具有促进泡沫形成的减振体的、用于减振的减振器 【技术领域】
本发明涉及一种用于减振的减振器，该减振器具有处于减振流体中的减振体，其中该减振体或该减振体所放置的空腔促进泡沫的形成。
背景技术
减振器尤其但并不仅用于铣削刀具和机床上用的类似的刀架。典型的示例是在切削加工过程(车削、铣削等)中使用的端铣刀。上述装置也能用在机床的“夹具”和其它部分、以及工件上。通常由于结构的动态刚度太小而出现自身产生的振荡。
各种类型的减振装置已为公众所知，并在挪威专利Nr 128 725中公开了一种相关的装置。该专利涉及一种减振体，该减振体必须放置在钻杆中的钻膛内，这是因为钻膛是减振装置的基本组成部分，意味着减振作用是减振体与钻膛本身之间通过设置所述元件之间的弹性元件相互作用的结果。
在NO 0 120 609中公开了一种用于减振的装置。该装置包括放置在钻膛中的减振体。若干弹性垫圈放置在减振体的各个侧面。圆锥形的夹紧垫圈设置用于控制这些弹性垫圈的弹性常数。该弹性垫圈在装置减振的过程中被压缩。
在朝着不断增大刀架的长度/直径(悬垂量)之间关系的方向上进行开发。这样刀架的动态刚度减小，因此这再次需要必须与之相适应的减振装置。在此公知的现有技术的问题在于，为了使减振装置适合这些新的条件，必须降低系统的频率。这要求弹性元件具有更低的弹簧常数或者减振体具有更大的质量。
还应当提到的专利是US 4061 438和US 2 699 696，两者都描述了空腔内的某种质量块，该质量块由具有减振特性的液体包围。
还没有专利提及起泡沫(将空气混合进油中)的重要性，从而即使在较小的力作用下也可实现良好的减振功能，并且避免减振体由于吸力而贴附在相邻空腔中。那些设计也都没有描述促进泡沫形成的设计。本发明在这方面作出了重要的改进。
【发明内容】
本发明涉及一种用于减振的减振器，该减振器具有至少一个大致纵向的减振体，该减振体具有两个端部表面和位于这些端部表面之间的一个大致纵向的表面。这里纵向不必必需涉及特定比率的细长度，而是定义为一种纵向方向或几何形状。由此，减振体当然可以是“较短的”，而这对于权利要求的保护范围没有任何影响。同样涉及到用于放置减振体的空腔，该空腔仅需要适合减振体。减振体具有纵向方向和横向方向并被放置在具有减振流体的大致纵向的空腔中。空腔限定了至少一个空腔表面，并且减振体限定了至少一个减振体表面。减振流体包括一部分液体和一部分气体，并且空腔表面或减振体表面中至少一个被打断，以在使用时影响减振流体中的泡沫的形成。这些表面是打断的，这表示这些表面可以是不连续的，可以具有孔、凹陷部、齿槽、明显粗糙度，或者以任何其它形式的不是平滑且无孔的表面。然而，本发明的重要特征在于，减振体与减振器所放置的空腔的结合设计促进气体和液体的混合，以使液体中形成气泡或泡沫。
减振体可以采用任何适当材料，并且通常由具有大比重地材料制成。
减振体的端面可以由至少一个轴向孔打断。孔或多个孔的尺寸可以根据对所容纳减振流体、减振体的所需质量、应使用的减振器带宽、减振体的所需平衡等的要求而变化。
减振体的大致纵向表面可以由至少一个横向孔打断。
减振体的大致纵向表面可以由至少一个径向孔打断，并且减振体的端面可以由至少一个轴向孔打断。
孔中的至少一个可以彻底贯通延伸。
减振体的外表面和/或空腔的表面可以由至少一个轴向沟槽打断。
减振体的外表面和/或空腔的表面可以由至少一个横向沟槽打断。
减振体的外表面和/或空腔的表面可以由至少一个横向沟槽和至少一个轴向沟槽打断。
减振体的外表面和/或空腔的表面可以由至少一个斜沟槽打断。
减振体的外表面和/或空腔的表面可以由交叉的斜沟槽打断。
减振体的外表面和/或空腔的表面可以由至少一个凹陷部打断。
减振体的外表面和/或空腔的表面可以由一个螺纹表面打断。
减振体的外表面和/或空腔的表面可以由一个粗糙的、不连续表面结构打断。
减振体可以呈大致柱形，并且大致纵向的空腔可以呈柱形。
减振体可以具有上述几何形状的任何组合。
减振液体可以包括30％到90％的液体、优选为大约75％的液体和其余在空腔内的气体。
减振液体可以包括空气和油，但是也可以使用其它介质。液体可以包括泡沫促进剂并可具有预期的粘度。也可以使用除空气外的其它气体。
