本公開的實施方式總體涉及制造加工系統(tǒng)的領(lǐng)域，更具體地涉及一種用于采用重定向主軸冷卻空氣的機器的切屑回收系統(tǒng)，以形成會聚在靠近真空回收端口的集中點處的補充錐形上升噴流。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的飛行器機翼組裝是在豎直取向上完成的。然而，隨著制造系統(tǒng)正在推動更高的速率和提高的生產(chǎn)率，趨勢正移向水平建造線。雖然水平建造提供了許多優(yōu)點，但是它增添了大量的頂鉆。“向上”鉆孔會導(dǎo)致更多關(guān)注于鉆孔副產(chǎn)物回收，因為任何未回收的切屑、冷卻劑或灰塵將落到下方的鉆孔、末端執(zhí)行器、操作者和任何機器部件上。這些污染物可能導(dǎo)致鉆孔系統(tǒng)的機械問題，造成環(huán)境問題，以及/或者降低機器有效性。真空回收系統(tǒng)在當(dāng)前的鉆孔系統(tǒng)中被采用，但可能不會形成足夠的壓差來捕獲形成為鉆孔副產(chǎn)物的所有的切屑、冷卻劑或灰塵。

傳統(tǒng)上，主軸用從中流過的液體冷卻劑操作，以在操作期間去除熱量。液體冷卻器("制冷機")較重，需要閉合系統(tǒng)的連接，并且為機器增添了維護(hù)項目。因此越來越多地采用氣冷式主軸。淹沒過主軸以去除熱量的空氣通常作為廢產(chǎn)物被排放至大氣通風(fēng)口。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本文中公開的實施方式提供了一種鉆孔副產(chǎn)物回收系統(tǒng)，其采用定位成鄰近工件的真空護(hù)罩。主軸從基座延伸并且接合工具。所述主軸使所述工具豎直往復(fù)地向上穿過所述真空護(hù)罩中的孔以接合所述工件。周向空氣噴流靠近所述主軸的基座發(fā)射并被導(dǎo)向所述真空護(hù)罩。

實施方式提供了一種用于鉆孔副產(chǎn)物回收的方法，其中通過真空護(hù)罩抽吸真空，所述真空護(hù)罩定位成鄰近工件并且在鉆孔主軸組件上方。周向空氣噴流設(shè)置在所述鉆孔主軸組件的基座處，以導(dǎo)向所述真空護(hù)罩。然后，使所述鉆孔主軸組件往復(fù)向上穿過所述真空護(hù)罩中的孔。

已討論的特征、功能和優(yōu)點可以在本公開的各實施方式中獨立實現(xiàn)，或者可在其它實施方式中組合，其進(jìn)一步細(xì)節(jié)可以參考以下描述和附圖看到。

附圖說明

圖1是采用本文中公開的實施方式的示例性頂鉆系統(tǒng)的繪圖；

圖2是示出真空導(dǎo)管的圖1的鉆孔系統(tǒng)的壓腳的詳細(xì)繪圖；

圖3是示出主軸空氣流動方向歧管的圖1的鉆孔系統(tǒng)的鉆孔主軸的詳細(xì)繪圖；

圖4a是主軸空氣流動方向歧管的詳細(xì)視圖；

圖4b是主軸空氣流動方向歧管的示出空氣導(dǎo)管的詳細(xì)隱藏線視圖；

圖4c是沿著圖4a中的線4c-4c截取的剖視圖；

圖4d是沿著圖4a中的線4d-4d截取的剖視圖；

圖5是示出采用公開的實施方式來回收鉆孔副產(chǎn)物的方法的流程圖；

圖6是描繪可采用公開的實施方式的飛行器制造及檢修方法的流程圖；以及

圖7是描繪可采用公開的實施方式的飛行器的流程圖。

具體實施方式

本文中描述的實施方式提供這樣的系統(tǒng)，以增強對頂鉆系統(tǒng)的鉆孔副產(chǎn)物的捕獲并且出于額外益處而重新用于主軸冷卻空氣而非作為廢物排放至大氣。更具體地，本文中公開的實施方式提供這樣的系統(tǒng)，用于主軸冷卻排放空氣的重定向，作為鉆孔副產(chǎn)物回收的第二功能。雖然本文中公開的實施方式采用了鉆孔機器，但是本文的結(jié)構(gòu)和方法可在替代實施方式中采用，用于鉸孔、銑削、锪孔、锪鉆、沉孔、軌道鉆孔或砂磨/研磨的加工系統(tǒng)的副產(chǎn)物回收。

