用于加工航空部件的设备、刀片和方法

技术领域

本发明涉及用于加工航空部件的设备和方法，尤其涉及用于在航空部件中加工至少一个花键的设备和方法。

背景技术

在航空部件(比如齿轮或其它啮合部件)中形成花键的情况下，这些花键所需的尺寸公差较窄。在这方面，尺寸公差应至少在ANSI B92.1第4类允许的窄公差内。为了满足这些窄尺寸公差，目前的情况是航空部件中的花键使用订做的齿轮成形机和/或滚齿机来形成。虽然这些机器能够将花键形成到上述相对窄的公差，但是这些机器相对较慢并且也相对昂贵。

使用这些机器的另一个缺点是，它们不能对形成的花键进行边缘断裂，其是花键的边缘被倒圆/倒角以去除任何尖锐边缘的地方。因此，使用这些机器形成的任何花键都必须在单独的机器上进行后处理，以执行边缘断裂步骤。

本文描述的发明的发明人已经设计了一种根本不同的方式来生产这种带花键的航空部件，这避免了使用齿轮成形机和滚齿机，并且能够形成复杂且精确的花键。

发明内容

本发明的多个方面在所附权利要求书中阐述。

从本文描述的发明的第一方面来看，提供了一种用于在航空部件中加工至少一个花键的设备，该设备包括限定轴向方向的保持器以及能够附接到保持器的切削刀片，保持器能够围绕该轴向方向移动，其中该设备还包括用于围绕第二方向将切削刀片附接到保持器的联接器，第二方向垂直于保持器的轴向方向。

通过将切削刀片围绕垂直于保持器的轴向方向的第二方向附接到保持器，已经发现这允许切削刀片以更小的公差制出切口，这是因为这种对准使得切削刀片将变松并且因此在设备使用期间相对于保持器移动的可能性更小(注意：切削刀片的这种移动将降低其生成的切口的精度)。考虑到切削刀片以更小公差进行切削的这种能力，这使得该设备适合用于在航空部件中加工花键。

根据一些实施例，切削刀片可以包括至少一个切削齿，其中每个切削齿包括切削刃；其中切削刀片包括第一基准面，该第一基准面与每个切削刃隔开相应的预定间距。在这种实施例中，第一基准面(其可以包括一个或多个第一基准点)因此可以被构造用以在每个切削刃用于在航空部件中加工所述至少一个花键之前更好地确保每个切削刃在设备上的正确位置。在这方面，通过相对于预定的参考位置确定切削刀片的第一基准面的至少一个位置；并且然后补偿第一基准面的所述至少一个位置相对于预定的参考位置的差异，这允许在部件中加工任何花键之前，第一基准面(以及因此每个切削刃)相对于部件定位和定向在更正确的位置。以这种方式，第一基准面的设置因此有利于改进每个切削刃相对于被加工的部件的放置，这对于在ANSI B92.1第4类允许的窄公差内形成花键的情况是有益的。

在存在第一基准面的这种实施例中，在这种实施例中的一些特定实施例中，第一基准面可以包括切削刀片上的外部平坦表面。

为了进一步提高能够相对于预定的参考位置确定切削刀片的第一基准面的位置的精度，根据一些实施例，第一基准面可以被抛光。

在一些实施例中，联接器包括狭槽，该狭槽在第二方向上延伸，并且该狭槽延伸穿过切削刀片和保持器中的一个；以及连接到切削刀片和保持器中的另一个的伸长构件，其中该伸长构件能够在第二方向上穿过狭槽，用于将切削刀片附接到保持器。

在一些实施例中可以具有圆柱形或圆形横截面的狭槽的存在连同伸长构件(例如螺栓或螺钉，其伸长轴线平行于第二方向)一起在切削刀片和保持器之间提供了特别方便且有效的联接。

在一些实施例中，切削刀片和保持器中的至少一个包括第一对准特征，用于将切削刀片相对于保持器定向在单一朝向上。通过确保切削刀片以相对于保持器的单一朝向插入，这也减轻了由切削刀片被不正确地插入(即相对于保持器处于不正确朝向)导致的制造误差。在一些实施例中，第一对准特征可操作以确保对于给定的切削刀片(或反之亦然，对于给定的保持器)，所述切削刀片(保持器)可被使用并适当地与具有不同形状和尺寸的多个不同保持器(切削刀片)对准。通过针对这种制造误差和未对准提供这种缓解，该设备在用于在制造公差较窄的航空部件中加工至少一个花键的使用方面更为有效。

在存在第一对准特征的情况下，第一对准特征可以包括处在保持器中的凹部，并且当切削刀片附接到保持器时，切削刀片位于该凹部中。

第一对准特征可包括处在保持器上的第一肩部，其中当切削刀片附接到保持器时，切削刀片抵靠第一肩部定位。在这种实施例中，第一对准特征可以包括处在保持器上的第二肩部，其中当切削刀片附接到保持器时，切削刀片抵靠第二肩部定位，并且其中第二肩部垂直于第一肩部。