本发明与其它类似的系统/发明相比的突出特征在于，它集中在减振液体与气体之间的关系，以及如何通过部件(尤其是减振体)的设计来可以在由液体和气体形成的减振流体中使气体/空气穴(气泡)进行传播。空气穴的这种传播使置于减振体与相邻空腔之间的减振流体膜产生弹性。这种弹性在减振流体膜中形成的原因是，由于气体可压缩，因而减振流体膜的压缩性从几乎不能压缩而转变，直到减振液体中给减振流体提供和施加压缩能力的气体/空气穴破裂为止，该减振流体由气体/减振液体的混合物形成。
在具有气体和减振流体的混合物的系统内完全贯穿减振体的轴向孔将导致在减振液体被拉向相邻空腔表面(刀夹壁)以及(由于离心力)旋转时气体被吸入该孔内。当来自加工过程的力作用在刀具上，使得减振体趋向于被拽离其位置(并具有减振作用)时，然后空气/气体可以从减振体的两端(纵向主体的两端)进入(TEAR IN)并且因此易于在减振液体中形成空气穴，并且这给“减振膜”提供弹性。
在有适当效果的运行期间，带有气体穴的减振液体将在减振体与相邻空腔之间的区域内绕整个减振体很好地散布。减振体将在由刀具施加的力的影响的空腔中脉动，并且不断运行以阻止进一步产生振动。
本发明的目标是具有高粘度和良好减振效果的油，同时减振体的质量应当尽可能地大。要将这些组合并不简单，而本发明的优点在于，通过改变减振体形状以及调整油和空气的量而实现改进性能，能够同时结合这些要求。
增加油的粘度提高了减振效果，但同时可能导致减振体吸入并贴附到相邻空腔，并且结果可能使减振体不能被扯开(TEAR LOOSE)并有助于刀具减振，或者需要不成比例的强大作用力才能将减振体扯开并使刀具减振。本发明通过促进在油/减振流体中混和气体泡来改善这种情况。以这种方式，即使在刀具上作用较小的力也能保持良好的功能，并且防止了由于减振体贴附在相邻空腔中而出现的问题。
本发明注意到了将气体混合入减振流体的重要性，并且这还没有成为其它发明中的其它类似系统中的目标。油量和高粘度对于在系统中获得最好的减振很重要。同时具有空气的混合物是关键。在本发明中，在系统旋转前(即使用刀具前)，减振体中央的孔可用作油的储存器。由于将油向外拉/甩的离心力，在运行时(使用刀具时)，该储存器自动被排空，并且流体将在减振体与相邻空腔之间的空腔内分布。当这种情况发生时，减振体中央处的空腔将由气体(空气)替代油来充满，并且该气体以这种方式易于从减振体两端进入，并将更加快速地促进减振流体中气体穴的膨胀，这对于减振功能是重要的。储存器确保了足够量的减振流体可尽可能多地覆盖表面的部分，并且在运行时提供尽可能最好的减振功能，并且同时不会消耗对于确保气泡形成重要的气体的量。因为气体能够从纵向减振体的两侧进入，储存器作为减振体中轴向孔的这种设计同时易于减振流体中的气体的进入。
【附图说明】
图1示出根据本发明的减振体，其中指示了减振体的纵向和横向方向；
图2示出具有一个或多个纵向孔的减振体；
图3示出具有一个或多个横向贯通孔的减振体；
图4示出具有一个或多个横向贯通孔和一个或多个纵向贯通孔组合的减振体；
图5示出具有一个或多个纵向贯通孔和一个或多个横向孔组合的减振体；
图6示出具有一个或多个横向贯通孔和一个或多个纵向孔组合的减振体；
图7示出根据本发明的具有一个或多个纵向沟槽的减振体；
图8示出根据本发明的具有一个或多个横向沟槽的减振体；
图9示出根据本发明的具有一个或多个纵向沟槽和一个或多个横向沟槽组合的减振体；
图10示出根据本发明的具有一个或多个斜沟槽的减振体；
图11示出根据本发明的具有一个或多个交叉斜沟槽组合的减振体；
图12示出根据本发明的在表面上具有一个或多个凹陷部的减振体；
图13示出根据本发明的具有螺纹表面的减振体；
图14示出根据本发明的具有粗糙表面的减振体；以及
图15示出具有减振体的钻杆。
【具体实施方式】
图1示出减振体，在该减振体上示出减振体的轴向或纵向方向以及减振体的横向或径向方向。使用图1易于进一步描述根据本发明的减振体。
