[发明专利]定子制造方法及涡旋切割刀装置

说明书

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