在上述情况下，每个肩部和/或来自第一对准特征的凹部的设置都有助于减轻切削刀片被不正确地插入/未对准，这因此有助于设备按照航空部件所需的标准加工花键。

在一些实施例中，保持器可以包括多个冷却剂出口，用于冷却剂流体从保持器朝向航空部件的通过，其中当切削刀片经由联接器附接到保持器时，切削刀片定位在多个冷却剂出口中的第一冷却剂出口和第二冷却剂出口之间。通过将冷却剂出口设置在切削刀片的任一侧，这更好地确保了工件/加工的部件(尤其是航空工业中常用的钛制成的部件)和切削刀片在部件被加工时保持在正确的温度，并且还确保了任何生成的切屑有效地从被加工的区域排出。这些技术效果一起有助于更好地确保加工的部件能够被制造到航空部件所需的公差。

切削刀片可以包括至少一个切削齿，并且在一些实施例中，该至少一个切削齿包括多个切削齿。设置在切削刀片上的切削齿的数量可以根据正被加工的部件以及加工部件承受来自多于一个的齿的同时加工的强度而变化。在这方面，在存在多于一个的齿的情况下，这名义上允许同时产生多个花键，这从而允许更快地制造航空部件。在存在多于一个的齿的情况下，在一些实施例中，每个齿可以具有不同的形状，因为这名义上允许产生具有特别复杂几何形状的花键。在一些实施例中，切削刀片上多于一个的切削齿的存在可以提供允许在加工工艺期间的不同时间使用不同齿的可能性，例如通过允许一个齿被冷却而另一个齿被使用，这可以进一步有助于确保给定的加工部件可以被制造到航空应用所需的公差。

每个切削齿可以包括沿着切削刀片的长度方向延伸的切削刃，其中第二方向垂直于切削刀片的长度方向。

对于切削刀片上存在的每个切削齿，在一些实施例中，设想到的是，切削齿可以被加工到切削刀片中。在一些特定实施例中，这种加工可以包括冲压、压制和/或切削切削刀片中的至少一种，以将每个切削齿加工到切削刀片中。

保持器可包括第一轴向端和与第一轴向端相反的第二轴向端，其中切削刀片在附接到保持器时位于第一轴向端和第二轴向端之间。将切削刀片定位在保持器的第一轴向端和第二轴向端之间是特别不常规的，但是已经发现这样使得更容易将冷却剂供给到位于切削刀片的任一侧的任何冷却剂出口。

在这种实施例中，保持器可以包括从第一轴向端朝向第二轴向端延伸的变窄部分，其中保持器在该变窄部分中的最大宽度从第二轴向端朝向第一轴向端减小，并且其中切削刀片当附接到保持器时位于保持器的变窄部分中，其中保持器的宽度方向垂直于保持器的轴向方向。通过将切削刀片定位在变窄部分中，这更好地允许切削刀片从被加工的部件在更紧的空间内(例如，在部件的内部上)加工出更小的零件。

该设备还可以包括附接到保持器的可旋转构件，其中该可旋转构件能够绕第一旋转轴线旋转，并且能够绕不平行于第一旋转轴线的第二旋转轴线旋转。在这种实施例中，该设备还可以包括在可旋转构件和保持器之间的第二对准特征，用于将保持器相对于可旋转构件定向在单一朝向上。每个可旋转构件的存在允许切削刀片相对于被加工的部件更容易定向，使得切削刀片可以更容易地产生每个所需花键的形状。

在一些实施例中，该设备可以被构造用以允许切削刀片在附接到保持器时围绕4、5或6个移动轴中的至少一者移动。对于五个移动轴，这些轴可以包括笛卡尔坐标系中的移动，例如围绕垂直的X、Y和Z线性轴的移动，以及围绕彼此不平行的第一旋转轴线和第二旋转轴线的旋转移动。方便的是，这5个移动轴的设置允许切削刀片从任何方向接近工件，使得使用该设备可以更容易地产生给定的花键。对于6个移动轴，在一些实施例中，可以提供附加的第三旋转轴线，其不平行于第一旋转轴线或第二旋转轴线中的任一个旋转轴线。

该设备还可以包括通过联接器附接到保持器的切削刀片。

在一些实施例中，切削刀片可以是CBN切削刀片。

从本文描述的发明的第二方面来看，提供了一种用于在航空部件中加工至少一个花键的设备，该设备包括保持器和能够附接到保持器的切削刀片，其中该设备还包括用于将切削刀片附接到保持器的联接器，其中保持器包括用于将切削刀片相对于保持器定向在单一朝向上的第一对准特征。如上所述，确保切削刀片以相对于保持器的单一朝向插入减轻了由切削刀片不正确插入引起的制造误差，这有助于确保加工的部件能够被制造到航空应用中所需的公差。

