[實用新型]一種高速車削中心內外冷卻電主軸

有效

• 申請號: 201320165678.6
• 申請日: 2013-04-03
• 公開（公告）號: CN203527144U
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 王建軍;李文祥;蘇忠堂;王鵬
• 申請（專利權）人: 寶雞忠誠機床股份有限公司
• 主分類號: B23Q11/12
• 分類號: B23Q11/12
• 代理公司: 寶雞市新發明專利事務所 61106
• 代理人: 席樹文

技術領域

本實用新型涉及一種高速車削中心電主軸部件冷卻結構。?

背景技術

目前，現有的高速車削中心主運動結構主要由主軸、內裝式伺服電機、主軸軸承和箱體組成。而溫升是電主軸部件一個重要指標，車床在高速和重載工作條件下，內裝式伺服電機及主軸軸承運轉的發熱直接傳遞給箱體和主軸等零件，導致主軸軸線的線位移和角位移，影響加工精度，甚至導致軸承過熱而燒壞。?

電主軸的的發熱主要由定子繞組的發熱與轉子的鐵損發熱以及軸承旋轉發熱引起的，針對發熱問題，目前流行的幾種解決方案是：（1）給內裝式伺服電機定子外殼和主軸軸承外圈上增加水套，以帶走內裝式伺服電機旋轉和主軸軸承工作時產生的熱量；（2）在電主軸外殼和電主軸軸芯處分別設置冷卻導熱管，熱管的冷凝端設有散熱片，通過冷卻空氣冷卻散熱片，達到帶走主軸部件熱量的作用。但以上結構在高速車削中心應用時存在以下不足：方案（1）中，這種給內裝式伺服電機定子外殼和主軸軸承外圈上增加水套的水冷卻方式僅對伺服電機定子和主軸軸承外圈進行了冷卻，未對電主軸轉子和主軸軸承內圈進行冷卻，這種冷卻方式就會造成主軸部件外冷內熱，一方面使主軸因為熱膨脹造成線位移和角位移，影響加工精度，另一方面使主軸軸承外圈溫度偏低，內圈溫度偏高，造成了軸承預緊量增大，?加劇了軸承的發熱。方案（2）中，在電主軸外殼和電主軸軸芯處分別設置冷卻導熱管，雖然能在一定程度上對電主軸的定子和轉子發熱起到了冷卻作用，但是由于此種冷卻方式不是直接通過液體冷卻介質制冷，而是通過冷卻空氣熱交換，達到降溫目的，加之導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時間、強力加工的帶來的散熱問題。?

實用新型內容

本實用新型的目的在于解決現有技術不足之處，通過本實用新型，在電主軸外殼和主軸軸承外圈上增加外圍水套，同時在主軸內部設置冷卻水通道，實現對電主軸部件固定不動部分如內裝式伺服電機定子、主軸軸承外圈和高速旋轉部分如電機轉子、軸承內圈、主軸的內外兩路同時冷卻，有效的控制電主軸部件的整體溫升，達到減少熱變形對高速車削中心加工精度的影響。?

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：一種高速車削中心內外冷卻電主軸，在內裝式伺服電機定子與箱體之間設計一軸承水套，軸承水套外圓切有冷卻腔槽及螺旋型流體通道，內裝式伺服電機定子外殼上帶有螺旋水套；外圍冷卻水進口、軸承水套、內裝式伺服電機定子水套、外圍冷卻水出口共同構成一個封閉的外冷卻循環系統；另外，主軸內部有拉桿，拉桿內部設有深孔，拉桿的深孔末端處開有若干小孔；由內部冷卻水進水接頭、高速旋轉接頭、拉桿、主軸、法蘭、內部冷卻水回水接頭共同構成了一個封閉的內冷卻循環系統。?

在內裝式伺服電機外殼與箱體之間設計一個圓柱形軸承水套，該軸承水套外徑與箱體內孔配合裝配，內徑與內裝式伺服電機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，內裝式伺服電機轉子通過熱裝方式過盈固裝在主軸上，主軸內部有拉桿，拉桿前端與卡盤連接，后端與高速旋轉接頭連接，拉桿內部設有深孔，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內孔，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。工作時冷卻流體經溫度自動調節器恒溫控制，然后分內外兩路進入電主軸部件內部，外圍一路冷卻水從進口進入軸承水套冷卻腔槽，冷卻前軸承外圈，之后進入水套螺旋流體通道，再流入定子的螺旋水套，經過多圈螺旋流動，冷卻內裝式伺服電機定子，利用熱傳導原理吸收熱量后從箱體冷卻流體出口流出回到溫度自動調節器，內部一路冷卻水由進水接頭進入，流經高速旋轉接頭進入拉桿內部，再流經拉桿與主軸內孔間的冷卻水通道，冷卻主軸，進而冷卻與主軸緊密裝配在一起的電機轉子、軸承內圈，利用熱傳導原理吸收熱量后，從法蘭出水口流出，經回水接頭回到溫度自動調節器。此冷卻結構由于同時采用內外2路冷卻水進行冷卻，有效的轉移了電主軸部件的發熱量，更好的控制電主軸部件的整體溫升。本實用新型最大的特點在于在從電主軸部件外圍固定不動部分冷卻的同時從電主軸部件內部高速旋轉部分同時冷卻，而且高速旋轉部分采用的是冷卻液體直接冷卻的方式，效率高，彌補了已有結構在高速車削中心應用時存在的不足，解?決了在電主軸部件高速旋轉部分中布置循環冷卻水道的難題。?

本實用新型的有益效果是，能夠對電主軸轉子、定子、主軸和主軸軸承內、外圈進行同時冷卻，更加有效地降低電主軸部件的溫升，進一步提升機床加工精度，提高主軸軸承和內裝式伺服電機的使用壽命。?

附圖說明