數控機床水箱設計

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tags:    時間:2014-03-11 11:07:32
數控機床水箱設計簡介
      冷卻水箱對於數控車床不屬關鍵部件,但其外形設計直接影響數控車床的總體布局和外觀。數控車床的設計,除保證機床加工範圍,有足夠的切削空間,機床操作應符合……
數控機床水箱設計正文
    


冷卻水箱對於數控車床不屬關鍵部件,但其外形設計直接影響數控車床的總體布局和外觀。數控車床的設計,除保證機床加工範圍,有足夠的切削空間,機床操作應符合人機工程學外,其外形設計越來越簡捷,機床佔地面積也越來越小。冷卻水箱與液壓泵站的設計不同,由於液壓泵站工作時會發熱,設計時必須考慮到散熱,一般把泵站放置在機床框架之外,水箱工作時產生的熱量較少,設計時一般把水箱放置在機床框架之內,與機床融合為一體,不影響機床的外觀。但水箱設計時必須考慮有足夠的容積,換水和清洗應方便,水位計應在明顯處,水箱放置的位置不能影響機床的操作,更不能影響機床的剛性和加工精度。


通用數控車床的冷卻水箱的容積一般取冷卻液泵每分鐘輸出冷卻液容積的4~10倍。冷卻水箱一般用δ2~δ4的鋼板拼焊而成。具體包括水箱、放水孔、 擋板、離心泵、水位計、水泵出水口等。 水箱中間有兩個擋板,把水箱分成沉澱區和清水區,冷卻水從機床的切削區回到沉澱區,把切屑和雜物沉澱在底部,清水從擋板上方流回到清水泵把冷卻水泵到機床刀架上,對在加工的刀具進行冷卻和潤滑。水箱外表面設置水位計。

首先,冷卻水箱無論布置在何處,均須保證水箱的容積,水位計應處在易於觀察的地方,水箱便於換水和清洗。

水箱通常的布置如下述的幾種方式,由於機床的左側面為主電機安裝位置,一般不放置冷卻水箱,其他三面以及底座中間均可安裝水箱,但應根據機床的總體設計選擇水箱安裝位置,水箱不能影響機床的其他功能和機床的剛性。


(1)水箱放置在機床切削區下方,在機床前方。對於較大規格的數控車床,採用45°~60°的傾斜導軌,一般床身和底座連成一體,由鋼板焊接而成,主軸箱安裝在傾斜安裝面上,在俯視圖看主軸位於底座之外,其切削區也在底座之外,所以冷卻水箱可以直接安裝切削區下方的地面上,排屑器安裝在水箱之上。這種布局的優點是,水箱容積可設計足夠大,同時可把排屑器放在水箱上,便於水箱和排屑器的清洗。

(2)水箱安裝在機床的右側面,對於導軌傾斜度在15°~30°之間,或者是水平導軌,其主軸箱安裝在底座之上,如果機床主要為了加工盤類零件,其Z向行程較短,底座設計也比較短,但導軌護板將從底座的右側面伸出,其下方正好有空間可置放水箱,從底座上伸出漏水口使冷卻水回到水箱。這種布局的優點是,利用了機床自然形成的空間,不影響機床總體布局,缺點是把排屑器放置在底座上,出屑口必須伸長讓出水箱。

(3)水箱安裝在機床的後面,電器櫃下方,導軌傾斜度在15°~30°或者平導軌數控車床,加工軸類零件,Z向行程較大,可利用電器櫃下方的空間安裝水箱,一般電器櫃的厚度在350mm,長度在1000~1500mm左右,其下方的空間是足夠的。在底座設計時,應留有冷卻水從切削區流到水箱的通道,從機床正面看不到水箱,使機床正面較簡捷。

(4)水箱安裝在底座中間,對於加工尺寸範圍較小的數控車床和車削中心,其冷卻水的用量較少,水箱的容積也較小,採用傾斜度較小或平導軌,底座的尺寸足夠大,可以把冷卻水箱象抽屜一樣放入底座內,水箱的位置正好在切削區下方,冷卻水直接從切削區回到水箱。這種設計缺點是不利於水箱的清洗,有時會影響底座的剛性。

(5)對於加工精度要求較高,特別是加工鋁合金等輕金屬,如果表面粗糙度值要求較小,對冷卻水的過濾精度要求也較高,一般採用紙質過濾機或渦旋過濾器過濾,這樣水箱外形結構就較大,所以一般水箱安裝在機床之外。

  如果機床加工範圍較大,所需冷卻水的流量也較大,水箱的容積較大時,就不能採用水箱安裝在機床的後面位置。因為水箱容積大,在底座上所留放置水箱的空間就需增大,這樣會影響底座的剛性。特別是採用後排屑方式,把排屑器安裝在水箱之上,使底座所留空間更大,由於床身與底座的安裝面是在沒有安裝水箱和排屑器時加工的,而水箱和排屑器的重量較大,作用在底座的兩底腳之間,因此使底座變形,影響床身與底座之間安裝面的平面度,使機床的加工精度降低。

冷卻水箱位置布置合適,不僅可以滿足機床加工時對刀具的冷卻和潤滑,而且可以方便換水和對水箱的清潔,達到機床外形設計美觀,操作方便的目的。如果水箱布置不合理,不僅會使水箱換水和清潔困難,影響機床外觀,而且會影響機床底座的剛性和機床的加工精度。

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