CN106163737B - 用于轴机械加工的抗振动设备 - Google Patents

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Abstract

用于轴(30)的机械加工的抗振动设备(10)，包括第一固定环，该固定环用于通过肩部(17)被保持在轴(30)内，所述抗振动设备包括：·至少一个第一外部沟槽(12)和至少一个第一外部密封(121)，该外部密封与轴(30)的内表面形成至少一个接触；·至少一个第一内部圆周沟槽(11)和至少一个第一内部密封(110)，该内部密封用于与杆(30)的外表面形成至少一个接触；·内部圆周腔室(18)，其能够引起通过第一管道(14、16)到达和通过第二管道(13、15)离开的流体(122)的循环，所述第一管道(14、16)和第二管道(13、15)穿过抗振动设备(10)的径向厚度，当流体(122)流经内部循环腔室(18)，它可以实现振动阻尼功能。

Description

用于轴机械加工的抗振动设备
技术领域
本发明的领域涉及机械加工设备，并且特别地涉及用于涡轮机轴的铰孔、铣磨、钻孔和镗孔的机械加工设备。本发明的领域涉及限制机械加工操作期间所引起的振动的设备，该机械加工操作包括轴铰孔、铣磨、钻孔或镗孔。
背景技术
目前，有不同的技术允许轴的铰孔、钻孔和镗孔。当操作发生在长轴上时，掌握这种操作是高度复杂的，并且必须盲视实施该操作，即，所实施的操作不可视。
特别地，允许机械加工的工具必须确保操作的平直度，以确保常数δ，即，确保遵守轴的内直径的公差以及不存在任何波动，以遵守动态操作标准。而且，必须确保机械加工的直径在限定的公差内。此外，工具必须确保平衡以及机械加工后所获得的表面状态的规整性。
通常地，对于航空器涡轮机-发动机轴而言，数量级是2300mm的机械加工长度，具有0.01mm的δ以及0.02mm的平直度公差。
目前，在钻孔机械上通过杆进行该校准操作，该杆端部装配有校准头部。
注意到的一个问题是待要被机械加工的轴的直径越小，机械加工期间就增加越多的振动。通过这类机械加工产生的振动现象对应于待要被机械加工的部件和切削工具之间的相对运动，这转换成机械加工表面的或多或少的明显波动。
具有杆的工具的直径越小，可能增加的振动幅度越大。
在深镗孔的情况下，考虑直径和深度之间的关系，难以解决振动现象。
有各种方案，包括例如：
-使用刃角的部件的加固，以在转动钻孔期间外部地保持轴；
-具有最佳的它们的切削角度、钢号或罩的切削工具的选择；
-最佳化切削参数，诸如转动速度、切削边缘的数量、每次转动工具前进和切削流体冷却剂的流速和压力的调整；
但是这些方案不是完全地令人满意的，因为它们没有完全地抑制住振动的出现。而且，它们是复杂的和难以实施的。
发明内容
本发明解决了上述缺陷。
本发明的一个实施方式涉及用于中空轴的校准和机械加工的抗振动设备，其特征在于它包括第一元件，其用于至少部分地被保持在轴内部和相对于它在固定位置，并且允许引导杆引导在轴内侧轴向地移动，该第一元件包括：
·至少一个第一机械阻尼装置，其相对于轴的内表面设置在第一元件的外周边上以及接触它；
·至少一个第二机械阻尼装置，其相对于引导杆的外表面位于第一元件的周边的内部以及接触它。
有利地，此外，第一元件包括液压阻尼装置，其通过流经第一元件的润滑流体的本体介导。
有利地，第一元件是通过肩部相对于轴被轴向地保持在固定位置的第一凸缘，所述的抗振动设备包括：
·至少一个外部第一沟槽和至少一个第一外部密封，该外部密封适于配合在第一所述外部沟槽中和形成第一阻尼装置；
·至少一个第一内部圆周沟槽和至少一个第一内部密封，该内部密封适于配合在第一所述内部沟槽中和形成第二阻尼装置；
