CN102423863B

CN102423863B - 一种机床热平衡系统

Info

Publication number: CN102423863B
Application number: CN 201110443331
Authority: CN
Inventors: 李先广; 刘宇; 蒋林; 唐珉; 陈周; 唐正夔
Original assignee: Chongqing Machine Tool Group Co Ltd
Current assignee: Chongqing Machine Tool Group Co Ltd
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2031-12-27
Also published as: CN102423863A

Abstract

本发明公开了一种机床热平衡系统，床身（1）的下部空间设有油池（12），油池（12）通过管路与大流量喷头（13）连通，大流量喷头（13）的喷口正对蜗杆副（3）的啮合处，在蜗杆副（3）的下方设有接油盘（14）与油池（12）相连通；回油槽（11）中的冷却油由冷却油箱（15）的第一腔室承接，该第一腔室与油冷机（2）的进油口连接，油冷机（2）的出油口与冷却油箱（15）的第二腔室连通，该第二腔室与刀架（7）上的喷嘴（10）连接。本发明能够使数控滚齿机热变形随时处于可控状态，开机即可直接加工进行工序能力指数CPK值测定，且CPK值大幅提高，具有简单实用、成本低、效果显著等特点。

Description

一种机床热平衡系统

技术领域

本发明属于机床技术领域，具体地说，特别涉及一种机床的热平衡系统。

背景技术

目前，数控滚齿机工作台的蜗杆副均采用循环油池润滑。数控滚齿机的热变形主要来源于传动元件摩擦生热和冷却油温升，工作台发热主要来源于蜗杆副滑移生热、轴承运动生热和高速回转蜗杆搅拌润滑油而产生大量的热。数控滚齿机属于高效机床，工作台转速较高，蜗杆副滑移生热和蜗杆搅拌润滑油生热尤为明显。工作台蜗杆副滑移产生的热及蜗杆搅拌润滑油而产生的热远大于大立柱及刀架内传动元件产生的热。由于循环油池的热量不能迅速带走，且循环油池回床身润滑油池的热油没有分散回流，热平衡效果较差，要想整个数控滚齿机迅速达到热平衡，现有技术采用油冷机对冷却油与润滑油进行同温调节，虽然有一定效果，但不明显，数控滚齿机仍然有明显的热变形。数控滚齿机必须经过一段时间（大约需要1小时左右）达到热平衡后，才可切削齿坯进行工序能力指数CPK值测定，由此大大降低了数控滚齿机的工作效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够使数控滚齿机热变形随时处于可控状态的机床热平衡系统。

本发明的技术方案如下：一种机床热平衡系统，包括床身（1）、冷却油箱（15）和油冷机（2），在床身（1）的上表面上设有回油槽（11），且床身（1）上表面通过螺钉连接有工作台（4），该工作台（4）内设有蜗杆副（3），在所述工作台（4）的右侧设有小立柱（5），左侧设置大立柱（6），在所述大立柱（6）上装有刀架（7），该刀架（7）上安装喷嘴（10），其关键在于：所述床身（1）的下部空间设有油池（12），该油池（12）通过润滑油管路与大流量喷头（13）连通，该润滑油管路上装有第一油泵（23），所述大流量喷头（13）安装在工作台（4）的壳体上，该大流量喷头（13）的喷口伸入工作台（4）内，并正对蜗杆副（3）的啮合处，在所述蜗杆副（3）的下方设有接油盘（14），该接油盘（14）与油池（12）相连通；所述冷却油箱（15）的内部具有第一腔室和第二腔室，回油槽（11）中的冷却油由冷却油箱（15）的第一腔室承接，该第一腔室通过第一冷却油管串联第二油泵后，与油冷机（2）的进油口连接，油冷机（2）的出油口通过第二冷却油管与冷却油箱（15）的第二腔室连通，该第二腔室通过第三冷却油管串联第三油泵后，与刀架（7）上的喷嘴（10）连接；在所述冷却油箱（15）的第一腔室内装有第一温度传感器（16），油池（12）内安装有第二温度传感器（17），所述第一温度传感器（16）和第二温度传感器（17）均通过导线与油冷机（2）电连接。

