CN113027987A - 减振装置和机床 - Google Patents

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    • F16F2224/045—Fluids magnetorheological

Abstract

本发明提供了一种减振装置和机床，减振装置包括壳体，壳体内开设有第一密封腔，第一密封腔内用于容纳磁流变液，壳体的一端连接有第一连接板；运动件，运动件的至少部分设置在第一密封腔内，运动件的第一端由第一连接板穿出，运动件的第一端与第一连接板之间为密封设置；壳体上开设有导线孔，导线孔环绕第一密封腔设置，以通过对导线孔内的导线通电以在第一密封腔内形成磁场；其中，运动件相对于壳体沿预定方向可移动地设置。利用磁流变液在外加磁场作用下能够从自由流动的液体转变为半固体，运动件受力移动时，磁流变液产生的阻尼力可以部分抵消振动带来的冲击力，进而改善机床的减振效果，解决了现有技术中的机床的加工精度较低的问题。

Description

减振装置和机床
技术领域
本发明涉及制造领域，具体而言，涉及一种减振装置和机床。
背景技术
数控机床是装备制造业的工业母机，对一个国家的航空航天、军事及医疗等行业发展有着举足轻重的影响。而数控机床的加工精度则是评价其性能的重要指标，由于切削加工产生的振动是影响数控机床加工精度的重要因素，因此，目前制造业一般采用橡胶制品的脚垫用以减少数控机床的振动，以提高数控机床的加工精度。
然而，橡胶制品脚垫对于机床的减振效果一般，无法有效提高机床的加工精度。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种减振装置和机床，以解决现有技术中的机床的加工精度较低的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种减振装置，包括：壳体，壳体内开设有第一密封腔，第一密封腔内用于容纳磁流变液，壳体的一端连接有第一连接板；运动件，运动件的至少部分设置在第一密封腔内，运动件的第一端由第一连接板穿出，运动件的第一端与第一连接板之间为密封设置；壳体上开设有导线孔，导线孔环绕第一密封腔设置，以通过对导线孔内的导线通电以在第一密封腔内形成磁场；其中，运动件相对于壳体沿预定方向可移动地设置。
进一步地，减振装置还包括：第一密封件，第一连接板上与运动件配合处设置有第一环形槽，第一密封件放置于第一环形槽内，以对运动件和第一连接板之间进行密封。
进一步地，运动件包括：运动主体；运动板体，运动主体和运动板体均设置在第一密封腔内，运动板体的第一端与运动主体连接，运动板体的第二端向第一密封腔的侧壁延伸设置。
进一步地，每个运动板体的第二端与第一密封腔的侧壁之间的距离为2mm至5mm；和/或运动板体为多个，多个运动板体沿运动件的运动方向间隔设置；和/或运动板体为环形板，运动板体的第一端为环形板的内壁面，运动板体的第二端为环形板的外壁面。
进一步地，导线孔设置为沿运动件的运动方向螺旋延伸的螺旋状。
进一步地，导线孔在预定剖切面上形成有第一导线孔和第二导线孔，第一导线孔和第二导线孔均位于第一密封腔侧壁的同一侧；第一导线孔的圆心和第二导线孔的圆心之间的距离为5mm至20mm；预定剖切面与第一连接板垂直。
进一步地，壳体内设置有第二连接板，第二连接板与第一连接板相对设置，运动件的第二端由第二连接板穿出，运动件相对于第二连接板可移动设置，运动件的第二端与第二连接板为密封设置。
进一步地，减振装置还包括：第三连接板，第三连接板与运动件的第二端抵靠设置；其中，壳体内开设有第二密封腔，第三连接板为第二密封腔的侧壁。
进一步地，第二连接板和第三连接板之间形成恒压腔，恒压腔用于与环境空气连通。
进一步地，减振装置还包括：第三密封件，第三连接板上与运动件配合处设置有第三环形槽，第三密封件放置于第三环形槽内，以对运动件和第三连接板之间进行密封。
进一步地，壳体上还开设有第一出口，第一出口与第二密封腔和环境空气连通。
进一步地，减振装置还包括：第二密封件，第二连接板上与运动件配合处设置有第二环形槽，第二密封件放置于第二环形槽内，以对运动件和第二连接板之间进行密封。
根据本发明的另一方面，提供了一种机床，包括机架，所述机床还包括：上述的减振装置，减振装置设置在机架的支脚的底部。
应用本发明的技术方案，减振装置的壳体内开设有第一密封腔，第一密封腔外环绕设置有导线孔，以通过对导线孔内的导线通电以在第一密封腔内形成磁场，第一密封腔内容纳有磁流变液，利用磁流变液在外加磁场作用下能够从自由流动的液体转变为半固体，磁流变液产生的阻尼力可以部分抵消振动带来的冲击力，进而改善机床的减振效果，解决了现有技术中的机床的加工精度较低的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的减振装置的一个实施例的结构性示意图；以及
