[发明专利]高阻尼机床主轴支撑装置

说明书

本发明属于机床主轴支承的技术领域。

各类由滚动轴承支承的机床，在高速运转时，主轴均会产生不同程度的振动，这些振动直接影响被加工零件的精度和表面波纹度，同时产生噪声。在现有的主轴系统阻尼减振技术领域中，如美国专利US4229055（公开日1980年10月21日）所公开的一种用于电气机车驱动轴上的吸收振动防摩损的轴承装置，在轴承的内外圈表面上装有阻尼圈，在阻尼圈中装有弹性材料制成的阻尼件，由于阻尼件材料的弹性可压缩性，导致轴承支承静刚度的大幅度下降，并且其刚度和阻尼不可调；而且该装置的阻尼圈结构要适应于轴承的结构型式，对于不同类型的滚动轴承，就得修改阻尼圈的结构，给主轴的制造和使用带来不便。又如中国专利CN86204774U（公开日1987年6月17日）所公开的一种新型固体材料外弹性阻尼支承，在主轴上安装轴承座、固体材料阻尼器、调整装置及端盖组成，而组成固体材料阻尼器中的刚性盘与轴承体或轴承座之间有一定的间隙，同样将导致支承的静刚度下降；而且该支承不可能在滚动轴承内圈与主轴之间设置阻尼层，而现有的研究成果表明，对滚动轴承支承的机床主轴来说，轴承内圈与主轴之间的阻尼层在某些振动频率范围内，对减少主轴的振动起主要作用。而机床主轴对支承的静刚度有很高的要求，以上对比文件中所述的装置不适用于作为机床主轴的支撑装置。

本发明的目的是提供一种高阻尼机床主轴支撑装置，该装置在主轴与轴承内圈的配合面上以及壳体孔与轴承外圈的配合面上装有可通入液体塑料或半流体状的高阻尼材料的阻尼圈，使阻尼材料中产生压 力可调，以此吸收由轴承传来的振动能量。

本发明的技术方案是：本装置它包括主轴、滚动轴承、阻尼圈、壳体、端盖。阻尼圈有外阻尼圈和内阻尼圈，外阻尼圈外圆开有凹槽与壳体孔采用过盈配合，内圆与轴承的外圈采用间隙配合；内阻尼圈内圆开有凹槽与主轴采用过盈配合，外圆与轴承的内圈采用间隙配合。外阻尼圈外圆的凹槽与壳体孔间的空腔和内阻尼圈内圆的凹槽与主轴间的空腔充满液体塑料或半流体状的高阻尼材料，外阻尼圈外圆的凹槽与壳体间的空腔和壳体的轴向孔连通，内阻尼圈内圆的凹槽与主轴间的空腔和主轴的径向通孔、轴向孔连通，壳体轴向孔内装有柱塞和调节压力的螺钉。

本发明的效果是：能明显提高主轴系统的动力学刚度，减少振动，提高传动平稳性和运动精度，它在精密机床、高速机床及航空发动机和透平机制造等行业中能得到广泛的推广应用。

附图说明：

图1、高阻尼机床主轴支撑装置结构图；

图2、外阻尼圈结构图；

图3、内阻尼圈结构图。

下面结合附图对本发明作进一步的描述：高阻尼机床主轴支撑装置，它包括：主轴9、滚动轴承19、阻尼圈、壳体1、端盖8、阻尼圈有外阻尼圈7和内阻尼圈14，主轴9在安装轴承19的轴段端面上开有轴向孔12并与径向通孔13连通，其上套有内阻尼圈14，内阻尼圈14的外圆与轴承19的内圈相配合，轴向孔12中装有柱塞11，与柱塞相连接的调节压力的螺钉10；壳体1端面上开有轴向孔3并与壳体1的槽2连通，壳体孔与外阻尼圈7的外圆配合，外阻尼圈7的内圆与轴承19的外圈相配合，轴向孔3中装有柱塞4，与 柱塞相连接的调节压力的螺钉5。内阻尼圈14的内圆中部开有凹槽与相配合的主轴9之间形成充满阻尼材料的空腔，空腔15与径向通孔13和轴向孔12连通。外阻尼圈7的外圆中部开有凹槽与壳体孔之间形成充满阻尼材料的空腔6，空腔6与槽2和轴向孔3连通。

主轴9由轴承19支承，靠挡圈18和螺母17在轴向定位，轴承的外圈由端盖8在端面压紧。在壳体1上加工成比轴承外圈大4至15毫米的孔，在孔的中部切制槽2，壳体1端面上开有轴向孔3与槽2连通，壳体孔中装入外阻尼圈7，阻尼圈7外圆中部开有凹槽与壳体孔采用过盈配合，安装时将外阻尼圈7冷却或将壳体加热。外阻尼圈7的内圆与轴承19的外圈采用间隙配合，外阻尼圈壁20的厚度为0.5至3毫米，薄壁长度稍短于轴承的总宽度，装入外阻尼圈7后，从轴向孔3中灌入阻尼材料（液体塑料或半流体状的高阻尼材料，以下同）充满槽2和空腔6，然后装入柱塞4，通过调节压力的螺钉5调节推动柱塞，挤压阻尼材料产生压力，外阻尼圈壁20在压力作用下产生变形，外阻尼圈7的内圆和轴承19的外圈之间的间隙或过盈，靠调节螺钉5进行调节。当主轴9运转时，从轴承产生的振动能量将被阻尼材料吸收，从而使壳体避免振动。反之，外界干扰激发的壳体也将受到这一阻尼层的隔离，而消除或减少它们对轴承和主轴的影响。

将主轴9安装轴承19的轴段直径加成比轴承内圈小4至6毫米，然后在该轴段加工径向通孔13，在该轴段端上开轴向孔12，并与径向通孔13连通，装入内阻尼圈14，内阻尼圈14的外圆与轴承19的内圈采用间隙配合，内阻尼圈14的内圆中部开有凹槽与主轴9采用过盈配合，安装时将内阻尼圈加热，内阻尼圈壁16的厚度为0.5至1.5毫米，薄壁长度稍短于轴承的总宽度，装入内阻尼圈14后，从轴向孔12中灌入阻尼材料充满内阻尼圈与主轴之间的空腔15， 然后装入柱塞11，通过调节压力的螺钉10调节推动柱塞11，挤压阻尼材料产生压力，内阻尼圈壁16在压力作用下产生变形，向外膨胀，消除由原间隙使内阻尼圈的外圆与轴承的内圈产生过盈，当主轴9运转时，从轴承产生的振动能量将被阻尼材料吸收，从而使主轴避免振动。反之，由切削力和其他作用在主轴9上的外加动载荷引起的振动，也将受到这一阻尼层的隔离得到减弱，从而提高了主轴的动态刚度和抗振能力。