发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高精度立式磨床的流体控制系统，目的在于解决现有技术中所存在的在磨床流体控制系统应用过程中对工作环境温度要求高问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高精度立式磨床的流体控制系统，应用于磨床之上，所述工件主轴固定安装在床身的一侧，砂轮修整单元固定安装在床身另一侧，工件主轴与砂轮修整单元之间安装有可移动尾座；磨削轴通过驱动装置在X、Y和Z轴三方向运动，其中X轴通过直线电机驱动，Y轴和Z轴分别通过伺服电机和滚珠丝杠驱动，Z轴加装双气缸平衡装置，工件通过主轴前端的夹头和尾座夹持固定，所述磨床上配置流体控制系统，包括：润滑系统、冷却系统和气动系统；

所述润滑系统包括机床集中润滑系统和主轴油气润滑系统，其中，所述机床集中润滑系统中包括分配器和计量件，所述分配器分别与所述润滑油箱和所述计量件相连，所述计量件分别与导轨滑块和丝杠相连；所述主轴油气润滑系统包括油气混合阀，所述油气混合阀通过供油路与所述润滑油箱相连、通过供气路与压缩空气气源相连，所述油气混合阀通过油气混合路与所述磨削轴相连；

所述冷却系统包括循环冷却系统和喷淋冷却系统，其中，所述循环冷却系统包括水冷机和冷却回路，所述冷却回路的输入输出均与所述水冷机相连；所述喷淋冷却系统包括一级水箱、二级水箱、磁性分离器和浸入式冷却机，所述一级水箱收集磨床切削液，所述二级水箱通过所述磁性分离器与所述一级水箱相连通，所述浸入式冷却机与所述二级水箱相连通，所述磨床与所述二级水箱相连；

所述气动系统包括压力控制平衡气路，所述压力控制平衡气路分别与所述压缩空气气源和所述磨床相连。

采用上述技术方案所产生的有益效果为：

本发明公开提供了一种高精度立式磨床的流体控制系统，该流体控制系统中包括润滑系统、冷却系统和气动系统，首先，本发明采用清洁空气增压的方法替代了传统技术中的液压系统，解决了液压系统所存在的对温度较为敏感的问题，在应用的过程中毋须考虑工作环境的温度，应用更加方便，而且采用本发明中的该流体控制系统，不仅环保而且能够有效节约成本；其次，该流体控制系统中的主轴油气润滑系统是通过油气混合阀将润滑油剂和压缩空气进行混合，利用压缩空气的气流作用，使油流以细小颗粒状沿管壁送至润滑点，在润滑部位形成精细、连续的油膜，能够为高速运转的磨削轴轴承提供更强的润滑效果；冷却系统能够对磨床上的部件进行冷却，有效提高了磨床的工作性能。

优选的，还包括电动齿轮润滑泵，所述分配器包括X轴润滑分配器、Y 轴润滑分配器、Z轴润滑分配器和尾座润滑分配器；所述计量件包括导轨滑块润滑计量件、第一丝杠润滑计量件、第二丝杠润滑计量件和导轨滑块润滑计量件；

所述电动齿轮润滑泵与所述润滑油箱相连，所述X轴润滑分配器、所述 Y轴润滑分配器、所述Z轴润滑分配器和所述尾座润滑分配器均分别与所述润滑油箱相连，所述导轨滑块润滑计量件、所述第一丝杠润滑计量件、所述第二丝杠润滑计量件和所述导轨滑块润滑计量件分别对应与所述X轴润滑分配器、所述Y轴润滑分配器、所述Z轴润滑分配器和所述尾座润滑分配器相连，所述X轴润滑分配器、所述Y轴润滑分配器、所述Z轴润滑分配器和所述尾座润滑分配器还均与所述X轴、所述Y轴、所述Z轴和所述尾座上的各个丝杠或导轨滑块相连通。

需要进一步说明的是：

所述集中润滑系统用于X轴/Y轴/Z轴直线滚动导轨、尾座导轨及Y轴和 Z轴滚珠丝杠副的润滑，以保证其高精度地工作。所述集中润滑采用定量加压式稀油润滑系统。所述该系统由卸压式电动齿轮润滑泵与加压式稀油定量计量件及相关管件组成。所述系统中设置压力开关，使润滑系统断流、失压、泄漏等得以监测。所述润滑泵的运行时间与间歇时间由机床PLC直接设置，相比于自带控制器的润滑单元，节约了近一半成本。

优选的，所述供气路输送的压缩空气压力为5bar，所述油气混合路包括两路，两路所述油气混合路输送的油气混合物压力为1bar。

需要进一步说明的是：

所述主轴油气润滑系统用于对高速运转的磨削轴轴承进行润滑。所述油气润滑是通过油气混合阀将润滑油剂和压缩空气(压力5bar)进行混合，利用压缩空气的气流作用，使油流(压力1bar)以细小颗粒状沿管壁送至润滑点，在润滑部位形成精细、连续的油膜。

