CS261471B1

CS261471B1 - Device for thermal stabilization of machine tool spindle

Info

Publication number: CS261471B1
Application number: CS865251A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Ing Steklik
Original assignee: Steklik Jaroslav
Priority date: 1986-07-10
Filing date: 1986-07-10
Publication date: 1989-02-10
Also published as: CS525186A1

Abstract

Řešení se týká zařízení pro teplotní stabilizaci vřetena obráběcího atroje, využívajícího mazací olej jako chladicí médium. Účelem řešení je zamezení deformací částí stroje, zejména vřetena z pinoly, v důsledku teplotních změn a odstranění jejich negativního vlivu na přesnost stroje. U zařízení vede dráha uzavřeného okruhu průtoku chladicího média, příslušejícího k -přednímu ložisku, přívodním kanálem přes obvodový inezikruhový prostor, dvojici radiálních a axiálních otvorů v pinole do obvodového mezikruhového prostoru na opačná straně předního ložiska. Odtud prochází skrze přední ložisko do obvodového mezikruhového prostoru a vývodního kanálu.The solution concerns a device for thermal stabilization of a spindle of a machining tool, using lubricating oil as a cooling medium. The purpose of the solution is to prevent deformation of machine parts, in particular the spindle from the quill, due to temperature changes and to eliminate their negative impact on the accuracy of the machine. In the device, the path of a closed circuit of the flow of the cooling medium, belonging to the front bearing, leads through the supply channel through the circumferential inter-ring space, a pair of radial and axial holes in the quill into the circumferential inter-ring space on the opposite side of the front bearing. From there, it passes through the front bearing into the circumferential inter-ring space and the outlet channel.

Description

Vynález se týká zařízení pro teplotní stabilisaci vodorovného vřetena obráběcího stroje, zejména vodorovné vyvrtávačky, využívajícího mazací olej jako chladicí prostředek.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for temperature stabilizing a horizontal spindle of a machine tool, in particular a horizontal boring machine using lubricating oil as a coolant.

V souvislosti s technickým rozvojem obráběcích strojů rostou požadavky zejména na jejich přesnost. U velmi přesných vyvrtávacích strojů ovlivňuje tuto vlastnost podstatným způsobem teplota, a to jednak teplota okolí, zejména však změny teploty samotného stroje a jeho částí, k nimž dochází při provozu. Zvláště tu jde o vřeteno vyvrtávacího stroje, uložené v ložiskách, od něhož se teplo šíří do pinoly a ostatních částí stroje. Přesného obrábění je možno dosáhnout teprve tehdy, když se teplota ustálí, což trvá relativně dlouhou dobu. Přitom každá změna rychlosti otáček vřetena způsobuje zvýšení nebo snížení teploty a tím i změnu polohy osy vřetena, čímž je přesnost stroje negativně ovlivněna. Z toho vyplývá potřeba teplotní stabilisace vřetena během provozu. Je znám způsob stabilisace teploty obráběcího stroje chlazením jeho pinoly, přičemž teplota chladicího média, odvádějícího teplo z pinoly, je regulována. Tento systém má svůj základní nedostatek ve zpožděném reagování na změnu teploty. Nejprve se totiž zahřejí ložiska jako zdroj tepla, jež se přenáší na pinolu, načež teprve začne systém reagovat. V průběhu této nekontrolované doby vznikají teplotní změny částí obráběcího stroje, zejména pinoly, způsobující jejich deformaci, mající za následek změnu polohy osy vřetena a tím i nepřesnou výrobu. Uvedené skutečnosti platí pro všechnyIn connection with the technical development of machine tools, requirements for their accuracy are increasing. In the case of high-precision boring machines, this property is substantially influenced by the temperature, both the ambient temperature and, in particular, the temperature changes of the machine itself and its parts that occur during operation. In particular, it is the spindle of a boring machine housed in bearings from which heat is propagated to the quill and other machine parts. Precise machining can only be achieved when the temperature has stabilized, which takes a relatively long time. Any change in the spindle speed causes an increase or decrease in temperature and thus a change in the position of the spindle axis, which adversely affects the accuracy of the machine. This implies a need for spindle temperature stabilization during operation. A method of stabilizing the temperature of a machine tool by cooling its quill is known, wherein the temperature of the coolant dissipating heat from the quill is controlled. This system has its fundamental drawback in delayed response to temperature changes. First, the bearings heat up as a source of heat, which is transferred to the quill, and then the system begins to react. During this uncontrolled time, temperature changes of machine tool parts, in particular quill, causing them to deform, result in a change in the position of the spindle axis and hence inaccurate production. The above applies to everyone

261 471 obráběcí stroje s otočným vřetenem a tedy i pro vodorovné vyvrtávací stroje, jichž se týká řešení podle vynálezu.261 471 machine tools with a rotating spindle and thus also for horizontal boring machines to which the invention relates.

