CN104797365B - 机床的减振装置 - Google Patents

Abstract

该机床的减振装置(5)是使在支承工具(2)的工具支承体(1)上产生的振动降低的装置，具备衰减产生部件(6)和推压及安装机构(7)。衰减产生部件(6)与工具支承体(1)接触，以便沿抵抗在工具支承体(1)上产生的振动的方向产生摩擦力。衰减产生部件(6)的沿着该衰减产生部件(6)与工具支承体(1)之间的接触面的方向的刚性比工具支承体(1)高。推压及安装机构(7)将衰减产生部件(6)以推压于工具支承体(1)的状态安装。

Description

机床的减振装置

本申请主张享有2012年12月3日申请的日本特愿2012－264518的优先权，通过参照而引用上述优先权文件的整体来作为本申请的一部分。

技术领域

本发明涉及车床等机床，尤其涉及降低加工时在工具支承体产生的振动的技术。

背景技术

在车床等机床中，在利用工具对工件进行切削加工时，会因作用于加工点的切削负荷而导致在工具以及工具支承体上产生振动。该振动会对加工精度造成不良影响。因此，提出有用于降低上述振动的各种提案。例如，专利文献1以及专利文献2均是降低工具的振动的提案。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平8－252715号公报

专利文献2:日本特开2011－230217号公报

发明内容

发明所要解决的课题

一般地，工具支承体是比较大且刚性高的构造体，因此，与工具相比振动小，但即便如此也会产生对加工精度造成影响的振动。例如，在工具支承体为转塔刀架的情况下，由于加工时的切削负荷，会产生如图8所示那样变形的振动。此外，在图8中，夸张地表现工具支承体1的变形。为了实现加工精度的提高，不仅需要降低工具(未图示)的振动，而且需要也降低工具支承体1的上述振动。

本发明的目的在于提供一种能够降低加工时在工具支承体上产生的振动、能够实现加工精度的提高的机床的减振装置。

用于解决课题的手段

本发明的机床的减振装置是降低在支承工具的工具支承体上产生的振动的装置，具备：衰减产生部件，与上述工具支承体接触，以便沿抵抗在上述工具支承体上产生的振动的方向产生摩擦力；以及推压及安装机构，将该衰减产生部件以推压于上述工具支承体的状态安装。上述衰减产生部件的沿着该衰减产生部件与上述工具支承体之间的接触面的方向的刚性比上述工具支承体高。

根据该结构，衰减产生部件以由推压及安装机构推压于工具支承体的状态安装。若在工具支承体上产生振动，则该振动也传递至与工具支承体接触的衰减产生部件。由于衰减产生部件相比工具支承体而沿着相互的接触面的方向的刚性高，因此会因振动而在衰减产生部件与工具支承体之间产生相对的滑动。通过该滑动，会沿抵抗在工具支承体上产生的振动的方向产生摩擦力。而且，因由该摩擦力产生的摩擦衰减，成为工具支承体的振动的重要因素的振动能量被吸收。

优选上述衰减产生部件在上述工具支承体变形时在多个接触部位与该工具支承体接触。若在多个接触部位接触，则与在1个部位接触的情况相比，能够得到大的摩擦衰减效果。

在该发明中，当上述工具支承体是在外周面安装有工具的圆形或者多边形状的转塔刀架的情况下，也可以形成为使上述衰减产生部件与上述转塔刀架、即工具支承体的正面在绕该工具支承体的中心轴的整周接触。在该情况下，上述衰减产生部件的提高刚性的刚性是在上述转塔刀架的半径方向上的刚性。

若使衰减产生部件与转塔刀架、即工具支承体的正面在绕该工具支承体的中心轴的整周接触，则会在衰减产生部件与工具支承体之间产生相对的滑动，容易得到沿抵抗在工具支承体上产生的振动的方向的摩擦力。并且，通过使衰减产生部件在绕工具支承体的中心轴的整周接触，能够相对于工具支承体的各种变形使衰减产生部件与工具支承体在多个接触部位接触。因此，能够有效地降低振动。