根据一些实施例，并且如上所述，切削刀片可以包括至少一个切削齿，其中每个切削齿包括切削刃；其中切削刀片包括第一基准面，该第一基准面与每个切削刃间隔开相应的预定间距。在这种实施例中，第一基准面(其可以包括一个或多个第一基准点)因此可以被构造用以确保每个切削刃在其用于在航空部件中加工所述至少一个花键之前在设备上更正确的定位。

在一些实施例中，上述设备中的每一个设备可以具体地是花键加工设备。

从本文描述的发明的第三方面来看，提供了一种用于在航空部件中加工至少一个花键的切削刀片，该切削刀片包括至少一个切削齿，每个切削齿包括沿着切削刀片的长度方向延伸的切削刃，其中该切削刀片包括围绕切削刀片的宽度方向延伸的至少一个联接器，其中宽度方向垂直于长度方向，其中联接器被构造用以以可释放的方式将切削刀片附接到用于保持和移动切削刀片以在航空部件中加工所述至少一个花键的设备。

根据一些实施例，每个切削齿可以包括切削刃；其中切削刀片包括第一基准面，该第一基准面与每个切削刃间隔开相应的预定间距。在这种实施例中，并且如前所述，第一基准面可以用于在每个切削刃用于在部件中加工至少一个花键之前更好地确保每个切削刃的正确位置。在这方面，然后可以相对于预定的参考位置确定切削刀片的第一基准面的至少一个位置；并且然后补偿第一基准面的所述至少一个位置相对于预定的参考位置的差异，从而确保第一基准面(以及因此每个切削刃)在任何将花键在部件中加工出来之前被定位和定向在更正确的位置。

在切削刀片包括第一基准面的上述实施例中，根据其一些实施例，可以提供一种方法，包括切削刀片和来自用于保持和移动切削刀片以在航空部件中加工至少一个花键的设备的保持器；其中该方法包括：

将切削刀片附接到保持器；

相对于预定的参考位置确定切削刀片的第一基准面的至少一个位置；和

补偿第一基准面的所述至少一个位置相对于预定的参考位置的差异。

在上述方法中，根据一些实施例，补偿第一基准面的所述至少一个位置相对于预定的参考位置的差异可以包括调节设备和切削刀片相对于航空部件的位置。

在一些实施例中，设备和切削刀片相对于航空部件的位置的这种调节可以包括移动设备和航空部件中的一个，但是不移动设备和航空部件中的另一个。

在上述方法中，一旦已根据需要执行了对第一基准面的所述至少一个位置相对于预定的参考位置的差异的补偿，则在一些实施例中，该方法还可以包括使包括附接到保持器的切削刀片的设备相对于部件移动，以使用所述至少一个切削齿从部件切削第一部分材料，以在航空部件中产生所述至少一个花键。

从本文描述的发明的第四方面来看，提供了一种使用根据本发明第一或第二方面的设备在航空部件中加工至少一个花键的方法。

从本文描述的发明的第五方面来看，提供了一种使用本发明第三方面的切削刀片在航空部件中加工至少一个花键的方法。

从本文描述的发明的第六方面来看，提供了一种使用包括保持器和附接到保持器的切削刀片的设备在航空部件中加工至少一个花键的方法，其中切削刀片包括用于从航空部件切削材料的至少一个切削齿，其中该方法包括：

使设备相对于航空部件移动，以使用所述至少一个切削齿从航空部件切削第一部分材料，以产生所述至少一个花键；和

使设备相对于航空部件移动，并且从航空部件切削第二部分材料，以在所述至少一个花键的边缘上产生圆角或倒角。

在上述方法中，所述至少一个花键的产生和随后在每个花键上执行的边缘断裂都是在同一操作中完成的，这使得部件的制造工艺更快，并且减少了在上述步骤在不同的设备上执行的情况下由部件被保持在不同的位置(并且因此被不同地加工)而导致的制造误差。

在上述方法的一些实施例中，在每个花键上执行的边缘断裂可以由来自设备的边缘断裂工具来执行。在一些特定实施例中，边缘断裂工具可以与切削刀片分离。

在上述方法的一些实施例中，所述至少一个花键可以是航空部件中的内花键或外花键。在给定该设备的性质时，该机器可以适合于从给定部件产生任意数量的内花键和/或外花键和内花键和/或外花键的任意组合。

在一些实施例中，所述至少一个花键可以包括围绕航空部件的周围延伸的多个花键，其中使设备相对于航空部件移动，以使用所述至少一个切削齿从航空部件切削第一部分材料以产生所述至少一个花键还包括：

使用所述至少一个切削齿切削航空部件，以产生所述多个花键中的第一花键；和

使用所述至少一个切削齿切削航空部件，以产生多个花键中的第二花键；

使用所述至少一个切削齿切削航空部件，以产生多个花键中的第三花键；

其中所述多个花键中的第三花键位于第一花键和第二花键之间，并且在第一花键和第二花键的产生之后产生第三花键。

通过不在第一花键之后直接产生第二花键，这允许在部件被加工时部件中的温度分布更均等，并且相比相邻花键被接连产生的对应部件，已经发现这是产生所需公差的花键的更有效的方式——特别是在特别薄壁且细长的部件中产生花键。