优选的，所述循环冷却系统中的所述冷却回路包括工件主轴冷却回路、磨削轴冷却回路和直线电机冷却回路；

所述工件主轴冷却回路上依次包括输入口、节流阀、工件主轴、数显式流量传感器和输出口；

所述磨削轴冷却回路上依次包括输入口、节流阀、磨削轴、数显式流量传感器和输出口；

所述直线电机冷却回路上依次包括输入口、节流阀、直线电机、数显式流量传感器和输出口；

其中，所有所述输入口和所述输出口均与所述水冷机相连。

需要进一步说明的是：

所述循环冷却系统用于对工件主轴(包括电机和轴承)、磨削轴(包括电机和轴承)和X轴直线电机进行循环冷却，以保证其高性能工作。所述循环冷却回路包括水冷却机、分水阀块、数显式流量传感器、节流阀以及各管件。所述冷却介质使用纯净水或蒸馏水，同时要加入一定比例的防锈液。所述循环冷却各支路的冷却水均可做到流量调节和流量监控。

优选的，所述喷淋冷却系统还包括第一输送泵、第二输送泵、离心过滤机、高压大流量水泵；且所述二级水箱包括第一水箱和第二水箱，所述第一水箱和所述第二水箱中液体互不干扰；

所述第一输送泵分别与所述一级水箱和所述磁性分离机相连，所述磁性分离机的输入与所述第一输送泵相连，输出与所述第一水箱相通，所述第二输送泵的输入与所述第一水箱相通，输出与所述离心过滤机的输入相连，所述离心过滤机的输出与所述第二水箱相通，所述浸入式冷却机与所述第二水箱相连，且所述浸入式冷却机上安装有温度传感器；

所述高压大流量水泵分别与所述第二水箱和所述磨床上需要冷却的结构相连。

需要进一步说明的是：

所述喷淋冷却系统用于对机床的床身、砂轮及工件进行冷却，目的是确保机床工作区域的恒温环境和防止工件、砂轮烧伤。所述喷淋冷却系统包括冷却液的输送、过滤、冷却及控制等环节。

其中，所述一级水箱作用是将床身收集到的混合磨屑的切削液输送到二级水箱。所述二级水箱中的第一水箱配置磁性分离机，作用是先将切削液中磁性磨屑除去，并通过第一水箱容纳除去磨屑后的切削液。第二输送泵输送泵作用是将经过磁性分离机过滤的切削液从第一水箱输送给离心过滤机并通过第二水箱容纳过滤后的液体；离心过滤机可以为精密离心过滤机(过滤能力120升/分钟，过滤精度1微米)，作用是将剩余磁性磨屑和非磁性磨屑除去，所述出于成本或占地面积考虑，离心过滤机可用纸带过滤机或反冲洗过滤机代替。所述水箱配置浸入式切削液冷却机(额定制冷量20kW)，作用是将洁净的切削液进行冷却，所述冷却机的温度传感器可选用探针形式，将切削液温度测量点设在床身上，这样可以更好地维持机床工作区热场恒定。所述二级水箱末端配置高压大流量水泵，将洁净的冷却后的切削液输送到床身、磨削轴及砂轮修整器处。所述机床每一喷淋冷却管路都有通断电磁阀和手动球阀控制。

优选的，所述磨床上需要冷却的结构包括床身、磨削轴和砂轮修整器；且床身、磨削轴和砂轮修整器与所述高压大流量水泵之间均设置有通断电磁阀和手动球阀。

优选的，所述离心过滤机的过滤能力120升/分钟，过滤精度1微米。

优选的，所述压力控制平衡气路包括：Z轴平衡气路、尾座控制气路、夹头控制气路、气封控制气路和光栅吹气控制气路；

其中，所述Z轴平衡气路上依次包括Z轴输入口、增压阀、储气罐和Z 轴输出端，所述Z轴输出端与所述双气缸平衡装置相连；

所述尾座控制气路上依次包括尾座输入端、尾座控制阀组和尾座输出端，所述尾座输出端与尾座相连；

所述夹头控制气路上依次包括夹头输入端、增压阀、换向阀、数显式压力开关和夹头输出端，所述夹头输出端与夹头相连；

所述气封控制气路上依次包括气封输入端、通断阀组、减压阀组和气封输出端，所述气封输出端与气封装置相连；

所述光栅吹气控制气路上依次包括光栅输入端、精密过滤器单元和光栅输出端，所述光栅输出端与所述光栅吹气装置相连。

优选的，所述尾座控制阀组在所述尾座控制气路上依次包括主轴油气润滑供气阀和数显式压力开关。

优选的，所述精密过滤器单元的过滤精度为0.01微米。

需要进一步说明的是：

工件夹头夹紧松开、尾座运动、尾座锁紧、X/Y/Z轴光栅清洁吹气、工件主轴气密封、磨削轴气密封、砂轮修整轴气密封、提供主轴油气润滑气源及平衡Z轴上下运动。

气动系统最前端配置带有前置过滤器和后置过滤器的冷冻式空气干燥机。所述气源处理元件包括电控通断阀、过滤减压阀、气源压力开关、油雾分离器。所述工件夹头气路配置增压阀，以便提供夹头足够的夹紧力，气路还配置数显式压力开关，密切监测夹头夹紧力。所述光栅清洁吹气气路配置过滤精度0.01微米的精密过滤器单元，确保光栅的正常工作。所述各轴气密封管路配置调压阀组，以适应各轴不同压力需求。所述主轴油气润滑供气路配置数显式压力开关，确保主轴油气润滑的正常工作。所述Z轴平衡气路配置增压阀、储气罐和双平衡气缸，其作用是减小Z轴伺服电机负载，使Z向 (上下)运动平稳可靠。