空氣從冷卻系統(tǒng)出口通向一零件或一組零件，提供這樣的歧管，即該歧管重定向會聚在集中點處并且在鉆機后面形成正壓區(qū)的一系列噴流中的空氣流，推動鉆孔副產(chǎn)物向上進(jìn)入真空收集系統(tǒng)。從而防止任何松散的切屑、灰塵或其它鉆孔副產(chǎn)物逃逸并弄臟較大的系統(tǒng)。通過將該空氣流以錐形模式會聚到集中點，防止任何松散的切屑、灰塵或其它鉆孔副產(chǎn)物逃逸并弄臟較大的系統(tǒng)。使用鉆孔冷卻空氣排放作為供給，不需要額外的程序控制。每當(dāng)鉆機旋轉(zhuǎn)并因此需要主軸冷卻時，被排放的冷卻空氣流動?？刹捎萌S(3d)打印技術(shù)，在重定向并瞄準(zhǔn)空氣噴流以在工具后面形成集中點的流動歧管中形成復(fù)雜的內(nèi)部空腔。這些內(nèi)部空腔可能不能使用傳統(tǒng)加工操作由單個零件生產(chǎn)，并且將通常需要實施鑄造技術(shù)。

參照附圖，圖1示出了鉆孔系統(tǒng)10，其設(shè)計為在組裝線(諸如飛行器機翼水平組裝線)中的工件(以虛線示出為元件8)上頂鉆。鉆孔系統(tǒng)10包括壓腳12和鉆孔主軸組件16，該鉆孔主軸組件16位于壓腳的豎直下方用于進(jìn)行向上操作。

如圖2中詳細(xì)看到的，壓腳12結(jié)合有一體的真空護(hù)罩13，采用真空導(dǎo)管14以捕獲并去除鉆孔副產(chǎn)物。真空護(hù)罩13被定位成使壓腳12鄰近工件并且具有孔15，該孔15大到足以容納各種鉆孔主軸或附接至鉆孔主軸組件以在工件上進(jìn)行操作的其它工具。

鉆孔系統(tǒng)10中的鉆孔主軸組件16被詳細(xì)地示出在圖3中并且包括具有旋轉(zhuǎn)基座19的電機驅(qū)動系統(tǒng)18，鉆孔主軸20(也被稱為主軸)從該旋轉(zhuǎn)基座19與關(guān)聯(lián)的夾頭22一起延伸，諸如鉆頭24和鉸刀26的加工工具可安裝在該關(guān)聯(lián)的夾頭22中。因此，主軸20從基座19延伸并且接合工具。鉆孔主軸組件16與滑架28一起安裝在豎直軌道30上，允許組件豎直往復(fù)地操作以從與待鉆孔工件的初始接觸部向上驅(qū)動主軸和關(guān)聯(lián)的鉆孔到鉆孔完成的操作終止部。對于示出的實施方式，鉸刀26定位在鉆孔主軸的操作終止部處供鉆孔主軸組件進(jìn)行豎直運動，并且鉆頭24和鉸刀26往復(fù)穿過真空護(hù)罩13中的孔15(如圖1和圖2中看到的)，以在工件中鉆孔和鉸孔。冷卻空氣供給導(dǎo)管32連接到基座19，以在鉆孔主軸的高速旋轉(zhuǎn)期間冷卻主軸電機驅(qū)動系統(tǒng)。冷卻空氣在內(nèi)部傳送到鉆孔主軸組件16以冷卻電機和驅(qū)動部件(未示出)并且在配件34中退出。饋送導(dǎo)管36a和36b將退出的冷卻空氣引導(dǎo)到歧管38。對于示出為允許用于冷卻空氣供給導(dǎo)管32的間隙的實施方式，歧管38被分為第一半歧管40a和第二半歧管40b，該第一半歧管40a和第二半歧管40b安裝到電機驅(qū)動系統(tǒng)18的靠近基座19的頂部凸緣42。

