專利名稱：一種機床熱平衡系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于機床技術領域，具體地說，特別涉及一種機床的熱平衡系統。
背景技術：
目前，數控滾齒機工作臺的蝸桿副均采用循環油池潤滑。數控滾齒機的熱變形主要來源于傳動元件摩擦生熱和冷卻油溫升，工作臺發熱主要來源于蝸桿副滑移生熱、軸承運動生熱和高速回轉蝸桿攪拌潤滑油而產生大量的熱。數控滾齒機屬于高效機床，工作臺轉速較高，蝸桿副滑移生熱和蝸桿攪拌潤滑油生熱尤為明顯。工作臺蝸桿副滑移產生的熱及蝸桿攪拌潤滑油而產生的熱遠大于大立柱及刀架內傳動元件產生的熱。由于循環油池的熱量不能迅速帶走，且循環油池回床身潤滑油池的熱油沒有分散回流，熱平衡效果較差， 要想整個數控滾齒機迅速達到熱平衡，現有技術采用油冷機對冷卻油與潤滑油進行同溫調節，雖然有一定效果，但不明顯，數控滾齒機仍然有明顯的熱變形。數控滾齒機必須經過一段時間(大約需要1小時左右)達到熱平衡后，才可切削齒坯進行工序能力指數CPK值測定， 由此大大降低了數控滾齒機的工作效率。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在于提供一種能夠使數控滾齒機熱變形隨時處于可控狀態的機床熱平衡系統。本發明的技術方案如下一種機床熱平衡系統，包括床身(1)、冷卻油箱(15)和油冷機(2 )，在床身(1)的上表面上設有回油槽(11)，且床身(1)上表面通過螺釘連接有工作臺(4)，該工作臺(4)內設有蝸桿副(3)，在所述工作臺(4)的右側設有小立柱(5)，左側設置大立柱(6)，在所述大立柱(6)上裝有刀架(7)，該刀架(7)上安裝噴嘴(10)，其關鍵在于 所述床身(1)的下部空間設有油池(12)，該油池(12)通過潤滑油管路與大流量噴頭(13)連通，該潤滑油管路上裝有第一油泵(23)，所述大流量噴頭(13)安裝在工作臺(4)的殼體上， 該大流量噴頭(13)的噴口伸入工作臺(4)內，并正對蝸桿副(3)的嚙合處，在所述蝸桿副 (3)的下方設有接油盤(14)，該接油盤(14)與油池(12)相連通；所述冷卻油箱(15)的內部具有第一腔室和第二腔室，回油槽(11)中的冷卻油由冷卻油箱(15)的第一腔室承接，該第一腔室通過第一冷卻油管串聯第二油泵后，與油冷機(2)的進油口連接，油冷機(2)的出油口通過第二冷卻油管與冷卻油箱(15)的第二腔室連通，該第二腔室通過第三冷卻油管串聯第三油泵后，與刀架(7)上的噴嘴(10)連接；在所述冷卻油箱(15)的第一腔室內裝有第一溫度傳感器(16)，油池(12)內安裝有第二溫度傳感器(17)，所述第一溫度傳感器(16)和第二溫度傳感器(17)均通過導線與油冷機(2)電連接。為了避免高速回轉蝸桿攪拌潤滑油而產生大量的熱，同時將蝸桿副滑移生熱迅速帶走，本發明將工作臺蝸桿副的潤滑方式由傳統的油池潤滑改為大流量淋浴潤滑。床身的下腔作為潤滑油油池，該油池內的潤滑油在第一油泵的作用下通過潤滑油管路流向大流量噴頭，由大流量噴頭對著工作臺蝸桿副的嚙合處進行強力噴淋；同時，其它元件(工作臺內的軸承等)的循環潤滑油出口設置在蝸桿副的上方，該出口流出的潤滑油也對蝸桿副嚙合處同時淋浴，所有噴淋后的潤滑油流向蝸桿副下方的接油盤，再由接油盤分散迅速流回床身油池。噴嘴噴出的冷卻油通過床身上表面的回油槽回到冷卻油箱的第一腔室，再由第二油泵泵入油冷機中冷卻，冷卻后的冷卻油回到冷卻油箱的第二腔室，在第三油泵的作用下流向噴嘴，完成冷卻液循環。—般情況下，冷卻油的溫度遠高于潤滑油的溫度。冷卻油箱內的第一溫度傳感器將冷卻油溫度信息傳遞給油冷機，床身油池內的第二溫度傳感器將潤滑油溫度信息也傳遞給油冷機，油冷機將潤滑油溫作為基準對冷卻油采用同溫調節方式處理。油冷機同溫調節方式的工作原理為當“T潤(潤滑油溫度)+T設(設定溫度)”>1° C時，油冷機啟動；當“Τ 潤+T設” <1° C時，油冷機停止。