从本文描述的发明的第七方面来看，提供了一种花键成形设备，该花键成形设备包括用于多轴切削机床的刀具保持器，所述刀具保持器包括在使用中布置用以接纳切削刀片的联接器，其中切削刀片具有对应于期望的花键几何形状的切削表面几何形状。

在一些实施例中，切削刀片可以设有对应于一对相邻花键的切削表面几何形状。

在一些实施例中，多轴切削机床可以是5轴计算机数控铣削机床。方便地是，这5个移动轴的设置允许切削刀片从任何方向接近给定的工件，使得可以使用花键成形设备更容易地成形给定的花键。

从本文描述的发明的第八方面来看，提供了一种多轴铣削机床，其包括根据本发明的第七方面的任何实施例中要求保护的设备。

从本文描述的发明的第九方面来看，提供了一种操作如本发明的第八方面中所要求保护的多轴铣削机床的方法，所述方法包括以下步骤：

(A)使刀具保持器和切削刀片沿着机床的轴往复运动，以在待加工的零件中形成一个或多个花键；

(B)使待加工的零件相对于多轴铣削机床旋转预定角度；和

(C)重复步骤(A)和(B)，直至在零件周围形成预定数量的花键。

附图说明

现在将仅通过示例的方式并参考以下附图来描述本发明的一个或多个实施例，在附图中：

图1示出了用于在航空部件中加工至少一个花键的设备的示意图；

图2A示出了用于图1的设备中使用的保持器和切削刀片的透视图；

图2B示出了当从保持器的第一轴向端看时图2A的保持器和切削刀片的端视图；

图3A示出了在第一位置的类似于图1的用于在航空部件中加工至少一个花键的设备；

图3B示出了在第二位置的图3A的用于在航空部件中加工所述至少一个花键的设备；和

图3C示出了在第三位置的图3A的用于航空部件中加工所述至少一个花键的设备；

图4示出了用于图1的设备中的保持器的一部分和切削刀片的透视图；

图5示出了包括第一基准面的切削刀片的示意图，此时该第一基准面被用作在航空部件中加工至少一个花键的方法的一部分。

在本说明书中对现有技术文献的任何引用都不被认为是承认这种现有技术是本领域中众所周知的或形成本领域普通常识的一部分。如在本说明书中所使用的是，词语“包括”、“包含”和类似的词语不应被解释为排它性或穷尽的意思。换句话说，它们意在表示“包括但不限于”。本发明参考以下实施例被进一步描述。应理解，所要求保护的本发明并不旨在以任何方式受到这些示例的限制。还将认识到，本发明不仅覆盖各个单个实施例，还覆盖本文描述的实施例的组合。

本文描述的各种实施例仅仅是为了帮助理解和教导所要求保护的特征而给出的。这些实施例仅作为实施例的代表性示例提供，并且不是穷尽的和/或排它性的。应理解，本文描述的优点、实施例、示例、功能、特征、结构和/或其它方面不应被认为是对权利要求书所限定的本发明范围的限制或对权利要求书的等同物的限制，并且可以利用其它实施例，并且可以在不脱离所要求保护的发明的精神和范围的情况下进行修改。除了本文具体描述的那些之外，本发明的各个实施例可以适当地包括以下、由以下组成或基本上由以下组成：所公开的元件、部件、特征、零件、步骤、装置等的适当组合。此外，本公开可包括目前未要求保护、但将来可能要求保护的其它发明。此外，将认识到，本文描述的本发明方面的特征可以以任何合适的组合方便地且可互换地使用。

具体实施方式

参考图1和图2A-2B，示出了用于在航空部件200中加工至少一个花键205的设备10。该设备(其具体地可以是花键加工设备)包括限定轴向方向A1的保持器15以及能够附接到保持器15的切削刀片20，保持器15能够围绕轴向方向A1移动。在一些实施例中，切削刀片20可以是CBN切削刀片20。该设备还包括联接器25，用于围绕第二方向A2将切削刀片20附接到保持器15，第二方向A2垂直于保持器15的轴向方向A1。

在图1和图2A-2B中所示的实施例中，联接器25被显示为包括：狭槽30，该狭槽30在第二方向A2上延伸并且延伸穿过切削刀片20；和连接到保持器15的伸长构件(图中未示出)，该伸长构件限定伸长轴线。这样，伸长构件能够在第二方向A2上穿过狭槽30，用于将切削刀片20附接到保持器15，使得伸长轴线平行于第二方向A2。应理解，在其它实施例中，狭槽30可以替代地是延伸穿过保持器，其中伸长构件连接到切削刀片。

在一个特定实施例中，狭槽30可以采取孔的形式，伸长构件穿过该孔被接纳，该伸长构件可以采取螺钉或螺栓的形式，该螺钉或螺栓拧入保持器15的一部分内，以便在螺钉/螺栓的头部和保持器15的螺钉/螺栓被拧入的那一部分之间固定保持器15。在这种实施例中，于是，螺钉/螺栓的伸长轴线平行于第二方向A2。