在本发明中，也可以形成为如下的结构：在上述衰减产生部件上形成有平行于上述工具支承体与上述衰减产生部件之间的接触面的第1弹簧部件支承面，上述推压及安装机构具备：安装部件，被安装于上述工具支承体，具有与该第1弹簧部件支承面对置的第2弹簧部件支承面；以及弹簧部件，夹设于上述第1弹簧部件支承面与上述第2弹簧部件支承面之间，将上述衰减产生部件朝上述工具支承体侧推压。

若为该结构，借助由夹设在衰减产生部件的第1弹簧部件支承面与安装部件的第2弹簧部件支承面之间的弹簧部件的弹性恢复力产生的推压力，衰减产生部件被推压于工具支承体。若利用弹簧部件将衰减产生部件推压于工具支承体，则因构成推压及安装机构的各部件的加工误差、安装误差等产生的推压力的大小的偏差小，因此容易管理推压力。例如，通过将弹簧部件更换为弹簧常数不同的弹簧、或者通过在第1弹簧部件支承面与弹簧部件之间或第2弹簧部件支承面与弹簧部件之间加入垫片等，能够容易改变推压力。

权利要求书以及/或者说明书以及/或者附图所公开的至少2个构成的任意组合都包含于本发明。特别是，权利要求书的各权利要求的2个以上的任意组合都包含于本发明。

附图说明

根据参考附图进行的以下的优选实施方式的说明能够清楚地理解本发明。然而，实施方式以及附图仅仅是用于进行图示以及说明，并不应当利用于确定本发明的范围。本发明的范围由所付的权利要求确定。在附图中，多个图中的相同的部件编号表示相同或者相当的部分。

图1是本发明的一个实施方式所涉及的机床的减振装置的立体图。

图2是将该减振装置分解后的立体图。

图3是示出该机床的工具支承体和衰减产生部件的概要形状的剖视图。

图4是该减振装置的推压及安装机构的一部分的剖视图。

图5是示出工具支承体变形时的工具支承体与衰减产生部件的关系的立体图。

图6是从不同方向观察图5的状态的立体图。

图7是示出衰减产生部件的不同配置例的工具支承体以及衰减产生部件的主视图。

图8是示出工具支承体的振动的一个例子的立体图。

具体实施方式

对本发明的一个实施方式与附图一起进行说明。该机床的减振装置是降低在支承工具的工具支承体上产生的振动的装置。图1是示出在工具支承体1上设置有减振装置5的状态的立体图，图2是将减振装置5分解后的立体图。

在该例子中，工具支承体1为转塔刀架。转塔刀架、即工具支承体1的正面形状为多边形，能够在其各外周面部分分别安装工具2。工具支承体1的材质为钢、铸钢等。工具2可以如图1中以双点划线所示那样经由工具保持件3安装于工具支承体1，或者也可以直接安装于工具支承体1。通过使工具支承体1旋转，安装于外周面部分的多个工具2中的任意工具2被回转分度。

减振装置5具备：安装于工具支承体1的正面的衰减产生部件6；以及将该衰减产生部件6以推压于工具支承体1的状态进行安装的推压及安装机构7。衰减产生部件6呈在中央具有贯通孔6a的环形的圆板状，上述贯通孔6a嵌在设置于工具支承体1的正面中央部的凸部1a。换言之，衰减产生部件6在转塔刀架、即工具支承体1的正面以与绕该工具支承体1的中心轴O的整周接触的方式设置。当在外周面部分安装有工具2的工具支承体1的情况下，由于本来在正面未设置任何工具，因此能够妥善地将衰减产生部件6配置于工具支承体1的正面。

衰减产生部件6是沿着与工具支承体1之间的接触面的在伸缩方向的刚性比工具支承体1高的部件。在工具支承体1为转塔刀架的情况下，上述伸缩方向是转塔刀架的半径方向。这里，特别是成为问题的刚性根据机床的种类或刀架的构造而不同，但为相对于1000～4000Hz的振动频率的动刚性。因此，关于该频率范围的动刚性，衰减产生部件6相比工具支承体1提高沿着上述接触面的伸缩方向的刚性。工具支承体1与衰减产生部件6之间的刚性的大小的差异可以是因形状、尺寸的差异而导致的，可以是因材质的差异而导致的，或者也可以包含因形状、尺寸的差异以及材质的差异双方。

