一種電主軸冷卻裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種電主軸冷卻裝置，包括電主軸殼體和電主軸軸芯，所述電主軸軸芯的兩端分別通過(guò)前端軸承和后端軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接在電主軸殼體中，所述電主軸殼體內(nèi)的上下兩端以及電主軸軸芯內(nèi)分別設(shè)置有一個(gè)熱管，所述熱管為蛇形結(jié)構(gòu)，所述熱管的蒸發(fā)段從前端軸承位置一直延伸到后端軸承位置處，所述熱管的冷凝段為露出電主軸殼體的后端蓋的部分，所述電主軸殼體的后端蓋內(nèi)設(shè)置有冷卻氣體循環(huán)室，所述熱管的冷凝段伸入冷卻氣體循環(huán)室內(nèi)。本實(shí)用新型的有益效果是電主軸采用熱管進(jìn)行冷卻，能有效降低電主軸由于軸芯的熱膨脹所引發(fā)加工精度的誤差，也能提高電主軸的轉(zhuǎn)速，使機(jī)床的加工效率更高，此外，熱管設(shè)置為蛇形或螺旋形結(jié)構(gòu)，散熱性能更優(yōu)越。
【專利說(shuō)明】
一種電主軸冷卻裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)床電主軸冷卻技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種電主軸冷卻裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的高速主軸主要是通過(guò)在主軸殼體內(nèi)加冷卻油，并不斷的循環(huán)，把熱量帶走，來(lái)進(jìn)行冷卻。其基本的冷卻路線是:首先從主軸冷卻油溫控制器流出冷卻油，經(jīng)過(guò)在靠近前端蓋的入水口，冷卻油進(jìn)入前端軸承的外圍，對(duì)前端軸承進(jìn)行冷卻。接著流向主軸的定子和后端軸承進(jìn)行冷卻，最后從出水口流回主軸冷卻油溫控制器完成循環(huán)。我國(guó)現(xiàn)有的高速主軸冷卻，基本都是通過(guò)這種形式來(lái)進(jìn)行的。
[0003]電主軸有三大熱源:內(nèi)置式電機(jī)的損耗發(fā)熱、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子在主軸殼體內(nèi)的高速攪動(dòng)，使內(nèi)腔中的空氣發(fā)熱和滾動(dòng)軸承的摩擦發(fā)熱。由于主軸電動(dòng)機(jī)兩端就是主軸軸承，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱會(huì)直接降低軸承的工作精度，如果電動(dòng)機(jī)的散熱解決得不好，將會(huì)影響到機(jī)床工作的可靠性和穩(wěn)定性。有限元分析表明，電主軸的定子和轉(zhuǎn)子是電主軸的兩大熱源。因此，通常在定子繞組的外部設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)，用循環(huán)冷卻液體吸收和帶走定子散發(fā)的熱量，保持主軸單元?dú)んw均勻的溫度分布。另外，約有1/3的發(fā)熱量是由電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的，轉(zhuǎn)子散熱條件差，又直接安裝在主軸上，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量減小電機(jī)徑向的傳熱熱阻，使轉(zhuǎn)子的發(fā)熱量盡可能多地通過(guò)氣隙傳到定子和殼體中去，并由冷卻液帶走。