为了更好地使切削刀片相对于保持器对准，保持器15可以包括第一对准特征，用于将切削刀片20相对于保持器15定向在单一朝向上。在一些实施例中，第一对准特征可以包括处在保持器中的凹部35，并且当切削刀片附接到保持器15时，切削刀片20位于凹部35中。在一些实施例中，第一对准特征可以包括处于保持器上的第一肩部40，其中当切削刀片附接到保持器时，切削刀片抵靠第一肩部定位。第一对准特征还可以包括处在保持器上的第二肩部45，其中当切削刀片附接到保持器时，切削刀片抵靠第二肩部定位，并且其中第二肩部45垂直于第一肩部40。

为了帮助确保部件200和切削刀片20在部件被加工时保持在正确的温度，在一些实施例中，保持器15可以包括多个冷却剂出口50，用于使冷却剂流体从保持器朝向航空部件通过，其中当切削刀片20经由联接器附接到保持器15时，切削刀片20定位在多个冷却剂出口50中的第一冷却剂出口51和第二冷却剂出口52之间。

转到切削刀片20，该切削刀片20被显示为包括至少一个切削齿55。在图2A-2B中所示的实施例中，切削刀片20被显示为包括多个切削齿，即两个切削齿。每个切削齿55包括沿着切削刀片的长度方向A3延伸的切削刃60，其中第二方向A2垂直于切削刀片的长度方向A3。

在图中所示的实施例中，保持器15被显示为包括第一轴向端15A和与第一轴向端15A相反的第二轴向端15B。当切削刀片附接到保持器上时，切削刀片于是位于第一轴向端15A和第二轴向端15B之间。在一些特定实施例中，保持器15可以包括从第一轴向端15A朝向第二轴向端15B延伸的变窄部分65，其中保持器在该变窄部分中的最大宽度W从第二轴向端15B朝向第一轴向端15A减小。在那里，保持器的宽度方向W1垂直于保持器A1的轴向方向。在这种实施例中，切削刀片在附接到保持器时也可以位于保持器的变窄部分中。

参考图3A-3C，该设备还可以包括附接到保持器的可旋转构件100，其中可旋转构件能够绕第一旋转轴线R1旋转，并且能够绕不平行于第一旋转轴线R1的第二旋转轴线R2旋转。为了有助于将保持器15附接到可旋转构件100，可以在可旋转构件100和保持器15之间提供第二对准特征，以用于将保持器15相对于可旋转构件100定向在单一朝向上。在图3A-3C的实施例中，第二对准特征被显示为两个凹槽70，每个凹槽70围绕保持器15的外表面的朝向第二轴向端15B定位的一部分延伸。在那里，凹槽70与可旋转构件100的内表面中的相应突起接合。然而，应理解，第二对准特征的确切形状和定位可以根据需要改变，只要可旋转构件100和保持器15能够相对于彼此适当地定向在单一朝向上就行。

可旋转构件100优选地是被构造用以也围绕笛卡尔坐标系移动，例如围绕垂直的线性轴X、Y和Z移动，如图3A中突出显示的那样。利用这三个另外的移动轴，图3A-3C的设备因此被构造用以允许切削刀片20在附接到保持器15时围绕五个移动轴移动(即围绕轴X、Y和Z的平移移动，以及围绕轴线R1和R2的旋转移动)。应理解，在其它实施例中，可以提供不同数量的移动轴(例如，4或6个移动轴)。这可以通过向设备添加一个或多个另外的移动轴来实现，例如通过添加与第一旋转轴线R1或第二旋转轴线R2中的任一个旋转轴线不平行的另外的第三旋转轴线来实现。可替代地是，在一些实施例中，可以去除任意数量的X、Y和Z轴和/或其中一个或多个旋转轴线R1或R2，以提供少于5个的移动轴(例如，去除一个轴线，以提供4个移动轴)。

关于本文描述的设备的操作，参考图3A-3C显示了示例性操作，其显示了用于在航空部件200中产生内花键205的设备。为了产生花键205，切削刀片20(例如CBN切削刀片20)通过联接器附接到保持器15。在这点上，切削刀片20在凹部35内的定位以及抵靠保持器15的第一肩部40和第二肩部45的定位或者更一般地说是切削刀片20通过第一对准特征的定位确保了切削刀片20相对于保持器被正确地定位并处于正确的朝向上。

保持器15然后经由朝向保持器15的第二轴向端15B定位的凹槽70而附接到可旋转构件100。凹槽70在可旋转构件100的内表面的相应突起中的对准确保了保持器15(以及因此的切削刀片20)相对于可旋转构件100和被加工的部件被正确地定向，这在将花键形成在航空部件中的情况下是重要的，注意：在这种部件中允许的窄尺寸公差。

