CS261470B1

CS261470B1 - Equipment for the machine stabilization of the spindle

Info

Publication number: CS261470B1
Application number: CS865250A
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: CS525086A1

Abstract

Řeš ení se týká zařízení pro tepelnou 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 kanál ohladicího média k předním ložiskům je propojen přes obvodový mezikruhový prostor prostřednictvím radiálních a axiálních otvorů v pinole s prostorem mezi oběma předními ložisky. U nich jsou upraveny obvodová mezikruhové prostory, propojené s vývodními kanály. Podle jednoho z provedení je přívodní kanál umístěn v bezprostřední blízkosti vývodního kanálu, příslušejícího k přednímu ložisku, vzdálenějšímu od konce vřetena. U dalšího provedení je obvodový mezikruhový prostor, propojený s přívodním kanálem, upraven zčásti v tělese pinoly a zčásti v tělese vložky.The solution relates to 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 feed channel of the honing medium to the front bearings is connected via the circumferential inter-ring space through radial and axial holes in the quill with the space between the two front bearings. They are provided with circumferential inter-ring spaces connected to the outlet channels. According to one embodiment, the feed channel is located in the immediate vicinity of the outlet channel belonging to the front bearing, which is further from the end of the spindle. In another embodiment, the circumferential inter-ring space connected to the feed channel is provided partly in the quill body and partly in the insert body.

Description

Vynález se týká zařízení pro tepelnou stabilisaci vodorovného vřetena obráběcího stroje, zejména vodorovné vyvrtávačky, využívajícího mazací olej pro chlazení ložisek·BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for heat stabilizing a horizontal spindle of a machine tool, in particular a horizontal boring machine using lubricating oil for cooling bearings.

Technický rozvoj přináší rostoucí požadavky na obráběcí stroje, zejména pokud jde o jejich přesnost. Ta. je ovlivňována podstatným způsobem teplotou, zejména pak změnou teploty samotného stroje a jeho částí, k nimž dochází při provozu. Nejdůležitější částí z hlediska teplotních změn je vřeteno vyvrtávacího stroje, uložené v ložiskách, od něhož se teplo šíří do ostatních částí stroje. Přesného obrábění je možno dosáhnout teprve při ustálení teploty, což trvá relativně dlouhou dobu. Zároveň však každá změna rychlosti otáček vřetena způsobuje zvýšení nebo snížení teploty, což má za následek změnu polohy osy vřetena a negativní ovlivnění přesnosti obrábění. Z toho vyplývá potřeba teplotní stabilisaoe vřetena během provozu. Známý způsob stabilisaoe teploty obráběcího stroje využívá chlazení jeho pinoly, přičemž teplota chladicího média, odvádějícího teplo z pinoly, je regulována. Základním nedostatkem tohoto systému je zpožděné reagování na změnu teploty. Nejprve se totiž zahřejí ložiska jako zdroj tepla, které se přenáší na pinolu, načež teprve Začne systém reagovat. V průběhu této nekontrolované doby vznikají teplotní změny částí obráběcího stroje, zejména pinoly a z toho vyplývající nežádoucí důsledky.Technological development brings increasing demands on machine tools, especially in terms of their accuracy. The. is significantly influenced by temperature, in particular by changing the temperature of the machine itself and its parts that occur during operation. The most important part in terms of temperature changes is the spindle of the boring machine, housed in bearings, from which heat is spread to other parts of the machine. Precise machining can only be achieved when the temperature has stabilized, which takes a relatively long time. At the same time, however, any change in the spindle speed causes an increase or decrease in temperature, which results in a change in the position of the spindle axis and negatively affects machining accuracy. This implies a need for temperature stabilization of the spindle during operation. A known method of stabilizing the temperature of a machine tool utilizes cooling of its quill, wherein the temperature of the coolant dissipating heat from the quill is controlled. The basic drawback of this system is the delayed response to temperature changes. First, the bearings heat up as a source of heat, which is transferred to the quill, before the system reacts. During this uncontrolled time, temperature changes in the machine tool parts, in particular the quill and the resulting undesirable consequences, arise.

Zařízením podle vynálezu se dosahuje zdokonalení chladicích systémů obráběcích strojů a jejich vřeten tak, že jeho přívodní kanál k předním ložiskům je propojen přesWith the device according to the invention, the cooling systems of machine tools and their spindles are improved so that its feed channel to the front bearings is connected via

- 2 261 470 obvodový mezikruhový prostor prostřednictvím radiálních a axiálních otvorů v pinole s prostorem mezi oběma předními ložisky, u nichž jsou upraveny obvodové mezikruhové prostory, propojené s vývodními kanály. Podle dalšího provedení je přívodní kanál umístěn v bezprostřední blízkosti vývodního kanálu, příslušejícího k přednímu ložisku, vzdálenějšímu od konce vřetena. Podle jiného provedení je obvodový mezikruhový prostor, propojený s přívodním kanálem, upraven zčásti v tělese pinoly a zčásti v tělese vložky.- 2 261 470 a circumferential annular space through radial and axial openings in the quill with a space between the two front bearings, in which circumferential annular spaces are provided, connected to the outlet channels. According to another embodiment, the inlet duct is located in the immediate vicinity of the outlet duct belonging to the front bearing farther from the end of the spindle. According to another embodiment, the peripheral annular space communicating with the supply channel is provided partly in the quill body and partly in the liner body.

