CS263414B1

CS263414B1 - Device for temperature stabilization of machine tool spindle

Info

Publication number: CS263414B1
Application number: CS864402A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Ing Steklik
Original assignee: Steklik Jaroslav
Priority date: 1986-06-16
Filing date: 1986-06-16
Publication date: 1989-04-14
Also published as: CS440286A1

Abstract

Řešení se týká zařízení pro teplotní stabilizaci vřetena obráběcího stroje, využívajícího mazací ,olej jako chladicí médium. Účelem řešení.je eliminace deformací částí stroje, zejména vřetena a pinoly v důsledku teplotních změn a odstranění jejich negativního vlivu na přesnost stroje. Přívodní a vývodní kanály chladicího média jsou uspořádány skrze pinolu na její spodní straně s vyústěním do obvodových mezikruhových prostorů mezi pinolou a vřetenem. Přívodní kanály jsou vždy na jedné straně ložisek a vývodní kanály na opačné straně ložisek. Mezi předním a zadním ložiskem je v prostoru mezi pinolou a vřetenem uložena vložka z tepelně izolačního materiálu. U jednoho z provedení jsou přívodní a vývodní kanály uspořádány v radiálním směru v bezprostřední blízkosti ložisek. U dalšího provedení je na přívodu chladicího média umístěn regulační ventil. U jiného provedení jsou přívodní avvývodní kanály zhotoveny z tepelně izolačního materiálu.The solution concerns a device for thermal stabilization of a machine tool spindle, using lubricating oil as a cooling medium. The purpose of the solution is to eliminate deformations of machine parts, in particular the spindle and the quill, due to temperature changes and to eliminate their negative impact on the accuracy of the machine. The supply and outlet channels of the cooling medium are arranged through the quill on its lower side with an outlet into the circumferential inter-ring spaces between the quill and the spindle. The supply channels are always on one side of the bearings and the outlet channels on the opposite side of the bearings. An insert made of thermal insulation material is placed between the front and rear bearings in the space between the quill and the spindle. In one embodiment, the supply and outlet channels are arranged in the radial direction in the immediate vicinity of the bearings. In another embodiment, a control valve is placed on the coolant supply. In another embodiment, the supply and outlet channels are made of thermal insulation material.

Description

Vynález se týká zařízení pro teplotní stabilizaci 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 cooling agent.

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.In 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.

Z toho vyplývá potřeba teplotní stabilizace vřetena během provozu. Je znám způsob stabilizace 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 všechny obráběcí stroje s otočným vřetenem^ tedy i pro vodorovné vyvrtávací stroje, jichž se týká řešení podle vynálezu.This implies a need for temperature stabilization of the spindle during operation. A method of stabilizing the temperature of a machine tool by cooling its quill is known, wherein the temperature of the cooling medium 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. This applies to all machine tools with a rotating spindle, and thus also to the horizontal boring machines to which the invention relates.

Zdokonalení chladicích systémů obráběcích strojů a jejich vřeten se uskutečňuje zařízením podle vynálezu, jehož přívodní a vývodní kanály jsou uspořádány skrze pinolu na její spodní straně s vyústěním do obvodových mezikruhových prostorů mezi pinolou a vřetenem tak, že přívodní kanály jsou na jedné straně ložisek a vývodní kanály vždy na opačné straně ložisek, přičemž mezi předním a zadním ložiskem je v prostoru mezi pinolou a vřetenem uložena vložka z tepelně izolačního materiálu. Podle dalšího provedení jsou přívodní a vývodní kanály uspořádány v radiálním směru v bezprostřední blízkosti ložisek. Podle jiného provedení je na přívodu chladicího média umístěn regulační ventil. Podle jiného provedení jsou přívodní a vývodní kanály zhotoveny z tepelně izolačního materiálu.The cooling systems of machine tools and their spindles are improved by a device according to the invention, the inlet and outlet channels of which are arranged through the quill on the underside thereof, leading to circumferential circular spaces between the quill and the spindle. each on the opposite side of the bearings, with an insert of thermally insulating material placed between the front and rear bearings in the space between the quill and the spindle. According to another embodiment, the inlet and outlet channels are arranged in the radial direction in the immediate vicinity of the bearings. According to another embodiment, a control valve is provided on the coolant supply. According to another embodiment, the inlet and outlet ducts are made of a thermally insulating material.

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 zajištování 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 the source itself, namely the bearings. Preferably, a lubricating oil is used, the temperature of which is adjusted in the cooling unit. The device also enables the regulation of the coolant supply to the bearings and thus ensuring the necessary temperature ratio of both 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 je vyjtnaee.π schematicky podélný řez vodorovným vřetenem obráběcího stroje se zařízením podle vynálezu.An exemplary embodiment of the device according to the invention is shown in the accompanying drawing where a longitudinal section of a horizontal spindle of a machine tool with the device according to the invention is schematically shown.