然后，基于来自计算机(图中未示出)的预定命令来操作该设备，该计算机连接到设备10并操作该设备10，以使设备10围绕其5个移动轴移动，从而在航空部件200中产生花键205，该航空部件200在加工工艺期间位于夹具上。在图3A-3C中所示的移动的情况下，设备10被显示为主要围绕z轴在向下方向上移动。当设备10围绕该z轴下降时，切削刀具/刀片20从航空部件200的内部去除材料，从而在航空部件200的内表面中加工内花键。

一旦产生了第一花键205，则设备10然后就可以基于来自计算机的命令移动，以便随后在航空部件中产生另一花键205。然后，可以根据需要重复该工艺，以在航空部件中制造出所需数量的花键。

如在图3A-3C中可以看到的是，在设备10的操作期间，冷却剂流体53从冷却剂出口50流出，以向切削刀具和被加工的航空部件提供充分的润滑和冷却作用，在加工航空部件的情况下，这对于帮助确保在允许的窄尺寸公差内产生部件是重要的。

当在航空部件中产生多个花键时，在一些实施例中，来自航空部件的相邻花键不是被顺序加工的。代替地是，在产生第一花键之后，下一个(第二个)产生的花键可以位于远离已产生的第一花键一定距离处，例如与航空部件上的第一花键在直径方向上相对。在产生第二花键后，然后可以产生第三花键，与第二花键接近第一花键相比，该第三花键更接近第一花键(可能邻近第一花键)。通过不在第一花键之后直接产生第二花键，这允许在加工部件时部件中的温度分布更均等，并且已经发现相比相邻花键是接连产生的对应部件，这是产生所需公差的花键的更有效方式——特别是在特别薄壁且细长的部件中产生花键。

在一些实施例中，为了帮助在航空部件200中产生花键205，切削刀片20的切削表面几何形状可以对应于花键205的期望花键几何形状，并且/或者对应于来自航空部件200的一对相邻花键205。

一旦已经使用切削刀片20加工/产生了航空部件200中的所有必要的花键205，则设备10然后可以用于基于从与设备10通信并控制设备10的计算机发送的预定命令而在花键205上执行边缘断裂。一旦边缘断裂步骤(在一些实施例中，边缘断裂步骤可以使用来自设备10(图中未示出，并且其可以与切削刀片20分离)的边缘断裂工具来执行，并且/或者可以使用来自设备10的切削刀片20来执行)已经完成，即必要的圆角或倒角已经施加到每个花键的边缘，则然后可以将航空部件200从其所保持的夹具上移除。

因此，相对于切削刀具20适当定位的冷却剂出口的存在；第一对准特征和第二对准特征；保持器15和切削刀具20之间的联接；以及产生多个花键的顺序；所有这些一起有助于使本文所述的设备适合于使用(CNC)加工工艺在航空部件中将花键加工出来，并加工到在这些部件所需的窄尺寸公差内(例如，在ANSI B92.1第4类允许的公差内)。

参照图4，根据一些实施例，切削刀片20可以包括基准面64，该基准面64与每个切削刃60间隔开相应的预定间距S

在用于在航空部件200中加工至少一个花键205的工艺中，可以使用第一基准面64(以及第一基准面64中的任何一个或多个第一基准点66)，以更好地确保每个切削刃60相对于被加工的部件200定位在正确的位置。在这方面，一旦切削刀片20附接到保持器15，则在部件200的任何加工之前，可以提供一种方法，该方法包括：相对于预定的参考位置P

预定的参考位置P

关于第一基准面64的所述至少一个位置P

一旦已经相对于预定的参考位置P

在这方面，在第一基准面64的每个位置P

如果确定了切削刀片的第一基准面64的所述至少一个位置P

关于该方法如何可以补偿第一基准面64的所述至少一个位置P

根据一些实施例，设备10(和切削刀片20)相对于部件200的位置的这种调节可以包括：移动设备10和部件200中的至少一个。在特定实施例中，部件200可以固定在适当的位置，使得补偿第一基准面64的所述至少一个位置P

一旦在补偿第一基准面64的所述至少一个位置P

因此，根据上述实施例，通过形成具有与每个切削刃60(或每个切削刃60的基准点68)间隔开正确的相应预定间距S

关于基准面64的几何形状，应理解，该基准面64可以根据需要采取多种不同的形式，只要它能够被用作可以从其开始进行相对于预定的参考位置P

类似地是，根据一些实施例，为了进一步提高能够测量第一基准面64(或第一基准面64的一个或多个基准点66；P

为了避免任何不确定性(doubt)，在切削刀片20上存在多于一个的切削齿55(并且因此多于一个的切削刃60)的实施例中，应理解，第一基准面64和每个切削刃60之间的相应的预定间距S

关于任何给定的间距S

因此，已经描述了一种用于在航空部件中加工至少一个花键的设备，该设备包括限定轴向方向的保持器，以及能够附接到保持器的切削刀片，保持器能够围绕轴向方向移动，其中该设备还包括用于围绕垂直于保持器的轴向方向的第二方向将切削刀片附接到保持器的联接器。