对转塔刀架的半径方向的刚性成为问题的理由进行说明。如图3所示，工具支承体1呈前面(正面)侧开口的截面C形的概要形状。因此，工具支承体1具有与衰减产生部件6之间的接触面所处的前面部容易变形为相对于中心轴O打开的形状(以双点划线示出)和关闭的形状(以虚线示出)的特性。因此，为了抑制伴随着该变形的振动，需要使衰减产生部件6的半径方向的刚性比工具支承体1高。

由于衰减产生部件6为平板状，因此在工具支承体1上产生的如上所述的变形小。即，可以说衰减产生部件6在形状或者构造上其半径方向的刚性比工具支承体1高。可以通过试验、模拟等设计衰减产生部件6的厚度t，以便得到比工具支承体1高的刚性。

衰减产生部件6例如由钢材等金属构成。在工具支承体1由铸钢构成的情况下，通过使衰减产生部件6的材质为钢材，能够在材质上相比工具支承体1提高衰减产生部件6的刚性。若在形状或者构造上相比工具支承体1而使衰减产生部件6的刚性更高，则工具支承体1和衰减产生部件6也可以由相同的材料形成。

在图1以及图2中，推压及安装机构7由在圆周方向的多个部位设置的推压、安装部7A构成。在本例的情况下，各推压、安装部7A的位置设定成与工具支承体1的正面形状、即多边形的各角相同的圆周方向相位的位置。

如图4所示，各推压、安装部7A具有由带六角孔的螺栓构成的安装部件8、和由压缩螺旋弹簧等构成的弹簧部件9。弹簧部件9可以是碟簧。在衰减产生部件6上设置有供上述安装部件8插通的带锪孔的螺栓插通孔10。并且，在工具支承体1的正面上的、与螺栓插通孔10对应的位置，设置有供安装部件8的外螺纹部8a螺合的螺纹孔11。

上述螺栓插通孔10的阶梯面形成为平行于工具支承体1与衰减产生部件6之间的接触面12的第1弹簧部件支承面13。并且，安装部件8的头部8b的背面形成为在将安装部件8插通于螺栓插通孔10后的状态下与第1弹簧部件支承面13对置的第2弹簧部件支承面14。上述弹簧部件9嵌入安装部件8的轴部8c的外周，且夹设在上述第1弹簧部件支承面13与第2弹簧部件支承面14之间。轴部8c是外螺纹部8a与头部8b之间的部分，且形成为其直径比外螺纹部8a大。安装部件8使外螺纹部8a与轴部8c之间的阶梯面与工具支承体1的正面抵接，从而被固定于工具支承体1。此外，在图2中，仅示出设置于一个推压、安装部7A的1组安装部件8以及弹簧部件9。

根据该减振装置5的结构，利用推压及安装机构7将衰减产生部件6以推压于工具支承体1的正面的状态安装。若在工具支承体1上产生伴随着在图3中以双点划线以及虚线所示的变形的振动，则工具支承体1的前面部沿半径方向位移。工具支承体1的振动也传递至与该工具支承体1接触的衰减产生部件6。

但是，衰减产生部件6与工具支承体1相比在沿着相互的接触面的伸缩方向、即半径方向的刚性高，因此，与工具支承体1相比振动小，在衰减产生部件6与工具支承体1之间产生相对的半径方向的滑动。通过该滑动，沿抵抗在工具支承体1上产生的振动的方向产生摩擦力。而且，借助因该摩擦力而产生的摩擦衰减，成为工具支承体1的振动的重要因素的振动能量被吸收。通过对将衰减产生部件6推压于工具支承体1的推压力进行管理以得到适当的摩擦衰减，由此能够使振动能量消失而抑制工具支承体1的振动。

此外，上述推压力的大小由欲抑制的振动的振幅的大小决定。在欲抑制小振幅的振动的情况下，减弱推压力。但是，衰减效果小。相反，在不允许大振幅的振动的情况下，增大推压力。在该情况下，衰减效果大，但相对于小振幅的振动效果差。

在该实施方式中，借助由夹设在衰减产生部件6的第1弹簧部件支承面13与安装部件8的第2弹簧部件支承面14之间的弹簧部件9的弹性恢复力产生的推压力，将衰减产生部件6推压于工具支承体1。这样，若利用弹簧部件9将衰减产生部件6推压于工具支承体1，则因构成推压及安装机构7的各部件的加工误差、安装误差等而导致的推压力的大小的偏差小，因此容易管理推压力。并且，通过将弹簧部件9更换为弹簧常数不同的弹簧、或者通过在第1弹簧部件支承面13与弹簧部件9之间或第2弹簧部件支承面14与弹簧部件9之间加入垫片等(未图示)，能够容易变更推压力。

