體流動至所述后端軸承組件和所述前端軸承組件的通道，以便為所述后端軸承組件和所述前端軸承組件提供潤滑和冷卻。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的心軸組件，其中，所述前端軸承組件和所述后端軸承組件以選自由以下配置構(gòu)成的組中的一個配置安裝背靠背安裝、面對面安裝和級聯(lián)安裝。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的心軸組件，其中，每個軸承組件包括至少一個軸承。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的心軸組件，其中，所述渦輪機(jī)位于選自由以下位置構(gòu)成的組中的一個位置內(nèi)在所述后端軸承組件的后面、在所述后端軸承組件與所述前端軸承組件之間、以及在所述前端軸承組件的前面。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的心軸組件，其中，所述軸承組件以由彈簧施加的預(yù)加載壓力來預(yù)先加載。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的心軸組件，其中，所述彈簧選自由以下項目構(gòu)成的組0型環(huán)、盤簧、碟形彈簧、波形彈簧、以及指形彈簧。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的心軸組件，其中，所述前端軸承組件和所述后端軸承組件彼此相鄰地定位，并且其中，預(yù)加載通過這個定位實現(xiàn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的心軸組件，其中，所述渦輪機(jī)選自由以下項目構(gòu)成的組軸向沖力式渦輪機(jī)、徑向沖力式渦輪機(jī)和反動式渦輪機(jī)。
18.根據(jù)權(quán)利要求I所述的心軸組件，其中，所述冷卻劑為水和油的乳濁液。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的心軸組件，包括工具夾緊系統(tǒng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求I所述的心軸組件，包括用于轉(zhuǎn)子定位系統(tǒng)的配制裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種心軸組件，配置成組裝在工具保持件的內(nèi)部錐形插座處，所述組件包括旋轉(zhuǎn)軸，配置成在所述工具保持件內(nèi)旋轉(zhuǎn)；軸承組件，包括前端軸承組件和后端軸承組件，且配置成在工具保持件內(nèi)徑向和軸向地支撐旋轉(zhuǎn)軸并且能夠?qū)崿F(xiàn)所述軸在工具保持件內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)；渦輪機(jī)，操作性地與旋轉(zhuǎn)軸連接，所述渦輪機(jī)配置成旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)軸；多個通道，配置成允許高壓冷卻劑流體從工具保持件的流動以驅(qū)動所述渦輪機(jī)，其中，所述軸承組件的至少一個軸承設(shè)置在心軸組件的配置成位于由工具保持件的錐形插座和前夾緊螺母所限定的空間內(nèi)的一部分中。
文檔編號B23Q11/12GK103252672SQ20131004254
公開日2013年8月21日 申請日期2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月1日
發(fā)明者特迪·賈菲, 茨維卡·米勒 申請人:蓋威有限公司