CN107671599B - 一种等液位恒静压超精密机床水冷系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机床温控技术，涉及一种等液位恒静压超精密机床水冷系统。超精密机床水冷系统包括精密温控水箱(1)、循环水泵(2)、温控单元(3)、高位隔热保温水箱(4)、溢流管(5)、精密温度传感器(6)、水冷液体静压止推轴承和/或液体静压径向轴承(7)、制冷单元(8)和制冷管(9)。本发明提出了一种等液位恒静压超精密机床水冷系统，能对超精密液体静压轴承的发热部位直接降温，避免了热量传递到轴承构件或工作台上，防止了相关结构产生微小热变形，保证了超精密机床的性能稳定和加工精度。

Description

一种等液位恒静压超精密机床水冷系统
技术领域
本发明属于机床温控技术，涉及一种等液位恒静压超精密机床水冷系统。
背景技术
为保证高承载、刚度及稳定性要求，大型超精密立式车床主轴通常采用液体静压轴承(止推、径向)的支撑方式，液体静压轴承支撑在两配合面之间形成稳定的油膜，两配合面处于完全液体润滑状态，支撑刚度及稳定性则与油膜刚度密切相关，工作时静压油膜因流体内摩擦产生的热量一方面引起自身的粘度变化，进而可能会影响到静压轴承(止推、径向)的刚度及稳定性，另一方面静压油温升引起的工作台热变形则直接影响到机床的加工精度。对于液体静压轴承温升的处理方式，通常是在为其提供液压油源的液压系统内对油源进行温度监测并实施降温，通过对液压油源进行降温，并依靠油液的循环流动带走轴承工作产生的热量，该种方式系被动降温措施，无法对超精密液体静压轴承的发热部位形成直接降温，热量会不可避免地传递到轴承构件或工作台上，进而导致相关结构产生微小热变形，直接影响超精密机床的性能稳定和加工精度。
发明内容
本发明的目的是：提出一种等液位恒静压超精密机床水冷系统，以便能对超精密液体静压轴承的发热部位直接降温，避免热量传递到轴承构件或工作台上，防止相关结构产生微小热变形，保证超精密机床的性能稳定和加工精度。
本发明的技术方案是：一种等液位恒静压超精密机床水冷系统，其特征在于：
A、超精密机床的液体静压止推轴承采用水冷液体静压止推轴承，液体静压径向轴承采用水冷液体静压径向轴承；
B、超精密机床水冷系统包括精密温控水箱1、循环水泵2、温控单元3、高位隔热保温水箱4、溢流管5、精密温度传感器6、水冷液体静压止推轴承和/或液体静压径向轴承7、制冷单元8和制冷管9；循环水泵2的进水口设置在精密温控水箱1的液面以下，其出水口与高位隔热保温水箱4的进水口4b连通；设置在高位隔热保温水箱4中的溢流管5的出水口4c与精密温控水箱1的溢流水进口连通，高位隔热保温水箱4的出水口4a与水冷液体静压止推轴承和/或液体静压径向轴承7的进水口连通，水冷液体静压止推轴承和/或液体静压径向轴承7的出水口与精密温控水箱1的回水口连通；制冷管9和加热器10设置在精密温控水箱1的液面以下，设置在精密温控水箱1内的精密温度传感器6的温度信号输出端与温控单元3的温度信号输入端3a连接，温控单元3的制冷控制信号输出端3b与制冷单元8的制冷控制信号输入端8a连接，制冷单元8的制冷工质输出端8c与制冷管9的制冷工质输入端连通，制冷管9的制冷工质输出端于制冷单元8的制冷工质回收端8b连通，温控单元3的加热控制信号输出端3c与加热器10的加热控制信号输入端连接。
本发明的优点是：提出了一种等液位恒静压超精密机床水冷系统，能对超精密液体静压轴承的发热部位直接降温，避免了热量传递到轴承构件或工作台上，防止了相关结构产生微小热变形，保证了超精密机床的性能稳定和加工精度。具体体现在：