[0004]熱管是通過(guò)將工質(zhì)密封在高真空腔體中，依靠工質(zhì)的相變進(jìn)行傳熱，其工作是連續(xù)的，能將大量熱量通過(guò)很小的截面積遠(yuǎn)距離傳輸而且無(wú)需外加動(dòng)力，由于沒(méi)有失效的運(yùn)行部件，所以熱管運(yùn)行非常可靠。采用熱管冷卻，冷卻管道全都置于殼體中，這樣既能保證主軸結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)潔，又不會(huì)降低殼體的剛度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種電主軸冷卻裝置，通過(guò)在殼體和軸芯內(nèi)設(shè)置蛇形或螺旋形的熱管，對(duì)電主軸進(jìn)行有效的冷卻，提高其工作性能。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種電主軸冷卻裝置，包括電主軸殼體和電主軸軸芯，所述電主軸軸芯的兩端分別通過(guò)前端軸承和后端軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接在電主軸殼體中，所述電主軸殼體內(nèi)的上下兩端以及電主軸軸芯內(nèi)分別設(shè)置有一個(gè)熱管，所述熱管為蛇形或螺旋形結(jié)構(gòu)，所述熱管的蒸發(fā)段從前端軸承位置一直延伸到后端軸承位置處，所述熱管的冷凝段為露出電主軸殼體的后端蓋的部分，所述電主軸殼體的后端蓋內(nèi)設(shè)置有冷卻氣體循環(huán)室，所述熱管的冷凝段伸入冷卻氣體循環(huán)室內(nèi)，所述冷卻氣體循環(huán)室的進(jìn)氣口處通過(guò)送氣管道與制冷機(jī)的出氣口連接，所述制冷機(jī)的進(jìn)氣口與冷卻氣體循環(huán)室的出氣口相連通，所述送氣管道上還設(shè)置有加壓裝置。
[0007]熱管作為一種高效的傳熱元件，有著區(qū)別于其它傳熱元器件的特性。將熱管的技術(shù)用于高速機(jī)床電主軸冷卻，主要因?yàn)闊峁艿囊韵聨c(diǎn)特性為實(shí)現(xiàn)電主軸冷卻控制提供了可行性:(I)高效的導(dǎo)熱性:熱管內(nèi)部主要靠工作液體汽、液相變傳熱，熱阻很小，因此具有很高的導(dǎo)熱能力，與銀、銅、鋁等金屬相比，單位重量的熱管可多傳遞幾個(gè)數(shù)量級(jí)的熱量；
(2)熱響應(yīng)性速度快:由于熱管內(nèi)部是真空的，壓力很小，因此熱管的啟動(dòng)溫差很小，只要是蒸發(fā)段的溫度稍微高于其冷凝段的溫度，熱管就會(huì)快速響應(yīng)，調(diào)節(jié)蒸發(fā)段溫度與冷凝段溫度之間的溫度差；(3)管內(nèi)溫度分布非常均勻:熱管表面溫度是由真空中的蒸汽溫度控制的，而熱管內(nèi)部的各部分熱阻很小，受溫度變化不大，當(dāng)加熱量變化時(shí)，熱管蒸發(fā)段和冷凝段的溫度也會(huì)發(fā)生均勻變化。
[0008]本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0009]1、電主軸采用熱管進(jìn)行冷卻，能有效降低電主軸由于軸芯的熱膨脹所引發(fā)加工精度的誤差，在機(jī)床電主軸可承受的情況下，也能更進(jìn)一步的提高主軸的轉(zhuǎn)速，使機(jī)床的加工效率更高，同時(shí)也可以緩解電主軸軸承的熱膨脹，提高軸承的使用壽命；
[0010]2、熱管設(shè)置為蛇形或螺旋形結(jié)構(gòu)，相比于一般的直熱管具有更大的傳熱面積，可將電主軸殼體內(nèi)以及軸芯的熱量充分吸收并傳遞，散熱性能更優(yōu)越。
【附圖說(shuō)明】

[0011]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:
[0013]1、電主軸殼體2、電主軸軸芯3、前端軸承
[0014]4、后端軸承5、熱管6、冷卻氣體循環(huán)室
[0015]7、送氣管道8、制冷機(jī)9、加壓裝置
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)說(shuō)明。