·内部圆周空腔，适于形成该空腔以循环通过第一管道到达和通过第二管道排出的流体，第一和第二管道横穿抗振动设备的径向厚度，当流体流经第一元件时，内部圆周空腔形成液压装置。
有利地，第一和第二内部圆周沟槽分别地位于接近第一凸缘的每个末端。
有利地，内部圆周空腔在下面两者之间纵向地延伸：
·第一内部圆周沟槽附近的第一末端；
·第二内部圆周沟槽附近的第二末端。
有利地，第一管道包括第一弯管开口，允许来自于抗振动设备外部的流体通过流向内部圆周空腔，所述第一弯管开口包括第一凸缘的外部表面的长度的纵向开口和通向所述空腔第一末端附近的内部圆周空腔中的径向延长部分。
有利地，第二管道包括第二弯管开口，允许来自于内部圆周空腔的流体通向抗振动设备的外部，所述第二弯管开口包括所述空腔的第二末端附近的径向开口和横穿肩部的纵向延长部分，以通向所述抗振动设备的外部。
有利地，抗振动设备包括第二元件，其用于至少部分地被维持到机械加工头部的外部和相对于它在固定位置，第二元件包括至少一个第三机械阻尼装置，其相对于轴的内表面在第二元件的外周边上和与它接触；
有利地，第二元件包括外部沟槽和第二外部密封，第二外部密封适于与所述第二外部沟槽配合并且形成第三机械阻尼装置。
有利地，第一和/或第二元件的主体由聚酰胺制造。
本发明的另一个目的涉及用于钻孔轴的机械加工头部，包括全部防护件，通过引导杆引导所述机械加工头部，该引导杆通过连接装置固定于机械加工头部，其特征在于牢固地安装在所述机械加工头部上的移动凸缘，所述移动凸缘包括外部沟槽以及外部密封，该外部密封适于与所述第二外部沟槽配合以形成与轴的内表面的至少一个接触和允许机械加工期间所产生的振动的部分被吸收。
有利地，连接装置是通过锁定凸缘。
有利地，移动凸缘被保持纵向地固定在所述机械加工头部的末端的边缘和锁定环之间的所述机械加工头部的周边。
本发明的另一个目的涉及一种抗振动机械加工系统，其包括：
·本发明的机械加工头部以及包括允许润滑流体进入到待要被钻孔的轴部分的孔口；
·本发明的抗振动设备适于在轴的机械加工期间通过引导杆。
附图说明
通过阅读下面的详细描述和参考附图，本发明的其它特征和优点将变得显而易见，其中示例了：
图1：本发明的固定凸缘，包括流体循环的空腔；
图2：本发明的移动凸缘，用于连接机械加工头部；
图3：抗振动机械系统，插入在待要被钻孔的轴中。
具体实施方式
图1表示本发明的抗振动设备，包括形成固定凸缘10的第一元件，用于固定到待要被钻孔的中空轴30，并且位于沿着纵向轴线30A。在图3中示出轴30。
固定凸缘10具有本体10A，位于沿着纵向轴线10B以及位于沿着所述轴线和通过本体10A具有中心开口10C。本体10在其末端之一上延伸有肩部17。肩部17允许在固定凸缘10和待要被钻孔的轴30的一个末端之间限定推力表面。由此，固定凸缘10的肩部17允许固定凸缘10相对于轴30的纵向维持。
固定凸缘10的本体10A包括一个第一外部沟槽12和至少一个外部密封121，该外部密封121配合第一外部沟槽12以当固定凸缘10安装在轴30上时与轴30的内表面形成圆周接触。
固定凸缘10同样地包括第一内圆周沟槽11和至少一个第一内密封110，该内密封110适于配合以与切削工具，诸如图3中所示的机械加工头部50的引导杆40的外表面形成圆周接触。该第一沟槽11位于固定凸缘10的边缘之一附近，即，其末端之一附近，优选地相对于肩部17。
固定凸缘10包括第二内圆周沟槽11’和至少一个第一内密封110’，该内密封110’适于配合以与切削工具，诸如机械加工头部50的引导杆40的外表面形成圆周接触。该第二沟槽11’位于固定凸缘10的另一边缘附近，即，在与发现第一圆周沟槽11的地方相对的末端，优选地在肩部17的末端。