为了避免高速回转蜗杆搅拌润滑油而产生大量的热，同时将蜗杆副滑移生热迅速带走，本发明将工作台蜗杆副的润滑方式由传统的油池润滑改为大流量淋浴润滑。床身的下腔作为润滑油油池，该油池内的润滑油在第一油泵的作用下通过润滑油管路流向大流量喷头，由大流量喷头对着工作台蜗杆副的啮合处进行强力喷淋；同时，其它元件（工作台内的轴承等）的循环润滑油出口设置在蜗杆副的上方，该出口流出的润滑油也对蜗杆副啮合处同时淋浴，所有喷淋后的润滑油流向蜗杆副下方的接油盘，再由接油盘分散迅速流回床身油池。

喷嘴喷出的冷却油通过床身上表面的回油槽回到冷却油箱的第一腔室，再由第二油泵泵入油冷机中冷却，冷却后的冷却油回到冷却油箱的第二腔室，在第三油泵的作用下流向喷嘴，完成冷却液循环。

一般情况下，冷却油的温度远高于润滑油的温度。冷却油箱内的第一温度传感器将冷却油温度信息传递给油冷机，床身油池内的第二温度传感器将润滑油温度信息也传递给油冷机，油冷机将润滑油温作为基准对冷却油采用同温调节方式处理。油冷机同温调节方式的工作原理为：当“T润（润滑油温度）+T设（设定温度）”>1°C时，油冷机启动；当“T润+T设”<1°C时,油冷机停止。“T设”的取值是关键，将直接影响床身上下温差的控制，从而导致床身热变形。当“T设”取值过小，床身上面温度过低于下面温度时，上面收缩，下面膨胀，从而导致大、小立柱往中间倾倒，使得M值（齿轮公法线值）数据逐渐减小，反之会使M值数据逐渐增大。只要“T设”取值合理，便能获得较佳的热平衡效果。数控滚齿机的热变形不可消除，但可以通过调整“T设”来改变热变形趋势，使数控滚齿机热变形随时处于可控状态。每种数控滚齿机当“T设”取值定后，开机即可直接加工进行CPK值测定（一般情况下“T设”=1°C），由此大大提高数控滚齿机的工作效率。

所述油池（12）由前油槽（12a）、后油槽（12b）和侧油槽（12c）组成，前油槽（12a）与后油槽（12b）相平行，两者的右端通过侧油槽（12c）相连通。以上结构一方面加工制作容易，另一方面能够增大润滑油在油池内的流程，有利于润滑油散热冷却。

在所述接油盘（14）上接有五根回油管（18、19、20、21、22），第一回油管（18）与前油槽（12a）的左部相通，第二回油管（19）与前油槽（12a）的中部相通，第三回油管（20）与前油槽（12a）的右部相通，第四回油管（21）与后油槽（12b）的右部相通，第五回油管（22）与后油槽（12b）的中部相通。对蜗杆副喷淋后的润滑油通过五根回油管分散迅速回到床身油池内，有利于润滑油温在床身内迅速达到热平衡。

所述第一回油管（18）的内径最大，其余回油管（19、20、21、22）的内径均比第一回油管（18）的内径小。润滑油从前油槽左部到后油槽左部的流动距离最长，与前油槽左部相通的第一回油管采用大管回流，其余四根回油管采用小管回流，这样能够使尽可能多的润滑油在油池内沿最大流程流动，进一步提高了润滑油的冷却平衡效果。

为了简化结构、方便管路连接，并有利于大立柱及刀架内润滑油的冷却，所述后油槽（12b）的左部接有第一润滑油管，该第一润滑油管串联第一油泵（23）后，与分油阀（24）的进口连接，所述分油阀（24）的第一出口通过第二润滑油管与大流量喷头（13）连接，分油阀（24）的第二出口通过第三润滑油管与大立柱（6）内部第一润滑油道（8）的进口连接，分油阀（24）的第三出口通过第四润滑油管与刀架（7）内部第二润滑油道（9）的进口连接，所述第一润滑油道（8）和第二润滑油道（9）的出口均与前油槽（12a）的左部相通。