“Τ設”的取值是關鍵，將直接影響床身上下溫差的控制， 從而導致床身熱變形。當“Τ設”取值過小，床身上面溫度過低于下面溫度時，上面收縮，下面膨脹，從而導致大、小立柱往中間傾倒，使得M值(齒輪公法線值)數據逐漸減小，反之會使 M值數據逐漸增大。只要“Τ設”取值合理，便能獲得較佳的熱平衡效果。數控滾齒機的熱變形不可消除，但可以通過調整“Τ設”來改變熱變形趨勢，使數控滾齒機熱變形隨時處于可控狀態。每種數控滾齒機當“Τ設”取值定后，開機即可直接加工進行CPK值測定(一般情況下“Τ設” =1° C)，由此大大提高數控滾齒機的工作效率。所述油池(12)由前油槽(12a)、后油槽(12b)和側油槽(12c)組成，前油槽(12a) 與后油槽(12b)相平行，兩者的右端通過側油槽(12c)相連通。以上結構一方面加工制作容易，另一方面能夠增大潤滑油在油池內的流程，有利于潤滑油散熱冷卻。在所述接油盤(14)上接有五根回油管(18、19、20、21、22)，第一回油管(18)與前油槽(12a)的左部相通，第二回油管(19)與前油槽(12a)的中部相通，第三回油管(20)與前油槽(12a)的右部相通，第四回油管(21)與后油槽(12b)的右部相通，第五回油管(22) 與后油槽(12b)的中部相通。對蝸桿副噴淋后的潤滑油通過五根回油管分散迅速回到床身油池內，有利于潤滑油溫在床身內迅速達到熱平衡。所述第一回油管(18)的內徑最大，其余回油管(19、20、21、22)的內徑均比第一回油管(18)的內徑小。潤滑油從前油槽左部到后油槽左部的流動距離最長，與前油槽左部相通的第一回油管采用大管回流，其余四根回油管采用小管回流，這樣能夠使盡可能多的潤滑油在油池內沿最大流程流動，進一步提高了潤滑油的冷卻平衡效果。為了簡化結構、方便管路連接，并有利于大立柱及刀架內潤滑油的冷卻，所述后油槽(12b)的左部接有第一潤滑油管，該第一潤滑油管串聯第一油泵(23)后，與分油閥(24) 的進口連接，所述分油閥(24)的第一出口通過第二潤滑油管與大流量噴頭(13)連接，分油閥(24)的第二出口通過第三潤滑油管與大立柱(6)內部第一潤滑油道(8)的進口連接，分油閥(24)的第三出口通過第四潤滑油管與刀架(7)內部第二潤滑油道(9)的進口連接，所述第一潤滑油道(8)和第二潤滑油道(9)的出口均與前油槽(12a)的左部相通。有益效果本發明能夠使數控滾齒機熱變形隨時處于可控狀態，開機即可直接加工進行工序能力指數CPK值測定，且CPK值大幅提高，具有簡單實用、成本低、效果顯著等特點，在各種類型的數控滾齒機上均可適用。


圖1為數控滾齒機的結構簡圖。圖2為本發明中蝸桿副與大流量噴頭的布置示意圖。圖3為本發明中潤滑油及冷卻油的循環油路圖。圖4為本發明中油池的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明
如圖1、圖2所示，數控滾齒機由床身1、工作臺4、小立柱5和大立柱6等幾大部分組成。其中大立柱6安裝在床身1上端的左部，在大立柱6上安裝有用于裝夾刀具的刀架7， 該刀架7上裝有噴嘴10，在加工的時候，噴嘴10噴淋冷卻油，用于冷卻刀具及工件。在所述床身1上端的右部安裝小立柱5，所述工作臺4位于大立柱6與小立柱5之間，該工作臺 4通過螺釘與床身1上表面連接，且工作臺4內裝有蝸桿副3。以上各部件的位置關系及連接關系與現有技術相同，在此不做贅述。如圖3所示，在床身1的上表面上設有回油槽11，用于承接噴嘴10噴淋后的冷卻油。床身1的旁邊設置冷卻油箱15，該冷卻油箱15的內部分為第一腔室和第二腔室，回油槽11中的冷卻油由冷卻油箱15的第一腔室承接，該第一腔室通過第一冷卻油管串聯第二油泵(圖中未畫出)后，與油冷機2的進油口連接，該油冷機2安裝在床身1旁邊靠近其右端的位置，油冷機2的出油口通過第二冷卻油管與冷卻油箱15的第二腔室連通，該第二腔室通過第三冷卻油管串聯第三油泵(圖中未畫出)后，與刀架7上的噴嘴10連接。