一種高速車削中心內(nèi)外冷卻電主軸的制作方法
【專利摘要】一種高速車削中心電主軸部件冷卻結(jié)構(gòu)，其特征是：在內(nèi)裝式伺服電機(jī)定子與箱體之間設(shè)計(jì)一外圓切有冷卻腔槽及螺旋型流體通道軸承水套，內(nèi)裝式伺服電機(jī)定子外殼上帶有螺旋水套。由冷卻水進(jìn)口、軸承水套、內(nèi)裝式伺服電機(jī)定子水套、冷卻水出口共同構(gòu)成一個(gè)封閉的外冷卻循環(huán)系統(tǒng)。由外圍冷卻水進(jìn)水接頭、高速旋轉(zhuǎn)接頭、拉桿、主軸、法蘭、外圍冷卻水回水接頭共同構(gòu)成了一個(gè)封閉的內(nèi)冷卻循環(huán)系統(tǒng)。經(jīng)恒溫控制的冷卻水流經(jīng)兩個(gè)冷卻循環(huán)系統(tǒng)，對(duì)電主軸部件固定不動(dòng)部分如內(nèi)裝式伺服電機(jī)定子、主軸軸承外圈和高速旋轉(zhuǎn)部分如電機(jī)轉(zhuǎn)子、軸承內(nèi)圈、主軸的內(nèi)外兩路同時(shí)冷卻，降低了電主軸部件溫升，提高了高速車床熱穩(wěn)定性和工作精度、延長(zhǎng)了伺服電機(jī)使用壽命。
【專利說(shuō)明】一種高速車削中心內(nèi)外冷卻電主軸
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種高速車削中心電主軸部件冷卻結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，現(xiàn)有的高速車削中心主運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)主要由主軸、內(nèi)裝式伺服電機(jī)、主軸軸承和箱體組成。而溫升是電主軸部件一個(gè)重要指標(biāo)，車床在高速和重載工作條件下，內(nèi)裝式伺服電機(jī)及主軸軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)熱直接傳遞給箱體和主軸等零件，導(dǎo)致主軸軸線的線位移和角位移，影響加工精度，甚至導(dǎo)致軸承過(guò)熱而燒壞。
[0003]電主軸的的發(fā)熱主要由定子繞組的發(fā)熱與轉(zhuǎn)子的鐵損發(fā)熱以及軸承旋轉(zhuǎn)發(fā)熱引起的，針對(duì)發(fā)熱問(wèn)題，目前流行的幾種解決方案是:(1)給內(nèi)裝式伺服電機(jī)定子外殼和主軸軸承外圈上增加水套，以帶走內(nèi)裝式伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)和主軸軸承工作時(shí)產(chǎn)生的熱量；(2)在電主軸外殼和電主軸軸芯處分別設(shè)置冷卻導(dǎo)熱管，熱管的冷凝端設(shè)有散熱片，通過(guò)冷卻空氣冷卻散熱片，達(dá)到帶走主軸部件熱量的作用。但以上結(jié)構(gòu)在高速車削中心應(yīng)用時(shí)存在以下不足:方案(1)中，這種給內(nèi)裝式伺服電機(jī)定子外殼和主軸軸承外圈上增加水套的水冷卻方式僅對(duì)伺服電機(jī)定子和主軸軸承外圈進(jìn)行了冷卻，未對(duì)電主軸轉(zhuǎn)子和主軸軸承內(nèi)圈進(jìn)行冷卻，這種冷卻方式就會(huì)造成主軸部件外冷內(nèi)熱，一方面使主軸因?yàn)闊崤蛎浽斐删€位移和角位移，影響加工精度，另一方面使主軸軸承外圈溫度偏低，內(nèi)圈溫度偏高，造成了軸承預(yù)緊量增大，加劇了軸承的發(fā)熱。