CN115647928A - 一种数控加工设备上安装的辅助降温机构及其降温方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种数控加工设备上安装的辅助降温机构及其降温方法，属于数控加工领域。解决数控机床温度不均容易形成凝水和影响加工精度的问题。一种数控加工设备上安装的辅助降温机构包括一号管道、二号管道、三号管道、连接组件和换热介质注入组件，连接组件设置两个，一号管道与二号管道通过一个连接组件柔性连通，二号管道与三号管道通过另一个连接组件柔性连通，在一号管道的进口端设置换热介质注入组件，二号管道安装在数控设备的发热区用于与发热区部件换热，连接组件用于二号管道随着发热区部件移动时进行伸缩并平衡连接组件内的压力。它主要用于数控机床加工作业时的温度平衡。

Description

一种数控加工设备上安装的辅助降温机构及其降温方法

技术领域

本发明属于数控加工领域，特别是涉及一种数控加工设备上安装的辅助降温机构及其降温方法。

背景技术

数控加工设备用数字信息控制零件和刀具位移，相较于传统机床加工，它是解决零件品种多变、批量小、形状复杂、精度高等问题和实现高效化和自动化加工的有效途径。

数控加工设备的进给电机、主轴电动机和传动副在数控加工设备使用时会成为数控加工设备的热源，使数控加工设备靠近这些热源的部位温度上升，而数控加工设备在进行加工时，数控加工设备的降温机构对数控加工设备的刀具和工件进行冷却降温；用于对刀具或工件冷却的液氮或低温二氧化碳气体在对工件和刀具进行降温时会散落到加工台面上，使得数控加工设备的加工台面的温度低于周围环境的温度，一方面，外界炎热的空气与数控加工设备温度相对较低的部位接触时，空气中的水分会发生凝结，容易造成数控加工设备的零部件锈蚀；另一方面，数控加工设备上冷却介质流经的部位温度降低，而靠近热源的部位温度升高，造成数控加工设备整体温度不均匀，导致数控加工设备的形态精度以及加工精度发生变化。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种数控加工设备上安装的辅助降温机构及其降温方法,以解决数控机床温度不均容易形成凝水和影响加工精度的问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种数控加工设备上安装的辅助降温机构，包括一号管道、二号管道、三号管道、连接组件和换热介质注入组件，所述连接组件设置两个，所述一号管道与二号管道通过一个连接组件柔性连通，所述二号管道与三号管道通过另一个连接组件柔性连通，在一号管道的进口端设置换热介质注入组件，所述一号管道安装在数控设备的低温区用于与低温区部件换热，所述二号管道安装在数控设备的发热区用于与发热区部件换热，所述连接组件用于二号管道随着发热区部件移动时进行伸缩并平衡连接组件内的压力。

更进一步的，所述一号管道中间段为蛇形管。

更进一步的，所述一号管道的中间段上端通过换热板与数控设备的低温区相连。

更进一步的，所述连接组件包括波纹伸缩管，所述二号管道的两端分别通过对应位置连接组件的波纹伸缩管与一号管道和三号管道连通。

更进一步的，每个所述的波纹伸缩管均包裹在弧形板内。

更进一步的，所述连接组件还包括活塞筒、贯穿孔、活塞块和压缩弹簧，所述二号管道靠近进口端和出口端的位置均设有开口并通过开口与相应位置活塞筒的一端连通，所述活塞筒远离二号管道一端设置贯穿孔，所述活塞块滑动连接设置在活塞筒内，所述压缩弹簧设置在活塞筒内且两端分别连接在活塞块和设置贯穿孔的活塞筒内壁上，当压缩弹簧放松时活塞块抵在活塞筒靠近二号管道一侧的内壁上。

更进一步的，所述一号管道、二号管道和三号管道内均设有沿着介质流动方向交错分布的阻碍板。

更进一步的，所述换热介质注入组件为冷却水管路，所述冷却水管路与一号管道的进口端连通。

更进一步的，所述换热介质注入组件包括驱动风扇和漏斗状进风接口，所述漏斗状进风接口的出口端与一号管道的进口端连通，所述驱动风扇与漏斗状进风接口的进口端正对设置并间隔一定距离。

更进一步的，所述换热介质注入组件包括驱动风扇和漏斗状进风接口，所述漏斗状进风接口的出口端与一号管道的进口端连通，所述驱动风扇与漏斗状进风接口的进口端正对设置并间隔一定距离。

