[發明專利]一種環向冷卻與軸向冷卻串聯的主軸冷卻結構及機床

在審

• 申請號: 202110994361.2
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113560954A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 林小亮;宋衛海;李曰陽;成小飛;劉鑫
• 申請（專利權）人: 山東農業工程學院
• 主分類號: B23Q11/12
• 分類號: B23Q11/12
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發明公開了一種環向冷卻與軸向冷卻串聯的主軸冷卻結構及機床，主要包括主軸套；主軸套上的冷卻回路由兩部分串聯組成：一是螺旋槽冷卻管路；一是依次串聯連接的軸向孔冷卻管路，兩部分管路串聯連接組成循環式冷卻回路。所述螺旋冷卻槽處的冷卻管路與所述若干軸向孔串聯而成的冷卻管路串聯組成完整的冷卻回路，使得進入所述冷卻回路的冷卻液呈循環式流動。

技術領域

本發明涉及機床主軸冷卻技術領域，尤其涉及機床主軸鼻端最大限度接近工件的主軸冷卻結構及機床。

背景技術

隨著制造業的飛速發展，市場對數控加工中心性能有了更高要求，不僅要求主軸轉速高，而且要求主軸溫升小，保持數控加工中心的加工精度。數控加工中心都是通過主軸帶動刀具高速旋轉，從而實現工件加工。主軸在高速旋轉時，一方面主軸帶動刀具切削零件會產生大量的熱，另一方面軸承高速旋轉也產生大量的熱，最終導致主軸的溫度升高；進而會影響加工中心的加工精度，為了給主軸降溫，在主軸套內增加了冷卻系統，通過冷卻系統對主軸散熱降溫。現有的主軸冷卻系統主要有兩種，一種是在主軸套的外圓柱面設置螺旋冷卻槽，主軸套安裝在主軸套座后，冷卻槽與主軸套座的內圈壁形成冷卻回路；另一種是主軸套軸向方向設置串聯的冷卻孔，主軸套兩端設置法蘭盤，法蘭盤上設置扇形槽，主軸套上的軸向孔通過兩端法蘭盤上的扇形槽依次串聯起來形成冷卻回路；然而這兩種冷卻方式僅適用于主軸鼻端距主軸套座安裝面距離非常近，軸承位置在冷卻槽的冷卻范圍之內。然而，大量復雜工件要求主軸鼻端與工件非常接近，一般要求主軸鼻端與主軸套座安裝面距離100-200mm之間，從而使主軸前端軸承遠離冷卻槽冷卻范圍，很難降低主軸前端溫升。

此外，現有螺旋冷卻槽的形式一般是設置在主軸套的外圓柱面上，主軸套安裝面距主軸端面較遠，主軸前軸承不在螺旋冷卻槽的冷卻范圍內，主軸前軸承處的熱量不能及時散發，影響主軸加工精度。

發明內容

本發明的目的在于提供數控加工中心主軸的冷卻結構，旨在解決主軸鼻端與主軸套座安裝面距離較大，主軸前端軸承遠離冷卻槽冷卻范圍，很難降低主軸前端溫升的問題。

本發明所采用的技術方案如下：

第一方面，本發明提出了一種環向冷卻與軸向冷卻串聯的主軸冷卻結構，主要包括主軸套、主軸套座、法蘭盤、端面密封圈、徑向密封圈；所述主軸套的中部設有一圈凸起，該凸起一側與套裝在主軸套上的主軸套座相連，且主軸套座兩端與主軸套之間通過徑向密封圈密封；位于凸起另一側的主軸套端面與法蘭盤相連，且兩者之間通過端面密封圈密封；裝入主軸套座內的主軸套外圓柱面的兩端設有密封圈槽，該密封圈槽用于安裝所述的徑向密封圈，在兩個密封圈槽之間的主軸套段上設有環向冷卻管路，在主軸套的剩余段設有軸向孔冷卻管路，所述的軸向孔冷卻管路的一端與環向冷卻管路串聯在一起，形成循環式冷卻回路，另一端與法蘭盤上的扇形槽連通。

作為進一步的技術方案，所述的環向冷卻管路包括從主軸套座中間位置開始向一端依次設置的第一環形槽、若干主軸套座扇形槽、中間環形槽、螺旋冷卻槽、第二環形槽。

作為進一步的技術方案，所述的第一環形槽與位于主軸套座的冷卻液進口連通；第二環形槽與位于主軸套座冷卻液出口連通。

作為進一步的技術方案，所述的主軸套座扇形槽沿著主軸套的圓周方向設置。

作為進一步的技術方案，所述的軸向孔冷卻管路包括第一軸向孔、第二軸向孔和第三軸向孔；所述的第一軸向孔通過第一徑向孔與第一環形槽連通；第二軸向孔通過第二徑向孔與第二環形槽連通；第三軸向孔與第三徑向孔與主軸套座扇形槽連通。

作為進一步的技術方案，第三軸向孔、第三徑向孔、主軸套座扇形槽的個數相等。

作為進一步的技術方案，所述的第一環形槽、若干主軸套座扇形槽、中間環形槽、螺旋冷卻槽、第二環形槽、第一軸向孔、第二軸向孔和第三軸向孔和法蘭盤扇形槽的通徑大小一致。

作為進一步的技術方案，在主軸套座上還設有排液孔，所述的排液孔位于主軸套座與主軸套的非配合段。