回油槽11 內的冷卻油流入冷卻油箱15的第一腔室，并通過第二油泵泵入油冷機2中冷卻，冷卻后的冷卻油回到冷卻油箱15的第二腔室，在第三油泵的作用下流向噴嘴10，完成冷卻液循環。 (冷卻油的流動方向如圖3中空心箭頭所示)。如圖2、圖3、圖4所示，床身1的下部空間設有油池12，該油池12由前油槽12a、 后油槽12b和側油槽12c組成，前油槽12a與后油槽12b相平行，均沿床身1的長度方向開設，前、后油槽12a、12b的右端通過側油槽12c相連通，側油槽12c沿床身1的寬度方向開設。所述后油槽12b的左部(圖4中A點)接有第一潤滑油管，該第一潤滑油管串聯第一油泵23后，與分油閥24的進口連接，所述分油閥24的第二出口通過第三潤滑油管與大立柱 6內部第一潤滑油道8 (圖3中點劃線所示)的進口連接，分油閥24的第三出口通過第四潤滑油管與刀架7內部第二潤滑油道9 (圖3中點劃線所示)的進口連接，所述第一潤滑油道 8和第二潤滑油道9的出口均與前油槽12a的左部(圖4中F點)相通。所述分油閥24的第一出口通過第二潤滑油管與大流量噴頭13連接，大流量噴頭13安裝在工作臺4的殼體上，大流量噴頭13的噴口伸入工作臺4內，并正對蝸桿副3的嚙合處。如圖3、圖4并結合圖2所示，在蝸桿副3的下方設有接油盤14，該接油盤14上接有五根回油管18、19、20、21、22，第一回油管18的內徑最大，其余四根回油管19、20、21、22 的內徑相等。所述第一回油管18與前油槽12a的左部(圖4中F點)相通，第二回油管19 與前油槽12a的中部(圖4中E點)相通，第三回油管20與前油槽12a的右部(圖4中D點) 相通，第四回油管21與后油槽12b的右部(圖4中C點)相通，第五回油管22與后油槽12b 的中部(圖4中B點)相通。
第一油泵23提供動力，使后油槽12b的左部(Α點)的潤滑油流出，經分油閥24分成三路，其中兩路分別流向大立柱6和刀架7，對大立柱6和刀架7的內部潤滑后流回前油槽12a的左部(F點)；第三路流向大流量噴頭13，由大流量噴頭13對著工作臺蝸桿副3的嚙合處進行強力噴淋，噴淋后的潤滑油流向蝸桿副3下方的接油盤14，再由接油盤14分成五路分別流回床身油池的F、E、D、C、B點。如圖3所示，在油箱15的第一腔室內裝有第一溫度傳感器16，油池12內的C點處安裝有第二溫度傳感器17，所述第一溫度傳感器16和第二溫度傳感器17均通過導線與油冷機2電連接。油箱內的第一溫度傳感器16將冷卻油溫度信息傳遞給油冷機2，油池內的第二溫度傳感器17將潤滑油溫度信息也傳遞給油冷機2，油冷機將潤滑油溫作為基準對冷卻油采用同溫調節方式處理。油冷機同溫調節方式的工作原理為當“T潤(潤滑油溫度) +T設(設定溫度)”>1° C時，油冷機啟動；當“T潤+T設” <1° C時，油冷機停止。只要“T 設”取值合理，便能使床身1上下獲得較佳的熱平衡效果，使得數控滾齒機熱變形隨時處于可控狀態，這樣開機即可直接加工進行CPK值測定(一般情況下“T設”=1° C)，由此大大提高數控滾齒機的工作效率。盡管以上結合附圖對本發明的優選實施例進行了描述，但本發明不限于上述具體實施方式
，上述具體實施方式
