DE1477935A1 - Method and device for cooling grinding machines with a workpiece table that moves quickly to and fro - Google Patents
Method and device for cooling grinding machines with a workpiece table that moves quickly to and froInfo
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Description
Verfahren und Einrichtung zur Kühlung von Schleifmaschinen, mit rasch hin- und herbewegtem WerkstücktischMethod and device for cooling grinding machines, with a workpiece table that moves quickly to and fro
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Kühlung von Schleifmaschinen mit rasch hin- und herbewegtem Werkstücktisch mit hohlen Führungsprismen, dessen Inneres teilweise mit Kühlflüssigkeit gefüllt ist.The invention relates to a method and a device For cooling grinding machines with a workpiece table that moves quickly to and fro with hollow guide prisms, the interior of which is partially filled with coolant.
Es ist (aus der deutschen Patentschrift 600 133) ein Verfahren zum Hintanhalten von Wärme spannungen- und Wärmedehnungen bei Werkzeugmaschinen bekannt, welches darin besteht, daß der hohle Führungsprismen aufweisende Werkstücktisch in seinem Inneren teilweise mit Kühlflüssigkeit gefüllt ist· Ferner ist auch das Maschinenbett als Hohlkörper ausgebildet und enthält Kühlflüssigkeit. Durch die Füllung der Hohlräume wird Jedoch lediglich die Wärmekapazität erhöht. Die Folge davon ist ein langsamerer Anstieg der Temperaturkurve also eine gewisse Trägheit im Wärmeverhalten der Führungsbahnen. Die gespeicherte Wärme verbleibt allerdings in der Masse von Kühlflüssigkeit und Tisch, wodurch eine ständige langsamere Aufhellung des Systems im Betrieb zu erwarten ist* Man kann infolgedessen nicht von einer Kühlung der Führungsbahnen sprechen, die Wärmespannungen und Wärmedehnungen tatsächlich vermeiden würde, sondern nur von einer Verzögerung oder einem Hintanhalten der Wärme spannungen und Wärmedehnungen, wie es auch im Titel der deutschenIt is (from German patent specification 600 133) a method for holding back heat stresses and thermal expansion known in machine tools, which consists in that the hollow guide prisms having workpiece table in its interior is partially filled with cooling liquid · Furthermore, the machine bed is also designed as a hollow body and contains coolant. By filling the cavities, however, only the heat capacity is increased. The consequence of this is a slower rise in the temperature curve, i.e. a certain inertia in the thermal behavior of the guideways. However, the stored heat remains in the Mass of coolant and table, which means that the system should be expected to brighten up more slowly during operation is * As a result, one cannot speak of a cooling of the guideways, the thermal stresses and thermal expansions would actually avoid, but only from delaying or holding back the thermal stresses and thermal expansions, as it is also in the title of the German
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Patentschrift zum Ausdruck kommt. Die Heizleistung aus der Reibungswärme läßt das System solange thermisch instabil bleiben, bis die Abstrahlungs- und Konvektionswärme gleich der zugeführten Reibungswärme sind. Beim Ausbleiben von Reibungswärme kühlt sich das System langsam ab* Durch die auftretenden Temperaturschwankungen zwischen Stillstand und Dauerbetrieb treten Wärme spannung en und Wärmedehnungen auf, die zu Bearbatungsungenauigkeiten führen. Diese können auch nicht dadurch vermieden werden, daß die im lisch bzw* Bett enthaltene Flüssigkeit durch eine Pumpe in Bewegung gehalten wird. Eine Pumpe könnte zwar eine Örtliche stärkere Erhitzung des Kühlmittels vermeiden, jedoch kann durch Umwälzung nicht vermieden werden, daß sich das Kühlmittel insgesamt erwärmt bzw. beim Ausbleiben von Reibungswärme abkühlt. Ferner müßte die Pumpe am bewegten Tisch installiert sein,wzu eine Energiezuführung führt, die stets etwas problematisch ist. Außerdem gehen von der Pumpe dynamische Störungen aus, die das Schliffbild beeinträchtigen.Patent specification is expressed. The heating output from the frictional heat leaves the system thermally unstable for as long stay until the radiant and convection heat are the same the frictional heat supplied. If there is no frictional heat, the system slowly cools down * Due to the occurring temperature fluctuations between standstill and continuous operation, thermal stresses and thermal expansions occur, which lead to machining inaccuracies. These can not be avoided by the fact that the table or * bed contained liquid is kept in motion by a pump. A pump could be a local stronger heating of the coolant, but circulation cannot prevent the coolant from heating up as a whole or cools down if there is no frictional heat. Furthermore, the pump would have to be installed on the moving table, for an energy supply which is always somewhat problematic. In addition, dynamic disturbances emanate from the pump, which affect the micrograph affect.
