机床主轴的减振装置及包括其的机床
阅读说明：本技术 机床主轴的减振装置及包括其的机床 (Vibration damper of machine tool spindle and machine tool comprising same ) 是由 徐恩洙 于 2020-02-19 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种机床主轴的减振装置,其中,在机床主轴的前端下部安装环形的支撑板,在所述支撑板邻接所述主轴的外周缘邻近而在所述主轴的长度方向设置多个支撑杆,将通过层叠由调谐质量部件制成的多个圆弧形盘而制成的一对配重盘以彼此面对地贴紧于所述主轴的外周缘的方式固定于所述支撑杆,并且在所述主轴的外周缘与所述配重盘之间插入由弹性部件制成的阻尼板。本发明的减振装置设置于离发生振动的主轴最近的位置,从而可以使减振效果最大化。此外,本发明的减振装置按共振频带以模块式构成多个,从而对机床主轴的多种共振频率的振动现象也能够有效地衰减振动现象。(A vibration damping device for a machine tool spindle, wherein an annular support plate is attached to a lower portion of a front end of the machine tool spindle, a plurality of support rods are provided in the longitudinal direction of the spindle adjacent to an outer peripheral edge of the spindle, a pair of weight plates made by stacking a plurality of arc-shaped plates made of a tuned mass member are fixed to the support rods so as to face each other and closely contact the outer peripheral edge of the spindle, and a damping plate made of an elastic member is interposed between the outer peripheral edge of the spindle and the weight plates. The vibration damping device of the present invention is disposed at a position closest to a main shaft where vibration occurs, thereby maximizing a vibration damping effect. Further, the vibration damping device of the present invention is configured in a plurality of blocks for each resonance frequency band, and can effectively damp vibration phenomena of a plurality of resonance frequencies of the machine tool spindle.)
技术领域
本发明涉及一种机床的主轴的减振装置及包括其的机床，更详细地，涉及一种在机床的主轴的前端具备减振装置的机床。
背景技术
旋转的机床因旋转体的质量和转速等而发生振动。通常，介绍一种通过在发生振动的旋转轴进一步附接质量部件来衰减振动的系统。据知，可以通过在与传递振动的力的大小相反的方向上施加相同的力来抵消振动。根据这样的理论，发生振动的装备可以通过将具有与装备的共振频率相同的频率特性的调谐质量阻尼器(TMD：Tuned Mass Damper)设置于与发生振动的方向相反的方向来抑制装备的振动。
作为现有技术，有韩国公开专利10-2018-0040270号(专利文献1)。该专利文献1公开了一种为了衰减由发生在刀具主轴的前端的切削加工引起的振动而在主轴的后端设置被刚性部件弹性支撑的调谐质量部件来衰减振动的装置。此外，该专利文献1的减振装置提出可以在调谐质量部件中追加质量部件。
然而，专利文献1的减振装置仅对振动特性相同的一种共振频率有减振效果，而对于振动特性不同的多个种类的共振频率则无法充分显现其效果。
另一方面，专利文献1中提出了一种在调谐质量部件中追加质量部件的方案。如此，当在已设置的调谐质量部件中添加质量部件时，对于对应于所追加的质量部件的特性的新的共振频率可以获得减振效果，而对于除此之外的共振频率则无法获得减振效果。