还描述了一种用于在航空部件中加工至少一个花键的设备，该设备包括保持器和能够附接到保持器的切削刀片，其中该设备还包括用于将切削刀片附接到保持器的联接器，其中该设备包括用于将切削刀片相对于保持器定向在单一朝向上的第一对准特征。

还描述了一种用于在航空部件中加工至少一个花键的切削刀片，该切削刀片包括至少一个切削齿，每个切削齿包括沿着切削刀片的长度方向延伸的切削刃，其中该切削刀片包括围绕切削刀片的宽度方向延伸的至少一个联接器，其中宽度方向垂直于长度方向，其中联接器被构造用以将切削刀片以可释放的方式附接到用于保持和移动切削刀片以在航空部件中加工所述至少一个花键的设备。

还公开了一种使用设备在航空部件中加工至少一个花键的方法，该设备包括保持器和附接到保持器的切削刀片，其中切削刀片包括用于从航空部件切削材料的至少一个切削齿，其中该方法包括：

使设备相对于航空部件移动，以使用所述至少一个切削齿从航空部件切削第一部分材料，以产生所述至少一个花键；和

使设备相对于航空部件移动，并且从航空部件切削第二部分材料，以在所述至少一个花键的边缘上产生圆角或倒角。

在这种方法中，所述至少一个花键可以是航空部件中的内花键或外花键。

在这种方法中，所述至少一个花键可以包括围绕航空部件的周围延伸的多个花键，其中使设备相对于航空部件移动以使用所述至少一个切削齿从航空部件切削第一部分材料以产生所述至少一个花键还包括：

使用所述至少一个切削齿切削航空部件，以产生所述多个花键中的第一花键；和

使用所述至少一个切削齿切削航空部件，以产生所述多个花键中的第二花键；

使用所述至少一个切削齿切削航空部件，以产生所述多个花键中的第三花键；

其中所述多个花键中的第三花键定位于第一花键和第二花键之间，并且在第一花键和第二花键的产生之后产生第三花键。

还公开了一种花键成形设备，其包括用于多轴切削机床的刀具保持器，所述刀具保持器包括在使用中布置用以接纳切削刀片的联接器，其中切削刀片具有对应于期望花键几何形状的切削表面几何形状。

本文还描述了以下条款中阐述的实施例。

条款1.一种用于在航空部件中加工至少一个花键的设备，所述设备包括限定轴向方向的保持器，以及能够附接到保持器的切削刀片，保持器能够围绕该轴向方向移动，其中所述设备还包括用于围绕第二方向将切削刀片附接到保持器的联接器，第二方向垂直于保持器的轴向方向。

条款2.根据条款1所述的设备，其中联接器包括：狭槽，所述狭槽在第二方向上延伸，并且所述狭槽延伸穿过所述切削刀片和所述保持器中的一个；以及连接到切削刀片和保持器中的另一个的伸长构件，其中伸长构件能够在第二方向上穿过狭槽，用于将切削刀片附接到保持器。

条款3.根据任一前述条款所述的设备，其中所述设备包括第一对准特征，所述第一对准特征用于将切削刀片相对于保持器定向在单一朝向上。

条款4.根据条款3所述的设备，其中所述第一对准特征包括处在所述保持器中的凹部，并且当所述切削刀片附接到所述保持器时，所述切削刀片位于所述凹部中。

条款5.根据条款3或4所述的设备，其中所述第一对准特征包括处在所述保持器上的第一肩部，其中当所述切削刀片附接到所述保持器时，所述切削刀片抵靠所述第一肩部定位。

条款6.根据条款5所述的设备，其中所述第一对准特征包括处在所述保持器上的第二肩部，其中当所述切削刀片附接到所述保持器时，所述切削刀片抵靠所述第二肩部定位，并且其中所述第二肩部垂直于所述第一肩部。

条款7.根据任一前述条款所述的设备，其中所述保持器包括多个冷却剂出口，用于冷却剂流体从所述保持器朝向所述航空部件通过，其中所述切削刀片在经由所述联接器附接到所述保持器时定位于所述多个冷却剂出口中的第一冷却剂出口和第二冷却剂出口之间。

条款8.根据任一前述条款的设备，其中所述切削刀片包括至少一个切削齿。

条款9.根据条款8所述的设备，其中每个切削齿包括沿着切削刀片的长度方向延伸的切削刃，其中第二方向垂直于切削刀片的长度方向。

条款10.根据条款8或9所述的切削刀片，其中所述至少一个切削齿包括多个切削齿。

条款11.根据任一前述条款所述的设备，其中所述保持器包括第一轴向端和与所述第一轴向端相反的第二轴向端，其中所述切削刀片在附接到所述保持器时位于所述第一轴向端和所述第二轴向端之间。

条款12.根据条款11所述的设备，其中所述保持器包括从所述第一轴向端朝向所述第二轴向端延伸的变窄部分，其中所述保持器在所述变窄部分中的最大宽度从所述第二轴向端朝向所述第一轴向端减小，并且其中所述切削刀片在附接到所述保持器时位于所述保持器的变窄部分中，其中所述保持器的宽度方向垂直于所述保持器的轴向方向。