Um bei Schleifmaschinen eine genügende Kühlung von Werkzeug und Werkstück herbeizuführen, sind große Kühlmittelmengen erforderlich. Damit diese an den Umkehrpunkt en des Tisches nicht überschwappen, ist (gemäß der schweizerischen Patentschrift 224- 705) der Tisch als Wanne ausgebildet.. Die für das Werkstück vorgesehene Aufspannfläche ist sozusagen auf Stelzen mit Abstand von der Bodenfläche dieser Wanne angeordnet* Hierdurch wird unterhalb der Aufspannfläche ein genügend großer Sohlraum zur Aufnahme des Kühlmittels geschaffen. An eine Kühlung den? Führungsbahnen ist jedoeh überhaupt nicht gedacht worden* Die Führungsprismen sind zwar in bekannter Weise hohl ausgebildet, um die Masse des Fisches möglichst gering zu halten, jedoch ist in größerem Abstand über den Führungsprismen die Bodenfläche der Auffangwanne angeordnet· Die Kühlflüssigkeit wird also bewußt To ensure sufficient cooling of the tool in grinding machines and to bring about the workpiece, large amounts of coolant are required. So that this is at the turning point of the table do not spill over, the table is designed as a tub (according to Swiss patent specification 224-705). The for the clamping surface provided for the workpiece is, so to speak, arranged on stilts at a distance from the floor surface of this tub * This creates a sufficiently large cavity below the mounting surface to accommodate the coolant. To a cooling? Guideways is however not thought at all * The guide prisms are designed to be hollow in a known manner in order to support the mass of the To keep fish as small as possible, but the bottom surface of the collecting basin is arranged at a greater distance above the guide prisms · The cooling liquid is thus conscious
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von den Führungsprismen fern gehalten. Da die Kühlflüssigkeit nicht in direktem Eontakt mit den Führungsprismen steht, von denen die dort auftretende Reibungswärme abgeführt werden soll, kann von einer Kühlung derselben durch die Kühlflüssigkeit nicht gesprochen werden· Es tritt auch keine wesentliche Wärmeableitung von den Führungsprismen zur Grundfläche der Wanne ein, denn die Führungsprismen sind nur durch, dünne Rippen mit der Bodenfläche verbunden und der Weg bis zu dieser ist zu groß. Durch die verhältnismäßig dünnen Stege ist keine ausreichende Kühlung der Führungsbahnen sichergestellt. Dies umso weniger als die Führungsprismen hohl ausgebildet mit Luft gefüllt sind, die als Wärmeisolator wirkt.kept away from the guide prisms. As the coolant is not in direct contact with the guide prisms, from which the frictional heat occurring there is dissipated should, one cannot speak of a cooling of the same by the cooling liquid · There is also no essential Heat dissipation from the guide prisms to the base of the tub, because the guide prisms are only thin Ribs connected to the floor surface and the way to this is too long. Due to the relatively thin webs sufficient cooling of the guideways is not ensured. This is all the less true as the guide prisms are hollow are filled with air, which acts as a heat insulator.
Weiterhin ist (aus der deutschen Patentschrift 367 008) ein Verfahren zum Ausgleich der Temperatur zwischen Werkzeugmaschine und Werkstück bekannt. Es sollen hiermit Ungenauigkeiten vermieden werden, die beim Gewindeschneiden dadurch entstehen, daß die den Vorschub des Werkzeuges oder Werkstückes bewirkende Leitspindel eine andere Temperatur hat als das Werkstück selbst. Zur Vermeidung dieses Nachteiles wurde vorgeschlagen, daß das den Vorschub des Werkstückes bewirkende Organ, also der Vorschubsantrieb, durch ein Kühlmittel auf die gleiche Temperatur gebracht wird wie das Werkstück.Furthermore (from the German patent specification 367 008) a method of equalizing the temperature between machine tool and workpiece known. This is to avoid inaccuracies that result from thread cutting arise that the lead screw causing the feed of the tool or workpiece has a different temperature than that Workpiece itself. To avoid this disadvantage, it has been proposed that the feed of the workpiece be effected Organ, so the feed drive, by a coolant is brought to the same temperature as the workpiece.
Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Kühlung von Schleifmaschinen, mit rasch hin- und herT»regtem Werkstücktisch mit hohlen Führungsprismen, dessen Inneres teilweise mit Kühlflüssigkeit gefüllt ist, zu schaffen, welche größtmögliche Arbeitsgenauigkeit bei einem geringen Verschleiß der Führungsbannen gestattet. The present invention is now based on the object of providing a method and a device for cooling grinding machines, with the workpiece table moving quickly back and forth hollow guide prisms, the interior of which is partially covered with cooling liquid is filled to create, which allows the greatest possible working accuracy with little wear of the guide banners.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch g e k e η η zeichnet, daß die von der Bearbeitungsstelle ab-The method according to the invention is characterized by g e k e η η, that the
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fließende, in an sich, "bekannter Weise zur Kühlung des Werkzeuges und Werkstückes dienende Kühlfüssigkeit in ständigem Kreislauf durch das Tischinnere den hoheln Führungsprismen zugeführt, von dort in an sich bekannter Weise über eine Sammelrinne in einen Auffangbehälter geleitet und dann wieder der Bearbeitungsstelle zugeführt wird. Diese Zuführung der von der Bearbeituiqgsstelle abfließenden Kühlflüssigkeit zu den Führungsbahnen kann in einfacher . Weise dadurch erfolgen, daß der Werkstücktisch an seiner Oberseite eine Vielzahl von Bohrungen aufweist, durch die Kühlflüssigkeit in das Innere des Tisches zu seinen Führungsprismen strömt, wobei an den Längsseiten des Tisches mehrere Löcher zum Ausströmen der Kühlflüssigkeit in einem Sammelkanal vorgesehen sind.flowing, in itself, "known way to cool the Tool and workpiece serving cooling liquid in constant circulation through the inside of the table, the hollow Guiding prisms supplied, passed from there in a known manner via a collecting channel into a collecting container and then fed back to the processing point. This supply of the outflowing from the processing point Cooling fluid to the guideways can be done in a simpler way. Wise done in that the workpiece table has a plurality of holes on its top through which Cooling liquid flows into the interior of the table to its guide prisms, with several on the long sides of the table Holes for the outflow of the cooling liquid are provided in a collecting channel.
Dieses neue Verfahren hat verschiedene Vorteile. Die von der Bearbeitungsstelle abfließende Kühlflüssigkeit kühlt gleichzeitig die Führungsbahnen, so daß diese immer eine gleichbleibende Temperatur aufweist. Durch die Kühlflüssigkeit wird aber auch der ganze übrige Werkstücktisch und das Werkstück selbst gekühlt, so daß auch, diese Teile über ihre gesamte Fläche eine gleichmäßige Temperatur aufweisen. Wärmedehnungen und Wärme spannungen werden hierbei vermieden. Eine gleichmäßige Temperatur nicht nur über die gesamte Fläche von Werkzeug und Werkzeugmaschine sondern auch während des gesamten Bearbeitungsvorganges stellt eine hohe Arbeitsgenauigkeit sicher. Insbesondere ermöglicht das neue Verfahren auf äußerst billige Weise die Kühlung der Führungsbahnen, denn hierzu sind praktisch keine zusätzlichen Einrichtungen erforderlich. Man kann einfach das bereits vorhandene aus Zuflußleitungen, AbI auf kanal en, einem Flüssigkeitsbehälter und einer entsprechenden Pumpe bestehende Kühlsystem, welches bisher nur zur Kühlung der Bearbeitungsstelle gedient hat, verwenden, um gleichzeitig auch die Führungsbahnen der Werkzeugmaschine zu kühlen. Der einzige zusätzliche Aufwand ist die Anordnung von mehreren Bohrungen in der Oberfläche des Werkstücktisches. - 5 -This new method has several advantages. The one from the Cooling liquid flowing away from the machining point simultaneously cools the guideways so that they always remain constant Temperature. However, the entire rest of the workpiece table and the workpiece are also removed by the coolant even cooled, so that these parts have a uniform temperature over their entire surface. Thermal expansion and thermal stresses are avoided. A uniform temperature not only over the entire surface of the tool and machine tool, but also during the entire machining process ensures a high level of working accuracy. In particular, the new method enables the cooling of the guideways in an extremely cheap way, because practically no additional devices are required for this. You can just use what is already there from inflow lines, AbI on channels, a liquid container and a corresponding pump existing cooling system, which previously only served to cool the processing point has to be used to cool the guideways of the machine tool at the same time. The only extra effort is the arrangement of several holes in the surface of the workpiece table. - 5 -
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Weitere Vorteile sowie Einzelheiten des neuen Verfahrens und einer Einrichtung zur Duröiführung desselben sind im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.Further advantages and details of the new method and a device for Duröifführung the same are in the following explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing.