如此，专利文献1的减振装置仅对一种共振频率有减振效果，而在共振频率不同的多种振动同时或零星地发生时则无法有效地发挥减振功能。
此外，专利文献1的减振装置设置于作为与发生振动的机床的主轴前端间隔开的位置的主轴后端，致使减振效果进一步下降。
发明内容
技术问题
用于解决如上所述的问题的本发明的课题的目的在于，提供一种对振动特性不同的多种共振频率产生减振效果的机床主轴的减振装置，并进一步地提供包括该机床主轴的减振装置的机床。
本发明的另一课题的目的在于，提供一种通过在离发生振动的位置最近的位置设置减振装置来进一步提高减振效果的机床主轴的减振装置和包括该机床主轴的减振装置的机床。
技术方案
为了达成上述目的，本发明提供一机床的减振装置，所述机床主轴在前端安装刀具并使所述刀具旋转，所述机床主轴包括：环形的支撑板，其安装于所述主轴的前端下部；多个支撑杆，其以垂直方向固定于所述支撑板，且邻接所述主轴的外周缘而在所述主轴的长度方向上设置；至少一对配重盘，其通过层叠由调谐质量部件制成的多个圆弧形盘而成，并且以彼此面对地贴紧于所述主轴的外周缘的方式固定于所述支撑杆的前端；以及阻尼板，其由弹性部件制成，且贴紧于所述主轴的外周缘，并且被所述至少一对配重盘加压。
此外，所述支撑板以能够在所述主轴的前端转动至任意的位置后被固定的方式具备固定销和紧固孔。
此外，所述支撑杆为具有弹性的金属材质的杆件形状，在两侧前端形成有螺纹部，在所述两侧前端的螺纹部之间形成有支撑所述配重盘的卡止凸台，且所述一侧前端的螺纹部是紧固于所述支撑板的螺纹部，另一侧前端的螺纹部是紧固与所述卡止凸台一同固定所述配重盘的固定螺母的螺纹部。
此外，所述配重盘中形成有与所述支撑杆结合的在相互平行的方向上具有与开口部的多个狭槽。
此外，当有两对以上的所述配重盘时，每对所述配重盘由具有彼此不同的共振频率特性的调谐质量部件构成。
另一方面，当有两对以上的所述配重盘时，每对所述配重盘在上下方向上设置，并且在设置于下部的配重盘中在用于固定设置于上部的配重盘的支撑杆通过的位置，以防止与所述支撑杆干涉的方式形成有宽度大于所述支撑杆的直径的狭槽。
此外，所述阻尼板由能够在所述配重盘与所述主轴的外周缘之间起到阻尼作用的橡胶材质制成。
此外，所述支撑杆由弹性材质的金属杆件形成，以使所述配重盘对所述阻尼板加压。
此外，所述配重盘在所述主轴的加工方向的直角方向上以彼此面对的形态设置于所述主轴的外周缘。
另一方面，用于达成上述目的，本发明还提供一种机床，其中采用上述实施例的机床的减振装置。
发明的效果
本发明的减振装置设置于离发生振动的主轴最近的位置，从而可以使减振效果最大化。
此外，本发明的减振装置按共振频带以模块式构成多个，从而对机床主轴的多种共振频率的振动现象也能够有效地衰减振动现象。
附图说明
图1是实施例的示例性的机床立体图。
图2是作为本发明的实施例的防振装置组装于主轴的前端的详细图。
图3是作为本发明的实施例的防振装置的组装图。
图4是作为本发明的实施例的防振装置的部分剖视图。
图5是作为本发明的实施例的支撑杆的详细图。
图6是作为本发明的实施例的分解配重盘和支撑板的状态的平面图。
图7是示出作为本发明的实施例的设置有防振装置的主轴的加工方向的状态图。
具体实施方式
下面参照所附图1至图7对本发明的优选实施例进行说明。
首先，本发明的防振装置20设置于机床主轴10的前端，该机床主轴10在前端安装刀具(未图示)并使所述刀具旋转。
所述防振装置20的主要结构包括支撑板30、支撑杆40、配重盘50、阻尼板60。下面对本发明的防振装置20的构成部件进行详细说明。
所述支撑板30由环形的板构成，并且安装于主轴10的前端下部。此外，在所述支撑板30中，以能够将所述支撑板30固定于主轴10的前端下部的任意的位置的方式在周向上形成有多个紧固孔32和固定销31。
所述支撑杆40以在所述主轴10的长度方向上邻接所述主轴10的外周缘的方式以直角方向紧固于所述支撑板30。此外，多个所述支撑杆40在周向上设置于所述支撑板30。
此外，所述支撑杆40在下端部形成有紧固于所述支撑板30的螺纹部41，在上端部形成有紧固固定螺母43的螺纹部41。
此外，在所述支撑杆40的上端螺纹部41的下部形成有支撑所述配重盘50的卡止凸台42。
所述配重盘50通过层叠多个由共振频率相同的调谐质量部件而成的圆弧形盘而形成为一对。如此形成为一对的配重盘50以彼此面对的形态贴紧于所述主轴10的外周缘地设置。此外，所述配重盘50中形成有在相互平行的方向上具有开口部的狭槽51，所述配重盘50通过所述狭槽51插入于所述支撑杆40的卡止凸台42之上，并且通过结合于支撑杆40的上端螺纹部41的固定螺母43固定。
另一方面，彼此面对的所述一对配重盘50具有相同的共振频率特性，但如图3所示，构成为两对以上的配重盘50中的每对配重盘50具有彼此不同的共振频率特性。
