CN101784367B - 机床的移动体的冷却方法及装置 - Google Patents

Abstract

机床的移动体的冷却方法及装置，其是减少机床的移动体的热变形的变动的冷却方法及冷却装置。在立柱(1)的正面上，上下地形成一对导轨(3)，在该导轨(3)上悬架滑动座架(7)，滑动座架(7)能够在左右方向移动。导轨(3)的导向面(5)和滑动座架(7)的滑动面(9)是接触滑动面。预先进行模拟，确定需要进行冷却的发热量多的滑动面(9a、9b、9d、9e)。形成用于冷却该确定的发热部位的流体管路(25)，从发热量少的部位(9a)的一方向发热量多的部位(9e)的方向流动冷却液，使冷却液循环。

Description

机床的移动体的冷却方法及装置

技术领域

本发明涉及冷却机床的移动体的发热部位，减少移动体的热变形的变动的冷却方法及装置。

背景技术

为了提高加工效率，要求机床高速地运送工作台、滑动座架(Saddle)等移动体。在机床的移动体上具有滑动面的结构的情况下，如果高速地运送移动体，就会因滑动面摩擦产生摩擦热。该摩擦热传递到移动体的各部，移动体进行热变形，存在使机床的加工精度变差的问题。

去除由机床的床身、滑动座架的滑动面摩擦产生的热来维持机床的精度的技术，已在日本特开2000-117571号公报中公开。此技术是，在床身滑动面的肋中、滑动座架滑动面的下方设置通过冷却液的管路，在该管路内使冷却液循环来抑制床身滑动面、滑动座架滑动面的温度上升。

另外，为了冷却机床的各部位，与各部位的发热量相对应地调节冷却液的流量进行供给，使机床的各部的温度均匀的技术已在日本特开2002-166337号公报中公开。此技术是在机床的发热部上设置通过冷却液的管路，在各管路的中途设置流量调节阀，与机床的各部的发热量的大小相对应地调节冷却液的流量来抑制机床的各部的温度的偏差。

上述的日本特开2000-117571号公报及日本特开2002-166337号公报中记载的机床的冷却装置，是在机床的各部埋设温度传感器，检测各部的温度或者各部的温度差。而且，是通过与检测的温度的大小相对应地调节冷却液的温度、流量使冷却液循环，来使机床各部的发热降低，或者抑制机床各部的温度的偏差。因此，温度传感器、流量调节机构需要多个，存在机床成为高价的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述的问题作出的，本发明的目的是提供预测机床的移动体的发热的状况，确定冷却部位，向该确定的冷却部位流动冷却液，减小移动体的热变形的变动的机床的移动体的冷却方法及装置。

为了达到上述目的，根据本发明，作为机床的移动体的冷却方法，包含如下工序：(a)预测上述机床在运转时发生的上述移动体的各部的发热的状况，确定多个发热量大而需要进行冷却的冷却部位；(b)形成用于向上述确定的冷却部位流动冷却液的流体管路；(c)向上述流体管路内供给冷却到规定温度的冷却液，从上述确定的冷却部位的发热量小的部位的一方向发热量大的部位的一方流动冷却液并使之循环。

另外，为了达到上述目的，根据本发明，作为机床的移动体的冷却方法，包含如下工序：(a)在上述机床的设计阶段，基于设计数据，模拟上述机床运转时发生的上述移动体的各部的发热量或者温度分布，确定多个发热量大而需要进行冷却的冷却部位；(b)在上述机床的制造阶段，以冷却液顺序通过上述确定的冷却部位或者其附近流动的方式在上述移动体上形成流体管路；(c)在上述机床的运转阶段，向上述流体管路内供给冷却到规定温度的冷却液，从上述确定的冷却部位的发热量小的部位的一方向发热量大的部位的一方流动冷却液并使之循环。

另外，所谓上述的机床的运转阶段，是指使用机床加工被加工物的阶段。

另外，为了达到上述目的，根据本发明，作为实施上述机床的移动体的冷却方法的冷却装置，在上述机床的移动体上设置用于向上述确定的冷却部位或者其附近流动冷却液的流体管路，该流体管路以冷却液顺序通过上述确定的冷却部位或者其附近流动的方式连通而形成，设置冷却液循环机构，所述冷却液循环机构向上述流体管路内供给冷却到规定温度的冷却液，使冷却液循环。

机床的移动体因各部的发热而在短时间内或伸或缩，如果热变形的变动大，则对被加工物的加工精度带来不良影响。但是，即使移动体的各部位的温度不等，如果各部位间的温度差一定且稳定，则由于热变形的变动小，所以加工精度的恶化现象少。本发明着眼于这一点，允许移动体各部有若干的温度差，通过减小其温度差的变化，使被加工物的精度不变差。

如上所述，本发明是预先确定移动体的冷却部位，以冷却液向该确定的冷却部位或者其附近流动的方式设置流体管路，使冷却液从发热量小的一方向发热量大的部位的一方流动地循环来冷却发热部位。因此，移动体的各部位的温度虽然不完全相等，但由于时间经过中的各部位的温度差的变化小，所以移动体的热变形的变动小。因此，由于在加工一个被加工物的期间移动体的热变形的变动几乎没有，所以被加工物的加工精度稳定。

另外，本发明，由于不是对发热部位的全部进行冷却，而是仅确定移动体的发热量大而需要冷却的部位进行冷却，所以能够简单地缩短流路管路的路径，因此冷却液的供给量减少，能够使装置整体变得简单且廉价。

