一種電主軸冷卻裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種電主軸冷卻裝置，包括電主軸殼體和電主軸軸芯，所述電主軸軸芯的兩端分別通過前端軸承和后端軸承轉(zhuǎn)動連接在電主軸殼體中，所述電主軸殼體內(nèi)的上下兩端以及電主軸軸芯內(nèi)分別設置有一個熱管，所述熱管為蛇形結(jié)構(gòu)，所述熱管的蒸發(fā)段從前端軸承位置一直延伸到后端軸承位置處，所述熱管的冷凝段為露出電主軸殼體的后端蓋的部分，所述電主軸殼體的后端蓋內(nèi)設置有冷卻氣體循環(huán)室，所述熱管的冷凝段伸入冷卻氣體循環(huán)室內(nèi)。本實用新型的有益效果是電主軸采用熱管進行冷卻，能有效降低電主軸由于軸芯的熱膨脹所引發(fā)加工精度的誤差，也能提高電主軸的轉(zhuǎn)速，使機床的加工效率更高，此外，熱管設置為蛇形或螺旋形結(jié)構(gòu)，散熱性能更優(yōu)越。
【專利說明】
一種電主軸冷卻裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及機床電主軸冷卻技術領域，尤其是涉及一種電主軸冷卻裝置。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有的高速主軸主要是通過在主軸殼體內(nèi)加冷卻油，并不斷的循環(huán)，把熱量帶走，來進行冷卻。其基本的冷卻路線是:首先從主軸冷卻油溫控制器流出冷卻油，經(jīng)過在靠近前端蓋的入水口，冷卻油進入前端軸承的外圍，對前端軸承進行冷卻。接著流向主軸的定子和后端軸承進行冷卻，最后從出水口流回主軸冷卻油溫控制器完成循環(huán)。我國現(xiàn)有的高速主軸冷卻，基本都是通過這種形式來進行的。
[0003]電主軸有三大熱源:內(nèi)置式電機的損耗發(fā)熱、電動機轉(zhuǎn)子在主軸殼體內(nèi)的高速攪動，使內(nèi)腔中的空氣發(fā)熱和滾動軸承的摩擦發(fā)熱。由于主軸電動機兩端就是主軸軸承，電動機的發(fā)熱會直接降低軸承的工作精度，如果電動機的散熱解決得不好，將會影響到機床工作的可靠性和穩(wěn)定性。有限元分析表明，電主軸的定子和轉(zhuǎn)子是電主軸的兩大熱源。因此，通常在定子繞組的外部設計冷卻系統(tǒng)，用循環(huán)冷卻液體吸收和帶走定子散發(fā)的熱量，保持主軸單元殼體均勻的溫度分布。另外，約有1/3的發(fā)熱量是由電機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的，轉(zhuǎn)子散熱條件差，又直接安裝在主軸上，設計中應盡量減小電機徑向的傳熱熱阻，使轉(zhuǎn)子的發(fā)熱量盡可能多地通過氣隙傳到定子和殼體中去，并由冷卻液帶走。
[0004]熱管是通過將工質(zhì)密封在高真空腔體中，依靠工質(zhì)的相變進行傳熱，其工作是連續(xù)的，能將大量熱量通過很小的截面積遠距離傳輸而且無需外加動力，由于沒有失效的運行部件，所以熱管運行非?？煽俊２捎脽峁芾鋮s，冷卻管道全都置于殼體中，這樣既能保證主軸結(jié)構(gòu)的簡潔，又不會降低殼體的剛度。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種電主軸冷卻裝置，通過在殼體和軸芯內(nèi)設置蛇形或螺旋形的熱管，對電主軸進行有效的冷卻，提高其工作性能。
[0006]本實用新型的技術方案是:一種電主軸冷卻裝置，包括電主軸殼體和電主軸軸芯，所述電主軸軸芯的兩端分別通過前端軸承和后端軸承轉(zhuǎn)動連接在電主軸殼體中，所述電主軸殼體內(nèi)的上下兩端以及電主軸軸芯內(nèi)分別設置有一個熱管，所述熱管為蛇形或螺旋形結(jié)構(gòu)，所述熱管的蒸發(fā)段從前端軸承位置一直延伸到后端軸承位置處，所述熱管的冷凝段為露出電主軸殼體的后端蓋的部分，所述電主軸殼體的后端蓋內(nèi)設置有冷卻氣體循環(huán)室，所述熱管的冷凝段伸入冷卻氣體循環(huán)室內(nèi)，所述冷卻氣體循環(huán)室的進氣口處通過送氣管道與制冷機的出氣口連接，所述制冷機的進氣口與冷卻氣體循環(huán)室的出氣口相連通，所述送氣管道上還設置有加壓裝置。
[0007]熱管作為一種高效的傳熱元件，有著區(qū)別于其它傳熱元器件的特性。將熱管的技術用于高速機床電主軸冷卻，主要因為熱管的以下幾點特性為實現(xiàn)電主軸冷卻控制提供了可行性:(I)高效的導熱性:熱管內(nèi)部主要靠工作液體汽、液相變傳熱，熱阻很小，因此具有很高的導熱能力，與銀、銅、鋁等金屬相比，單位重量的熱管可多傳遞幾個數(shù)量級的熱量；
(2)熱響應性速度快:由于熱管內(nèi)部是真空的，壓力很小，因此熱管的啟動溫差很小，只要是蒸發(fā)段的溫度稍微高于其冷凝段的溫度，熱管就會快速響應，調(diào)節(jié)蒸發(fā)段溫度與冷凝段溫度之間的溫度差；(3)管內(nèi)溫度分布非常均勻:熱管表面溫度是由真空中的蒸汽溫度控制的，而熱管內(nèi)部的各部分熱阻很小，受溫度變化不大，當加熱量變化時，熱管蒸發(fā)段和冷凝段的溫度也會發(fā)生均勻變化。