根据本发明的另一个方面，提供一种运用上述一种数控加工设备上安装的辅助降温机构的降温方法，包括以下步骤：

S1、换热介质进入一号管道内并通过换热板与数控加工设备的加工台面进行热量交换使换热介质温度降低，数控加工设备的加工台面的温度升高并趋于环境温度；

S2、换热介质由一号管道进入二号管道内与数控加工设备的发热区进行热量交换降低数控加工设备的发热区部件的温度；

S3、换热介质从三号管道排出，重复上述步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过换热介质依次经过一号管道、二号管道和三号管道，使得介质将低温区进行加热接近室温，并将二号管道所在高温区的热量带走，使整个数控机床的温差减少，减少凝水的现象发生，能够预防腐蚀现象的发生，并且降低温差的方式能够减少温差对加工精度的影响；

2、通过波纹伸缩管的设置能够使二号管道能够随着发热部件进行移动；

3、通过活塞筒、活塞块和压缩弹簧的设置，能够在二号管道移动时，利用活塞块和压缩弹簧来对连接组件内的压力进行平衡。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为实施例一中，本发明所述的一种数控加工设备上安装的辅助降温机构安装在数控加工设备上的示意图；

图2为实施例二中，本发明所述的一种数控加工设备上安装的辅助降温机构安装在数控加工设备上的示意图；

图3为本发明一种数控加工设备上安装的辅助降温机构在数控加工设备内的结构示意图；

图4为图3中A部分局部放大结构示意图；

图5为本发明所述的一号管道安装在数控加工设备上的结构示意图；

图6为本发明所述的一种数控加工设备上安装的辅助降温机构安装在数控加工设备内时，俯视状态下的局部结构示意图；

图7为本发明一种数控加工设备上安装的辅助降温机构的活塞筒以及弧形板的局部剖视图；

图8为本发明的一号管道的局部剖视图。

一号管道11；二号管道12；三号管道13；换热板14；阻碍板2；驱动风扇3；连接组件4；波纹伸缩管41；活塞筒42；贯穿孔43；活塞块44；压缩弹簧45；弧形板5。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

具体实施方式一：

参见图1、3、4、5、6、7和8说明本实施方式，一种数控加工设备上安装的辅助降温机构，包括一号管道11、二号管道12、三号管道13、连接组件4和换热介质注入组件，所述连接组件4设置两个，所述一号管道11与二号管道12通过一个连接组件4柔性连通，所述二号管道12与三号管道13通过另一个连接组件4柔性连通，在一号管道11的进口端设置换热介质注入组件，所述一号管道11安装在数控设备的低温区用于与低温区部件换热，所述二号管道12安装在数控设备的发热区用于与发热区部件换热，所述连接组件4用于二号管道12随着发热区部件移动时进行伸缩并平衡连接组件4内的压力。

在本实施例中，所述一号管道11中间段为蛇形管，所述一号管道11的中间段上端通过换热板14与数控设备的低温区相连，蛇形管的设置增大了散热的面积，能够帮助一号管道11与换热板14进行充分的换热，将换热板14的数控设备低温区进行一定为温升使其趋近于室内温度，降低其与室内的温差，因为在数控加工设备对工件进行数控加工时，对工件和刀具进行冷却和降温的冷却介质主要为液氮或高压二氧化碳气体流过数控加工设备，再从数控加工设备靠近刀具的冷却通道流出，冲击到工件和刀具的表面，对工件和刀具进行冷却降温，同时冷却介质在与工件和刀具冲击后分散，散射到数控加工设备的加工台面上，对数控加工设备的加工台面进行降温，使得数控加工设备的加工台面的温度低于空气温度，因此设置一号管道11的结构来升高台面温度，防止其产生凝水发生。

在本实施例中，所述连接组件4包括波纹伸缩管41，所述二号管道12的两端分别通过对应位置连接组件4的波纹伸缩管41与一号管道11和三号管道13连通，数控机床的主要发热部件为电机和转动的主轴，将二号管道12安装在此处，一号管道11流动过来时温度已经得到的降低，然后与二号管道12安装处的电机等发热部件进行换热，降低电机等温度，同样能够起到降低电机温度的作用，从而降低发热部件与室温的温差，降低凝水的发生，并降低温差对加工精度的影响。