本例的推压及安装机构7作为弹簧部件9使用压缩螺旋弹簧，但作为弹簧部件9也可以使用拉伸弹簧。并且，代替弹簧部件9的弹性恢复力，也可以将磁铁的吸附力、由压电元件产生的按压力等，作为将衰减产生部件6推压于工具支承体1的推压力加以利用。

在本例中，推压及安装机构7由在圆周方向上多个部位的推压、安装部7A构成，能够分别独立地调整各推压、安装部7A处的推压力，因此衰减产生部件6的圆周方向的各部分能够以大致均等的推压力与工具支承体1的正面接触。因此，能够有效地使振动能量消失而抑制工具支承体1的振动。

在上述摩擦衰减的原理的说明中，将工具支承体1的变形限定为图3所示的变形而进行简化，但实际上，相对于工具支承体1而从工具2作用有3轴方向的力，因此，如图5以及图6所示，进行伴随着绕中心轴O的扭转以及圆周方向的起伏的复杂的变形。因此，在工具支承体1变形时，并非工具支承体1与衰减产生部件6遍及整周而接触。

但是，若像本实施方式的衰减产生部件6这样形成为与工具支承体1的正面在绕该工具支承体1的中心轴O的整周接触的形状，则在工具支承体1变形时，工具支承体1与衰减产生部件6在多个接触部位、例如2个部位的接触部位15、16接触。因此，与工具支承体1和衰减产生部件6仅在1个部位接触的情况相比，能够得到大的摩擦衰减效果。

在工具支承体1变形时，工具支承体1和衰减产生部件6也可以并不在多个接触部位接触。例如，如图7所示，即便形成为在正面形状为多边形的工具支承体1的外周面部分的1个部位安装衰减产生部件6的结构，也能够得到使工具支承体1的振动摩擦衰减的效果。

如上，参照附图对优选实施方式进行了说明，但只要是本领域技术人员，看到本发明的说明书，就能够在显而易见的范围内容易地想到各种变更以及修改。例如，在上述实施方式中，将工具支承体1形成为转塔刀架，但工具支承体1也可以是梳齿式等固定式的刀架。因此，这样的变更以及修改也被解释为根据所附的权利要求书确定的本发明的范围内的变更以及修改。

标号说明

1 工具支承体

2 工具

5 减振装置

6 衰减产生装置

7 推压及安装机构

8 安装部件

9 弹簧部件

12 接触面

13 第1弹簧部件支承面

14 第2弹簧部件支承面

15、16 接触部位

O 中心轴

Claims (2)

1.一种机床的减振装置，使在支承工具的工具支承体上产生的振动降低，具备：

衰减产生部件，与所述工具支承体接触，以便沿抵抗在所述工具支承体上产生的振动的方向产生摩擦力；以及

推压及安装机构，将该衰减产生部件以推压于所述工具支承体的状态安装，

所述衰减产生部件的沿着该衰减产生部件与所述工具支承体之间的接触面的方向的刚性比所述工具支承体高，

所述工具支承体是在外周面安装有工具的圆形或者多边形状的转塔刀架，所述衰减产生部件与所述转塔刀架、即工具支承体的正面在绕该工具支承体的中心轴的整周接触，所述衰减产生部件的提高刚性的刚性是在所述转塔刀架的半径方向上的刚性，

在所述衰减产生部件上形成有平行于所述工具支承体与所述衰减产生部件之间的接触面的第1弹簧部件支承面，所述推压及安装机构具备：安装部件，被安装于所述工具支承体，具有与该第1弹簧部件支承面对置的第2弹簧部件支承面；以及弹簧部件，夹设于所述第1弹簧部件支承面与所述第2弹簧部件支承面之间，将所述衰减产生部件朝所述工具支承体侧推压。

2.根据权利要求1所述的机床的减振装置，其中，

所述衰减产生部件在所述工具支承体变形时在多个接触部位与该工具支承体接触。