附图说明

图1是表示本发明的机床的移动体的冷却装置的实施方式的侧视图。

图2是图1中的移动体的A-A正面剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的机床的移动体的冷却方法及冷却装置的理想的实施方式。图1是表示本发明的机床的移动体的冷却装置的实施方式的侧视图。图1所示的机床是立式加工中心，立柱1直立设置在未图示的床身上。在立柱1的正面上，上下地设置一对导轨3，导轨3被设置成在垂直于纸面的方向平行。导轨3是方形导轨，具有多个导向面5。在导轨3上悬架着滑动座架7，滑动座架7的滑动面9与导轨3的导向面5卡合。滑动座架7由未图示的驱动装置及传送丝杠11能够在导轨3上移动。在滑动座架7上设置线性导轨13，主轴头15在上下方向能够移动。在主轴头15的内部支承安装工具的工具主轴17，其由马达19旋转驱动。

导轨3的导向面5和滑动座架7的滑动面9分别没有间隙地由适当的面压调整。在滑动座架7和导轨3之间设置夹条21，能够调整滑动面压力。在导轨3的下面和上面设置间隙23。滑动座架7的滑动面9中的各滑动面9a、9b、9c、9d、9e、9f与导轨3的各个导向面5接触。如果滑动座架7移动，则由滑动面摩擦发热，各部位的温度上升。在图1所示的上下一对导轨3上悬架了滑动座架7的结构的情况下，由于滑动座架7的各滑动面9a～9f的滑动面压力因移动体的质量及瞬间负荷或者推压力而不同，所以移动体的各部位的发热量不同。

本发明为了以少的冷却能量高效率地提高冷却效果，预先模拟机床的移动体的部分的发热量的大小或温度分布，确定多个发热量大而需要冷却的冷却部位，仅冷却确定的冷却部位。模拟是在机床的设计阶段，基于机床各构件的尺寸、质量、瞬间负荷、面压等设计数据，解析各部位的发热状况，确定多个发热量大而需要进行冷却的冷却部位。模拟能够使用结构解析工具，例如，商品名コスモスワ一クス进行。

下面说明图1的实施方式中的模拟的例子。由结构解析工具对发热状况进行了解析的结果，发热量多的部位的顺序是9e、9d、9a、9b、9c、9f。因此，决定了将需要冷却的部位确定为9a、9b、9d、9e，而9c和9f不进行冷却。在机床的制造阶段，在滑动座架7(移动体)的上述确定的冷却部位或者其附近，为了流动冷却液设置流体管路25。流体管路25，在滑动面9a的附近形成管路25a，在滑动面9b的附近形成管路25b，在滑动面9d的附近形成管路25d，在滑动面9e的附近形成管路25e。图2表示图1中的移动体的A-A正面剖视图。在图2中，管路25a、25b、25d、25e由管构件27连接，从管路25a到25e形成一条连通的流体管路25。

上述的模拟的结果，由于发热量是滑动面9e的部位最多，滑动面9a的部位比滑动面9e的部位低，所以本发明从滑动面9a的部位的一方向滑动面9e的部位的方向流动冷却液。也就是说，冷却液是以从图2的箭头B供给而从箭头C回收的方式使冷却液循环的。如果以这种方式使冷却到了规定温度的冷却液循环，则能在滑动面9e的部位温度比滑动面9a的部位的温度高一些的状态下稳定地维持。因此，由于时间经过中的各部位的温度差的变化少，所以移动体的热变形的变动小，不会对被加工物的加工精度带来不良影响。

本发明，如上所述，不是使机床的移动体的各部的温度相等来抑制热变形的，而是减少各部的温度差的变化来抑制移动体的热变形的变动的。上述的现有技术，无论哪一个都是使机床的各部的温度均匀来抑制热变形的，从现有技术中不能看出本发明着眼的允许各部有若干的温度差但减少各部的温度差的变化来减少热变形的变动的技术思想。

Claims (4)

1.一种机床的移动体的冷却方法，其特征在于，包含如下工序：

(a)预测上述机床在运转时发生的上述移动体的各部的发热的状况，确定多个发热量大而需要进行冷却的冷却部位；

(b)形成用于向确定的上述冷却部位流动冷却液的流体管路；

(c)向上述流体管路内供给冷却到规定温度的冷却液，从确定的上述冷却部位的发热量小的部位的一方向发热量大的部位的一方流动冷却液并使之循环。

2.一种机床的移动体的冷却方法，其特征在于，包含如下工序：

(a)在上述机床的设计阶段，基于设计数据，模拟上述机床运转时发生的上述移动体的各部的发热量或者温度分布，确定多个发热量大而需要进行冷却的冷却部位；

(b)在上述机床的制造阶段，以冷却液顺序通过确定的上述冷却部位或者其附近流动的方式在上述移动体上形成流体管路；

(c)在上述机床的运转阶段，向上述流体管路内供给冷却到规定温度的冷却液，从确定的上述冷却部位的发热量小的部位的一方向发热量大的部位的一方流动冷却液并使之循环。

3.一种机床的移动体的冷却装置，是实施权利要求1记载的机床的移动体的冷却方法的冷却装置，其特征在于，

在上述机床的移动体上设置用于向确定的上述冷却部位或者其附近流动冷却液的流体管路，该流体管路以冷却液顺序通过确定的上述冷却部位或者其附近流动的方式连通而形成，

设置冷却液循环机构，所述冷却液循环机构向上述流体管路内供给冷却到规定温度的冷却液，使冷却液循环。

4.一种机床的移动体的冷却装置，是实施权利要求2记载的机床的移动体的冷却方法的冷却装置，其特征在于，

在上述机床的移动体上设置用于向确定的上述冷却部位或者其附近流动冷却液的流体管路，该流体管路以冷却液顺序通过确定的上述冷却部位或者其附近流动的方式连通而形成，

设置冷却液循环机构，所述冷却液循环机构向上述流体管路内供给冷却到规定温度的冷却液，使冷却液循环。

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