密封110和110’允许与引导轴40形成接触，并且允许限制凸缘10内循环的流体的泄露或通过。
固定凸缘10的开口10C还包括内圆周空腔18，该空腔18能够循环通过第一管道14、16到达和通过第二管道13、15排出的流体122。
凸缘10中机械加工的腔室18形成圆周槽。因为这个，槽长度上凸缘的厚度小于在其末端的其厚度。因此，一些体积的流体可以在固定凸缘10中循环给定宽度。
经过凸缘的流体可以只流过腔室18，因为存在：
·内密封110、110’，阻止流体122流经固定凸缘10的主开口10C；和
·外密封121，阻止轴30和固定凸缘10之间的固定凸缘10的外周边上流体的流动。
优选地，内和外密封是具有适于防水、防油和润滑剂的材料。
流体122有利地是润滑流体，可以在机械加工期间，并且特别地通过切削工具引入它，该切削工具包括允许润滑剂注射的开口。
当使用固定凸缘10的腔室18内的其流作为由机械加工操作所产生的振动的阻尼时，固定凸缘10允许润滑剂122朝向轴30外部的返回路线。
为了向腔室18内引导润滑剂122，固定凸缘在位于轴30内侧的其末端上包括开口16、14。开口16、14形成弯管形管道或腔16、14。
图1表示弯管形槽16、14的横截面，其中第一纵向沟槽一方面通向固定凸缘10的末端，以及另一方面通向径向沟槽14，径向沟槽14通向腔18。
因此，之前通过切削工具50的开口(未示出)注射到待要被钻孔的轴中的润滑油可以通过至少第一管道14、16排出分布到固定凸缘10的中空腔室18上，并且形成圆周腔室18。
固定凸缘10可以包括多个进口和出口16、14，它们形成弯管形开口。图1示意了例如在截面平面中的两个径向开口。它示意出在该实施例中有六个径向沟槽，并且该六个径向沟槽延伸有通向轴内部的相同数量的纵向沟槽。
开口16、14的分布可以均匀地分布在固定凸缘10的周边上。
因此，可以相对于在腔室中循环的流体的流速设计开口14、16的数量，因此提供减小振动的阻尼程度。
在一个实施方式中，固定凸缘10包括在固定凸缘10的另一末端，即，在轴的外侧上，相对于第一开口16、14对称设置的第二排出开口13、15。它们的几何形状可以与开口14、16是实质相似的，即，具有弯管形状。径向开口13形成腔，该腔设置在固定凸缘10的周边上，径向开口13延伸有纵向开口15，该纵向开口15从轴30的外侧通向固定凸缘10的外部。在另一个实施方式中，纵向开口15形成腔，该腔横穿固定凸缘10的肩部17。
流体122沿着图1中虚线所示的路径。在轴30内部存在的流体122从密封110侧进入到固定凸缘10中，并且沿着弯管管道16、14，然后遍布于圆周腔室18，然后经由弯管管道13、15的介导而被喷出。
当流体22，诸如润滑剂流过圆周腔室18时，它提供了振动阻尼器的功能。流经圆周腔室18的流体允许与其粘度相关的流体压力的产生，这通过能量吸收产生了另外的液压阻尼系数。
图2表示形成移动凸缘20的第二元件，用于连接移动的切削工具，诸如图3中所示的机械加工头部50。移动凸缘20具有绕着轴线20B的环形本体20A，并且在其外部周边上是圆周沟槽23，适于接收密封22。密封22用于在移动凸缘20和待要被钻孔或机械加工的轴30的内部表面之间产生接触面积，以阻尼当机械加工轴30时所产生的振动部分。移动凸缘20设置在机械加工头部50的后部，即，在最紧密地连接轴30的头部50的部分上。移动凸缘20的后部是当机械加工头部50盲插到轴30中时最远离轴的部分。
移动凸缘20固定于机械加工头部50。为此目的，它可以通过锁定环60被保持在适当位置。
根据实施方式，移动凸缘20可以具有各种轮廓，例如，圆柱环形轮廓或斜面轮廓，以包括圆锥形冠状表面，靠在机械加工头部50的圆形和斜面。
