專利名稱：可控節(jié)流器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及精密、超精密機床中液體靜壓、動靜壓軸承機床主軸用的節(jié)流器，尤其涉及可控節(jié)流器。
背景技術：
精密、超精密加工是航空航天光學元器件、國防裝備關鍵零件以及高檔民用裝備關鍵零部件加工不可或缺的手段。精密、超精密加工主要依賴于精密、超精密機床。液體靜壓、動靜壓軸承機床主軸由于具有特有的“誤差均化效應”、動壓效應和阻尼減振效果，其回轉(zhuǎn)精度遠高于滾動軸承式主軸，其承載能力遠高于氣體靜壓主軸，因而在精密、超精密機床中獲得了廣泛應用。液體靜壓、動靜壓軸承按照供油方式可分為定量供油和定壓供油兩種。采用定量供油的液體靜壓和動靜壓軸承主要應用于大型重載機床的主軸、工件軸、轉(zhuǎn)臺、導軌和絲杠等領域，其供油量大，能耗高，所配備的定量泵數(shù)量多，成本也高。目前，在量大面廣的精密超精密機床領域，普遍采用定壓供油的液體靜壓和動靜壓軸承。采用定壓供油的液體靜壓和動靜壓軸承，必需合理配備和使用節(jié)流器，才能使軸承的承載能力、剛性和精度得到有效發(fā)揮。目前液體靜壓和動靜壓軸承采用的節(jié)流器可分為固定節(jié)流器和可變節(jié)流器兩種。現(xiàn)有的固定節(jié)流方式有毛細管節(jié)流、小孔節(jié)流、環(huán)面縫隙節(jié)流(圓柱面、端面、錐面)和表面節(jié)流等。其共同的不足是，當油腔壓力升高后，由于節(jié)流前后的壓力差減小，導致進入油腔的油液減少，因而其承載能力和剛度的提升幅度很有限。為了進一步提高液體靜壓和動靜壓軸承的承載能力，國內(nèi)外同行采用了可變節(jié)流器，現(xiàn)有的可變節(jié)流方式有薄膜反饋節(jié)流、滑閥反饋節(jié)流和內(nèi)表面反饋節(jié)流等。薄膜反饋節(jié)流和滑閥反饋節(jié)流的不足之處在于(1)其節(jié)流器的結構尺寸大，只能外置于軸承體外，因而反饋油路較長，對外載荷的變化動態(tài)響應較慢，影響了動剛度的提高；(2)節(jié)流器尺寸大導致機床主軸占用的整體空間增大；(3)節(jié)流器都是分兩路分別向?qū)χ玫膬蓚€油腔供油，對置油腔的剛度同時受同一節(jié)流器參數(shù)的影響，參數(shù)選擇不當時，很容易導致主軸系統(tǒng)的剛度不穩(wěn)定，導致主軸無法正常工作。內(nèi)表面反饋節(jié)流的不足之處在于(1)需要占用軸承油腔內(nèi)表面的面積，導致軸承軸向尺寸變大，對于內(nèi)孔尺寸小的軸承，內(nèi)表面節(jié)流很難加工；(2)由于增加了內(nèi)表面的面積，導致主軸旋轉(zhuǎn)時，內(nèi)表面與油膜的剪切發(fā)熱增加，軸承溫升升高，不利于提高主軸的高速性能。此外，不論是上述固定節(jié)流器還是可變節(jié)流器，都存在一個共同的不足，即一旦節(jié)流器選定后，其節(jié)流特性就確定下來，不能在節(jié)流器工作過程中調(diào)整和改變其節(jié)流特性?，F(xiàn)有的液體靜壓、動靜壓軸承機床主軸所采用的節(jié)流方式由于存在上述缺陷，導致目前未能在機床上得到充分應用，未能實現(xiàn)作為單元功能部件的大批量生產(chǎn)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種結構簡單緊湊，對外載荷的變化動態(tài)響應迅速，實現(xiàn)了對節(jié)流參數(shù)的主動控制、且控制方便、準確的可控節(jié)流
ο為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案
