一种金属橡胶减振冷却丝杠的制作方法

本发明属于精密传动丝杠领域，具体涉及一种金属橡胶减振冷却丝杠。

背景技术：

丝杠作为一种重要的传动部件，广泛应用于机床和其他工业上需要精密运动的部件。丝杠的传动是否平稳对机床加工部件的精度具有很大影响。因此，需要对丝杠的传动平稳性进行改善。在实际生产中，机床上的丝杠一般都是实心或空心通冷却油的结构，受限于其结构和安装环境，本身并没有有效的减振措施。因此，丝杠本身的抗振性能就变得非常重要。

金属橡胶既有本身金属特性，又有橡胶的弹性和阻尼特性。金属橡胶在受到外部的冲击振动时，金属丝之间会有滑移，由此产生的摩擦力可以有效地消耗振动或冲击能量。具有寿命长、减振效果好、可以应用于恶劣环境等优点。

现有技术中还未见到将金属橡胶应用在丝杠方面的报道。

技术实现要素：

为了克服现有技术中普通丝杠抑制振动能力弱的问题，本发明的目的在于提供一种金属橡胶减振冷却丝杠，该丝杠能够提高机床等高精度运动机器的稳定性和加工精度。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开的一种金属橡胶减振冷却丝杠，包括中空的杠体，杠体内填充有金属橡胶内衬，在金属橡胶内衬中开设有用于盛放冷却液的冷却液通道。

优选地，金属橡胶内衬与杠体内壁过盈配合。

优选地，金属橡胶内衬为空心圆柱状。

优选地，在杠体中填充的金属橡胶内衬为一个或多个金属橡胶空心圆柱。

优选地，金属橡胶空心圆柱由金属丝相互嵌合勾连制成。

优选地，在冷却液通道一侧设有冷却液进口，另一侧设有冷却液出口。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开的金属橡胶减振冷却丝杠，在中空的杠体内部填充金属橡胶内衬，在金属橡胶内衬中开设冷却液通道。当丝杠在工作中产生振动时，一方面，金属橡胶内衬与丝杠内壁面会发生摩擦，产生摩擦阻尼；另一方面，冷却液通道中盛装的冷却液能够在金属橡胶的缝隙中发生流动，该缝隙对冷却液的流动具有参数节流作用，从而产生“小孔节流阻尼”，使得本发明的金属橡胶减振冷却丝杠将具有非常良好的阻尼减振效果，达到抑制丝杠振动的目的。与此同时，丝杠中流动的冷却液可以将丝杠工作产生的热量带走，从而有效减少丝杠的热变形。相对于现有技术的丝杠减振结构，本发明的结构简单，成本较低，可靠性好，且具有冷却功能。

进一步地，本发明的金属橡胶内衬为一个或多个金属橡胶空心圆柱，即可以是一个整体的金属橡胶空心圆柱也可以是多个金属橡胶空心圆柱组装而成，所述金属橡胶空心圆柱由金属丝相互嵌合勾连(螺旋成型后相互缠绕)制成，其外表面与丝杠的内表面采用过盈配合以保证适度的压力，当产生振动时，金属丝之间在旋转时由于振动作用也会产生摩擦阻尼，从而加强阻尼减振效果。

附图说明

图1为本发明的金属橡胶减振冷却丝杠结构示意图；

图2为不加金属橡胶内衬和冷却液的空心丝杠在同等条件下的振动响应幅值图；

图3为本发明的将金属橡胶内衬放置在丝杠中，同时通以冷却液条件下的振动响应幅值图。

其中，1为杠体；2为金属橡胶内衬；3为冷却液通道；4为冷却液进口；5为冷却液出口。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

参见图1，本发明公开的一种金属橡胶减振冷却丝杠，包括中空的杠体1，杠体1内填充有金属橡胶内衬2，在金属橡胶内衬2中开设有用于盛放冷却液的冷却液通道3。在冷却液通道3一侧设有冷却液进口4，另一侧设有冷却液出口5。

优选地，所述的金属橡胶内衬2为空心圆柱状结构，由金属丝相互嵌合勾连制成，金属橡胶内衬2与杠体1内壁过盈配合，以便产生摩擦阻尼，金属橡胶的金属丝之间在旋转时由于振动的作用也会产生摩擦阻尼。冷却液在金属橡胶的缝隙中发生流动，而金属橡胶的缝隙对冷却液的流动有参数节流作用，从而产生“小孔节流阻尼”。除此之外，冷却液还能将产生的热量带走。综合这几种阻尼作用，本发明公开的金属橡胶冷却丝杠将具有非常良好的阻尼减振效果，同时还具有冷却丝杠的功能。

进一步优选地，可以通过设计金属橡胶的密度，金属丝的螺旋卷直径，金属丝直径、孔隙度、成形压力，以及金属橡胶与杠体内壁之间的过盈量来调节金属橡胶的摩擦阻尼，小孔阻尼以及金属橡胶在丝杠横向方向的刚度，从而找出较好的阻尼值，达到消减振动能量的目标。同时，冷却液将丝杠工作时产生的热量及时带走，实现丝杠冷却，减少丝杠热变形，提高加工精度。

实施效果试验：

取直径为0.05米，长为1.2米的中空丝杠，将金属橡胶内衬放置在丝杠中，同时通以冷却液。调整金属橡胶的各项性质达到合适的阻尼，其振动响应幅值图如图3所示。不加金属橡胶内衬和冷却液的空心丝杠在同等条件下的振动响应幅值图如图2所示。

比较这两图的最大振动幅值可以发现，加上金属橡胶内衬和冷却液后丝杠的振动减小了大约80％。

综上所述，本发明中丝杠为中空的杠体，杠体里面装有金属橡胶内衬，并通以冷却液。金属橡胶内衬由金属丝螺旋成型后相互缠绕而成，其外表面与丝杠的内表面采用过盈配合以保证适度的压力。当产生振动时，由于金属丝之间的相互摩擦阻尼，金属卷与丝杠内表面的相互摩擦阻尼以及冷却液在金属丝缝隙间的节流阻尼来消耗振动能量，从而使得传动平稳。冷却液将工作产生的热量带走，减少丝杠的热变形，使得传动精确。本发明提出的基于金属橡胶的丝杠结构具有结构简单，成本低，性能稳定的优点。

技术特征：

技术总结
本发明公开的金属橡胶减振冷却丝杠，在中空的杠体内部填充金属橡胶内衬，在金属橡胶内衬中开设冷却液通道。当丝杠在工作中产生振动时，一方面，金属橡胶内衬与丝杠内壁面会发生摩擦，产生摩擦阻尼；另一方面，冷却液通道中盛装的冷却液能够在金属橡胶的缝隙中发生流动，该缝隙对冷却液的流动具有参数节流作用，从而产生“小孔节流阻尼”，使得本发明的金属橡胶减振冷却丝杠将具有非常良好的阻尼减振效果，达到抑制丝杠振动的目的。与此同时，丝杠中流动的冷却液可以将丝杠工作产生的热量带走，从而有效减少丝杠的热变形。相对于现有技术的丝杠减振结构，本发明的结构简单，成本较低，可靠性好，且具有冷却功能。

技术研发人员：贾书海;申鹏程
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2017.05.04
技术公布日：2017.08.18