当有两对以上的所述配重盘50时，每对配重盘50在上下方向上设置，并且在设置于下部的配重盘50中在用于固定设置于上部的配重盘50的支撑杆40通过的位置，以防止干涉所述支撑杆40的方式形成有宽度比所述支撑杆40的直径宽的狭槽51。
所述阻尼板60由橡胶材质制成，并且贴紧于所述主轴10的外周缘地安装。此外，所述配重盘50被设置为通过所述支撑杆40以恒定的压力对所述阻尼板60加压。因此，所述配重盘50和主轴10还通过所述阻尼板60执行阻尼效果。
另一方面，所述支撑杆40由弹性材质的金属杆件(bar)形成，以使所述配重盘50对阻尼板60以恒定的压力加压。
另一方面，如图7所示，所述配重盘50在所述主轴10的加工方向的直角方向上以彼此面对的形态设置于所述主轴10的外周缘。
优选地，根据振动的共振频率特性，在上下方向上设置两对以上的配重盘50，以防止相互干涉。
另一方面，如上述构成的防振装置20可以适用于在具备使刀具旋转的主轴10的所有机床中在主轴10的前端周围具有能够设置如上述实施例所示的防振装置20的空间和结构的情形。
下面对具有如上所述的构造的防振装置20的组装过程进行说明。
首先，将橡胶材质的阻尼板60以贴紧于主轴10的外周缘的方式插入。
接着，将支撑板30固定于主轴10的前端下部。对于支撑板30的固定，在将形成在支撑板30的固定销31插入于形成在主轴10的前端下部的插入孔(未图示)后，将紧固螺栓33紧固于紧固孔32以固定于主轴10的前端下部。
接下来，利用支撑杆40的下端螺纹部41将支撑杆40紧固于支撑板30。根据要紧固的配重盘50的数量，按每个配重盘50将两个或更多的数量的支撑杆40紧固于在支撑板30的周向上等间距地设置的紧固槽。
接下来，以使配重盘50支撑于支撑杆40的卡止凸台42的方式，将配重盘50的狭槽51插入于支撑杆40，并将固定螺母43紧固于支撑杆40的上端螺纹部41以将配重盘50固定于支撑杆40。
此时，支撑杆40为具有弹性的金属杆件，其以使固定于支撑杆40的配重盘50对插入于主轴10的外周缘的阻尼板60加压的方式组装。
此外，形成于配重盘50的狭槽51在相互平行的方向上开口，当配重盘50插入于支撑杆40或从支撑杆40分离时，只要松开支撑杆40的上端螺纹部41的固定螺母43即可沿水平方向容易地拆装配重盘50。
另一方面，作为另一实施例，可以用贯通孔代替形成于配重盘50的狭槽51。此时，将贯通孔的大小设为支撑杆40能够无干涉地通过的大小的直径。如此，当用贯通孔代替狭槽51时，将配重盘50从支撑杆40的上部组装于支撑杆40即可。
另一方面，当配重盘50形成为上下多个层时，在将要组装于下部的配重盘50与支撑杆40一同先组装于支撑板30后，将要组装于上部的配重盘50与支撑杆40一同组装于支撑板30即可。
此时，为了组装作业的方便起见，相较于贯通孔，在用于支撑上部配重盘50而使支撑杆40贯通的下部配重盘50的位置按原样形成狭槽51可能使组装作业更轻松。
如此组装的本发明的防振装置随着机床进行加工作业在主轴10的加工进行方向的直角方向上发生振动。
如此，发生在主轴10的具有特定区域的共振频率的振动通过支撑板30和支撑杆40被传递至配重盘50。
由于配重盘50由调谐质量部件制成，根据质量特性对共振频率衰减振动。
另一方面，根据机床的结构特性或加工物或刀具的特性，会发生不同频带的共振频率的振动，此时，可以通过在上下方向上设置共振频率特性不同的又一对配重盘50来衰减振动。
另一方面，当如上所述地将配重盘50在上下方向上设置两对以上时，在设置于下部的配重盘50中进一步形成狭槽51，以便用于固定设置于上部的配重盘50的支撑杆40能够无干涉地通过。
即使如此上下设置两对以上的配重盘50，固定设置于上部的配重盘50的支撑杆40也不与设置于下部的配重盘50接触而独立地支撑上部的配重盘50，从而不会在上下配重盘50之间产生干涉地发挥适合于各自的共振频率特性的减振效果。
另一方面，由于配重盘50维持对阻尼板60的加压状态，因而在主轴10与配重盘50之间还会通过阻尼板60产生一部分减振效果。
另一方面，本发明的防振装置20可以根据发生在主轴10的振动的方向，将固定着支撑板30的紧固螺栓33松开，并在改变支撑板30的方向后，将形成在支撑板30的固定销31插入于形成在主轴10的前端下部的插入孔(未图示)，之后再紧固紧固螺栓33，由此可以有效地应对振动方向的变化。
如上所述，本发明的防振装置20设置于离发生振动的主轴10最近的位置，从而可以使减振效果最大化。
此外，本发明按不同共振频带模块式地构成多个减振装置，从而对机床主轴10的多样的共振频率的振动现象也可以有效地衰减振动现象。
附图标记
10：主轴，20：防振装置，30：支撑板，31：固定销，32：紧固孔，33：紧固螺栓，40：支撑杆，41：螺纹部，42：卡止凸台，43：固定螺母，50：配重盘，51：狭槽，60：阻尼板。
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