[0008]本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是:
[0009]1、電主軸采用熱管進行冷卻，能有效降低電主軸由于軸芯的熱膨脹所引發(fā)加工精度的誤差，在機床電主軸可承受的情況下，也能更進一步的提高主軸的轉(zhuǎn)速，使機床的加工效率更高，同時也可以緩解電主軸軸承的熱膨脹，提高軸承的使用壽命；
[0010]2、熱管設置為蛇形或螺旋形結(jié)構(gòu)，相比于一般的直熱管具有更大的傳熱面積，可將電主軸殼體內(nèi)以及軸芯的熱量充分吸收并傳遞，散熱性能更優(yōu)越。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:
[0013]1、電主軸殼體2、電主軸軸芯3、前端軸承
[0014]4、后端軸承5、熱管6、冷卻氣體循環(huán)室
[0015]7、送氣管道8、制冷機9、加壓裝置
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本實用新型做詳細說明。
[0017]如圖1所示，本實用新型一種電主軸冷卻裝置，包括電主軸殼體I和電主軸軸芯2，所述電主軸軸芯2的兩端分別通過前端軸承3和后端軸承4轉(zhuǎn)動連接在電主軸殼體I中，所述電主軸殼體I內(nèi)的上下兩端以及電主軸軸芯2內(nèi)分別設置有一個熱管5，所述熱管5為蛇形結(jié)構(gòu)，所述熱管5的蒸發(fā)段從前端軸承3位置一直延伸到后端軸承4位置處，所述熱管5的冷凝段為露出電主軸殼體I的后端蓋的部分，所述電主軸殼體I的后端蓋內(nèi)設置有冷卻氣體循環(huán)室6，所述熱管5的冷凝段伸入冷卻氣體循環(huán)室6內(nèi)，所述冷卻氣體循環(huán)室6的進氣口處通過送氣管道7與制冷機8的出氣口連接，所述制冷機8的進氣口與冷卻氣體循環(huán)室6的出氣口相連通，所述送氣管道7上還設置有加壓裝置9。附圖1中示出的3個熱管均為蛇形結(jié)構(gòu)，在實際實施過程中，3個熱管的形狀可以在蛇形或螺旋形中進行選擇，如電主軸軸芯內(nèi)的熱管可設置為螺旋形結(jié)構(gòu)，電主軸殼體內(nèi)的兩個熱管可設置為蛇形結(jié)構(gòu)。
[0018]本實例的工作過程:將3個蛇形或螺旋形結(jié)構(gòu)的熱管5分別裝入電主軸殼體I和電主軸軸芯2內(nèi)，將熱管5對應于前端軸承3至后端軸承4位置處的部分均設為蒸發(fā)段，將露出在后端蓋的熱管部分設為冷凝段，制冷機8中的冷卻空氣通過加壓，從電主軸殼體I的后端蓋內(nèi)的冷卻氣體循環(huán)室6的進氣口流進，最后從出氣口流出并循環(huán)到制冷機8中再次冷卻。當機床工作時，一旦在熱管5蒸發(fā)段產(chǎn)生熱量，就會迅速通過熱管5內(nèi)部的蒸汽帶到冷凝段，而在冷凝段遇上冷空氣，就會迅速與冷空氣交換帶走熱量，保證電主軸的恒溫狀態(tài)，利用高效的熱管導熱技術，能迅速帶走電主軸電機和主軸軸承上的熱量，能有效的控制溫升，最大限度的減少由于電主軸熱膨脹引起的加工精度誤差，同時也將提高軸本身與主軸軸承的使用壽命，此外，蛇形或螺旋形結(jié)構(gòu)的熱管，相比于一般的直熱管具有更大的傳熱面積，可將電主軸殼體內(nèi)以及軸芯的熱量充分吸收并傳遞，散熱性能更優(yōu)越。
[0019]以上對本實用新型的一個實施例進行了詳細說明，但所述內(nèi)容僅為本實用新型的較佳實施例，不能被認為用于限定本實用新型的實施范圍。凡依本實用新型申請范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本實用新型的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種電主軸冷卻裝置，包括電主軸殼體和電主軸軸芯，所述電主軸軸芯的兩端分別通過前端軸承和后端軸承轉(zhuǎn)動連接在電主軸殼體中，其特征在于:所述電主軸殼體內(nèi)的上下兩端以及電主軸軸芯內(nèi)分別設置有一個熱管，所述熱管為蛇形或螺旋形結(jié)構(gòu)，所述熱管的蒸發(fā)段從前端軸承位置一直延伸到后端軸承位置處，所述熱管的冷凝段為露出電主軸殼體的后端蓋的部分，所述電主軸殼體的后端蓋內(nèi)設置有冷卻氣體循環(huán)室，所述熱管的冷凝段伸入冷卻氣體循環(huán)室內(nèi)，所述冷卻氣體循環(huán)室的進氣口處通過送氣管道與制冷機的出氣口連接，所述制冷機的進氣口與冷卻氣體循環(huán)室的出氣口相連通，所述送氣管道上還設置有加壓裝置。
【文檔編號】B23Q11/12GK205703505SQ201620571433
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月13日
【發(fā)明人】張瑩, 國冬, 段乃旭
【申請人】天津邁博機械設備有限公司