[0017]如圖1所示，本實(shí)用新型一種電主軸冷卻裝置，包括電主軸殼體I和電主軸軸芯2，所述電主軸軸芯2的兩端分別通過(guò)前端軸承3和后端軸承4轉(zhuǎn)動(dòng)連接在電主軸殼體I中，所述電主軸殼體I內(nèi)的上下兩端以及電主軸軸芯2內(nèi)分別設(shè)置有一個(gè)熱管5，所述熱管5為蛇形結(jié)構(gòu)，所述熱管5的蒸發(fā)段從前端軸承3位置一直延伸到后端軸承4位置處，所述熱管5的冷凝段為露出電主軸殼體I的后端蓋的部分，所述電主軸殼體I的后端蓋內(nèi)設(shè)置有冷卻氣體循環(huán)室6，所述熱管5的冷凝段伸入冷卻氣體循環(huán)室6內(nèi)，所述冷卻氣體循環(huán)室6的進(jìn)氣口處通過(guò)送氣管道7與制冷機(jī)8的出氣口連接，所述制冷機(jī)8的進(jìn)氣口與冷卻氣體循環(huán)室6的出氣口相連通，所述送氣管道7上還設(shè)置有加壓裝置9。附圖1中示出的3個(gè)熱管均為蛇形結(jié)構(gòu)，在實(shí)際實(shí)施過(guò)程中，3個(gè)熱管的形狀可以在蛇形或螺旋形中進(jìn)行選擇，如電主軸軸芯內(nèi)的熱管可設(shè)置為螺旋形結(jié)構(gòu)，電主軸殼體內(nèi)的兩個(gè)熱管可設(shè)置為蛇形結(jié)構(gòu)。
[0018]本實(shí)例的工作過(guò)程:將3個(gè)蛇形或螺旋形結(jié)構(gòu)的熱管5分別裝入電主軸殼體I和電主軸軸芯2內(nèi)，將熱管5對(duì)應(yīng)于前端軸承3至后端軸承4位置處的部分均設(shè)為蒸發(fā)段，將露出在后端蓋的熱管部分設(shè)為冷凝段，制冷機(jī)8中的冷卻空氣通過(guò)加壓，從電主軸殼體I的后端蓋內(nèi)的冷卻氣體循環(huán)室6的進(jìn)氣口流進(jìn)，最后從出氣口流出并循環(huán)到制冷機(jī)8中再次冷卻。當(dāng)機(jī)床工作時(shí)，一旦在熱管5蒸發(fā)段產(chǎn)生熱量，就會(huì)迅速通過(guò)熱管5內(nèi)部的蒸汽帶到冷凝段，而在冷凝段遇上冷空氣，就會(huì)迅速與冷空氣交換帶走熱量，保證電主軸的恒溫狀態(tài)，利用高效的熱管導(dǎo)熱技術(shù)，能迅速帶走電主軸電機(jī)和主軸軸承上的熱量，能有效的控制溫升，最大限度的減少由于電主軸熱膨脹引起的加工精度誤差，同時(shí)也將提高軸本身與主軸軸承的使用壽命，此外，蛇形或螺旋形結(jié)構(gòu)的熱管，相比于一般的直熱管具有更大的傳熱面積，可將電主軸殼體內(nèi)以及軸芯的熱量充分吸收并傳遞，散熱性能更優(yōu)越。
[0019]以上對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但所述內(nèi)容僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍。凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本實(shí)用新型的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電主軸冷卻裝置，包括電主軸殼體和電主軸軸芯，所述電主軸軸芯的兩端分別通過(guò)前端軸承和后端軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接在電主軸殼體中，其特征在于:所述電主軸殼體內(nèi)的上下兩端以及電主軸軸芯內(nèi)分別設(shè)置有一個(gè)熱管，所述熱管為蛇形或螺旋形結(jié)構(gòu)，所述熱管的蒸發(fā)段從前端軸承位置一直延伸到后端軸承位置處，所述熱管的冷凝段為露出電主軸殼體的后端蓋的部分，所述電主軸殼體的后端蓋內(nèi)設(shè)置有冷卻氣體循環(huán)室，所述熱管的冷凝段伸入冷卻氣體循環(huán)室內(nèi)，所述冷卻氣體循環(huán)室的進(jìn)氣口處通過(guò)送氣管道與制冷機(jī)的出氣口連接，所述制冷機(jī)的進(jìn)氣口與冷卻氣體循環(huán)室的出氣口相連通，所述送氣管道上還設(shè)置有加壓裝置。
【文檔編號(hào)】B23Q11/12GK205703505SQ201620571433
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年6月13日
【發(fā)明人】張瑩, 國(guó)冬, 段乃旭
【申請(qǐng)人】天津邁博機(jī)械設(shè)備有限公司