[科普中国]-冷却水箱

简介

冷却水箱是先进循环水冷却设备。水箱可为等离子焊机、氩弧焊机及其它需要水冷却的焊机提供良好的冷却水源，也可广泛适用于需要循环水冷却的其它电器、机械设备的配套。

冷却水箱对于数控车床不属关键部件，但其外形设计直接影响数控车床的总体布局和外观。数控车床的设计，除保证机床加工范围，有足够的切削空间，机床操作应符合人机工程学外，其外形设计越来越简捷，机床占地面积也越来越小。冷却水箱与液压泵站的设计不同，由于液压泵站工作时会发热，设计时必须考虑到散热，一般把泵站放置在机床框架之外，与机床融合为一体，不影响机床的外观，但水箱设计时必须考虑有足够的容积，换水和清洗应方便，水位计应在明显处，水箱放置的位置不能影响机床的操作，更不能影响机床的刚性和加工精度1。

结构原理水箱由循环水汞、水循环散热器、冷却风扇、水路循环系统、水位指示装置等部件组成。其工作原理是水箱内贮存的冷水由循环水汞吸入循环系统，经过待冷却的设备部位，发挥冷却作用后，流出温度较高的水，再经过水循环散热器、冷却风扇冷却后，重新加入新的循环。

冷却水箱的设计通用数控车床的冷却水箱的容积一般取冷却液泵每分钟输出冷却液容积的4-10倍。冷却水箱一般用2mm-4mm的钢板拼焊而成。水箱中间有两个挡板，把水箱分成沉淀区和清水区，冷却水从机床的切削区回到沉淀区，把切屑和杂物沉淀在底部，清水从挡板上方流回到清水区，在清水区安装的多级离心水泵把冷却水泵到机床刀架上，对正在加工的刀具进行冷却和润滑。水箱外表设置水位计2。

冷却水箱的设置对机床总体的影响首先，冷却水箱无论布置在何处，均须保证水箱的容积，水位计应处在易于观察的地方，水箱便于换水和清洗。

由于机床的左侧面为主电机安装位置，一般不放置冷却水箱，其他三面以及底座中间均可安装水箱，但应根据机床的总体设计选择水箱安装位置，水箱不能影响机床的其他功能和机床的刚性。

(1)水箱放置在机床切削区下方，在机床前方，对于较大规模的数控车床，采用45°-60°的倾斜导轨，一般床身和底座连成一体，由钢板焊接而成，主轴箱安装在倾斜安装面上，在俯视图看主轴位于底座之外，其切削区也位于底座之外，所以冷却水箱可以直接安装在切削区上方的地面上，排屑器安装在水箱之上。这种布局的优点是：水箱容积可设计得足够大，同时可把排屑器放在水箱上，便于水箱和排屑器的清洗。

(2)水箱安装在机床的右侧面，对于导轨倾斜度在15°-30°之间，或者是水平导轨，其主轴箱安装在底座之上，如果机床主要为了加工盘类零件，Z向行程较短，底座设计也比较短，但导轨护板将从底座的右侧面伸出，其下方正好有空间可置放水箱，从底座上伸出漏水口使冷却水回到水箱.这种布局的优点是，利用了机床自然形成的空间，不影响机床总体布局，缺点是把排屑器放置在底座上，出屑口必须伸长让出水箱。

(3)水箱安装在机床的后面，电器柜下方。导轨倾斜度在15°-30°或者平导轨数控车床，加工轴类零件，Z向行程较大，可利用电器柜下方的空间安装水箱，一般电器柜的厚度在350mm，长度在1000-1500 mm左右，其下方的空间是足够大的，在底座设计时，应留有冷却水从切削区流到水箱的通道，从机床正面看不到水箱，使机床正面较简捷。

(4)水箱安装在底座中间，对于加工尺寸范围较小的数控车床和车削中心，冷却水的用量较少，水箱的容积也较小，采用倾斜度较小或平导轨，底座的尺寸足够大，可以把冷却水箱象抽屉一样放入底座内，水箱的位置正好在切削区下方，冷却水直接从切削区回到水箱，这种设计缺点是不利于水箱的清洗，有时会影响底座的刚性。

(5)对于加工精度要求较高，特别是加工铝合金等轻金属，如果表面粗糙度值要求较小，对冷却水的过滤精度要求也较高，一般采用纸质过滤或漩涡过滤器过滤，这样水箱外形结构就较大，所以水箱一般安装在机床之外3。

冷却水箱不合理的布置如果机床加工范围较大，所需冷却水的流量也较大，水箱的容积较大时，就不能采用不合适位置。因为水箱容积大，在底座上所留放置水箱的空间就需增大，这样会影响底座的刚性。特别是采用后排屑方式，把排屑器安装在水箱之上，使底座所留空间更大，由于床身与底座的安装面是没有安装水箱和排屑器时加工的，而水箱和排屑器的重量较大，作用在底座的两底脚之间，因此使底座变形，影响床身和底座之间安装的平面度，使机床的加工精度降低。

总结冷却水箱位置布置合适，不仅可以满足机床加工时对刀具的冷却和润滑，而且可以方便换水和对水箱的清洁，达到机床外形设计美观，操作方便的目的。如果水箱布置不合理，不仅会使水箱换水和清洁困难，影响机床外观，而且会影响机床底座的刚性和机床的加工精度1。