[发明专利]机床中的温度控制在审

专利信息
申请号: 202080076391.9 申请日: 2020-10-29
公开(公告)号: CN114616074A 公开(公告)日: 2022-06-10
发明(设计)人: M·塔克;M·皮尔斯;B·派克 申请(专利权)人: 法孚兰迪斯有限公司
主分类号: B23Q11/14 分类号: B23Q11/14;G05D23/19
代理公司: 中国贸促会专利商标事务所有限公司 11038 代理人: 顾玉莲
地址: 英国*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 机床 中的 温度 控制
【说明书】:

一种与机床(42)组合的流体温度控制设备,其中,所述设备被布置成调节被供应到所述机床的流体的温度。该设备包括温度控制组件(40),用于当流体通过该组件时调节流体的温度。该组件包括至少一个热电温度控制装置(48,50)。

技术领域

发明涉及机床中的温度控制,例如用于从工件去除材料的机床。

背景技术

建造各种尺寸和构造的机床以执行材料去除过程,用于将工件减小到它们的最终工作尺寸或到准备进一步加工的预处理状态。加工过程的尺寸精度取决于多种因素。这些因素可包括位置和编码精度、编码器放置精度、计算机数字控制(CNC)能力、机器结构和任何流体输送系统(例如用于冷却剂和润滑剂)的热控制。

机器的机座和较大部件是被动的,并且通常是机器结构的主体,需要保持在稳定的工作温度。对该温度的变化的可接受限制可以小到±0.01℃。整个机器通常将被放置在温度受控的环境中。然而,这种环境不能经济地、可靠地或容易地维持到这样精细水平的热稳定性。

一种用于将机器结构保持在稳定温度的已知方法是使用温度受控的流体,其中流体处于所需温度。这种方法被称为“液体喷淋”。使热稳定流体(通常为油)流过结构的外表面,并且在一些情况下,流过结构。例如在名为“在通用测量机上使用液体喷淋的热稳定性的数量级改进”的制造工程师学会论文(J B Bryan等人,1982年5月6日)中描述了这种技术。

在机床的活动区域中,特别是在快速运动的元件(如刀具主轴、工作主轴和轴驱动器)中,例如由于驱动马达中的能量损失、两个滑动面之间的摩擦或流体薄膜中的剪切,通过各种方式产生热量。为了从这些区域去除热量,并且为了防止热量进入机器的尺寸关键区域(例如基部),温度受控的流体可以循环通过诸如机器中的钻孔或空腔的特征结构,以去除不需要的热能。

流体需要高程度温度控制的另一个区域是静压轴承。在这种情况下,在主轴和线性滑动系统中产生刚性轴承薄膜的流体经常流出轴承并流过尺寸关键的机器元件,如果流体的温度与机器结构的温度不同,这将再次损害机器的尺寸稳定性。而且,轴承流体的温度需要是稳定的,以避免通过膨胀或收缩而变形,这种变形会影响工具和工件的相对位置。

现有的温度控制技术涉及以受控方式用热交换器和冷却器系统去除热量。流体温度可以降低到比所需温度低1或2℃,然后加入少量的、精确计量的热量以将流体的温度微调到其工作水平。该微调可以通过局部反馈装置或通过参考在流体的使用点处的测量温度来控制。

发明内容

本发明提供一种与机床组合的流体温度控制设备,其中该设备被设置成调节供给到机床的流体的温度,以在该设备下游的第一位置处将流体保持在设定点温度,并且该设备包括:

温度控制组件,所述温度控制组件用于在所述流体通过所述组件时调节所述流体的温度,所述组件具有用于接收流体流的流体入口和用于输出所述流体的流体出口;

流体管道装置,其联接到所述流体出口以将所述流体运送到所述机床;

第一温度传感器,用于响应于第一位置处的流体温度而输出第一温度信号;以及

控制器,所述控制器被配置成接收所述第一温度信号并且参考所述第一温度信号来控制所述温度控制组件,以便将所述流体在所述第一位置处维持在所述设定点温度,

其中,所述温度控制组件包括至少一个热电温度控制装置。

在温度控制组件中使用一个或多个热电温度控制装置(即,设计成使用热电或“珀耳帖”效应的装置)提供了若干益处。它们相对紧凑,因此可以便于制造流体温度控制设备,这可以避免增加机床的整体占地面积。此外,由于热电控制装置是固态装置,它没有运动部件,因此可靠且易于维护。而且,这种装置倾向于具有小的热质量,从而最小化它们对校正流体中出现的热瞬变的响应时间。

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