图2示出了根据本发明的减振装置的一个实施例的剖视图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、减振装置；
110、壳体；120、第一密封腔；
130、第一连接板；
140、运动件；141、第一端；142、第二端；143、运动主体；144、运动板体；
150、导线孔；151、第一导线孔；152、第二导线孔；
161、第一密封件；162、第二密封件；163、第三密封件；
170、第二连接板；
180、第三连接板；190、第二密封腔；191、第一出口；200、恒压腔；
210、第四连接板。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1示出了根据本发明的减振装置10的一个实施例的结构性示意图。参见图1，减振装置10包括壳体110和运动件140。
壳体110内开设有第一密封腔120，第一密封腔120内用于容纳磁流变液，壳体110的一端连接有第一连接板130，第一连接板130和壳体110可以通过螺钉连接。磁流变液是一种在零磁场条件下呈现出低粘度牛顿流体特性，而在强磁场作用下呈现出高粘度、低流动性的宾汉流体特性的新型流体。
运动件140的至少部分设置在第一密封腔120内，运动件140的第一端141由第一连接板130穿出，运动件140的第一端141与第一连接板130之间为密封设置。
壳体110上开设有导线孔150，导线孔150环绕第一密封腔120设置，以通过对导线孔150内的导线通电以在第一密封腔120内形成磁场。在一些实施例中，导线孔150内设置有导线，导线接通电源时可以在第一密封腔120处产生磁场。当电流越大，磁流变液的粘度越大，减振装置10的减震性越好。根据机床的振动情况，可以调节导线电流大小，以改变第一密封腔120处磁场的大小，以改变磁流变液的阻尼系统，进而选择减震效果最好的最佳阻尼系数。
运动件140相对于壳体110沿预定方向可移动地设置。
减振装置10的壳体110内开设有第一密封腔120，第一密封腔120外环绕设置有导线孔150，以通过对导线孔150内的导线通电以在第一密封腔120内形成磁场，第一密封腔120内容纳有磁流变液，利用磁流变液在外加磁场作用下能够从自由流动的液体转变为半固体，磁流变液产生的阻尼力可以部分抵消振动带来的冲击力，进而改善机床的减振效果，解决了现有技术中的机床的加工精度较低的问题。
在一些实施例中，减振装置10还可以包括第四连接板210，第四连接板210用于承受冲击力。第四连接板210和运动主体143可以通过螺钉连接。
图2示出了根据本发明的减振装置10的一个实施例的剖视图。参见图2，减振装置10还包括第一密封件161。第一密封件161可以采用橡胶等弹性较好的材料。
参见图2，第一连接板130上与运动件140配合处设置有第一环形槽，第一密封件161放置于第一环形槽内，以对运动件140和第一连接板130之间进行密封。
在一些实施例中，运动件140上与第一连接板130配合处设置有第一环形槽，第一密封件161放置于第一环形槽内，以对运动件140和第一连接板130之间进行密封。
参见图2，运动件140包括运动主体143和运动板体144。
运动主体143和运动板体144均设置在第一密封腔120内，运动板体144的第一端141与运动主体143连接，运动板体144的第二端142向第一密封腔120的侧壁延伸设置。
在第一种实施例中，每个运动板体144的第二端142与第一密封腔120的侧壁之间的距离为2mm至5mm。考虑到运动板体144的第二端142与第一密封腔120的侧壁之间的距离越小，减振装置10的减震性越好；也考虑到运动板体144的第二端142与第一密封腔120的侧壁之间的距离越大，磁流变液流经运动板体144的第二端142与第一密封腔120的侧壁之间的缝隙花费的时间越短，因此，运动板体144的第二端142与第一密封腔120的侧壁之间的距离优选为3mm。
在第二种实施例中，运动板体144为多个，多个运动板体144沿运动件140的运动方向间隔设置。考虑到运动板体144越多，减振装置10的减振效果越好；也考虑到第一密封腔120的容积，运动板体144可以采用四个。
在第三种实施例中，运动板体144为环形板，运动板体144的第一端141为环形板的内壁面，运动板体144的第二端142为环形板的外壁面。
在一些实施例中，运动主体143可以为柱状结构，运动板体144为环形板，运动板体144的第一端141为环形板的内壁面，运动板体144的第二端142为环形板的外壁面。运动主体143和运动板体144可以为一体成型件，或是运动主体143和运动板体144的第一端141连接。
在一些实施例中，导线孔150设置为沿运动件140的运动方向螺旋延伸的螺旋状。
在一些实施例中，导线孔150也可以设置为多段沿运动件140的运动方向螺旋延伸的螺旋状的通孔。
参见图2，导线孔150在预定剖切面上形成有第一导线孔151和第二导线孔152，第一导线孔151和第二导线孔152均位于第一密封腔120侧壁的同一侧。预定剖切面与第一连接板130垂直。