条款13.根据任一前述条款所述的设备，其中所述设备还包括附接到保持器的可旋转构件，其中所述可旋转构件能够绕第一旋转轴线旋转，并且能够绕不平行于第一旋转轴线的第二旋转轴线旋转。

条款14.根据条款13所述的设备，其中所述设备还包括位于所述可旋转构件和所述保持器之间的第二对准特征，用于将所述保持器相对于所述可旋转构件定向在单一朝向上。

条款15.根据任一前述条款所述的设备，其中所述设备被构造用以当切削刀片附接到保持器时允许切削刀片围绕5个移动轴移动。

条款16.根据任一前述条款所述的设备，还包括通过联接器附接到保持器的所述切削刀片。

条款17.一种用于在航空部件中加工至少一个花键的设备，所述设备包括保持器和能够附接到保持器的切削刀片，其中所述设备还包括用于将切削刀片附接到保持器的联接器，其中所述保持器包括用于将切削刀片相对于保持器定向在单一朝向上的第一对准特征。

条款18.根据任一前述条款所述的设备，其中所述设备还包括边缘断裂工具。

条款19.根据任一前述条款所述的设备，其中所述设备是花键加工设备。

条款20.一种用于在航空部件中加工至少一个花键的切削刀片，所述切削刀片包括至少一个切削齿，每个切削齿包括沿着切削刀片的长度方向延伸的切削刃，其中所述切削刀片包括围绕切削刀片的宽度方向延伸的至少一个联接器，其中宽度方向垂直于长度方向，其中所述联接器被构造用以将切削刀片以可释放的方式附接到用于保持和移动切削刀片以在航空部件中加工所述至少一个花键的设备。

条款21.一种使用根据条款1至19中任一项所述的设备在航空部件中加工至少一个花键的方法。

条款22.一种使用根据条款20所述的切削刀片在航空部件中加工至少一个花键的方法。

条款23.一种使用设备在航空部件中加工至少一个花键的方法，所述设备包括保持器和附接到保持器的切削刀片，其中切削刀片包括用于从航空部件切削材料的至少一个切削齿，其中所述方法包括：

使设备相对于航空部件移动，以使用所述至少一个切削齿从航空部件切削第一部分材料，以产生所述至少一个花键；和

使设备相对于航空部件移动，并且从航空部件切削第二部分材料，以在所述至少一个花键的边缘上产生圆角或倒角。

条款24.根据条款23所述的方法，其中所述至少一个花键是航空部件中的内花键。

条款25.根据条款23或24所述的方法，其中所述至少一个花键包括围绕航空部件的周围延伸的多个花键，其中使设备相对于航空部件移动以使用所述至少一个切削齿从航空部件切削第一部分材料以产生所述至少一个花键还包括：

使用所述至少一个切削齿切削航空部件，以产生所述多个花键中的第一花键；和

使用所述至少一个切削齿切削航空部件，以产生所述多个花键中的第二花键；

使用所述至少一个切削齿切削航空部件，以产生所述多个花键中的第三花键；

其中所述多个花键中的第三花键定位于第一花键和第二花键之间，并且在第一花键和第二花键的产生之后产生第三花键。

条款26.一种花键成形设备，包括用于多轴切削机床的刀具保持器，所述刀具保持器包括在使用中布置用以接纳切削刀片的联接器，其中切削刀片具有对应于期望花键几何形状的切削表面几何形状。

条款27.根据条款26所述的设备，其中所述切削刀片设有对应于一对相邻花键的切削表面几何形状。

条款28.根据条款26或27所述的设备，其中多轴切削机床是5轴计算机数控铣削机床。

条款29.一种多轴铣削机床，包括根据条款26至28中任一项所述的设备。

条款30.一种操作根据条款29所述的多轴铣削机床的方法，所述方法包括以下步骤：

(A)使刀具保持器和切削刀片沿着机床的轴往复运动，以在待加工的零件中形成一个或多个花键；

(B)使待加工零件相对于多轴铣削机床旋转预定角度；和

(C)重复步骤(A)和(B)，直至在零件周围形成预定数量的花键。

就本文所述的设备和方法而言，应理解，如本领域技术人员所理解的那样，可以对所述的设备和方法进行多种修改。

例如，尽管所述设备和方法已经被描述为用于在航空部件中产生花键(其需要窄尺寸公差)，但是所述设备和方法同样可以用于产生任何其它部件和/或产生任何其它部件的特征。可能的部件包括汽车或船舶部件，或者齿轮组件中使用的部件。

此外，尽管设备10优选地是包括用于围绕垂直于保持器15的轴向方向A1的第二方向A2将切削刀片20附接到保持器15的联接器25，但是出于上述原因，在其它更一般的实施例中，第二方向A2可能不垂直于轴向方向A1。在这种实施例中，第二方向A2可以相对于轴向方向A1以任何角度定向，或者在其它实施例中，第二方向A2可以定向成使得其不平行于轴向方向A1。