Zdokonalení chladicích systémů obráběcích strojů a jejich vřeten se uskutečňuje zařízením podle vynálezu, u něhož dráha uzavřeného okruhu chladicího média, příslušejícího k přednímu ložisku, vede přívodním kanálem přes obvodový mezikruhový prostor, dvojici radiálních a axiálních otvorů v pinole do obvodového mezikruhového prostoru na opačné straně předního ložiska a dále skrze přední ložisko do obvodového mezikruhového prostoru a vývodního kanálu.The cooling systems of machine tools and their spindles are improved by a device according to the invention in which the closed coolant circuit path associated with the front bearing leads through a feed channel through the peripheral annular space, a pair of radial and axial holes in the quill into the peripheral annular space on the opposite side and through the front bearing into the peripheral annular space and the outlet channel.

Zařízením podle vynálezu se dosahuje odstraňování tepla, vznikajícího otáčením vřetena, již v samotném jeho zdroji, totiž v ložiskách. S výhodou se přitom využívá mazacího oleje, jehož teplota je upravována v chladicím agregátu. Zařízení umožňuje rovněž regulaci přívodu chladicího média k ložiskům a tím zajišťování potřebného poměru teplot obou ložisek. Výsledkem je zabránění vzniku tepelných deformací jednotlivých částí stroje, zejména pinoly a jejich negativnímu vlivu na přesnost.The device according to the invention achieves the removal of the heat produced by the rotation of the spindle in its source itself, namely in the bearings. Preferably, a lubricating oil is used, the temperature of which is adjusted in the cooling unit. The device also makes it possible to control the coolant supply to the bearings and thus to ensure the necessary temperature ratio of the two bearings. As a result, thermal deformations of the individual machine parts, especially the quill, are prevented and their negative influence on accuracy.

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je znázorněn na přiloženém výkresu, kde obr. 1 představuje schematicky podélný řez vodorovným vřetenem obráběcího stroje se zařízením podle vynálezu a obr. 2 je příčný řez.An exemplary embodiment of the device according to the invention is shown in the attached drawing, wherein Fig. 1 is a schematic longitudinal section through a horizontal spindle of a machine tool with the device according to the invention, and Fig. 2 is a cross-section.

Vřeteno 2 vodorovného vyvrtávacího stroje je uloženo v předním a zadním ložisku 1 8 v pinole 2. Zespodu jsou skrze pinolu 2 vyvrtány otvory pro přívodní a vývodní kanály 21» 15, 10, 16 chladicího média, jímž je mazací olej. Obojí kanály 11» Iž, 10, 16. jsou vypouzdřením otvorů, zhotoveným z tepelně isolaěního materiálu. Přívodní kanál 22» příslušející k zadnímu ložisku 8, ústí do obvodového mezikruhového prostoru 12 po jeho levé straně a vývodní kanál 10 do obvodového mezikruhového prostoru 2 na opačné straně.The spindle 2 of the horizontal boring machine is mounted in the front and rear bearings 18 in the quill 2. The holes for the coolant inlet and outlet channels 21, 15, 10, 16, which are lubricating oil, are drilled through the quill 2 from below. The two channels 11, 10, 10, 16 are an enclosure of openings made of a thermally insulating material. The inlet duct 22 ' belonging to the rear bearing 8 opens into a peripheral annular space 12 on its left side and an outlet duct 10 into a peripheral annular space 2 on the opposite side.

