高效益高精度的加工机床数控机床控温冷却系统

随着机床向高精度和高自动化方向的发展，热变形问题变得十分突出，特别是近年来数控机床的快速发展和广泛使用，控制机床热变形的研究大大加强，由于数控机床的主轴转速，进给速度以及有效工作时间均远高于普通机床，机床发热量及热变形对加工精度的影响也远大于普通机床。

数控机床作为高效益，高精度的加工机床，要求有高的精度稳定性。因此，数控机床的设计和制造必须充分考虑热变形对加工精度的影响，并采取相应的措施。

1.对机床主轴部件温度的要求

机床热变形的根源在于各种热源。主轴轴永是最大的热源之一，该热源引起的热变形直接影响加工精度，因此，主轴的热变形控制是机床温升控制的主要研究目标。

衡量机床热稳定性的指标是达到热平衡的时间和温升。从工件尺寸精度的一致性和数控机床的加工精度及安装调试这一角度来看，希望机床主轴有较短的热平衡时间和较小的温升。

一般数控机床主轴轴承在空载连续运转情况下允许温度为30-35℃，而热平衡时间一般为120分钟内温升不超过上述温度（以温度变化小于3-5℃/h作为检测标准）。

2.温控系统的应用

2.1油温控制箱

目前的数控机床特别是加工中心在设计制造中都考虑了温升控制问题，在主轴部件上大多采用散热和循环油冷却方式。用来带走热量的循环油在油箱中的温度也要及时散热使其温度不高于室温。

仅用回油泵实现油循环已不能满足散热要求，为了降低油温，需要采用制冷设备。常用的方法是在机床上设置油温控制箱，并装有氟利昂制冷机。在主轴箱回油管处和邮箱内均设有温度传感器。

当油温超过室温或要求温度时（一般低于室温5℃），冷冻机停止工作，使油温与室温基本保持一致。同样，在油温过低时（一般为低于15℃），不能启动机床，要使油温控制箱中的加热器工作，使油温达到一定温度后方可启动机床。采用这种方式基本上可满足主轴的热稳定性要求。这种油温控制箱也常称为恒温邮箱。

恒温邮箱不仅可用于主轴系统的温度控制，也可用于数控机床中其它液压部分的油温控制，如有的数控机床采用两个恒温邮箱，一个用于主轴箱，一个用于静压导轨油温控制。油温控制可由数控机床系统中的PC可编程控制器接收温度传感器的信号进行控制，也可由恒温油箱本身的温度控制器进行控制。

采用这种恒温油箱可有效的控制机床的热稳定性，但由于采用氟利昂制冷设备，存在造价高，体积大，配套安装不方便以及会产生振动噪声、环境污染等问题。