如圖4a至圖4d中詳細(xì)看到的，歧管38結(jié)合有連接到內(nèi)部通道46的多個孔口44，從連接到饋送導(dǎo)管36a和36b的入口廊道48a和48b接收空氣流。孔口44穿過周向傾斜表面50以形成基本上圍繞鉆孔主軸20的基座的周向空氣噴流并且向上導(dǎo)向真空護(hù)罩13。對于示出的實施方式，噴嘴單元52用導(dǎo)管53插入到孔口(圖中僅示出孔口的一部分)中，以增強流動控制。周向傾斜表面50具有相對于主軸軸線56的角度54，借此退出孔口44的空氣以錐形模式(由箭頭57表示)引導(dǎo)到集中部(由元素58表示)。對于示出的示例，集中部58位于鉆頭24的基座處，靠近鉸刀26的基座。從集中部58退出的空氣提供了提升柱60，向上推動包括切屑、冷卻劑或灰塵的任何鉆孔副產(chǎn)物，以在壓腳12中的真空護(hù)罩13的抽吸模式內(nèi)捕獲而拉過真空導(dǎo)管14。理想的是，在所有孔口44的流體匯聚的集中部58處，因為徑向向量分量將抵消，所以所有的動量都將轉(zhuǎn)化為軸向運動?？赡艽嬖谝恍┩牧?，但凈流動是沿著主軸軸線的，所以提升柱獨立于鉆孔長度或從護(hù)罩去除的距離而將鉆孔副產(chǎn)物運送到真空護(hù)罩中。

提升柱60從集中部延伸以在操作終止部(示例性實施方式的鉸刀)逼近由壓腳保持的工件時繼續(xù)有效。在操作終止部被接收于真空護(hù)罩13的孔15中、鉸刀26在針對描述的實施方式的工件上鉸孔接觸時，鉆孔主軸組件16的向上往復(fù)停止。加工操作的所有副產(chǎn)物保持由提升柱60朝向此構(gòu)造中的真空護(hù)罩13所包圍的集中部58向上引導(dǎo)。對于示出的實施方式，將歧管38分為半歧管40a和40b提供了雙新月形狀，第一孔62暴露出基座19和鉆孔主軸20以容易進(jìn)出。另外，歧管的分割構(gòu)造為冷卻空氣供給導(dǎo)管32提供第二孔64。在替代的機器實施方式中，歧管可以是連續(xù)環(huán)或多個歧管，每個歧管均具有以相對的關(guān)系布置的子組孔口，從而形成通向集中部58的錐形流動模式。

對于示例實施方式，在半歧管的通道中提供的空氣壓力在65到90磅/平方英寸(psi)(448到620千帕斯卡(kpa))的范圍內(nèi)，名義上為75psi(517kpa)，孔口和噴嘴單元的大小被設(shè)計成提供6到8立方英尺/分鐘(ft³/min)(0.17到0.23立方米/分鐘(m³/min))的流動速率。噴嘴單元中的導(dǎo)管成形為具有大致恒定橫截面以維持退出空氣的大致恒定速度，不會使流過噴嘴單元的空氣加速或減速。提供大致平穩(wěn)過渡以避免背壓，通過將背壓引入到系統(tǒng)可能會負(fù)面影響上游系統(tǒng)。噴嘴單元中的導(dǎo)管的通道可以是圓形、螺旋形、任何其它形狀或分隔為多個通道以最佳地分配流體。這些通道橫截面的比率可被調(diào)節(jié)以優(yōu)化噴流速度。

公開的實施方式允許如圖5中示出的鉆孔副產(chǎn)物回收的方法。參照圖1、圖2和圖5，步驟502：通過真空護(hù)罩13抽吸真空，由壓腳12將真空護(hù)罩13定位成鄰近工件8并且在鉆孔主軸組件16上方。步驟504：啟動鉆孔主軸組件16，并且將冷卻空氣傳導(dǎo)通過鉆孔主軸組件16進(jìn)行冷卻；并且進(jìn)一步參照圖3，步驟506：然后基本上圍繞從鉆孔主軸組件16延伸的鉆孔主軸20的基座19將冷卻空氣傳送到歧管38。步驟508：將空氣排放通過歧管38中的孔口44，以在鉆孔主軸20的基座19處提供周向空氣噴流；將空氣導(dǎo)向真空護(hù)罩13。步驟510：周向空氣噴流由孔口44以大致錐形模式導(dǎo)向靠近鉆孔主軸20的操作終止部的集中部58。孔口44可穿過歧管38上的傾斜表面50，以提供期望的錐形模式。噴嘴單元52可安裝在孔口44中，用于額外的流動控制。步驟512：使鉆孔主軸組件16往復(fù)向上穿過真空護(hù)罩13中的孔15，以在工件8上鉆孔或進(jìn)行其他操作；并且步驟514：鉆孔副產(chǎn)物由空氣噴流流入真空護(hù)罩13中。