In der wiedergegebenen schematischen Darstellung einer Kühleinrichtung ist mit 1 ein Kühlflüssigkeitsbehälter bezeichnet. In einem Kühlflüssigkeit skreislauf wird Kühlflüssigkeit, in diesem Fall Wasser, durch die Pumpe 2 über die Rohrleitung j5 aus dem Behälter 1 an die Bearbeitungsstelle, d. h. die Schleifstelle gefördert. Das aus der Düse 4 aμstrβ-tende Wasser kühlt dabei die Schleifscheibe 5 und das Werkstück 6. Von dem Werkstück fließt das Kühlwasser auf den Werkstücktisch 7» der bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel an seiner Oberseite vorteilhaft mit einer Vielzahl von Bohrungen ö versehen ist. Diese Bohrungen können hierbai in den T-Nuten 9 des Tisches angeordnet sein. Durch diese Bohrungen 8 gelangt das Wasser in das Innere des Werkstücktisches 7 und kühlt somit die hohl ausgebildeten FUhrungspiemen 10. In den Längsseiten des Werkstücktisches 7 sind Löcher 11 vorgesehen, aus denen das Wasser wieder austreten und durch eine seitlich am Tisch angeordnete Sammelrinne 12 in den Behälter 1 zurückfließen kann. Zwischen der Sammelrinne 12 und dem Behälter 1 ist noch eine Abscheidevorrichtung 15 vorgesehen, durch die Schleifspäne und Abriebmaterial der Schleifscheibe zurückgehalten werden. In the schematic representation of a cooling device shown, 1 denotes a coolant container. In a cooling liquid circuit, cooling liquid, in this case water, is conveyed by the pump 2 via the pipe j5 from the container 1 to the processing point, ie the grinding point. The water flowing out of the nozzle 4 cools the grinding wheel 5 and the workpiece 6. The cooling water flows from the workpiece onto the workpiece table 7, which in the exemplary embodiment shown is advantageously provided with a large number of bores on its upper side. These bores can herebai be arranged in the T-slots 9 of the table. Through these holes 8, the water gets into the interior of the workpiece table 7 and thus cools the hollow FUhrungspiemen 10. In the longitudinal sides of the workpiece table 7 holes 11 are provided from which the water can exit again and through a collecting channel 12 arranged on the side of the table in the Container 1 can flow back. A separating device 15 is also provided between the collecting channel 12 and the container 1, by means of which grinding chips and abrasive material from the grinding wheel are retained.
Die Arbeitsgenauigkeit einer Maschine, die mit der neuen Kühleinrichtung ausgerüstet ist, kann man noch dadurch verbessern, daß man die Temperatur der der Bearbeitungsstelle zugeführten Kühlflüssigkeit etwas über der Raumtemperatur vorzugsweise etwa 4 bis 6° Celsius über derselben hält. Die Temperaturregelung kann auf verschiedene Weise erfolgen. Am einfachsten dadurch, daß man mittels eines Thermostaten und eventuell eines Wärmetauschers die KUhIflüssigkeitstemperatur regelt.The working accuracy of a machine that is equipped with the new cooling device can be improved by that the temperature of the cooling liquid supplied to the processing point is slightly above room temperature preferably about 4 to 6 ° Celsius above the same. the Temperature control can be done in a number of ways. The easiest way is to use a thermostat and possibly the coolant temperature of a heat exchanger regulates.
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Zu diesem Zweck kann ein zweiter KühlflÜssigkeitskreislauf vorgesehen sein, der von dem Behälter 11 über die Pumpe 14' in den Wärmetauscher I51 und von diesenTzurück in den Behälter führt. Der Wärmetauscher ist andererseits über eine Rohrleitung 16' mit dem Flüssigkeitsbehälter 17* des Hydraulikantriebes verbunden. Durch die von dem Hydraulikantrieb abgegebene Wärme wird die Kühlflüssigkeit angewärmt, so daß auch das von der Kühlflüssigkeit überströmte Werkstück sowie der Werkstücktisch die Temperatur der Kühlflüssigkeit annehmen. Hierdurch wird erreicht, daß die Maschine und auch das Werkstück überall annähernd dieselbe Temperatur aufweisen. Durch den auf diese Weise vorteilhaft ausgenützten Wärmeaüstauscn wird somit die Schleifgenauigkeit der Maschine wesentlich erhöht und zusätzliche Aufheiz- bzw. Kühlenergie eingespart.For this purpose, a second cooling fluid circulation can be provided, which leads from the container 1 1 via the pump 14 'into the heat exchanger 1 and I5 of diesenTzurück into the container. On the other hand, the heat exchanger is connected to the fluid container 17 * of the hydraulic drive via a pipe 16 '. The heat given off by the hydraulic drive warms the cooling liquid so that the workpiece overflowing with the cooling liquid and the workpiece table also assume the temperature of the cooling liquid. This ensures that the machine and the workpiece have approximately the same temperature everywhere. As a result of the heat equipping which is advantageously used in this way, the grinding accuracy of the machine is significantly increased and additional heating or cooling energy is saved.
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