一種可控節(jié)流器，包括節(jié)流器座、節(jié)流柱和彈簧，所述節(jié)流器座設有階梯狀中心孔，所述階梯狀中心孔由大徑孔、中徑孔和小徑孔組成，所述大徑孔經(jīng)中徑孔與小徑孔連通，所述節(jié)流柱呈由大徑柱、中徑柱和小徑柱連接組成的階梯柱狀，所述節(jié)流柱裝設于所述節(jié)流器座中，所述大徑柱與大徑孔緊密配合，所述大徑柱頂端與大徑孔內(nèi)壁圍成控制油腔，所述中徑柱與大徑孔之間形成進油腔，所述節(jié)流器座上開設有與進油腔連通的進油通道，所述中徑柱與中徑孔之間形成與進油腔連通的節(jié)流間隙，所述小徑柱與中徑孔之間形成集油腔，所述小徑柱與小徑孔緊密配合，所述小徑柱上開設有與集油腔連通的輸出通道，所述彈簧抵設于中徑柱底端和中徑孔底端之間。所述進油通道包括環(huán)形供油槽和進油孔，所述環(huán)形供油槽設于節(jié)流器座的外圓柱面上，所述進油孔連通環(huán)形供油槽與進油腔。所述節(jié)流器座的外圓柱面上設有螺紋。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于
本發(fā)明的可控節(jié)流器在自適應調(diào)節(jié)時反饋油路短，對外載荷的變化動態(tài)響應迅速，有利于提高動剛度，增加軸承的剛度和運動精度。此外，本發(fā)明的可控節(jié)流器還可通過從外部調(diào)節(jié)控制油路的油壓，調(diào)整節(jié)流柱在節(jié)流器座內(nèi)的軸向位置，改變環(huán)形柱狀的節(jié)流間隙在其軸向方向上的長度，從而改變節(jié)流阻尼，最大限度地滿足剛度需要，這種可控節(jié)流器對節(jié)流參數(shù)的控制更加方便、準確，控制響應速度快，更加有利于增加軸承的剛度和運動精度。本發(fā)明的可控節(jié)流器比薄膜反饋節(jié)流器和滑閥反饋節(jié)流器結構更加簡單、緊湊、小巧，可直接安裝于軸承體內(nèi)，有利于縮減機床主軸占用的整體空間，并且裝配工藝性好、便于系列化標準化生產(chǎn)、降低制造成本、維修更換方便；同時，由于可控節(jié)流器結構緊湊小巧，因此可采用各軸承靜壓油腔單獨配置一件可控節(jié)流器的結構，使針對軸承靜壓油腔內(nèi)的壓力變化所作的自適應調(diào)節(jié)的精度更高，避免了現(xiàn)有技術中用一個節(jié)流器同時對兩個對置的軸承靜壓油腔進行自適應調(diào)節(jié)而引起的主軸系統(tǒng)剛度不穩(wěn)定的現(xiàn)象。本發(fā)明的可控節(jié)流器相比于內(nèi)表面反饋節(jié)流的結構，其結構更簡單，加工更方便，并且不存在主軸旋轉(zhuǎn)時油膜受剪切發(fā)熱的現(xiàn)象，軸承溫升低，有利于提高主軸的高速性能。


圖1是本發(fā)明的主剖視結構示意圖。圖2是圖1的A — A剖視圖。圖3是將本發(fā)明裝設于液體靜壓軸承上的結構示意圖。圖4是圖3的B — B剖視圖。圖中各標號表示
1、節(jié)流器座；2、節(jié)流柱；3、彈簧；4、控制油腔；5、進油腔；6、節(jié)流間隙；7、集油腔；8、輸出通道；11、大徑孔；12、中徑孔；13、小徑孔；14、進油通道；21、大徑柱；22、中徑柱；23、小徑柱；91、控制油路；92、軸承供油油路；93、軸承靜壓油腔；141、環(huán)形供油槽；142、進油孔。