方案(2)中，在電主軸外殼和電主軸軸芯處分別設(shè)置冷卻導(dǎo)熱管，雖然能在一定程度上對(duì)電主軸的定子和轉(zhuǎn)子發(fā)熱起到了冷卻作用，但是由于此種冷卻方式不是直接通過(guò)液體冷卻介質(zhì)制冷，而是通過(guò)冷卻空氣熱交換，達(dá)到降溫目的，力口之導(dǎo)熱管的熱交換功率有限，使得此冷卻方案不能很有效的解決高速車削中心電主軸部件長(zhǎng)時(shí)間、強(qiáng)力加工的帶來(lái)的散熱問(wèn)題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)不足之處，通過(guò)本實(shí)用新型，在電主軸外殼和主軸軸承外圈上增加外圍水套，同時(shí)在主軸內(nèi)部設(shè)置冷卻水通道，實(shí)現(xiàn)對(duì)電主軸部件固定不動(dòng)部分如內(nèi)裝式伺服電機(jī)定子、主軸軸承外圈和高速旋轉(zhuǎn)部分如電機(jī)轉(zhuǎn)子、軸承內(nèi)圈、主軸的內(nèi)外兩路同時(shí)冷卻，有效的控制電主軸部件的整體溫升，達(dá)到減少熱變形對(duì)高速車削中心加工精度的影響。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種高速車削中心內(nèi)外冷卻電主軸，在內(nèi)裝式伺服電機(jī)定子與箱體之間設(shè)計(jì)一軸承水套，軸承水套外圓切有冷卻腔槽及螺旋型流體通道，內(nèi)裝式伺服電機(jī)定子外殼上帶有螺旋水套；外圍冷卻水進(jìn)口、軸承水套、內(nèi)裝式伺服電機(jī)定子水套、外圍冷卻水出口共同構(gòu)成一個(gè)封閉的外冷卻循環(huán)系統(tǒng)；另外，主軸內(nèi)部有拉桿，拉桿內(nèi)部設(shè)有深孔，拉桿的深孔末端處開有若干小孔；由內(nèi)部冷卻水進(jìn)水接頭、高速旋轉(zhuǎn)接頭、拉桿、主軸、法蘭、內(nèi)部冷卻水回水接頭共同構(gòu)成了 一個(gè)封閉的內(nèi)冷卻循環(huán)系統(tǒng)。[0006]在內(nèi)裝式伺服電機(jī)外殼與箱體之間設(shè)計(jì)一個(gè)圓柱形軸承水套，該軸承水套外徑與箱體內(nèi)孔配合裝配，內(nèi)徑與內(nèi)裝式伺服電機(jī)定子上螺旋水套外圓配合。定子水套外徑表面加工有一螺旋流體通道，內(nèi)裝式伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)熱裝方式過(guò)盈固裝在主軸上，主軸內(nèi)部有拉桿，拉桿前端與卡盤連接，后端與高速旋轉(zhuǎn)接頭連接，拉桿內(nèi)部設(shè)有深孔，拉桿的深孔末端處開有若干小孔，主軸前軸承安裝于軸承水套的前部?jī)?nèi)孔，后軸承座與軸承水套后端的后軸承座緊固在一起，用于安裝后軸承。在軸承水套的外徑圓柱面上加工一冷卻腔槽及一螺旋流體通道。工作時(shí)冷卻流體經(jīng)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器恒溫控制，然后分內(nèi)外兩路進(jìn)入電主軸部件內(nèi)部，外圍一路冷卻水從進(jìn)口進(jìn)入軸承水套冷卻腔槽，冷卻前軸承外圈，之后進(jìn)入水套螺旋流體通道，再流入定子的螺旋水套，經(jīng)過(guò)多圈螺旋流動(dòng)，冷卻內(nèi)裝式伺服電機(jī)定子，利用熱傳導(dǎo)原理吸收熱量后從箱體冷卻流體出口流出回到溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器，內(nèi)部一路冷卻水由進(jìn)水接頭進(jìn)入，流經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入拉桿內(nèi)部，再流經(jīng)拉桿與主軸內(nèi)孔間的冷卻水通道，冷卻主軸，進(jìn)而冷卻與主軸緊密裝配在一起的電機(jī)轉(zhuǎn)子、軸承內(nèi)圈，利用熱傳導(dǎo)原理吸收熱量后，從法蘭出水口流出，經(jīng)回水接頭回到溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器。此冷卻結(jié)構(gòu)由于同時(shí)采用內(nèi)外2路冷卻水進(jìn)行冷卻，有效的轉(zhuǎn)移了電主軸部件的發(fā)熱量，更好的控制電主軸部件的整體溫升。本實(shí)用新型最大的特點(diǎn)在于在從電主軸部件外圍固定不動(dòng)部分冷卻的同時(shí)從電主軸部件內(nèi)部高速旋轉(zhuǎn)部分同時(shí)冷卻，而且高速旋轉(zhuǎn)部分采用的是冷卻液體直接冷卻的方式，效率高，彌補(bǔ)了已有結(jié)構(gòu)在高速車削中心應(yīng)用時(shí)存在的不足，解決了在電主軸部件高速旋轉(zhuǎn)部分中布置循環(huán)冷卻水道的難題。
