CN103269827A - 机床制导系统 - Google Patents

Abstract

一种机床制导系统，其包括第一机械部分（1），所述第一机械部分（1）具有紧固到其上的导轨（2）；以及第二机械部分，其通过所述第一机械部分（1）的所述导轨（2）上的管托（20）以某种方式得到支撑，从而使得所述第二机械部分可以以电动方式进行移动，其中至少在沿着易受高热负荷的导轨长度的一些区段中，所述导轨（2）通过散热棒（10）在较大表面区域上保持密切压力接触，其中所述散热棒（10）涂覆有冷却剂。

Description

机床制导系统

本发明涉及一种机床制导系统，所述制导系统包括第一机械部分，其具有紧固到其上的导轨并具有用于将导轨固定在各自机械部分中以及/或者各自机械部分处的夹杆，并且其中第二机械部分通过所述第一机械部分的导轨上的管托以某种方式得到支撑，从而使得所述第二机械部分可以以电动方式进行移动。

为了改进运行时间和非生产时间，机床机械部分的轴速度和轴加速度不断增加。这会引起在驱动和引导元件时产生较大的摩擦损失，并且会引起某些机械区域持续受热。为了减少这些问题，对于分别进行移动的机械部分，使用封装且冷却后的驱动电动机。驱动电动机的热封装可以产生以下结果：尤其在高度动态机械的情况下，更多的热量通过在线性引导件中产生的摩擦而不是通过此类驱动器被引入到机械结构中。热量是在限定位置处经由引导管托而被引入到滑动件中，并且，如果有需要，热量可以由固定附接的温度传感器进行测量，因此，机械上的热量输入的效果可以进行线性补偿。另一方面，通过“管线负荷”的方式，热量经由导轨输入到机械结构中，这种热管线负荷（即，也是各自机械部分中热量输入在驱动距离内的局部分布）取决于若干个参数以及NC程序。由于热量输入随着位置改变，所以使用固定式温度传感器无法再对热量输入进行检测和分析。这尤其适用于以下情况：在一个或多个工件上以快速序列且以较小升降距离仅实行短加工。这种不利的结果是生热并且因此使得导轨发生热变形，由于磨损增大，所述变形会损坏加工精度并减少制导系统的寿命。

根据EP1785225A和JP2002266977，现有技术包括用于机床部件的主轴驱动器，所述机床部件可以进行内部冷却，用以在主轴的整个有效长度上降低该主轴的温度，并且用以避免热量集中在特别施加应力的纵向区段中。为了进行冷却，主轴内部中形成两个纵向通道，所述通道在一端处彼此连接，并且在其另一端处具备连接件，用以供应以及排出冷却液体。由于主轴会发生旋转，因此有必要对加压冷却液体使用多密封型旋转连接件，这需要技术投入以及相对较高的成本。位于线性驱动器所移动的机械部分中的制导系统的热性能并不受到影响。

DE102005029854B4公开了一种用于线性制导系统的导轨，其设计用于机床。各个导轨通过冷却液体可以进行内部冷却。代替用技术投入产生的内纵向孔，在这种已知导轨的底部形成纵向凹槽，所述凹槽充满冷却液体。然而，冷却液体在机械负载和/或热负载较高的长期操作中发生泄漏是一个棘手的问题。

本发明的目标是提供一种机床制导系统，所述制导系统阻止大量的热量经由导轨引入到机械结构中。

此目标可以通过权利要求1中的特征来实现。在散热棒的发明性使用中，其中所述散热棒布置成在导轨以及机械部分的施加热应力区域（适当时）处的较大表面区域上保持密切压力接触，由于所述散热棒的高导热率，相对大量的热量从导轨以及机械部分的相邻区域传递到散热棒和/或流过所述棒的冷却剂中，从而避免导轨中的温度相对较高，尤其避免导轨的某些区域中温度上升。

根据本发明的有用实施例，每个散热棒都具有至少一个纵向通道，包括用于冷却液体的进入连接件和排放连接件。该纵向通道在散热棒的整个长度上延伸，并且确保对相邻导轨产生连续有效的冷却效果。这两个纵向通道各适当地设置在各自散热棒的侧向区域中，因此，用于将散热棒附接到机械部分的元件可以布置在所述散热棒的中心区域中。这两个平行的纵向通道在散热棒的一端处彼此适当地连接，从而产生冷却液体的前进与返回流，进入连接件和排放连接件共同布置在各自散热棒的另一端处。

散热棒实现双重功能，即，一方面是对导轨的有效冷却，另一方面则是对各自机械部分中和/或各自机械部分处的导轨的固定及永久的位置固定作用。为此，散热棒通过楔型夹具和夹紧螺钉在导轨的基底部分处保持直接压力接触。热量从基底部分驱散到各自的散热棒中，使得导轨的头端区域中温度变低。