超精密机床的超精密液体静压轴承采用水循环冷却方式，对超精密液体静压轴承关键发热部位进行主动温度控制，可以有效地降低液体静压轴承工作所产生的热量向轴承构件及工作台传递，减小了机床结构性的微小热变形，避免了采用传统冷却方式事后被动补偿的热滞留，导致超精密液体静压轴承因油温变化而导致加工精度降低的问题。
循环水冷系统的供液采取等液位恒静压的方式，在水冷介质出口与机床系统之间形成脉动隔离区，通过维持高位隔热保温水箱中的液位恒定来保证循环水冷系统内部的压力稳定，实现冷却介质的均匀层流流动，从而有效地避免了泵循环压力脉动带给机床的微幅振动，保证了超精密液体静压轴承的精度。
附图说明
图1是本发明的结构原理框图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。参见图1，一种等液位恒静压超精密机床水冷系统，其特征在于：
A、超精密机床的液体静压止推轴承采用水冷液体静压止推轴承，液体静压径向轴承采用水冷液体静压径向轴承；
B、超精密机床水冷系统包括精密温控水箱1、循环水泵2、温控单元3、高位隔热保温水箱4、溢流管5、精密温度传感器6、水冷液体静压止推轴承和/或液体静压径向轴承7、制冷单元8和制冷管9；循环水泵2的进水口设置在精密温控水箱1的液面以下，其出水口与高位隔热保温水箱4的进水口4b连通；设置在高位隔热保温水箱4中的溢流管5的出水口4c与精密温控水箱1的溢流水进口连通，高位隔热保温水箱4的出水口4a与水冷液体静压止推轴承和/或液体静压径向轴承7的进水口连通，水冷液体静压止推轴承和/或液体静压径向轴承7的出水口与精密温控水箱1的回水口连通；制冷管9和加热器10设置在精密温控水箱1的液面以下，设置在精密温控水箱1内的精密温度传感器6的温度信号输出端与温控单元3的温度信号输入端3a连接，温控单元3的制冷控制信号输出端3b与制冷单元8的制冷控制信号输入端8a连接，制冷单元8的制冷工质输出端8c与制冷管9的制冷工质输入端连通，制冷管9的制冷工质输出端于制冷单元8的制冷工质回收端8b连通，温控单元3的加热控制信号输出端3c与加热器10的加热控制信号输入端连接。
本发明的工作原理是：
正常工作时，循环水泵2从精密温控水箱1中将经过精密温度控制的冷却水介质泵送到高位隔热保温水箱4中，精确控制循环水泵2的流量，使其泵入高位隔热保温水箱4的流量略多于其由出水口4a向水冷液体静压止推轴承和/或液体静压径向轴承7输出的冷却机床液体静压轴承实际需要的流量，多出的流量部分由溢流管5的出水口4c回流至精密温控水箱1，以维持高位隔热保温水箱4中的冷却介质水位高度恒定，实现循环水冷系统的等液位恒静压供液方式，在水冷介质出口与机床系统之间形成脉动隔离区，实现冷却介质的均匀层流流动，避免水冷系统循环泵压力脉动对超精密液体静压轴承精度造成影响。
经过精密温度控制的冷却水介质从高位隔热保温水箱4的出水口4a，流向水冷液体静压止推轴承和/或液体静压径向轴承7冷却管道，带走由于机床液体静压轴承工作时油液产生的内摩擦热，再循环回流到精密温控水箱1。采用水循环冷却方式，对超精密液体静压轴承关键发热部位进行主动温度控制，防止热量向轴承构件及工作台传递，减小机床结构的微小热变形，解决超精密液体静压轴承因油温变化而导致精度降低的问题。
本发明的一个实施例，所采用的循环水泵、温控单元、溢流管、精密温度传感器、水冷液体静压止推轴承、液体静压径向轴承、制冷单元均为成品件。通过采用本发明的技术，实现了“Nanosys-1000LODTM超精密金刚石车床”超精密液体静压主轴(轴向和径向轴承)水冷系统20℃±0.1℃的温度控制精度，获得了超精密液体静压主轴0.1μm的运动精度，满足了超精密车床对液体静压主轴的精度要求。