[0007]本實(shí)用新型的有益效果是，能夠?qū)﹄娭鬏S轉(zhuǎn)子、定子、主軸和主軸軸承內(nèi)、外圈進(jìn)行同時(shí)冷卻，更加有效地降低電主軸部件的溫升，進(jìn)一步提升機(jī)床加工精度，提高主軸軸承和內(nèi)裝式伺服電機(jī)的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
[0009]圖2是本實(shí)用新型的實(shí)施工作圖。
[0010]圖1中:1.外圍冷卻水進(jìn)口、2.外圍冷卻水出口、3.主軸箱體、4.軸承水套、5.主軸、6.內(nèi)裝式伺服電機(jī)定子、7內(nèi)裝式伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子、8.前軸承、9.后軸承、10后軸承座、
11.密封圈、12.定子水套、13.拉桿、14.卡盤、15.內(nèi)部冷卻水進(jìn)水接頭、16.高速旋轉(zhuǎn)接頭、17.法蘭、18.內(nèi)部冷卻水回水接頭。
[0011]圖2中:1.外圍冷卻水進(jìn)口、2.外圍冷卻水出口、3.主軸箱體、4.軸承水套、5.主軸、6.內(nèi)裝式伺服電機(jī)定子、7內(nèi)裝式伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子、8.前軸承、9.后軸承、10后軸承座、
11.密封圈、12.定子水套、13.拉桿、14.卡盤、15.內(nèi)部冷卻水進(jìn)水接頭、16.高速旋轉(zhuǎn)接頭、17.法蘭、18.內(nèi)部冷卻水回水接頭。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0013]根據(jù)圖1及圖2可知，本實(shí)用新型所述的冷卻結(jié)構(gòu)主要涉及到:外圍冷卻水進(jìn)口
1、外圍冷卻水出口 2、主軸箱體3、軸承水套4、主軸5、內(nèi)裝式伺服電機(jī)定子6、內(nèi)裝式伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子7、前軸承8、后軸承9、后軸承座10、密封圈11、定子水套12、拉桿13、卡盤14、內(nèi)部冷卻水進(jìn)水接頭15、高速旋轉(zhuǎn)接頭16、法蘭17、內(nèi)部冷卻水回水接頭18。其中圓柱形軸承水套4外徑與箱體3內(nèi)孔配合裝配。內(nèi)裝式伺服電機(jī)定子水套12配合于軸承水套4內(nèi)壁，且內(nèi)裝式伺服電機(jī)定子水套12外徑圓柱面加工有一螺旋流體通道，內(nèi)裝式伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子7通過(guò)熱裝方式過(guò)盈固裝在主軸5上，主軸5內(nèi)部有拉桿13，拉桿13前端與卡盤14連接，拉桿13后端與聞速旋轉(zhuǎn)接頭16連接，拉桿13內(nèi)部設(shè)有深孔，拉桿12的深孔末端處開有若干小孔，前軸承8安裝于軸承水套4的前部?jī)?nèi)孔，后軸承座10與軸承水套4后端的后軸承座10緊固在一起，用于安裝后軸承9。在軸承水套4的外徑圓柱面上加工一冷卻腔槽及一螺旋流體通道，兩端采用密封圈11對(duì)箱體和水套結(jié)合進(jìn)行密封。