为了实现所需的效果，散热棒由高导热材料制成连续的铸造型材，优选地用铝或铝合金之类的轻金属制成。

本发明的实施例如下通过附图进行说明，其中：

图1a、图1b所示为根据本发明的制导系统的第一实施例的局部剖视图和截面图；

图2a、图2b所示为根据本发明的制导系统的另一实施例的局部剖视图和截面图；

图3a、图3b所示为根据本发明的制导系统的另一实施例的局部剖视图和截面图。

在附图的图1至图3中，相同的机械部分用相同的参考符号表示。

机床具有多个机械部分，其中第一机械部分1可以为机械立柱或机床床身的滑动件部分。异形导轨2附接到图中所示的机械部分1，而第二机械部分通过引导管托8沿着轨道进行引导，图1b中仅示意性地示出其中一个管托。如图所示，每个导轨2都为加宽基底3、较窄的中心部分4以及再次为加宽的头端5，并且每个导轨都由埋头螺钉6附接到机械部分1上，所述埋头螺钉在纵向方向上彼此隔开。为了固定导轨2，机械部分1具有平坦的纵向连续的埋头孔7，所述导轨2的加宽基底3适配于所述埋头孔。埋头孔7具有平面基础区域，其中导轨的底部区域以密切压力接触形式与其邻接。

各个导轨2由夹紧散热棒10侧向支撑并锁定，所述夹紧散热棒的截面为矩形，并且其两个侧向区域中的每一者均具有纵向通道11、12。每个散热棒10都由在纵向方向上彼此分隔开的夹紧螺钉13附接在机械部分1的纵向延伸支撑件14中。散热棒10、机械部分1中的支撑件14以及导轨2的基底3的截面尺寸经选择，以使得当夹紧螺钉13被紧固时，在整个有效长度上可以实现较大区域的均匀压力接触。因此，有较多的热量从导轨2的加热基底区域5传递到散热棒10。散热棒中的两个冷却通道11、12中的每一者均在散热棒的一端处连接到连接件15、16，其中经由所述连接件15、16，冷却剂，优选地为冷却液体，被引入到纵向通道10、11中。为了获得连续的循环，散热棒10中的两个纵向通道10、12通过横向通道或类似通道而彼此连接。

如附图中的图1至图3所示，散热棒10的定位可以不同。例如，根据图1a、图1b的实施例中的散热棒10以水平平坦方式位于机械部分1上，并且被机械部分1中的支撑件14以无间隙的方式夹紧，而图2a、图2b中，采用的是垂直位置。在根据图3a、图3b的实施例中，同样垂直定位的散热棒10具有上角面17，所述上角面具有楔型效果，并且与相应倾斜的角面18相配合，从而在机械部分1中限定一个凹口。为了获得强烈的夹紧作用，在本实施例中为楔型的散热棒10与相对于凹口19的底部相隔开，从而形成一个间隙。

在所有的上述实施例中，散热棒10具有将各自指定的导轨2侧向锁定的功能，并且具有对相关导轨的基底区域以及机械部分的相邻区域进行强烈冷却的效果，从而减少了从机械部分到导轨（尤其是到导轨的头端5）的热量传递。

为了确保所期望的高冷却效果，导轨优选地由高导热材料制成。至于工艺特性以及导热率，由轻金属制成，尤其是由铝及铝合金制成的连续铸造型材，特别适用于纵向通道11、12可以在压制期间无需另外工作即可垂直定形的情况。

本发明并不限于所示的实施例。例如，可以仅提供相对较短的冷却夹紧棒，来代替在导轨的纵向方向上连续的冷却夹紧棒，这种较短的冷却加紧棒优选地用于导轨中尤其热的纵向区段中。

Claims (6)

1.一种机床制导系统，

其包括第一机械部分（1），所述第一机械部分（1）具有紧固到其上的导轨（2）；以及第二机械部分，其通过所述第一机械部分（1）的所述导轨（2）上的管托（20），以使得所述第二机械部分可以以电动方式进行移动的方式得到支撑，

其特征在于，

至少在沿着易受高热负荷的导轨长度的一些区段中，所述导轨（2）通过散热棒（10）在较大表面区域上保持密切压力接触，其中所述散热棒（10）涂覆有冷却剂。

2.根据权利要求1所述的制导系统，

其特征在于

所述散热棒（10）具有至少一个纵向通道（11、12），其具有用于冷却液体的进入和排放连接件（15、16）。

3.根据权利要求2所述的制导系统，

其特征在于

所述散热棒（10）中的每一者在两个侧向区域都具有纵向通道（11、12），并且在中心区域具有用于将所述散热棒（10）固定到所述机械部分（1）的固定元件（13）。

4.根据权利要求3所述的制导系统，

其特征在于

所述两个纵向通道（11、12）在一端处互相连通，并且所述进入和排放连接件共同设置在所述散热棒（10）的另一端处。

5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的制导系统，

其特征在于

所述散热棒（10）通过楔型夹具以及夹紧螺钉（13）在各个导轨（2）的基底部分（3）处保持直接压力接触。

6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的制导系统，

其特征在于

所述散热棒（10）为由导热体，优选地由铝或铝合金制成的连续铸造型材。

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