Claims (1)

1.一种等液位恒静压超精密机床水冷系统，其特征在于：
超精密机床的液体静压止推轴承采用水冷液体静压止推轴承，液体静压径向轴承采用水冷液体静压径向轴承；
超精密机床水冷系统包括精密温控水箱(1)、循环水泵(2)、温控单元(3)、高位隔热保温水箱(4)、溢流管(5)、精密温度传感器(6)、水冷液体静压止推轴承和/或液体静压径向轴承(7)、制冷单元(8)和制冷管(9)；循环水泵(2)的进水口设置在精密温控水箱(1)的液面以下，其出水口与高位隔热保温水箱(4)的进水口(4b)连通；设置在高位隔热保温水箱(4)中的溢流管(5)的出水口(4c)与精密温控水箱(1)的溢流水进口连通，高位隔热保温水箱(4)的出水口(4a)与水冷液体静压止推轴承和/或液体静压径向轴承(7)的进水口连通，水冷液体静压止推轴承和/或液体静压径向轴承(7)的出水口与精密温控水箱(1)的回水口连通；制冷管(9)和加热器(10)设置在精密温控水箱(1)的液面以下，设置在精密温控水箱(1)内的精密温度传感器(6)的温度信号输出端与温控单元(3)的温度信号输入端(3a)连接，温控单元(3)的制冷控制信号输出端(3b)与制冷单元(8)的制冷控制信号输入端(8a)连接，制冷单元(8)的制冷工质输出端(8c)与制冷管(9)的制冷工质输入端连通，制冷管(9)的制冷工质输出端于制冷单元(8)的制冷工质回收端(8b)连通，温控单元(3)的加热控制信号输出端(3c)与加热器(10)的加热控制信号输入端连接。
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CN111745461A (zh) * 2020-07-07 2020-10-09 林兰根 一种使用稳定且精度高的数控机床

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63196340A (ja) * 1987-02-09 1988-08-15 Inoue Japax Res Inc 工作機械等の機械装置
CN101633006A (zh) * 2009-05-27 2010-01-27 莱芜钢铁股份有限公司 一种炉前热坯翻转机及其工作方法
CN102270002A (zh) * 2011-04-01 2011-12-07 天津大学 能够控制电主轴润滑液粘度的系统及其方法
CN103967872A (zh) * 2014-05-22 2014-08-06 浙江德泰机电工程有限公司 一种用于液压柱塞泵轴承冲洗的液压系统及其方法
JP2017052090A (ja) * 2015-09-03 2017-03-16 レーム ゲー・エム・ベー・ハーＲｏｅｈｍ ＧｍｂＨ 緊締ジョーおよび緊締ジョーを製造する方法
CN106863003A (zh) * 2015-12-10 2017-06-20 青岛纵横农业科技有限公司 一种机械制冷装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63196340A (ja) * 1987-02-09 1988-08-15 Inoue Japax Res Inc 工作機械等の機械装置
CN101633006A (zh) * 2009-05-27 2010-01-27 莱芜钢铁股份有限公司 一种炉前热坯翻转机及其工作方法
CN102270002A (zh) * 2011-04-01 2011-12-07 天津大学 能够控制电主轴润滑液粘度的系统及其方法
CN103967872A (zh) * 2014-05-22 2014-08-06 浙江德泰机电工程有限公司 一种用于液压柱塞泵轴承冲洗的液压系统及其方法
JP2017052090A (ja) * 2015-09-03 2017-03-16 レーム ゲー・エム・ベー・ハーＲｏｅｈｍ ＧｍｂＨ 緊締ジョーおよび緊締ジョーを製造する方法
CN106863003A (zh) * 2015-12-10 2017-06-20 青岛纵横农业科技有限公司 一种机械制冷装置

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