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動連接在電主軸殼體中，所述電主軸殼體內的上下兩端以及電主軸軸芯內分別設置有一個熱管，所述熱管為蛇形結構，所述熱管的蒸發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設置有冷卻氣體循環室，所述熱管的冷凝段伸入冷卻氣體循環室內。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加工精度的誤差，也能提高電主軸的轉速，使機床的加工效率更高，此外，熱管設置為蛇形或螺旋形結構，散熱性能更優越。
【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]現有的高速主軸主要是通過在主軸殼體內加冷卻油，并不斷的循環，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。我國現有的高速主軸冷卻，基本都是通過這種形式來進行的。
[0003]電主軸有三大熱源:內置式電機的損耗發熱、電動機轉子在主軸殼體內的高速攪動，使內腔中的空氣發熱和滾動軸承的摩擦發熱。由于主軸電動機兩端就是主軸軸承，電動機的發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定性。有限元分析表明，電主軸的定子和轉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，用循環冷卻液體吸收和帶走定子散發的熱量，保持主軸單元殼體均勻的溫度分布。另外，約有1/3的發熱量是由電機轉子產生的，轉子散熱條件差，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，使轉子的發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]熱管是通過將工質密封在高真空腔體中，依靠工質的相變進行傳熱，其工作是連續的，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，所以熱管運行非常可靠。采用熱管冷卻，冷卻管道全都置于殼體中，這樣既能保證主軸結構的簡潔，又不會降低殼體的剛度。

【發明內容】

[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動連接在電主軸殼體中，所述電主軸殼體內的上下兩端以及電主軸軸芯內分別設置有一個熱管，所述熱管為蛇形或螺旋形結構，所述熱管的蒸發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設置有冷卻氣體循環室，所述熱管的冷凝段伸入冷卻氣體循環室內，所述冷卻氣體循環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電主軸冷卻控制提供了可行性:(I)高效的導熱性:熱管內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量級的熱量；
(2)熱響應性速度快:由于熱管內部是真空的，壓力很小，因此熱管的啟動溫差很小，只要是蒸發段的溫度稍微高于其冷凝段的溫度，熱管就會快速響應，調節蒸發段溫度與冷凝段溫度之間的溫度差；(3)管內溫度分布非常均勻: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，熱管蒸發段和冷凝段的溫度也會發生均勻變化。
[0008]本實用新型具有的優點和積極效果是:
[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構，相比于一般的直熱管具有更大的傳熱面積，可將電主軸殼體內以及軸芯的熱量充分吸收并傳遞，散熱性能更優越。
【附圖說明】

[0011]圖1是本實用新型的結構示意圖。
[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轉動連接在電主軸殼體I中，所述電主軸殼體I內的上下兩端以及電主軸軸芯2內分別設置有一個熱管5，所述熱管5為蛇形結構，所述熱管5的蒸發段從前端軸承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的后端蓋內設置有冷卻氣體循環室6，所述熱管5的冷凝段伸入冷卻氣體循環室6內，所述冷卻氣體循環室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個熱管均為蛇形結構，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，如電主軸軸芯內的熱管可設置為螺旋形結構，電主軸殼體內的兩個熱管可設置為蛇形結構。
[0018]本實例的工作過程:將3個蛇形或螺旋形結構的熱管5分別裝入電主軸殼體I和電主軸軸芯2內，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的后端蓋內的冷卻氣體循環室6的進氣口流進，最后從出氣口流出并循環到制冷機8中再次冷卻。當機床工作時，一旦在熱管5蒸發段產生熱量，就會迅速通過熱管5內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，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，蛇形或螺旋形結構的熱管，相比于一般的直熱管具有更大的傳熱面積，可將電主軸殼體內以及軸芯的熱量充分吸收并傳遞，散熱性能更優越。
[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。
【主權項】
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動連接在電主軸殼體中，其特征在于:所述電主軸殼體內的上下兩端以及電主軸軸芯內分別設置有一個熱管，所述熱管為蛇形或螺旋形結構，所述熱管的蒸發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設置有冷卻氣體循環室，所述熱管的冷凝段伸入冷卻氣體循環室內，所述冷卻氣體循環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
【發明人】張瑩, 國冬, 段乃旭
【申請人】天津邁博機械設備有限公司