Zařízení podle vynálezu umožňuje ochlazovat ložiska, v nichž je vřeteno uloženo, jako prvotní zdroj tepla a tím zabránit jeho přechodu do ostatních Částí stroje. Výhodné je použití mazacího oleje, jehož teplota je upravována v chladicím agregátu. Regulační ventil poskytuje možnost měnit množství přiváděného chladicího média k zadnímu ložisku či k předním ložiskům a tím zajišíovat potřebný vzájemný poměr jejich teplot. Konečným výsledkem je zabránění vzniku tepelných deformací jednotlivých částí stroje, zejména pinoly a jejich negativnímu vlivu na přesnost.The device according to the invention makes it possible to cool the bearings in which the spindle is mounted as the primary heat source and thus to prevent its transfer to other parts of the machine. It is preferred to use a lubricating oil whose temperature is adjusted in the cooling unit. The control valve provides the possibility of varying the amount of coolant supplied to the rear bearing or front bearings, thereby ensuring the necessary relative temperature ratio. The end result is to prevent thermal deformations of the individual machine parts, especially the quill, and their negative influence on accuracy.

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je znázorněn na přiloženém výkresu, kde obr. 1 představuje 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 accompanying drawing, wherein Fig. 1 is a 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 1 vodorovného vyvrtávacího stroje je uloženo ve dvou předních ložiskách 2» Z a v zadním ložisku 8 v pinole 2. Zespodu jsou skrze pinolu 2 vyvrtány otvory pro dva přívodní kanály 22» li ^a vývodní kanály 18, 12» 10 chladicího média, kterým je mazací olej. Přívodní kanál 21 pro zadní ložisko 8 ústí do obvodového mezikruhového prostoru 12 mezi vřetenem 2 ^a pinolou 2, uspořádaného mezi zadním ložiskem 8 a vložkou 6 z tepelně isolačního materiálu. Na druhé straně zadního ložiska 8 je vytvořen obvodový mezikruhový prostor 2» propojený s vývodním kanálem 10. Přívodní kanál 15 pro přední ložiska 3» 7 ústí do obvodového mezikruhového prostoru 13» vytvořeného zčásti v tělese pinoly 2 a zčásti v tělese vložky 6, který jeThe spindle 1 of the horizontal boring machine is mounted in two front bearings 2 »Z and in the rear bearing 8 in the quill 2. The holes for the two inlet ducts 22» li ^{and the} coolant outlet ducts 18, 12 »10 are drilled through the quill 2. lubricating oil. The feed channel 21 for the rear bearing 8 opens into a peripheral annular space 12 between the spindle 2 ^{and the} quill 2 arranged between the rear bearing 8 and the insert 6 of thermally insulating material. On the other side of the rear bearing 8, a circumferential annular space 2 »is connected to the outlet channel 10. The feed channel 15 for the front bearings 3» 7 opens into a circumferential annular space 13 »formed partly in the quill body 2 and partly in the insert body 6.

- 3 261 470 propojen s prostorem £ mezi oběma předními ložisky 2, 1 prostřednictvím dvojice radiálních a axiálních otvorů 20, 22 ve spodní části pinoly 2. Vývodní kanál 18 je propojen s obvodovým mezikruhovým prostorem 19 u předního ložiska 2 a vývodní kanál 16je propojen s obvodovým mezikruhovým prostorem 2 u předního ložiska 3, v jehož bezprostřední blízkosti je umístěn přívodní kanál 15. Vložka 6, uložená mezi vřetenem 2 a pinolou 2, zabraňuje šíření teplého oleje po délce uvnitř pinoly 2 a usměrňuje jeho odtékání do obvodového mezikruhového prostoru 2· ^v tělese pinoly 2 jsou vytvořeny tři radiální otvory 21, vedené ke každému ze tří ložisek 3, 2, 8 pro měření jejich teploty.3 261 470 communicates with the space 6 between the two front bearings 2, 1 via a pair of radial and axial holes 20, 22 in the lower part of the quill 2. The outlet channel 18 communicates with the peripheral annular space 19 at the front bearing 2 and the outlet channel 16 communicates with a peripheral annular space 2 with the front bearing 3, in whose vicinity is located a supply channel 15th pad 6 mounted between the spindle 2 and a spindle sleeve 2 prevents the spread of warm oil longitudinally inside the spindle sleeve 2 and directs runoff into the peripheral annular space 2 · ^v three radial openings 21 are provided to each of the three bearings 3, 2, 8 for measuring their temperature.

Čerpadlem 22 je mazací olej z nádrže 24 vháněn přes regulační ventil 14 do obou přívodních kanálů 21, 13.Through the pump 22, the lubricating oil from the tank 24 is blown through the control valve 14 into both inlet ducts 21, 13.