具體實施例方式圖1和圖2示出了本發(fā)明的一種可控節(jié)流器實施例，該可控節(jié)流器包括節(jié)流器座1、節(jié)流柱2和彈簧3，節(jié)流器座1設有階梯狀中心孔，階梯狀中心孔由大徑孔11、中徑孔12和小徑孔13組成，大徑孔11經(jīng)中徑孔12與小徑孔13連通，節(jié)流柱2呈由大徑柱21、中徑柱22和小徑柱23連接組成的階梯柱狀，節(jié)流柱2裝設于節(jié)流器座1中，大徑柱21與大徑孔11緊密配合，大徑柱21頂端與大徑孔11內(nèi)壁圍成控制油腔4，中徑柱22與大徑孔11之間形成進油腔5，節(jié)流器座1上開設有與進油腔5連通的進油通道14，中徑柱22與中徑孔12之間形成與進油腔5連通的節(jié)流間隙6，該節(jié)流間隙6呈環(huán)形柱狀，小徑柱23與中徑孔12之間形成集油腔7，集油腔7與該節(jié)流間隙6連通，小徑柱23與小徑孔13緊密配合，小徑柱23上開設有與集油腔7連通的輸出通道8，該輸出通道8由兩個徑向孔和一個軸向孔連接而成，彈簧3抵設于中徑柱22底端和中徑孔12底端之間，該彈簧3用于輔助節(jié)流柱2向大徑柱21的一端回位。進油通道14包括環(huán)形供油槽141和進油孔142，環(huán)形供油槽141設于節(jié)流器座1的外圓柱面上，進油孔142連通環(huán)形供油槽141與進油腔5。節(jié)流器座1的外圓柱面上設有螺紋，便于節(jié)流器座1的連接安裝。下面結合超精密機床中主軸的液體靜壓軸承，對本發(fā)明可控節(jié)流器的工作原理作進一步說明
如圖3和圖4所示，將本發(fā)明的可控節(jié)流器裝入超精密機床中主軸的液體靜壓軸承，使控制油腔4與獨立的控制油路91連接，使環(huán)形供油槽141與液體靜壓軸承的軸承供油油路92連接，使輸出通道8與軸承靜壓油腔93連接。控制油路91為控制油腔4供油，軸承供油油路92為軸承靜壓油腔93供油，從軸承供油油路92輸入的壓力油經(jīng)環(huán)形供油槽141、進油孔142均勻、快速的進入進油腔5，再經(jīng)節(jié)流間隙6節(jié)流后進入集油腔7，經(jīng)節(jié)流后的壓力油在集油腔7內(nèi)聚集后經(jīng)小徑柱23上的輸出通道8輸入軸承靜壓油腔93。本發(fā)明的可控節(jié)流器可根據(jù)軸承靜壓油腔93內(nèi)的壓力變化進行自適應調(diào)節(jié)，當軸承靜壓油腔93內(nèi)的壓力升高時，節(jié)流柱2向大徑柱21 —端移動，環(huán)形柱狀的節(jié)流間隙6在其軸向方向上的長度減小，節(jié)流液阻減小，使進入軸承靜壓油腔93的液體進一步增加；當軸承靜壓油腔93壓力減小時，節(jié)流柱2向小徑柱23 —端移動，環(huán)形柱狀的節(jié)流間隙6在其軸向方向上的長度增加，節(jié)流液阻增加，使進入軸承靜壓油腔93的液體進一步減少，由此可見，本發(fā)明的可控節(jié)流器在自適應調(diào)節(jié)時反饋油路短，對外載荷的變化動態(tài)響應迅速，有利于提高動剛度，增加軸承的剛度和運動精度。此外，本發(fā)明的可控節(jié)流器還可通過從外部調(diào)節(jié)控制油腔4的油壓，調(diào)整節(jié)流柱2在節(jié)流器座1內(nèi)的軸向位置，改變環(huán)形柱狀的節(jié)流間隙6在其軸向方向上的長度，從而改變節(jié)流阻尼，最大限度地滿足剛度需要，這種可控節(jié)流器對節(jié)流參數(shù)的控制更加方便、準確，控制響應速度快，更加有利于增加軸承的剛度和運動精度。本發(fā)明的可控節(jié)流器比薄膜反饋節(jié)流器和滑閥反饋節(jié)流器結構更加簡單、緊湊、小巧，可直接安裝于軸承體內(nèi)，有利于縮減機床主軸占用的整體空間，并且裝配工藝性好、便于系列化標準化生產(chǎn)、降低制造成本、維修更換方便；同時，由于可控節(jié)流器結構緊湊小巧，因此可采用各軸承靜壓油腔93單獨配置一件可控節(jié)流器的結構，使針對軸承靜壓油腔93內(nèi)的壓力變化所作的自適應調(diào)節(jié)的精度更高，避免了現(xiàn)有技術中用一個節(jié)流器同時對兩個對置的軸承靜壓油腔93進行自適應調(diào)節(jié)而引起的主軸系統(tǒng)剛度不穩(wěn)定的現(xiàn)象。