本发明是一种用于各种机床和其它机械设备滚动导轨上的油膜阻尼方法及结构,以提高其抗振性能。 目前,机车和其它机械设备上采用的导轨,主要分为三种,即滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。其中,滚动导轨应用广泛,其特点是:比滑动导轨的定位精度高,比静压导轨结构简单,也易于制造和安装调整。但突出的缺点是:抗振性能比其它两种导轨差,往往不能满足精加工的要求。主轴和导轨是机床上的关键部件,其动态性能和抗振性能的好坏,直接影响整个机床的加工精度和加工质量。国内外在油膜阻尼技术方面曾有研究,国内有人将油膜阻尼技术应用于机床滚动支承主轴系统,明显提高了主轴系统的动态性能和切削抗振性。沈阳机床一厂在CA6140车床的新型主轴系统上采用了该种油膜阻尼技术(见附图1,2,3),安装位置如图1所示;结构原理如图2,3所示。其油膜阻尼器结构主要由主轴〔1〕及套于主轴〔1〕上且固定于主轴箱体的阻尼环〔2〕和油膜〔3〕组成。工作时,主轴〔1〕由于自激或他激而在阻尼环〔2〕内径向振动,将受到阻尼环〔2〕与主轴〔1〕之间的粘性油膜〔3〕的阻尼,该油膜,也称挤压油膜,便可有效地抑制主轴的振动。当阻尼器的结构参数及安装位置选择合理时,便可达到最佳阻尼效果。实践证明,油膜阻尼技术是提高滚动支承系统中旋转主轴抗振性的一条有效途径。但上述油膜阻尼结构不适于机床和其它机械上直线或圆运动的滚动导轨。
本发明的目的是:提供一种可用于机床和其它机械上直线或圆运动的滚动导轨上的油膜阻尼方法及结构,以提高其抗振性能。
本发明是通过如下方法和结构实现的:它首次将挤压油膜阻尼技术用于滚动导轨,在动导轨与支承导轨之间设有一种油膜阻尼结构,该结构在动导轨和支承导轨的两相对面之间,利用附加设置地阻尼体,形成平行微小间隙,间隙内充满油膜。根据滚动导轨的具体结构,选择不同结构形式及参数的油膜阻尼结构,以适应滚动导轨的需要。
本发明的优点在于:由于在滚动导轨支承系统中应用油膜阻尼技术,对机床和其它机械的各种滚动导轨支承系统具有良好的抗振效果,可明显提高机床的加工精度和加工质量。该方法结构简单,易于制造,成本低廉,形式多样,适应性强,安装调整方便,工作性能稳定可靠。既易于在新型滚动导轨支承系统中实施,对原有设备滚动导轨的改造,也简便易行。
附图1是已有技术在机床主轴上的安装示意图。
附图2、3是已有技术的结构原理图。
附图4、5、6、7是实施本发明的不同结构的示意图。
下面结合附图4、5、6、7,对本发明做进一步说明。
参照附图4、5、6、7分析看出,滚动导轨支承系统中的油膜阻尼器结构,主要由动导轨〔1〕、支承导轨〔2〕、阻尼体〔4〕、滚子〔5〕和油膜〔3〕所构成。一般情况下,将阻尼体〔4〕固定在动导轨〔1〕上,阻尼体〔4〕与支承导轨〔2〕的相对面之间呈微小的平行间隙,间隙内充满润滑油,形成油膜〔3〕,构成了滚动导轨支承系统油膜阻尼结构。该种结构对于支承导轨〔2〕与阻尼体〔4〕之间混有垂直方向相对振动的复合相对振动振型,具有显著的吸振和抗振作用。
实施该方法的关键在于:依据由实验和理论分析得出的挤压油膜的动态特性,来合理地选择油膜阻尼结构的有关参数,使阻尼油膜达到不同的阻尼值,以适应不同的滚动导轨支承系统的最佳阻尼要求,达到最佳阻尼效果。一般情况下其主要技术参数及选取范围为:
油膜面积〔S〕:参照导轨的具体结构适当选取;
油膜厚度〔h〕:0<h<1mm;
油膜粘度〔η〕:η≥10cs;
供油压力〔p〕:0≤p<4×105Pa。
附图4,5的结构为阻尼油膜设在导轨滚子侧面的结构形式,其中图4为单一阻尼面式,图5为双阻尼面式。图4较图5的方法结构上的优点是:在一定安装误差下,如一油膜因厚度增加而使阻尼值下降时,另一油膜则厚度变小使其阻尼值增大,从而使整体阻尼值的变化量很小,因此,具有更稳定的阻尼效果。图6的结构是将阻尼油膜设在滚动导轨的滚子〔5〕的前后的结构形式。图7的结构是将阻尼油膜设在导轨的各滚子〔5〕之间的结构形式。该种结构利用了导轨滚子〔5〕之间的空间,使整个导轨结构紧凑,但其中的阻尼体〔4〕需制成滚子保持架的浮动形式。以上列举了四种结构,实施中可根据各种机床滚动导轨的具体实际情况,灵活选用其最适合的有效形式。