减振体意图用于减振系统，该减振系统在空腔中包括减振体，该空腔用一定比例的减振流体充满，该减振流体典型包括四分之三的液体(例如油)、以及四分之一的气体(例如空气)。由于减振液体比气体重，重力将减振液体和气体分开。由于刀具典型以1000rpm直到10000rpm的转速旋转，并且有时候，刀具以远超过上述限值旋转，因此在使用中这种系统将频繁地进行旋转/运动。力施加于减振体、液体和气体上。减振体会朝一侧移动，并且减振液体会被拉向邻接空腔中的壁并使自身沿着壁分布。气体比液体轻，因此会置于液体外。在图2的情形中，其中减振体包括中心轴向钻孔，在刀具旋转时液体将从钻孔或孔中排出，因此孔将由气体填充。然后当刀具在加工期间受力时，除非这些力被削弱，否则这些力可能导致一系列振动。正因为减振体由这些力拽离所在位置并且之后在空腔周围脉动，从而预先形成减振或削弱。减振液体将随质量块一起在该连续变化的位置(脉冲)中提供惯性，并且这将减弱施加于刀具的冲击力。
在图2所示的实施例中，在系统进入旋转前(在刀具使用前)，位于减振体1中心处的孔2充当液体的储存器。当刀具自动旋转时，由于向外拉/甩液体的离心力，该储存器在运行中被排空，并且流体在减振体1与邻接空腔之间的空腔中分布。当这种情况发生时，减振体1中央处的空腔将由气体替代液体(油)来充满，并且该气体然后可从减振体的两端进入，并能更加快速地促进减振液体中的气体穴的扩散。这点对于运行很重要。储存器、或者贯通钻孔2确保了足够量的减振流体可覆盖尽可能多的表面，以在运行时提供良好的减振功能，而不会消耗对于充分形成气泡必要的气体的量。因为气体能够从纵向减振体1的两侧进入，该储存器作为减振体1中轴向孔2的设计同时易于减振液体中的气体的跑掉(tear off)。
减振体1中的贯通孔2的数量可以改变，以在系统中提供所需量的液体和气体，并且调节减振体的体积和重量。
两个或更多的轴向孔也能够用作储存器，并且孔的位置能够影响减振体的粘滞性或惯性和平衡性。此外，孔的数量将影响气泡的破裂和如期望的形成。
从图3示出带有径向贯通孔3的减振体1，该减振体还能够形成额加的油容积并影响共同形成减振液体的气体和液体中气泡或泡沫的形成。
图4示出径向贯通孔3和轴向孔2的组合。通常通过使减振体1处于平衡的方式来定位孔2和3。
然而，减振体还可以如图5所示那样设计，该减振体具有一个或多个轴向贯通孔2和一个或多个径向孔4的组合。径向孔4可典型地与轴向孔2相接，以便使孔内部连接。
图6示出径向贯通孔3和轴向孔5的组合。同样，在该实施例中，所示孔相接并在减振体1的内部形成通道。
图7还示出带有轴向沟槽6的减振体的另一实施例。然而，轴向沟槽6的数量可适当变化。宽度、深度和设计可以改动，以便该单元具有所需的特性。
图9示出带有径向沟槽7和轴向沟槽6的组合的减振体1。
图10示出带有斜沟槽8的减振体。
图11示出带有一个或多个交叉斜沟槽8的减振体1。
图12示出表面上带有一个或多个凹陷部9的减振体1。表面上的凹陷部9典型地为小凹坑，这些凹坑可以是球状或柱状并且可以设置为图案。凹坑或凹陷部9的尺寸可以根据所需容积而改变，并且能够根据减振液体的特性而改动。凹坑还可以有利于防止减振体被“吸入并贴附”到空腔壁上。
图13示出带有螺纹表面的减振体1。螺纹的尺寸和深度能够根据减振体1的尺寸、减振液体的粘度、减振体使用中所需的带宽、或者其它应当考虑的事项而变化。
图14示出带有粗糙表面结构的减振体1，该粗糙表面结构也能够影响所需的泡沫或气泡的形成。
图15示出带有根据本发明的减振体1的钻杆12，该减振体具有轴向贯通孔2并放置在具有表面14的空腔15中。图示钻杆12具有典型用于钻杆的钻头13。
所示实施例图示了孔和表面的各种变型，这些孔和表面可以用于影响所需泡沫或气泡形成，或用于阻止减振体如前所述那样粘附在空腔上。几何形状也可以如上述那样影响流体容积，流体的分布和气泡的破裂。
各种变型当然也可以组合，例如如图12所示的在表面上带有凹坑9的减振体1，可以与图2中所示的一个或多个轴向贯通孔2相组合。
此外，如图15中所示的钻杆12中的内表面14可以设计为例如具有如图7至14所示的沟槽或表面。
同样，如果合适的话，可以将更多的减振体放置在钻杆12内的同一个空腔15中。
如果期望的话，减振体也可以是管状，并且固定到钻杆上的体可以被引导穿过减振体上的孔，以增加减振液体所作用的表面。
这样的贯通体当然也可以设有孔，以增加容积并由此增加钻镗流体的许可容积。
减振体1典型地大致为柱形，并且钻杆12中的空腔15也典型地为柱形。
然而，也可以使用具有促进泡沫形成的其它形状的减振体。
例如减振体可以具有椭圆横截面。