本發(fā)明的可控節(jié)流器相比于內(nèi)表面反饋節(jié)流的結構，其結構更簡單，加工更方便，并且不存在主軸旋轉(zhuǎn)時油膜受剪切發(fā)熱的現(xiàn)象，軸承溫升低，有利于提高主軸的高速性能。 上述只是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術內(nèi)容對本發(fā)明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明技術實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應落在本發(fā)明技術方案保護的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種可控節(jié)流器，其特征在于包括節(jié)流器座(1)、節(jié)流柱(2)和彈簧(3)，所述節(jié)流器座(1)設有階梯狀中心孔，所述階梯狀中心孔由大徑孔(11)、中徑孔(12)和小徑孔(13) 組成，所述大徑孔(11)經(jīng)中徑孔(12)與小徑孔(13)連通，所述節(jié)流柱(2)呈由大徑柱(21)、 中徑柱(22)和小徑柱(23)連接組成的階梯柱狀，所述節(jié)流柱(2)裝設于所述節(jié)流器座(1) 中，所述大徑柱(21)與大徑孔(11)緊密配合，所述大徑柱(21)頂端與大徑孔(11)內(nèi)壁圍成控制油腔(4)，所述中徑柱(22)與大徑孔(11)之間形成進油腔(5)，所述節(jié)流器座(1)上開設有與進油腔(5)連通的進油通道(14)，所述中徑柱(22)與中徑孔(12)之間形成與進油腔(5)連通的節(jié)流間隙(6)，所述小徑柱(23)與中徑孔(12)之間形成集油腔(7)，所述小徑柱(23)與小徑孔(13)緊密配合，所述小徑柱(23)上開設有與集油腔(7)連通的輸出通道 (8)，所述彈簧(3)抵設于中徑柱(22)底端和中徑孔(12)底端之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的可控節(jié)流器，其特征在于所述進油通道(14)包括環(huán)形供油槽(141)和進油孔(142)，所述環(huán)形供油槽(141)設于節(jié)流器座(1)的外圓柱面上，所述進油孔(142)連通環(huán)形供油槽(141)與進油腔(5)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的可控節(jié)流器，其特征在于所述節(jié)流器座(1)的外圓柱面上設有螺紋。
全文摘要
一種可控節(jié)流器，包括節(jié)流器座、節(jié)流柱和彈簧，節(jié)流器座設有階梯狀中心孔，階梯狀中心孔由大徑孔、中徑孔和小徑孔組成，大徑孔經(jīng)中徑孔與小徑孔連通，節(jié)流柱由大徑柱、中徑柱和小徑柱連接組成，節(jié)流柱裝設于節(jié)流器座中，大徑柱與大徑孔緊密配合，大徑柱頂端與大徑孔內(nèi)壁圍成控制油腔，中徑柱與大徑孔之間形成進油腔，節(jié)流器座上開設有與進油腔連通的進油通道，中徑柱與中徑孔之間形成與進油腔連通的節(jié)流間隙，小徑柱與中徑孔之間形成集油腔，小徑柱與小徑孔緊密配合，小徑柱上開設有與集油腔連通的輸出通道，彈簧抵設于中徑柱底端和中徑孔底端之間。該可控節(jié)流器對外載荷的變化動態(tài)響應迅速，實現(xiàn)了對節(jié)流參數(shù)的主動控制、且控制方便、準確。
文檔編號F16C41/00GK102562828SQ20121003246
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月14日 優(yōu)先權日2012年2月14日
發(fā)明者熊萬里 申請人:湖南大學