移动凸缘20的下部周边面24靠在机械加工头部50的上部周边面上。
图3表示一种具有机械加工头部50的组件，包括引导防护件51，在引导杆40的帮助下，该防护件51插套在待要被钻孔的中空轴30中。
引导杆40通过锁定环60被牢固地连接到机械加工头部50。锁定环60可以具有双功能：
·牢固地将机械加工头部50连接到引导杆40；
·牢固地将移动凸缘20连接到机械加工头部50。
有利地，引导杆40和机械加工头部50包括将流体122，诸如润滑剂引入到待要被机械加工的轴30中的装置。如之前所述，该润滑剂可以通过固定凸缘10排出。根据圆周腔室中循环的期望流速可以调整注射的润滑剂的流速，并且以改变所产生振动的频率响应。
固定凸缘10可以与切削工具50同时安装在引导杆40上和引入到轴30中，该切削工具50连接引导杆40。
可以由聚酰胺制造固定凸缘10和移动凸缘20。而且，可以在机械加工轴之前设置由这两者形成的整体，以减小长轴机械加工所产生的振动。通过选择固定凸缘其内直径适于引导杆40通过以及其外直径适于配合轴30的内直径而可以简单地实施凸缘和环的布置。
相似地，可以选择移动凸缘20，以配合给定的机械加工头部50。可以特别地设计给定的机械加工头部50。在另一个实施方式中，移动凸缘20可以连接校准凸缘，该校准凸缘允许机械加工头部50和移动凸缘20之间产生另外的厚度。这允许例如产生具有更大直径的移动凸缘20，以与更大数量的机械加工头部兼容，同时通过它们的校正功能保持兼容。
本发明的抗振动装置的一个优点，并且特别地固定凸缘10的一个优点是它对轴30中引导杆40具有引导功能。该引导功能允许引导杆40的更大的直线精确度，以及由此具有待要被钻孔的轴30的机械加工头部50的更大的直线精确度。
本发明所获得的振动的减小是阻尼效果的组合，一方面是由密封110、110’、121和22所产生的阻尼效果，另一方面是由固定凸缘10的腔室中循环的流体所产生的阻尼效果。这两种机械和液压阻尼效果的组合允许更好地控制通过机械保持和粘度系数两者所产生的振动的频率响应。
而且，两种阻尼效果允许频率响应适于下面所产生的振动：
·一方面，引导杆40和固定凸缘10之间；和
·另一方面，固定凸缘10和待要被钻孔的轴30之间，以及移动凸缘20和待要被钻孔的轴30之间。
轴30的铰孔、铣磨和钻孔期间振动的减小允许在所述操作之后获得更好的表面状态，并且这适于长轴30长度。明显地，本发明兼容待要被钻孔的所有轴长度。对于长轴而言，特别地对于大于1800mm的长轴，并且至到2300mm到2500mm长的轴而言，表面状态的结果和改进是显著的。本发明可以应用于铰孔、铣磨和钻孔的所有直径，特别地在30mm和60mm之间的直径。

Claims (11)

1.用于机械加工中空轴(30)的抗振动设备，其特征在于它包括第一元件，该第一元件用于至少部分地被保持在中空轴(30)内部相对于该中空轴的固定位置，并且允许引导杆(40)引导在中空轴(30)内轴向地移动，该第一元件包括：
·至少一个第一机械振动阻尼装置(121)，其相对于中空轴(30)的内表面设置在第一元件的外周边上以及接触该中空轴；
·至少一个第二机械振动阻尼装置(110、110’)，其相对于引导杆(40)的外表面设置在第一元件的内直径表面以及接触该引导杆；
内部圆周空腔(18)，构造为循环通过第一管道(14、16)到达和通过第二管道(13、15)排出的润滑流体(122)，第一管道(14、16)和第二管道(13、15)穿过第一元件的外周边和第一元件的内直径表面之间的径向厚度，当加压的润滑流体流经第一元件时，内部圆周空腔(18)形成液压阻尼装置。