有益效果：本发明能够使数控滚齿机热变形随时处于可控状态，开机即可直接加工进行工序能力指数CPK值测定，且CPK值大幅提高，具有简单实用、成本低、效果显著等特点，在各种类型的数控滚齿机上均可适用。

附图说明

图1为数控滚齿机的结构简图。

图2为本发明中蜗杆副与大流量喷头的布置示意图。

图3为本发明中润滑油及冷却油的循环油路图。

图4为本发明中油池的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1、图2所示，数控滚齿机由床身1、工作台4、小立柱5和大立柱6等几大部分组成。其中大立柱6安装在床身1上端的左部，在大立柱6上安装有用于装夹刀具的刀架7，该刀架7上装有喷嘴10，在加工的时候，喷嘴10喷淋冷却油，用于冷却刀具及工件。在所述床身1上端的右部安装小立柱5，所述工作台4位于大立柱6与小立柱5之间，该工作台4通过螺钉与床身1上表面连接，且工作台4内装有蜗杆副3。以上各部件的位置关系及连接关系与现有技术相同，在此不做赘述。

如图3所示，在床身1的上表面上设有回油槽11，用于承接喷嘴10喷淋后的冷却油。床身1的旁边设置冷却油箱15，该冷却油箱15的内部分为第一腔室和第二腔室，回油槽11中的冷却油由冷却油箱15的第一腔室承接，该第一腔室通过第一冷却油管串联第二油泵（图中未画出）后，与油冷机2的进油口连接，该油冷机2安装在床身1旁边靠近其右端的位置，油冷机2的出油口通过第二冷却油管与冷却油箱15的第二腔室连通，该第二腔室通过第三冷却油管串联第三油泵（图中未画出）后，与刀架7上的喷嘴10连接。回油槽11内的冷却油流入冷却油箱15的第一腔室，并通过第二油泵泵入油冷机2中冷却，冷却后的冷却油回到冷却油箱15的第二腔室，在第三油泵的作用下流向喷嘴10，完成冷却液循环。（冷却油的流动方向如图3中空心箭头所示）。

如图2、图3、图4所示，床身1的下部空间设有油池12，该油池12由前油槽12a、后油槽12b和侧油槽12c组成，前油槽12a与后油槽12b相平行，均沿床身1的长度方向开设，前、后油槽12a、12b的右端通过侧油槽12c相连通，侧油槽12c沿床身1的宽度方向开设。所述后油槽12b的左部（图4中A点）接有第一润滑油管，该第一润滑油管串联第一油泵23后，与分油阀24的进口连接，所述分油阀24的第二出口通过第三润滑油管与大立柱6内部第一润滑油道8（图3中点划线所示）的进口连接，分油阀24的第三出口通过第四润滑油管与刀架7内部第二润滑油道9（图3中点划线所示）的进口连接，所述第一润滑油道8和第二润滑油道9的出口均与前油槽12a的左部（图4中F点）相通。所述分油阀24的第一出口通过第二润滑油管与大流量喷头13连接，大流量喷头13安装在工作台4的壳体上，大流量喷头13的喷口伸入工作台4内，并正对蜗杆副3的啮合处。

如图3、图4并结合图2所示，在蜗杆副3的下方设有接油盘14，该接油盘14上接有五根回油管18、19、20、21、22，第一回油管18的内径最大，其余四根回油管19、20、21、22的内径相等。所述第一回油管18与前油槽12a的左部（图4中F点）相通，第二回油管19与前油槽12a的中部（图4中E点）相通，第三回油管20与前油槽12a的右部（图4中D点）相通，第四回油管21与后油槽12b的右部（图4中C点）相通，第五回油管22与后油槽12b的中部（图4中B点）相通。

第一油泵23提供动力，使后油槽12b的左部（A点）的润滑油流出，经分油阀24分成三路，其中两路分别流向大立柱6和刀架7，对大立柱6和刀架7的内部润滑后流回前油槽12a的左部（F点）；第三路流向大流量喷头13，由大流量喷头13对着工作台蜗杆副3的啮合处进行强力喷淋，喷淋后的润滑油流向蜗杆副3下方的接油盘14，再由接油盘14分成五路分别流回床身油池的F、E、D、C、B点。