Vřeteno χ vodorovného vyvrtávacího stroje je uloženo v předním a zadním ložisku χ, 8 v pinole 2. Zespodu jsou skrze pinolu 2 vyvrtány otvory pro přívodní kanály 18, χχ a vývodní kanály χχ, 10 chladicího média. Obojí kanály 18, 11, 15, 10, 18 jsou vlastně vypeucdřením otvorů, zhotoveným z tepelně izolačního materiálu. Přívodní kanály 18, XX ústí do obvodových mezikruhových prostorů χχ, 12The spindle χ of the horizontal boring machine is mounted in the front and rear bearings χ, 8 in the quill 2. The holes for the inlet channels 18, χχ and the outlet channels χχ, 10 of the coolant are drilled through the quill 2 from below. The two channels 18, 11, 15, 10, 18 are in fact a sealing of the openings made of a thermally insulating material. Feed channels 18, XX open into peripheral annular spaces χχ, 12

- 3 mezi vřetenem 2 a pinolou 2, uspořádaných mezi ložisky 3, 8 a distančními kroužky. Vložka 6 z tepelně izolačního materiálu, uložená mezi vřetenem 2 a pinolou 2, zabraňuje šíření teplého oleje po délce uvnitř pinoly 2 a k usměrňování proniklého ohřátého oleje do obvodového mezikruhového prostoru 13 u předního ložiska 3· Vývodní kanály 15. 10 jsou upraveny skrze pinolu 2 z opačné strany ložisek 3, 8 než přívodní kanály 18, 11 a jsou propojeny s obvodovými mezikruhovými prostory 13. 9. Dále jsou k oběma ložiskům 3, 8 vytvořeny skrze pinolu 2 otvory 4 pro měření teploty vnějších kroužků ložisek 3, 8, např. dotykovým teploměrem.3 between the spindle 2 and the quill 2 arranged between the bearings 3, 8 and the spacer rings. A liner 6 of thermally insulating material placed between the spindle 2 and the 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 13 at the front bearing 3. the opposite sides of the bearings 3, 8 than the supply ducts 18, 11 and are connected to the circumferential annular spaces 13. 9. Furthermore, holes 4 for measuring the temperature of the outer rings of the bearings 3, 8, e.g. thermometer.

Chladicí médium, jímž je mazací olej, je čerpadlem 2 vháněno z nádrže 16, př®s regulační ventil 14 do obou přívodních kanálů 18, 11 a odtud do obvodových mezikruhových prostorů 19, 12. Dále prochází ložisky 3, 8, která jsou jím mazána a ochlazována, odtud do obvodových mezikruhových prostorů 13. 2 ^a vývodních kanálů 15. 12» oákud je chladicí médium nasáváno čerpadlem 2 do chladicího agregátu 17.The coolant, which is lubricating oil, is pumped from the tank 16 by the pump 2, via the control valve 14 to the two inlet ducts 18, 11 and from there to the peripheral annular spaces 19, 12. and cooled, from there to peripheral annular spaces 13, 2 ^and outlet ducts 15, 12 as long as the coolant is sucked by the pump 2 into the cooling unit 17.

Po ochlazení přechází chladicí médium do nádrže 16, načež se celý cyklus opakuje. Objem chladicího média, přiváděného do jednotlivých ložisek 2, 8 je možno seřídit regulačním ventilem 14. Regulaci je možno provádět na základě teploty ložisek 2» θ» změřené např. dotykovým teploměrem přímo na vnějších kroužcích skrze otvory 4. Obvodové mezikruhové prostory 22» 2» ve kterých se shromažďuje na spodku teplý olej, a rovněž obvodové mezikruhové prostory 22» 12» kterými prochází chladný olej, jsou řešeny tak, aby měly co možno nejmenší obsah. Účelem je minimalizovat tepelné ovlivňování pinoly 2.After cooling, the coolant passes to the tank 16 and the whole cycle is repeated. The volume of the coolant supplied to the individual bearings 2, 8 can be adjusted by means of the control valve 14. The control can be performed on the basis of the bearing temperature 2 »θ» measured eg by a touch thermometer directly on the outer rings through the holes 4. in which warm oil is collected at the bottom, as well as the peripheral annular spaces 22, 12 ' The purpose is to minimize thermal influence on the quill 2.

Claims

1. A device for thermally stabilizing a horizontal spindle of a machine tool mounted in a quill through the front and rear bearings, using as lubricant a lubricating oil flowing through a closed circuit cooling circuit, equipped with inlet and outlet channels, characterized in that the inlet and outlet channels ( 18, 11, 15, 10) are arranged through the quill (2) on the underside thereof with an outlet to the circumferential annular spaces (19, 12, 13, 9) between the quill (2) and the spindle (1) such that 18, 11) are on one side of bearings (3, 8) and outlet ducts (15 “, 10) are always on opposite side of bearings (3, 8), where between front and rear bearing (3, 8) is in space between quill (2) and a spindle (1) are provided with an insert (6) of thermal insulation material.

Device according to claim 1, characterized in that the inlet and outlet channels (18, 11, 15, 10) are arranged in the radial direction in the immediate vicinity of the bearings (3, 8).

Device according to Claims 1 to 2, characterized in that a control valve (14) is provided on the coolant supply.

Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the inlet and outlet channels (18, 11, 15, 10) are made of a heat insulating material.