第一导线孔151的圆心和第二导线孔152的圆心之间的距离为5mm至20mm，优选为10mm。
壳体110内设置有第二连接板170，第二连接板170与第一连接板130相对设置，运动件140的第二端142由第二连接板170穿出，运动件140相对于第二连接板170可移动设置，运动件140的第二端142与第二连接板170为密封设置。
减振装置10还包括第三连接板180。第三连接板180与运动件140的第二端142抵靠设置。
壳体110内开设有第二密封腔190，第三连接板180为第二密封腔190的侧壁。
在一些实施例中，第二连接板170和第三连接板180之间形成恒压腔200，恒压腔200用于与环境空气连通。
在一些实施例中，第二连接板170和第三连接板180之间形成恒压腔200，壳体110内开设有连通恒压腔200和环境空气的连通孔，以将恒压腔200与环境空气连通。
减振装置10还包括第三密封件163。第一密封件161可以采用橡胶等弹性较好的材料。
参见图2，第三连接板180上与运动件140配合处设置有第三环形槽，第三密封件163放置于第三环形槽内，以对运动件140和第三连接板180之间进行密封。
在一些实施例中，第三连接板180上与运动件140配合处设置有第三环形槽，第三密封件163放置于第三环形槽内，以对运动件140和第三连接板180之间进行密封。
壳体110上还开设有第一出口191，第一出口191与第二密封腔190和环境空气连通。
在一些实施例中，第二密封腔190内充斥着液压油，可以通过第一出口191向第二密封腔190注入液压油，或是通过第一出口191将液压油从第二密封腔190内导出。减振装置10用于减振时，第一出口191处可以用橡胶塞堵住，以密封第二密封腔190。
减振装置10还包括第二密封件162。第一密封件161可以采用橡胶等弹性较好的材料。
参见图2，第二连接板170上与运动件140配合处设置有第二环形槽，第二密封件162放置于第二环形槽内，以对运动件140和第二连接板170之间进行密封。
在一些实施例中，第二连接板170上与运动件140配合处设置有第二环形槽，第二密封件162放置于第二环形槽内，以对运动件140和第二连接板170之间进行密封。
在一些实施例中，机床可以包括机架和减振装置10，减振装置10设置在机架的支脚的底部，以利用减振装置10降低机床振动对切削加工的影响，提高机床的加工精度。
在一些实施例中，上述实施例的减振装置10可以用于机床。对于机床来说，加工精度是评价机床性能的重要指标，由于切削加工产生的振动是影响加工精度的重要因素，因此在机床加工时，需要减少机床的振动，以提高机床的加工精度。机床加工时，机床振动产生冲击力，上述实施例的减振装置10受力后逐渐抵消冲击力，该减振装置10的减震效果好，而且阻尼可控。由于磁流变液的粘度大小和磁通量的大小存在函数关系，因此可以通过改变通过减振装置10的电流大小来改变磁流变液的阻尼系数。
第一密封腔120可以填充磁流变液，第二密封腔190可以填充液压油或空气，确保减振装置10的减振效果良好。
在一些实施例中，减振装置10放置时第一密封腔120位于第二密封腔190的上方，机床加工过程中可以产生振动和冲击，力传递给减振装置10。第四连接板210受到向下的冲击力，运动件140向下移动，磁流变液会从运动板体144和第一密封腔120侧壁之间的缝隙向上流动，由于磁流变液在磁场中变为半固体状态，可以抵消部分冲击力。第三连接板180收到来自运动件140的力后向下移动，第二密封腔190的体积变小，由于第二密封腔190内充斥着气体或液体，可以进一步抵消冲击力，使得减震效果更加理想。
在一些实施例中，冲击结束后，运动件140受到向下的冲击力消失，第二密封腔190受到来自其内部的液体或气体的力后推动第三连接板180向上运动，运动件140向上移动，磁流变液会从运动板体144和第一密封腔120侧壁之间的缝隙向下流动，由于磁流变液在磁场中变为半固体状态，可以抵消部分冲击力。冲击力最终转换为摩擦热，以此来保持机床运行稳定，达到减振降噪的目的。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
减振装置10的壳体110内开设有第一密封腔120，第一密封腔120外环绕设置有导线孔150，以通过对导线孔150内的导线通电以在第一密封腔120内形成磁场，第一密封腔120内容纳有磁流变液，利用磁流变液在外加磁场作用下能够从自由流动的液体转变为半固体，磁流变液产生的阻尼力可以部分抵消振动带来的冲击力，进而改善机床的减振效果，解决了现有技术中的机床的加工精度较低的问题。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一些实施例”、或“另一些实施例”、或“在第一种实施例”、或“在第二种实施例”、或“在第三种实施例”等的描述意指结合该实施例或实例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且描述的具体特征、结构、材料或者特点以在任何一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种减振装置，其特征在于，包括：