僅僅是示意性的而不是限定性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不違背本發明宗旨及權利要求的前提下，可以作出多種類似的表示， 如床身油池通過一根潤滑油管串聯第一油泵后與大流量噴頭連接，或者將接油盤與床身油池之間的回油管改為兩根、三根、四根、六根……等，這樣的變換均落入本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種機床熱平衡系統，包括床身(1)、冷卻油箱(15)和油冷機(2)，在床身(1)的上表面上設有回油槽(11)，且床身(1)上表面通過螺釘連接有工作臺(4)，該工作臺(4)內設有蝸桿副(3)，在所述工作臺(4)的右側設有小立柱(5)，左側設置大立柱(6)，在所述大立柱(6)上裝有刀架(7)，該刀架(7)上安裝噴嘴(10)，其特征在于所述床身(1)的下部空間設有油池(12)，該油池(12)通過潤滑油管路與大流量噴頭(13)連通，該潤滑油管路上裝有第一油泵(23)，所述大流量噴頭(13)安裝在工作臺(4)的殼體上，該大流量噴頭(13)的噴口伸入工作臺(4)內，并正對蝸桿副(3)的嚙合處，在所述蝸桿副(3)的下方設有接油盤 (14)，該接油盤(14)與油池(12)相連通；所述冷卻油箱(15)的內部具有第一腔室和第二腔室，回油槽(11)中的冷卻油由冷卻油箱(15)的第一腔室承接，該第一腔室通過第一冷卻油管串聯第二油泵后，與油冷機(2)的進油口連接，油冷機(2)的出油口通過第二冷卻油管與冷卻油箱(15)的第二腔室連通，該第二腔室通過第三冷卻油管串聯第三油泵后，與刀架 (7)上的噴嘴(10)連接；在所述冷卻油箱(15)的第一腔室內裝有第一溫度傳感器(16)，油池(12)內安裝有第二溫度傳感器(17)，所述第一溫度傳感器(16)和第二溫度傳感器(17) 均通過導線與油冷機(2)電連接。
2.根據權利要求1所述的機床熱平衡系統，其特征在于所述油池(12)由前油槽 (12a)、后油槽(12b)和側油槽(12c)組成，前油槽(12a)與后油槽(12b)相平行，兩者的右端通過側油槽(12c)相連通。
3.根據權利要求2所述的機床熱平衡系統，其特征在于在所述接油盤(14)上接有五根回油管(18、19、20、21、22)，第一回油管(18)與前油槽(12a)的左部相通，第二回油管 (19)與前油槽(12a)的中部相通，第三回油管(20)與前油槽(12a)的右部相通，第四回油管(21)與后油槽(12b)的右部相通，第五回油管(22)與后油槽(12b)的中部相通。
4.根據權利要求3所述的機床熱平衡系統，其特征在于所述第一回油管(18)的內徑最大，其余回油管(19、20、21、22)的內徑均比第一回油管(18)的內徑小。
5.根據權利要求2或3或4所述的機床熱平衡系統，其特征在于所述后油槽(12b) 的左部接有第一潤滑油管，該第一潤滑油管串聯第一油泵(23)后，與分油閥(24)的進口連接，所述分油閥(24)的第一出口通過第二潤滑油管與大流量噴頭(13)連接，分油閥(24)的第二出口通過第三潤滑油管與大立柱(6)內部第一潤滑油道(8)的進口連接，分油閥(24) 的第三出口通過第四潤滑油管與刀架(7)內部第二潤滑油道(9)的進口連接，所述第一潤滑油道(8)和第二潤滑油道(9)的出口均與前油槽(12a)的左部相通。
全文摘要
本發明公開了一種機床熱平衡系統，床身(1)的下部空間設有油池(12)，油池(12)通過管路與大流量噴頭(13)連通，大流量噴頭(13)的噴口正對蝸桿副(3)的嚙合處，在蝸桿副(3)的下方設有接油盤(14)與油池(12)相連通；回油槽(11)中的冷卻油由冷卻油箱(15)的第一腔室承接，該第一腔室與油冷機(2)的進油口連接，油冷機(2)的出油口與冷卻油箱(15)的第二腔室連通，該第二腔室與刀架(7)上的噴嘴(10)連接。本發明能夠使數控滾齒機熱變形隨時處于可控狀態，開機即可直接加工進行工序能力指數CPK值測定，且CPK值大幅提高，具有簡單實用、成本低、效果顯著等特點。
文檔編號B23F23/00GK102423863SQ20111044333
公開日2012年4月25日 申請日期2011年12月27日 優先權日2011年12月27日
發明者劉宇, 唐正夔, 唐珉, 李先廣, 蔣林, 陳周 申請人:重慶機床(集團)有限責任公司