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)裝式伺服電機定子與箱體之間設(shè)計一外圓切有冷卻腔槽及螺旋型流體通道軸承水套，內(nèi)裝式伺服電機定子外殼上帶有螺旋水套。由冷卻水進口、軸承水套、內(nèi)裝式伺服電機定子水套、冷卻水出口共同構(gòu)成一個封閉的外冷卻循環(huán)系統(tǒng)。由外圍冷卻水進水接頭、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)兩個冷卻循環(huán)系統(tǒng)，對電主軸部件固定不動部分如內(nèi)裝式伺服電機定子、主軸軸承外圈和高速旋轉(zhuǎn)部分如電機轉(zhuǎn)子、軸承內(nèi)圈、主軸的內(nèi)外兩路同時冷卻，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、延長了伺服電機使用壽命。
【專利說明】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動結(jié)構(gòu)主要由主軸、內(nèi)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(nèi)裝式伺服電機及主軸軸承運轉(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，針對發(fā)熱問題，目前流行的幾種解決方案是:(1)給內(nèi)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(nèi)裝式伺服電機旋轉(zhuǎn)和主軸軸承工作時產(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(jié)構(gòu)在高速車削中心應(yīng)用時存在以下不足:方案(1)中，這種給內(nèi)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(zhuǎn)子和主軸軸承內(nèi)圈進行冷卻，這種冷卻方式就會造成主軸部件外冷內(nèi)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(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液體冷卻介質(zhì)制冷，而是通過冷卻空氣熱交換，達到降溫目的，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時間、強力加工的帶來的散熱問題。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)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(nèi)部設(shè)置冷卻水通道，實現(xiàn)對電主軸部件固定不動部分如內(nèi)裝式伺服電機定子、主軸軸承外圈和高速旋轉(zhuǎn)部分如電機轉(zhuǎn)子、軸承內(nèi)圈、主軸的內(nèi)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。
[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種高速車削中心內(nèi)外冷卻電主軸，在內(nèi)裝式伺服電機定子與箱體之間設(shè)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(nèi)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(nèi)裝式伺服電機定子水套、外圍冷卻水出口共同構(gòu)成一個封閉的外冷卻循環(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 一個封閉的內(nèi)冷卻循環(huán)系統(tǒng)。[0006]在內(nèi)裝式伺服電機外殼與箱體之間設(shè)計一個圓柱形軸承水套，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)裝式伺服電機轉(zhuǎn)子通過熱裝方式過盈固裝在主軸上，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內(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。工作時冷卻流體經(jīng)溫度自動調(diào)節(jié)器恒溫控制，然后分內(nèi)外兩路進入電主軸部件內(nèi)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(jīng)過多圈螺旋流動，冷卻內(nèi)裝式伺服電機定子，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調(diào)節(jié)器，內(nèi)部一路冷卻水由進水接頭進入，流經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)接頭進入拉桿內(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，進而冷卻與主軸緊密裝配在一起的電機轉(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調(diào)節(jié)器。此冷卻結(jié)構(gòu)由于同時采用內(nèi)外2路冷卻水進行冷卻，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(nèi)部高速旋轉(zhuǎn)部分同時冷卻，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，彌補了已有結(jié)構(gòu)在高速車削中心應(yīng)用時存在的不足，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(nèi)裝式伺服電機的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)簡圖。
[0009]圖2是本實用新型的實施工作圖。
[0010]圖1中:1.外圍冷卻水進口、2.外圍冷卻水出口、3.主軸箱體、4.軸承水套、5.主軸、6.內(nèi)裝式伺服電機定子、7內(nèi)裝式伺服電機轉(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)裝式伺服電機定子、7內(nèi)裝式伺服電機轉(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。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0013]根據(jù)圖1及圖2可知，本實用新型所述的冷卻結(jié)構(gòu)主要涉及到:外圍冷卻水進口
1、外圍冷卻水出口 2、主軸箱體3、軸承水套4、主軸5、內(nèi)裝式伺服電機定子6、內(nèi)裝式伺服電機轉(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)裝式伺服電機轉(zhuǎn)子7通過熱裝方式過盈固裝在主軸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的前部內(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對箱體和水套結(jié)合進行密封。
[0014]工作時冷卻流體經(jīng)溫度自動調(diào)節(jié)器恒溫控制，然后分內(nèi)外兩路進入電主軸部件內(nèi)部，外圍一路從冷卻水進口 1進入軸承水套4的冷卻腔槽，之后進入水套4的螺旋流體通道，再流入內(nèi)裝式伺服電機定子水套12的螺旋流體通道，經(jīng)過多圈螺旋流動，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調(diào)節(jié)器。另一路由內(nèi)部冷卻水進水接頭15進入，流經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)接頭16進入拉桿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)裝式伺服電機轉(zhuǎn)子、定子和主軸軸承的運轉(zhuǎn)發(fā)熱量，冷卻流體吸收熱量后流回溫度自動調(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)裝式伺服電機定子(6)與箱體(3)之間設(shè)計一軸承水套(4)，軸承水套(4)外圓切有冷卻腔槽及螺旋型流體通道，內(nèi)裝式伺服電機定子(6)外殼上帶有螺旋水套(12);外圍冷卻水進口(I)、軸承水套(4)、內(nèi)裝式伺服電機定子水套(12)、外圍冷卻水出口(2)共同構(gòu)成一個封閉的外冷卻循環(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)裝式伺服電機轉(zhuǎn)子(7)通過熱裝方式過盈固裝在主軸(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的前部內(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)對所述箱體和所述水套結(jié)合進行密封。
【文檔編號】B23Q11/12GK203527144SQ201320165678
【公開日】2014年4月9日 申請日期: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 申請人:寶雞忠誠機床股份有限公司