[發(fā)明專利]一種超高速空氣靜壓電主軸并聯(lián)冷卻結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710670918.0
• 申請日: 2017-08-08
• 公開（公告）號: CN107297513B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高思煜;施云高;王容川;孔令成;葉曉東;陳紅;張孝俁;駱棟棟;夏明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類號: B23B19/02
• 分類號: B23B19/02;B23Q11/12
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 孫琴;何梅生

本發(fā)明公開了一種超高速空氣靜壓電主軸并聯(lián)冷卻結(jié)構(gòu),電主軸包括軸芯以及并列套裝在軸芯外的多個(gè)發(fā)熱部件，多個(gè)發(fā)熱部件外包覆有一個(gè)環(huán)形的外殼，冷卻結(jié)構(gòu)包括一個(gè)主進(jìn)水道、多個(gè)分進(jìn)水道、多個(gè)冷卻腔、多個(gè)分出水道、一個(gè)主出水道，主進(jìn)水道和主出水道分別設(shè)置在外殼內(nèi)，主進(jìn)水道和主出水道均為平直通道且沿著軸芯的軸向延伸，多個(gè)發(fā)熱部件內(nèi)設(shè)置有各自對應(yīng)的環(huán)形的冷卻腔，每個(gè)冷卻腔通過各自對應(yīng)的分進(jìn)水道與主進(jìn)水道相連通，每個(gè)冷卻腔通過各自對應(yīng)的分出水道與主出水道相連通，多個(gè)分進(jìn)水道和多個(gè)分出水道均沿著軸芯的徑向方向延伸。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、冷卻效率高，簡化了加工和裝配工藝，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電主軸冷卻技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種超高速空氣靜壓電主軸并聯(lián)冷卻結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

高檔數(shù)控機(jī)床正向高精度、高效率和高速度的方向發(fā)展，其中超高速空氣靜壓電主軸部件是實(shí)現(xiàn)高精、高效切削技術(shù)的主體之一，是高檔數(shù)控機(jī)床的核心功能部件。超高速空氣靜壓電主軸主要用于微銑削、微磨削和微鉆削等領(lǐng)域，最高轉(zhuǎn)速一般不低于100000r/min。由于電主軸在回轉(zhuǎn)過程中電機(jī)定子線圈發(fā)熱、電機(jī)轉(zhuǎn)子電磁渦流發(fā)熱、空氣靜壓軸承微米間隙高速氣流粘性剪切摩擦發(fā)熱等均會(huì)引起主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)件和壓縮氣體等介質(zhì)溫升，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)熱變形、電磁驅(qū)動(dòng)和空氣靜壓支承特性的變化，最終影響加工精度。因此，必須對超高速空氣靜壓電主軸進(jìn)行強(qiáng)制冷卻以保持主軸的熱平衡。一般通過強(qiáng)制水冷的方式對超高速空氣靜壓電主軸進(jìn)行熱平衡，目前電主軸強(qiáng)制水冷一般采用螺旋式水槽、折線狀冷卻水通道等結(jié)構(gòu)使冷卻水在電主軸內(nèi)部以串聯(lián)方式依次循環(huán)流動(dòng)，整體或分步冷卻空氣靜壓止推軸承、空氣靜壓徑向軸承和內(nèi)置電機(jī)的定子線圈等，這種冷卻結(jié)構(gòu)使冷卻水在串聯(lián)流動(dòng)過程中流阻大、流速低、對流換熱能力低。由于串聯(lián)冷卻水在流動(dòng)過程中不斷升溫，易出現(xiàn)冷卻水溫度過高對電主軸部件進(jìn)行加熱的現(xiàn)象，反而降低了冷卻效果。此外，這種冷卻結(jié)構(gòu)致使主軸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工裝配工藝復(fù)雜，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種超高速空氣靜壓電主軸并聯(lián)冷卻結(jié)構(gòu)，以達(dá)到結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、冷卻效率高的目的。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種超高速空氣靜壓電主軸并聯(lián)冷卻結(jié)構(gòu),所述電主軸包括軸芯以及并列套裝在軸芯外的多個(gè)發(fā)熱部件，所述多個(gè)發(fā)熱部件外包覆有一個(gè)環(huán)形的外殼，所述電主軸上設(shè)置有冷卻結(jié)構(gòu)，所述冷卻結(jié)構(gòu)包括一個(gè)主進(jìn)水道、多個(gè)分進(jìn)水道、多個(gè)冷卻腔、多個(gè)分出水道、一個(gè)主出水道，所述主進(jìn)水道和主出水道分別設(shè)置在外殼內(nèi)，所述主進(jìn)水道和主出水道均為平直通道且沿著軸芯的軸向延伸，所述多個(gè)發(fā)熱部件內(nèi)設(shè)置有各自對應(yīng)的環(huán)形的冷卻腔，所述多個(gè)分進(jìn)水道位于冷卻腔和主進(jìn)水道之間，每個(gè)冷卻腔通過各自對應(yīng)的分進(jìn)水道與主進(jìn)水道相連通，所述多個(gè)分出水道位于冷卻腔和主出水道之間，每個(gè)冷卻腔通過各自對應(yīng)的分出水道與主出水道相連通，所述多個(gè)分進(jìn)水道和多個(gè)分出水道均沿著軸芯的徑向方向延伸，所述主進(jìn)水道一端為進(jìn)水端、另一端為盲端，所述主出水道一端為出水端、另一端為盲端，通過所述主進(jìn)水道的進(jìn)水端進(jìn)水，通過所述主出水道的出水端出水。

進(jìn)一步的，所述軸芯一端還設(shè)置有冷卻水座，所述主進(jìn)水道的進(jìn)水端和主出水道的出水端位于軸芯的同一端，所述冷卻水座的一側(cè)設(shè)有進(jìn)水口、另一側(cè)設(shè)有出水口，所述進(jìn)水口與主進(jìn)水道的進(jìn)水端相連通，所述出水口與所述主出水道的出水端相連通。

進(jìn)一步的，所述主進(jìn)水道和主出水道關(guān)于所述電主軸的軸心線對稱分布，所述多個(gè)分進(jìn)水道和多個(gè)分出水道關(guān)于電主軸的軸心線對稱分布。

進(jìn)一步的，所述多個(gè)發(fā)熱部件包括兩個(gè)徑向軸承、兩個(gè)止推軸承和定子。

進(jìn)一步的，所述冷卻腔的內(nèi)壁面上設(shè)置有多個(gè)凸起或多個(gè)凹陷。

進(jìn)一步的，所述主進(jìn)水道和主出水道的軸心線、所述多個(gè)分進(jìn)水道和多個(gè)分出水道的軸心線均位于同一個(gè)平面上。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：