如图3所示，在油箱15的第一腔室内装有第一温度传感器16，油池12内的C点处安装有第二温度传感器17，所述第一温度传感器16和第二温度传感器17均通过导线与油冷机2电连接。油箱内的第一温度传感器16将冷却油温度信息传递给油冷机2，油池内的第二温度传感器17将润滑油温度信息也传递给油冷机2，油冷机将润滑油温作为基准对冷却油采用同温调节方式处理。油冷机同温调节方式的工作原理为：当“T润（润滑油温度）+T设（设定温度）”>1°C时，油冷机启动；当“T润+T设”<1°C时,油冷机停止。只要“T设”取值合理，便能使床身1上下获得较佳的热平衡效果，使得数控滚齿机热变形随时处于可控状态，这样开机即可直接加工进行CPK值测定（一般情况下“T设”=1°C），由此大大提高数控滚齿机的工作效率。

尽管以上结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但本发明不限于上述具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的而不是限定性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以作出多种类似的表示，如：床身油池通过一根润滑油管串联第一油泵后与大流量喷头连接，或者将接油盘与床身油池之间的回油管改为两根、三根、四根、六根……等，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种机床热平衡系统，包括床身（1）、冷却油箱（15）和油冷机（2），在床身（1）的上表面上设有回油槽（11），且床身（1）上表面通过螺钉连接有工作台（4），该工作台（4）内设有蜗杆副（3），在所述工作台（4）的右侧设有小立柱（5），左侧设置大立柱（6），在所述大立柱（6）上装有刀架（7），该刀架（7）上安装喷嘴（10），其特征在于：所述床身（1）的下部空间设有油池（12），该油池（12）通过润滑油管路与大流量喷头（13）连通，该润滑油管路上装有第一油泵（23），所述大流量喷头（13）安装在工作台（4）的壳体上，该大流量喷头（13）的喷口伸入工作台（4）内，并正对蜗杆副（3）的啮合处，在所述蜗杆副（3）的下方设有接油盘（14），该接油盘（14）与油池（12）相连通；所述冷却油箱（15）的内部具有第一腔室和第二腔室，回油槽（11）中的冷却油由冷却油箱（15）的第一腔室承接，该第一腔室通过第一冷却油管串联第二油泵后，与油冷机（2）的进油口连接，油冷机（2）的出油口通过第二冷却油管与冷却油箱（15）的第二腔室连通，该第二腔室通过第三冷却油管串联第三油泵后，与刀架（7）上的喷嘴（10）连接；在所述冷却油箱（15）的第一腔室内装有第一温度传感器（16），油池（12）内安装有第二温度传感器（17），所述第一温度传感器（16）和第二温度传感器（17）均通过导线与油冷机（2）电连接。

2.根据权利要求1所述的机床热平衡系统，其特征在于：所述油池（12）由前油槽（12a）、后油槽（12b）和侧油槽（12c）组成，前油槽（12a）与后油槽（12b）相平行，两者的右端通过侧油槽（12c）相连通。

3.根据权利要求2所述的机床热平衡系统，其特征在于：在所述接油盘（14）上接有五根回油管（18、19、20、21、22），第一回油管（18）与前油槽（12a）的左部相通，第二回油管（19）与前油槽（12a）的中部相通，第三回油管（20）与前油槽（12a）的右部相通，第四回油管（21）与后油槽（12b）的右部相通，第五回油管（22）与后油槽（12b）的中部相通。

4.根据权利要求3所述的机床热平衡系统，其特征在于：所述第一回油管（18）的内径最大，其余回油管（19、20、21、22）的内径均比第一回油管（18）的内径小。

5. 根据权利要求2或3或4所述的机床热平衡系统，其特征在于：所述后油槽（12b）的左部接有第一润滑油管，该第一润滑油管串联第一油泵（23）后，与分油阀（24）的进口连接，所述分油阀（24）的第一出口通过第二润滑油管与大流量喷头（13）连接，分油阀（24）的第二出口通过第三润滑油管与大立柱（6）内部第一润滑油道（8）的进口连接，分油阀（24）的第三出口通过第四润滑油管与刀架（7）内部第二润滑油道（9）的进口连接，所述第一润滑油道（8）和第二润滑油道（9）的出口均与前油槽（12a）的左部相通。