在本实施例中，每个所述的波纹伸缩管41均包裹在弧形板5内，弧形板5能够对波纹伸缩管41起到保护的作用，防止加工碎屑等对波纹伸缩管41进行损伤。

在本实施例中，所述连接组件4还包括活塞筒42、贯穿孔43、活塞块44和压缩弹簧45，所述二号管道12靠近进口端和出口端的位置均设有开口并通过开口与相应位置活塞筒42的一端连通，所述活塞筒42远离二号管道12一端设置贯穿孔43，所述活塞块44滑动连接设置在活塞筒42内，所述压缩弹簧45设置在活塞筒42内且两端分别连接在活塞块44和设置贯穿孔43的活塞筒42内壁上，当压缩弹簧45放松时活塞块44抵在活塞筒42靠近二号管道12一侧的内壁上，在二号管道12随着发热区部件进行移动时，被压缩的波纹伸缩管41处压力增大会使被压缩的波纹伸缩管41内的流体介质被压缩然后对活塞块44进行挤压向压缩弹簧45被压缩的方向进行运动，能够起到平衡压力的作用，因为一号管道11、二号管道12和三号管道13内设置有起到特斯拉阀作用的阻碍板2，阻碍板2沿着介质流动方向呈弯曲状，使得波纹伸缩管41内的冷却水无法及时排出波纹伸缩管41，会存在使得波纹伸缩管41涨破的风险存在，而活塞块44进行挤压向压缩弹簧45被压缩的方向进行运动的方式刚好能够平衡压力，保护波纹伸缩管41的安全，当反向运动时，上述过程中被压缩的波纹伸缩管41会逐渐复位，在压缩弹簧45的复位作用下活塞块44将水推回到波纹伸缩管41内。

在本实施例中，所述一号管道11、二号管道12和三号管道13内均设有沿着介质流动方向交错分布的阻碍板2，能够对换热介质起到阻碍的作用，延长流动时间，增强换热的效果。

在本实施例中，所述换热介质注入组件为冷却水管路，所述冷却水管路与一号管道11的进口端连通，通过冷却水管路注入冷却水进行换热。

根据本发明的另一个方面，提供一种运用上述一种数控加工设备上安装的辅助降温机构的降温方法，包括以下步骤：

S1、换热介质进入一号管道11内并通过换热板14与数控加工设备的加工台面进行热量交换使换热介质温度降低，数控加工设备的加工台面的温度升高并趋于环境温度；

S2、换热介质由一号管道11进入二号管道12内与数控加工设备的发热区进行热量交换降低数控加工设备的发热区部件的温度；

S3、换热介质从三号管道13排出，重复上述步骤。

使用时，将换热介质从一号管道11引入，在一号管道11内的换热介质流经蛇形管的部分时，会与换热板14进行充分的换热，而换热板14会与低温区台面进行充分换热，从而升高低温区的温度，减小低温区与室温的温差，从而防止在低温区台面形成凝水。

在一号管道11内流动的换热介质与低温区换热后自身的温度已经得到了降低，降低温度后的换热介质进入二号管道12内与数控加工设备的发热区进行热量交换，降低发热区部件的温度，减小发热区部件与室温的温差，从而防止发热区形成凝水，降低温差对加工精度的影响。

在二号管道12随着发热区部件进行移动时，被压缩的波纹伸缩管41处压力增大会使被压缩的波纹伸缩管41内的流体介质被压缩然后对活塞块44进行挤压向压缩弹簧45被压缩的方向进行运动，能够起到平衡压力的作用，因为一号管道11、二号管道12和三号管道13内设置有起到特斯拉阀作用的阻碍板2，使得波纹伸缩管41内的冷却水无法及时排出波纹伸缩管41，会存在使得波纹伸缩管41涨破的风险存在，而活塞块44进行挤压向压缩弹簧45被压缩的方向进行运动的方式刚好能够平衡压力，保护波纹伸缩管41的安全，当反向运动时，上述过程中被压缩的波纹伸缩管41会逐渐复位，在压缩弹簧45的复位作用下活塞块44将水推回到波纹伸缩管41内。