2.根据权利要求1所述的用于机械加工中空轴(30)的抗振动设备，其特征在于第一元件是通过肩部(17)相对于中空轴(30)被轴向地固定保持的第一凸缘，并且：
·第一机械振动阻尼装置(121)由至少一个第一外部沟槽(12)和至少一个第一外部密封形成，该第一外部密封适于配合所述第一外部沟槽(12)；
·第二机械振动阻尼装置(110、110’)由至少一个内部圆周沟槽(11)和至少一个第一内部密封(110)形成，该第一内部密封适于配合所述内部圆周沟槽(11)。
3.根据权利要求2所述的用于机械加工中空轴(30)的抗振动设备，其特征在于所述内部圆周沟槽(11)包括第一内部圆周沟槽和第二内部圆周沟槽，第一内部圆周沟槽和第二内部圆周沟槽中的每个都位于靠近第一凸缘的末端的位置。
4.根据权利要求3所述的用于机械加工中空轴(30)的抗振动设备，其特征在于内部圆周空腔(18)在下面两者之间纵向地延伸：
·第一内部圆周沟槽附近的第一末端(180)；
·第二内部圆周沟槽附近的第二末端(180’)。
5.根据权利要求4所述的用于机械加工中空轴(30)的抗振动设备，其特征在于第一管道(14、16)包括：第一弯管开口，允许来自于抗振动设备外部的润滑流体(122)通过流向内部圆周空腔(18)，所述第一弯管开口包括第一凸缘的外部表面的长度的纵向开口和通向所述内部圆周空腔(18)第一末端附近的内部圆周空腔(18)中的径向延长部分。
6.根据权利要求4所述的用于机械加工中空轴(30)的抗振动设备，其特征在于第二管道(13、15)包括第二弯管开口，允许来自于内部圆周空腔(18)的润滑流体(122)通向抗振动设备的外部，所述第二弯管开口包括在所述内部圆周空腔(18)的第二末端附近的径向开口和穿过肩部(17)的纵向延长部分，以通向所述抗振动设备的外部。
7.根据权利要求1所述的用于机械加工中空轴(30)的抗振动设备，其特征在于它包括第二元件(20)，该第二元件用于至少部分地被维持到机械加工头部(50)的外部和相对于该机械加工头部的固定位置，该机械加工头部插套在中空轴(30)中，并且通过引导杆(40)引导所述机械加工头部，第二元件包括：
至少第三机械阻尼装置，其相对于中空轴的内表面设置在第二元件(20)的外周边上和与该中空轴接触。
8.根据权利要求7所述的用于机械加工中空轴(30)的抗振动设备，其特征在于第二元件(20)包括第二外部沟槽(23)和第二外部密封(22)，第二外部密封适于与所述第二外部沟槽(23)配合，并且形成第三机械阻尼装置。
9.根据权利要求7或8所述的用于机械加工中空轴(30)的抗振动设备，其特征在于第一元件和/或第二元件的主体(10C、20A)由聚酰胺制造。
10.一种抗振动机械加工系统，其特征在于它包括：
·机械加工头部(50)，包括允许润滑流体引入到待要被钻孔的中空轴部分中的进口；
·根据权利要求1至9中任一权利要求所述的抗振动设备，适于在中空轴(30)的机械加工期间通过引导杆(40)。
11.根据权利要求10所述的抗振动机械加工系统，其特征在于该机械加工头部包括全部防护件(51)，通过引导杆(40)引导所述机械加工头部(50)，该引导杆(40)通过锁定环(60)固定于机械加工头部(50)，移动凸缘(20)与所述机械加工头部(50)整体地安装，所述移动凸缘(20)包括外部沟槽(23)以及外部密封(22)，该外部密封适于与所述外部沟槽(23)配合以形成与中空轴(30)的内表面的至少一个接触和允许机械加工中空轴期间所产生的机械振动部分的吸收，移动凸缘(20)被保持纵向地固定在所述机械加工头部(50)的末端的边缘和锁定环(60)之间的所述机械加工头部(50)的周边。
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