Přívodní kanál 15 chladicího média pro přední ložisko 3 je umístěn spolu s vývodním kanálem 16 po pravé straně předního ložiska 3. Vývodní kanál 16 je propojen s obvodovým mezikruhovým prostorem 2 bezprostředně u předního ložiska 2 ^apřívodní kanál 15 vedle něho ústí do obvodového mezikruhového prostoru 22» který je vytvořen zčásti v tělese pinoly 2The coolant inlet duct 15 for the front bearing 3 is located together with the outlet duct 16 on the right side of the front bearing 3. The outlet duct 16 communicates with the peripheral annular space 2 immediately adjacent the front bearing 2 ^{and the} supply duct 15 next to it opens into the peripheral annular space 22 »Which is formed partly in the quill body 2

- 3 261 471 a zčásti v tělese vložky 6. Prostor 13 jθ propojen dvojicí radiálních a axiálních otvorů 20, 17 v pinole 2 s obvodovým mezikruhovým prostorem 22 na opačné straně předního ložiska 2· Vložka 6 z tepelně isolačního materiálu, uložená mezi vřetenem 2 a pinolou 2, zabraňuje šíření teplého oleje po délce uvnitř pinoly 2 a usměrňuje proniklý ohřátý olej do obvodového mezikruhového prostoru 2 ^u předního ložiska 2* K oběma ložiskům 3, 8 jsou vytvořeny skrze pinolu 2 otvory 4 pro měření teploty vnějších kroužků ložisek 3, 8, např. dotykovým teploměrem.3 261 471 and partly in the liner body 6. The space 13 is connected by a pair of radial and axial holes 20, 17 in the quill 2 with a circumferential annular space 22 on the opposite side of the front bearing 2. by means of a quill 2, prevents the spreading of warm oil along the length of the quill 2 and directs the penetrated heated oil into the circumferential annular space 2 ^{at the} front bearing 2. * Both bearings 3, 8 have holes 4 through the quill 2 for measuring the temperature of the outer rings of the bearings 3, 8 eg with a touch thermometer.

Chladicí médium, jímž je mazací olej, je čerpadlem 21 vháněn z nádrže 18 přes regulační ventil 14 do obou přívodních kanálů 15, 11 a odtud do obvodových mezikruhových prostorů 13, 12. Z prostoru 12 prochází zadním ložiskem 8, které jím je mazáno a ochlazováno a dále do prostoru J a do vývodního kanálu 10. Z prostoru 13 přechází chladicí médium dvojicí radiálních a axiálních otvorů 20, 17 v pinole 2 do prostoru 22 na opačné straně předního ložiska 3, odtud skrze ložisko 3 do obvodového mezikruhového prostoru 5 a do vývodního kanálu 16. Z vývodních kanálů 10, 16 je chladicí médium nasáváno čerpadlem 7 do chladicího agregátu 19. Po ochlazení přechází chladicí médium do nádrže 18, načež se celý cyklus opakuje. Objem chladicího média, přiváděného do jednotlivých ložisek 3, 8_fje možno seřídit regulačním ventilem 14. Regulace se provádí na základě teploty ložisek 3, 8, změřené např. dotykovým teploměrem skrze otvory 4.The coolant, which is lubricating oil, is pumped from the tank 18 via the control valve 14 into the two inlet ducts 15, 11 and from there into the peripheral annular spaces 13, 12. From the space 12 it passes through the rear bearing 8 which is lubricated and cooled and further into the space J and the outlet channel 10. From the space 13, the coolant passes through a pair of radial and axial openings 20, 17 in the quill 2 to the space 22 on the opposite side of the front bearing 3, from there through the bearing 3 to the peripheral annular space 5 and into the outlet From the outlet ducts 10, 16, the coolant is sucked by the pump 7 into the cooling unit 19. After cooling, the coolant passes to the tank 18, whereupon the whole cycle is repeated. The volume of the coolant supplied to the individual bearings 3, 8 _f can be adjusted by means of a control valve 14. The control is carried out on the basis of the temperature of the bearings 3, 8, measured eg by means of a touch thermometer through the holes 4.

Claims

Machine for quenching the horizontal spindle of a machine tool mounted in the quill through the front and rear bearings using lubricating oil as coolant flowing through the closed circuit cooling points, equipped with inlet and outlet ducts arranged through the quill on the underside of the quill circumferential annular space, with a liner of thermally insulating material disposed between the rear and front bearing in the space between the quill and the spindle, the inlet channel to the rear bearing being provided on one side thereof and the outlet channel on the opposite side, the inlet and outlet channels to the front The coolant flow path of the front bearing (3) extends through the feed channel (15) through the circumferential annular space (13) through the coolant circuit. engaging radial and axial holes (20, 17) in the quill (2) into the circumferential annular space (22) on the opposite side of the front bearing (3) and further through the front bearing (3) to the circumferential annular space (5) and the outlet channel (16) ).