具体实施方式二：

参见图2、3、4、5、6、7和8说明本实施方式，本具体实施方式与具体实施方式一的区别仅在于所述换热介质注入组件包括驱动风扇3和漏斗状进风接口，所述漏斗状进风接口的出口端与一号管道11的进口端连通，所述驱动风扇3与漏斗状进风接口的进口端正对设置并间隔一定距离，距离为30cm，通过驱动风扇3进行吹风的方式，将风从漏斗状进风接口引入充当换热介质，且根据伯努利原理，流速大的地方压强小，从而在驱动风扇3和一号管道11之间形成的低压区，而其他的地方空气压强大，使得周围的空气都往低压区汇聚，驱动风扇3吹出的风带动低压区的空气进入一号管道11内，从而使得进入一号管道11内的空气量增多；同时，周围的空气流动，而工作人员站立在数控加工设备的前方，流动的空气会经过工作人员，对工作人员产生吹拂的效果，在增加通入一号管道11内空气量的同时对工作人员对工作人员起到降温的效果。

以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。

Claims (10)

1.一种数控加工设备上安装的辅助降温机构，其特征在于：包括一号管道(11)、二号管道(12)、三号管道(13)、连接组件(4)和换热介质注入组件，所述连接组件(4)设置两个，所述一号管道(11)与二号管道(12)通过一个连接组件(4)柔性连通，所述二号管道(12)与三号管道(13)通过另一个连接组件(4)柔性连通，在一号管道(11)的进口端设置换热介质注入组件，所述一号管道(11)安装在数控设备的低温区用于与低温区部件换热，所述二号管道(12)安装在数控设备的发热区用于与发热区部件换热，所述连接组件(4)用于二号管道(12)随着发热区部件移动时进行伸缩并平衡连接组件(4)内的压力。

2.根据权利要求1所述的一种数控加工设备上安装的辅助降温机构，其特征在于：所述一号管道(11)中间段为蛇形管。

3.根据权利要求2所述的一种数控加工设备上安装的辅助降温机构，其特征在于：所述一号管道(11)的中间段上端通过换热板(14)与数控设备的低温区相连。

4.根据权利要求1所述的一种数控加工设备上安装的辅助降温机构，其特征在于：所述连接组件(4)包括波纹伸缩管(41)，所述二号管道(12)的两端分别通过对应位置连接组件(4)的波纹伸缩管(41)与一号管道(11)和三号管道(13)连通。

5.根据权利要求4所述的一种数控加工设备上安装的辅助降温机构，其特征在于：每个所述的波纹伸缩管(41)均包裹在弧形板(5)内。

6.根据权利要求4所述的一种数控加工设备上安装的辅助降温机构，其特征在于：所述连接组件(4)还包括活塞筒(42)、贯穿孔(43)、活塞块(44)和压缩弹簧(45)，所述二号管道(12)靠近进口端和出口端的位置均设有开口并通过开口与相应位置活塞筒(42)的一端连通，所述活塞筒(42)远离二号管道(12)一端设置贯穿孔(43)，所述活塞块(44)滑动连接设置在活塞筒(42)内，所述压缩弹簧(45)设置在活塞筒(42)内且两端分别连接在活塞块(44)和设置贯穿孔(43)的活塞筒(42)内壁上，当压缩弹簧(45)放松时活塞块(44)抵在活塞筒(42)靠近二号管道(12)一侧的内壁上。

7.根据权利要求1所述的一种数控加工设备上安装的辅助降温机构，其特征在于：所述一号管道(11)、二号管道(12)和三号管道(13)内均设有沿着介质流动方向交错分布的阻碍板(2)。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种数控加工设备上安装的辅助降温机构，其特征在于：所述换热介质注入组件为冷却水管路，所述冷却水管路与一号管道(11)的进口端连通。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的一种数控加工设备上安装的辅助降温机构，其特征在于：所述换热介质注入组件包括驱动风扇(3)和漏斗状进风接口，所述漏斗状进风接口的出口端与一号管道(11)的进口端连通，所述驱动风扇(3)与漏斗状进风接口的进口端正对设置并间隔一定距离。

10.一种运用权利要求1-7中任一项所述的一种数控加工设备上安装的辅助降温机构的降温方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、换热介质进入一号管道(11)内并通过换热板(14)与数控加工设备的加工台面进行热量交换使换热介质温度降低，数控加工设备的加工台面的温度升高并趋于环境温度；

S2、换热介质由一号管道(11)进入二号管道(12)内与数控加工设备的发热区进行热量交换降低数控加工设备的发热区部件的温度；

S3、换热介质从三号管道(13)排出，重复上述步骤。

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