Regulační ventil 14 umožňuje nastavit množství přiváděného oleje k předním ložiskům 3, 2 ^{a k} zadnímu ložisku 8 a tím regulovat vzájemný poměr jejich teploty. Teplota ložisek 2, 2» § ^se úá měřit např. dotykovými teploměry skrze otvory 21 v pinole 2. Chladicí médium z přívodního kanálu 11 prochází obvodovým mezikruhovým prostorem 12 a dále přes zadní ložisko 8, které je jím mazáno a ochlazováno, do obvodového mezikruhového prostoru a do vývodního kanálu 10. Obě přední ložiska 2» 2. jsou ochlazována tak, že chladicí médium je dopravováno přívodním kanálem 15 přes obvodový mezikruhový prostor 22, dále radiálními a axiálními otvory 20, 21 v pinole 2 do prostoru 2 mezi oběma předními ložisky 2» 2· Odtud prochází skrze ložisko 2 do obvodového mezikruhového prostoru 2 ^a do vývodního kanálu 15. Na druhé straně prochází přes ložisko 2 do obvodového mezikruhového prostoru 19 a do vývodního kanálu 18. Z obou vývodních kanálů 16. i®, příslušejících k předním ložiskům 2> Σ a z vývodního kanálu 10 od zadního ložiska 8 odtéká zahřáté chladicí médium pomocí nasávacího čerpadla 23 do chladicího agregátu 25. Tam se ochladí a přechází do nádrže 24. Celý cyklus se nepřetržitě opakuje. Na zvýšení ochlazovacího účinku má vliv uspořádání obvodového mezikruhového prostoru 13 zčásti v tělese pinoly 2 a zčásti v tělese vložky 6 a rovněž jeho umístění spolu s přívodem 15 v bezprostřední blízkosti vývodního kanálu 16.· Médium, přiváděné přívodním kanálem 15, jeThe control valve 14 makes it possible to adjust the amount of oil to be supplied to the front bearings 3, 2 ^{and to the} rear bearing 8 and thus to control their relative temperature ratio. The temperature of the bearings 2, 2, 3 ' ^can be measured, for example, by means of contact thermometers through holes 21 in the quill 2. The cooling medium from the inlet duct 11 passes through the peripheral annular space 12 and further through the rear bearing 8 which is lubricated and cooled to the peripheral annular space and into the outlet channel 10. The two front bearings 2, 2 are cooled so that the cooling medium is conveyed through the inlet channel 15 through the circumferential annular space 22, further through the radial and axial holes 20, 21 in the quill 2 into the space 2 between the two front bearings From there it passes through the bearing 2 into the circumferential annular space 2 ^and into the outlet channel 15. On the other hand, it passes through the bearing 2 into the circumferential annular space 19 and into the outlet channel 18. From the two outlet channels 16 i® belonging to the front bearings 2> Σ, and from the outlet duct 10 from the rear bearing 8, the heated coolant flows through by means of the suction pump 23 into the cooling unit 25. There it cools and passes to the tank 24. The entire cycle is repeated continuously. The increase in the cooling effect is influenced by the arrangement of the circumferential annular space 13 partly in the quill body 2 and partly in the liner body 6, as well as its location together with the inlet 15 in the immediate vicinity of the outlet channel 16.

- 4 261 470 v chladném stavu, kompensuje teplo zahřátého média, odcházejícího vývodním kanálem 16. Stejný účinek vykonává i médium v obvodovém mezikruhovém prostoru 13. jehož uspořádání je zvoleno tak, aby příliš nezeslabilo pinolu 2_za zároveň aby ji ochlazovalo.- 4,261,470 in a cold state, compensates the heated heat medium, leaving a terminal passage 16. The same effect also carries the medium in a circumferential annular space 13. For the arrangement is chosen so as to not weaken the platen 2 _from it and also to cool the.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

CLAIMS 1. A device for thermally stabilizing a machine tool spindle mounted in a quill by means of two bearings at the front end and one bearing at the rear end, using as lubricant a lubricating oil flowing through closed circuit cooling points equipped with coolant inlet and outlet channels arranged through the quill on its underside with an outlet into the peripheral annular spaces, with a liner of thermally insulating material, located between the rear bearing and the front bearings in the space between the quill and the spindle, the coolant inlet channel to the rear bearing being provided on one side and channel on the opposite side thereof, characterized in that the feed channel (15) for the front bearings (3 »7) j ^e linked through a peripheral annular space (13) via radial and axial bores (20, 17) in the spindle sleeve (2) with space (4) between the two front l grooves (3, 7) in which circumferential annular spaces (5, 19) are provided, connected to the outlet channels (16, 18).

Device according to claim 1, characterized in that the inlet duct (15) is located in the immediate vicinity of the outlet duct (16) belonging to the front bearing (3) farther from the end of the spindle (1).

Device according to Claims 1 to 2, characterized in that the peripheral annular space (13) connected to the supply channel (15) is provided partly in the quill body (2) and partly in the insert body (6).