可在如圖6中示出的飛行器制造及檢修方法600(方法600)以及如圖7中示出的飛行器700的背景下采用本公開的實施方式。在預(yù)生產(chǎn)期間，示例性方法600可包括飛行器700的規(guī)范和設(shè)計604以及材料采購606。在生產(chǎn)期間，發(fā)生飛行器700的部件及子組件制造608以及系統(tǒng)整合610。此后，飛行器700可經(jīng)歷認(rèn)證和交付612，以便置于服役614之中。在為客戶服役的同時，飛行器700定期做日常維護(hù)及檢修616(其還可包括改造、重構(gòu)、翻新等等)。

方法600的各種過程均可由系統(tǒng)整合商、第三方和/或運營商(例如是客戶)執(zhí)行或進(jìn)行。出于對此描述的目的，系統(tǒng)整合商可包括(但不限于)任何數(shù)量的飛行器制造商和主系統(tǒng)分包商；第三方可包括(但不限于)任何數(shù)量的供貨商、分包商和供應(yīng)商；并且運營商可以是(但不限于)航空公司、租賃公司、軍事單位、服務(wù)組織等。

如圖7所示，由示例性方法600生產(chǎn)的飛行器700可包括具有多個系統(tǒng)720和內(nèi)飾722的機身718。高級系統(tǒng)720的示例包括推進(jìn)系統(tǒng)724、電氣系統(tǒng)726、液壓系統(tǒng)728、環(huán)境系統(tǒng)730和飛行控制系統(tǒng)732中的一種或多種系統(tǒng)。還可包括任何數(shù)量的其它系統(tǒng)。雖然示出了航空航天示例，但是本公開的實施方式可應(yīng)用到其它行業(yè)。

在生產(chǎn)及檢修方法600中的任何一個或多個階段期間可采用本文中體現(xiàn)且如前所述的設(shè)備和方法。例如，對應(yīng)于生產(chǎn)過程608的部件或子組件能以類似于在飛行器700處于服役時生產(chǎn)的部件或子組件的方式來制作或制造。另外，例如在生產(chǎn)階段608和610期間，可利用一個或多個設(shè)備實施方式、方法實施方式或它們的組合，以大大加快飛行器700的組裝或降低飛行器700的成本。類似地，在飛行器700處于服役時，例如(但不限于)可在維護(hù)及檢修616期間利用一個或多個設(shè)備實施方式、方法實施方式或它們的組合。

進(jìn)一步，本公開提供根據(jù)以下條款的實施方式：

條款1、一種加工副產(chǎn)物回收系統(tǒng)，所述加工副產(chǎn)物回收系統(tǒng)包括：

真空護(hù)罩，所述真空護(hù)罩被定位成鄰近工件；

主軸，所述主軸從基座延伸并且接合工具，所述主軸使所述工具豎直往復(fù)地向上穿過所述真空護(hù)罩中的孔以接合所述工件；以及

周向空氣噴流，所述周向空氣噴流靠近所述主軸的基座發(fā)射并被導(dǎo)向所述真空護(hù)罩。

條款2、根據(jù)條款1所述的加工副產(chǎn)物回收系統(tǒng)，其中，所述真空護(hù)罩被安裝在適于接合所述工件的壓腳中。

條款3、根據(jù)條款1或2所述的加工副產(chǎn)物回收系統(tǒng)，其中，所述主軸和基座被可操作地安裝在具有頂部凸緣的電機驅(qū)動系統(tǒng)中，并且所述周向空氣噴流從安裝到所述頂部凸緣的歧管發(fā)射。

條款4、根據(jù)條款3所述的加工副產(chǎn)物回收系統(tǒng)，其中，所述電機驅(qū)動系統(tǒng)被結(jié)合在鉆孔主軸組件中，所述鉆孔主軸組件與滑架一起安裝在豎直軌道上，允許所述鉆孔主軸組件的豎直往復(fù)。

條款5、根據(jù)條款3或4所述的加工副產(chǎn)物回收系統(tǒng)，其中，所述歧管結(jié)合有多個孔口，以基本上圍繞所述基座形成所述周向空氣噴流。