[0014]工作時(shí)冷卻流體經(jīng)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器恒溫控制，然后分內(nèi)外兩路進(jìn)入電主軸部件內(nèi)部，外圍一路從冷卻水進(jìn)口 1進(jìn)入軸承水套4的冷卻腔槽，之后進(jìn)入水套4的螺旋流體通道，再流入內(nèi)裝式伺服電機(jī)定子水套12的螺旋流體通道，經(jīng)過(guò)多圈螺旋流動(dòng)，利用熱傳導(dǎo)原理吸收熱量后從外圍冷卻水出口 2流出后回到溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器。另一路由內(nèi)部冷卻水進(jìn)水接頭15進(jìn)入，流經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)接頭16進(jìn)入拉桿13內(nèi)部，再流經(jīng)拉桿13與主軸5內(nèi)孔間的冷卻水通道，利用熱傳導(dǎo)原理吸收熱量后，從法蘭17出水口流出，經(jīng)內(nèi)部冷卻水回水接頭18回到溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器。此冷卻結(jié)構(gòu)有效的轉(zhuǎn)移了內(nèi)裝式伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子、定子和主軸軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)熱量，冷卻流體吸收熱量后流回溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器，釋放熱量后循環(huán)使用。
【權(quán)利要求】
1.一種高速車削中心內(nèi)外冷卻電主軸，其特征是:在內(nèi)裝式伺服電機(jī)定子(6)與箱體(3)之間設(shè)計(jì)一軸承水套(4)，軸承水套(4)外圓切有冷卻腔槽及螺旋型流體通道，內(nèi)裝式伺服電機(jī)定子(6)外殼上帶有螺旋水套(12);外圍冷卻水進(jìn)口(I)、軸承水套(4)、內(nèi)裝式伺服電機(jī)定子水套(12)、外圍冷卻水出口(2)共同構(gòu)成一個(gè)封閉的外冷卻循環(huán)系統(tǒng)；另外，主軸(5)內(nèi)部有拉桿(13)，拉桿(13)內(nèi)部設(shè)有深孔，拉桿(13)的深孔末端處開有若干小孔；由內(nèi)部冷卻水進(jìn)水接頭(15)、高速旋轉(zhuǎn)接頭(16 )、拉桿(13)、主軸(5 )、法蘭(17 )、內(nèi)部冷卻水回水接頭(18 )共同構(gòu)成了 一個(gè)封閉的內(nèi)冷卻循環(huán)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速車削中心內(nèi)外冷卻電主軸，其特征是內(nèi)裝式伺服電機(jī)定子水套(12)配合于軸承水套(4)內(nèi)壁，且內(nèi)裝式伺服電機(jī)定子水套(12)外徑圓柱面加工有一螺旋流體通道，內(nèi)裝式伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子(7)通過(guò)熱裝方式過(guò)盈固裝在主軸(5)上，主軸(5)內(nèi)部有拉桿(13 )，拉桿(13 )前端與卡盤(14)連接，拉桿(13 )后端與高速旋轉(zhuǎn)接頭(16 )連接，拉桿(13)內(nèi)部設(shè)有深孔，拉桿(12)的深孔末端處開有若干小孔，前軸承(8)安裝于軸承水套4的前部?jī)?nèi)孔,后軸承座(10)與軸承水套4后端的后軸承座(10)緊固在一起,用于安裝后軸承(9);在軸承水套(4)的外徑圓柱面上加工一冷卻腔槽及一螺旋流體通道，兩端采用密封圈(11)對(duì)所述箱體和所述水套結(jié)合進(jìn)行密封。
【文檔編號(hào)】B23Q11/12GK203527144SQ201320165678
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月3日
【發(fā)明者】王建軍, 李文祥, 蘇忠堂, 王鵬 申請(qǐng)人:寶雞忠誠(chéng)機(jī)床股份有限公司