壳体(110)，所述壳体(110)内开设有第一密封腔(120)，所述第一密封腔(120)内用于容纳磁流变液，所述壳体(110)的一端连接有第一连接板(130)；
运动件(140)，所述运动件(140)的至少部分设置在所述第一密封腔(120)内，所述运动件(140)的第一端(141)由所述第一连接板(130)穿出，所述运动件(140)的第一端(141)与所述第一连接板(130)之间为密封设置；
所述壳体(110)上开设有导线孔(150)，所述导线孔(150)环绕所述第一密封腔(120)设置，以通过对所述导线孔(150)内的导线通电以在所述第一密封腔(120)内形成磁场；
其中，所述运动件(140)相对于所述壳体(110)沿预定方向可移动地设置。
2.根据权利要求1所述的减振装置，其特征在于，所述减振装置还包括：
第一密封件(161)，所述第一连接板(130)上与所述运动件(140)配合处设置有第一环形槽，所述第一密封件(161)放置于所述第一环形槽内，以对所述运动件(140)和所述第一连接板(130)之间进行密封。
3.根据权利要求1所述的减振装置，其特征在于，所述运动件(140)包括：
运动主体(143)；
运动板体(144)，所述运动主体(143)和所述运动板体(144)均设置在所述第一密封腔(120)内，所述运动板体(144)的第一端与所述运动主体(143)连接，所述运动板体(144)的第二端向所述第一密封腔(120)的侧壁延伸设置。
4.根据权利要求3所述的减振装置，其特征在于，
每个所述运动板体(144)的第二端与所述第一密封腔(120)的侧壁之间的距离为2mm至5mm；和/或
所述运动板体(144)为多个，多个所述运动板体(144)沿所述运动件(140)的运动方向间隔设置；和/或
所述运动板体(144)为环形板，所述运动板体(144)的第一端为所述环形板的内壁面，所述运动板体(144)的第二端为所述环形板的外壁面。
5.根据权利要求1所述的减振装置，其特征在于，
所述导线孔(150)设置为沿所述运动件(140)的运动方向螺旋延伸的螺旋状。
6.根据权利要求1所述的减振装置，其特征在于，
所述导线孔(150)在预定剖切面上形成有第一导线孔(151)和第二导线孔(152)，所述第一导线孔(151)和所述第二导线孔(152)均位于所述第一密封腔(120)侧壁的同一侧；
所述第一导线孔(151)的圆心和所述第二导线孔(152)的圆心之间的距离为5mm至20mm；
所述预定剖切面与所述第一连接板(130)垂直。
7.根据权利要求1所述的减振装置，其特征在于，
所述壳体(110)内设置有第二连接板(170)，所述第二连接板(170)与所述第一连接板(130)相对设置，所述运动件(140)的第二端(142)由所述第二连接板(170)穿出，所述运动件(140)相对于所述第二连接板(170)可移动设置，所述运动件(140)的第二端(142)与所述第二连接板(170)为密封设置。
8.根据权利要求7所述的减振装置，其特征在于，所述减振装置还包括：第三连接板(180)，所述第三连接板(180)与所述运动件(140)的第二端(142)抵靠设置；
其中，所述壳体(110)内开设有第二密封腔(190)，所述第三连接板(180)为所述第二密封腔(190)的侧壁。
9.根据权利要求8所述的减振装置，其特征在于，
所述第二连接板(170)和第三连接板(180)之间形成恒压腔(200)，所述恒压腔(200)用于与环境空气连通。
10.根据权利要求8所述的减振装置，其特征在于，所述减振装置还包括：
第三密封件(163)，所述第三连接板(180)上与所述运动件(140)配合处设置有第三环形槽，所述第三密封件(163)放置于所述第三环形槽内，以对所述运动件(140)和所述第三连接板(180)之间进行密封。
11.根据权利要求8所述的减振装置，其特征在于，
所述壳体(110)上还开设有第一出口(191)，所述第一出口(191)与所述第二密封腔(190)和环境空气连通。
12.根据权利要求7所述的减振装置，其特征在于，所述减振装置还包括：
第二密封件(162)，所述第二连接板(170)上与所述运动件(140)配合处设置有第二环形槽，所述第二密封件(162)放置于所述第二环形槽内，以对所述运动件(140)和所述第二连接板(170)之间进行密封。
13.一种机床，包括机架，其特征在于，所述机床还包括：
权利要求1至12中任一项所述的减振装置，所述减振装置设置在所述机架的支脚的底部。
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