條款6、根據(jù)條款5所述的加工副產(chǎn)物回收系統(tǒng)，所述加工副產(chǎn)物回收系統(tǒng)進(jìn)一步包括：冷卻空氣供給導(dǎo)管，所述冷卻空氣供給導(dǎo)管操作性地連接到所述電機驅(qū)動系統(tǒng)以供給冷卻空氣；配件，所述配件被連接為接收被排放冷卻空氣；以及至少一個饋送導(dǎo)管，所述至少一個饋送導(dǎo)管連接在所述配件與所述歧管之間。

條款7、根據(jù)條款6所述的加工副產(chǎn)物回收系統(tǒng)，其中，所述至少一個導(dǎo)管連接到在所述歧管中與所述孔口流體連通的內(nèi)部通道。

條款8、根據(jù)條款7所述的加工副產(chǎn)物回收系統(tǒng)，其中，所述歧管中的所述內(nèi)部通道包含介于65到90磅/平方英寸(psi)(448到620千帕斯卡(kpa))之間的被排放冷卻空氣。

條款9、根據(jù)條款7或8所述的加工副產(chǎn)物回收系統(tǒng)，其中，所述歧管包括由所述孔口穿過的周向傾斜表面。

條款10、根據(jù)條款9所述的加工副產(chǎn)物回收系統(tǒng)，其中，所述傾斜表面將所述孔口定位成以錐形模式導(dǎo)向靠近所述工具的操作終止部的集中部的方式來發(fā)射所述周向空氣噴流。

條款11、根據(jù)條款10所述的加工副產(chǎn)物回收系統(tǒng)，所述加工副產(chǎn)物回收系統(tǒng)進(jìn)一步包括噴嘴單元，所述噴嘴單元可操作地連接到所述孔口。

條款12、根據(jù)條款11所述的加工副產(chǎn)物回收系統(tǒng)，其中，所述孔口和噴嘴單元適于為所述空氣噴流提供6到8立方英尺/分鐘(ft³/min)(0.17到0.23立方米/分鐘(m³/min))的被排放冷卻空氣。

條款13、根據(jù)條款11或12所述的加工副產(chǎn)物回收系統(tǒng)，其中，所述噴嘴單元結(jié)合有具有適于維持恒定流動速度的大致恒定橫截面的導(dǎo)管。

條款14、根據(jù)條款6至13中的任一項所述的加工副產(chǎn)物回收系統(tǒng)，其中，所述歧管包括具有第一孔和第二孔的呈雙新月形狀的第一半歧管和第二半歧管，所述第一孔暴露出所述基座和鉆孔主軸，并且所述第二孔接收所述冷卻空氣饋送導(dǎo)管，所述至少一個供給導(dǎo)管包括將所述配件與所述第一半歧管互連的第一供給導(dǎo)管、以及將所述配件與所述第二半歧管互連的第二供給導(dǎo)管。

條款15、一種用于加工副產(chǎn)物回收的方法，所述方法包括：

通過真空護(hù)罩抽吸真空，所述真空護(hù)罩定位成鄰近工件并且在鉆孔主軸組件上方；

將周向空氣噴流從所述鉆孔主軸組件的基座導(dǎo)向所述真空護(hù)罩；以及

使所述鉆孔主軸組件往復(fù)向上穿過所述真空護(hù)罩中的孔。

條款16、根據(jù)條款15所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括：將冷卻空氣傳導(dǎo)通過所述鉆孔主軸組件以進(jìn)行冷卻；以及，將冷卻空氣傳送到基本上圍繞從所述鉆孔主軸組件延伸的鉆孔主軸的基座的歧管。

條款17、根據(jù)條款16所述的方法，其中，將周向空氣噴流導(dǎo)向的步驟進(jìn)一步包括：通過所述歧管中的孔口排放所述冷卻空氣。

條款18、根據(jù)條款17所述的方法，其中，所述周向空氣噴流由所述孔口以大致錐形模式導(dǎo)向靠近所述鉆孔主軸的操作終止部的集中部。

條款19、根據(jù)條款18所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括：所述孔口穿過所述歧管中的傾斜表面以產(chǎn)生所述錐形模式。

條款20、根據(jù)條款19所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括：將噴嘴單元安裝在所述孔口中用于流動控制。

現(xiàn)在已按照專利法規(guī)的要求詳細(xì)描述了本公開的各實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識本文中公開的具體實施方式的修改和替換。這樣的修改在如隨附權(quán)利要求書限定的本公開的范圍和意圖內(nèi)。