一种电主轴冷却装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种电主轴冷却装置，包括电主轴壳体和电主轴轴芯，所述电主轴轴芯的两端分别通过前端轴承和后端轴承转动连接在电主轴壳体中，所述电主轴壳体内的上下两端以及电主轴轴芯内分别设置有一个热管，所述热管为蛇形结构，所述热管的蒸发段从前端轴承位置一直延伸到后端轴承位置处，所述热管的冷凝段为露出电主轴壳体的后端盖的部分，所述电主轴壳体的后端盖内设置有冷却气体循环室，所述热管的冷凝段伸入冷却气体循环室内。本实用新型的有益效果是电主轴采用热管进行冷却，能有效降低电主轴由于轴芯的热膨胀所引发加工精度的误差，也能提高电主轴的转速，使机床的加工效率更高，此外，热管设置为蛇形或螺旋形结构，散热性能更优越。
【专利说明】
一种电主轴冷却装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及机床电主轴冷却技术领域，尤其是涉及一种电主轴冷却装置。
【背景技术】
[0002]现有的高速主轴主要是通过在主轴壳体内加冷却油，并不断的循环，把热量带走，来进行冷却。其基本的冷却路线是:首先从主轴冷却油温控制器流出冷却油，经过在靠近前端盖的入水口，冷却油进入前端轴承的外围，对前端轴承进行冷却。接着流向主轴的定子和后端轴承进行冷却，最后从出水口流回主轴冷却油温控制器完成循环。我国现有的高速主轴冷却，基本都是通过这种形式来进行的。
[0003]电主轴有三大热源:内置式电机的损耗发热、电动机转子在主轴壳体内的高速搅动，使内腔中的空气发热和滚动轴承的摩擦发热。由于主轴电动机两端就是主轴轴承，电动机的发热会直接降低轴承的工作精度，如果电动机的散热解决得不好，将会影响到机床工作的可靠性和稳定性。有限元分析表明，电主轴的定子和转子是电主轴的两大热源。因此，通常在定子绕组的外部设计冷却系统，用循环冷却液体吸收和带走定子散发的热量，保持主轴单元壳体均匀的温度分布。另外，约有1/3的发热量是由电机转子产生的，转子散热条件差，又直接安装在主轴上，设计中应尽量减小电机径向的传热热阻，使转子的发热量尽可能多地通过气隙传到定子和壳体中去，并由冷却液带走。
[0004]热管是通过将工质密封在高真空腔体中，依靠工质的相变进行传热，其工作是连续的，能将大量热量通过很小的截面积远距离传输而且无需外加动力，由于没有失效的运行部件，所以热管运行非常可靠。采用热管冷却，冷却管道全都置于壳体中，这样既能保证主轴结构的简洁，又不会降低壳体的刚度。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种电主轴冷却装置，通过在壳体和轴芯内设置蛇形或螺旋形的热管，对电主轴进行有效的冷却，提高其工作性能。
[0006]本实用新型的技术方案是:一种电主轴冷却装置，包括电主轴壳体和电主轴轴芯，所述电主轴轴芯的两端分别通过前端轴承和后端轴承转动连接在电主轴壳体中，所述电主轴壳体内的上下两端以及电主轴轴芯内分别设置有一个热管，所述热管为蛇形或螺旋形结构，所述热管的蒸发段从前端轴承位置一直延伸到后端轴承位置处，所述热管的冷凝段为露出电主轴壳体的后端盖的部分，所述电主轴壳体的后端盖内设置有冷却气体循环室，所述热管的冷凝段伸入冷却气体循环室内，所述冷却气体循环室的进气口处通过送气管道与制冷机的出气口连接，所述制冷机的进气口与冷却气体循环室的出气口相连通，所述送气管道上还设置有加压装置。
[0007]热管作为一种高效的传热元件，有着区别于其它传热元器件的特性。将热管的技术用于高速机床电主轴冷却，主要因为热管的以下几点特性为实现电主轴冷却控制提供了可行性:(I)高效的导热性:热管内部主要靠工作液体汽、液相变传热，热阻很小，因此具有很高的导热能力，与银、铜、铝等金属相比，单位重量的热管可多传递几个数量级的热量；
(2)热响应性速度快:由于热管内部是真空的，压力很小，因此热管的启动温差很小，只要是蒸发段的温度稍微高于其冷凝段的温度，热管就会快速响应，调节蒸发段温度与冷凝段温度之间的温度差；(3)管内温度分布非常均匀:热管表面温度是由真空中的蒸汽温度控制的，而热管内部的各部分热阻很小，受温度变化不大，当加热量变化时，热管蒸发段和冷凝段的温度也会发生均匀变化。
[0008]本实用新型具有的优点和积极效果是:
[0009]1、电主轴采用热管进行冷却，能有效降低电主轴由于轴芯的热膨胀所引发加工精度的误差，在机床电主轴可承受的情况下，也能更进一步的提高主轴的转速，使机床的加工效率更高，同时也可以缓解电主轴轴承的热膨胀，提高轴承的使用寿命；
[0010]2、热管设置为蛇形或螺旋形结构，相比于一般的直热管具有更大的传热面积，可将电主轴壳体内以及轴芯的热量充分吸收并传递，散热性能更优越。
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型的结构示意图。
[0012]图中:
[0013]1、电主轴壳体2、电主轴轴芯3、前端轴承
[0014]4、后端轴承5、热管6、冷却气体循环室
[0015]7、送气管道8、制冷机9、加压装置
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本实用新型做详细说明。
[0017]如图1所示，本实用新型一种电主轴冷却装置，包括电主轴壳体I和电主轴轴芯2，所述电主轴轴芯2的两端分别通过前端轴承3和后端轴承4转动连接在电主轴壳体I中，所述电主轴壳体I内的上下两端以及电主轴轴芯2内分别设置有一个热管5，所述热管5为蛇形结构，所述热管5的蒸发段从前端轴承3位置一直延伸到后端轴承4位置处，所述热管5的冷凝段为露出电主轴壳体I的后端盖的部分，所述电主轴壳体I的后端盖内设置有冷却气体循环室6，所述热管5的冷凝段伸入冷却气体循环室6内，所述冷却气体循环室6的进气口处通过送气管道7与制冷机8的出气口连接，所述制冷机8的进气口与冷却气体循环室6的出气口相连通，所述送气管道7上还设置有加压装置9。附图1中示出的3个热管均为蛇形结构，在实际实施过程中，3个热管的形状可以在蛇形或螺旋形中进行选择，如电主轴轴芯内的热管可设置为螺旋形结构，电主轴壳体内的两个热管可设置为蛇形结构。
[0018]本实例的工作过程:将3个蛇形或螺旋形结构的热管5分别装入电主轴壳体I和电主轴轴芯2内，将热管5对应于前端轴承3至后端轴承4位置处的部分均设为蒸发段，将露出在后端盖的热管部分设为冷凝段，制冷机8中的冷却空气通过加压，从电主轴壳体I的后端盖内的冷却气体循环室6的进气口流进，最后从出气口流出并循环到制冷机8中再次冷却。当机床工作时，一旦在热管5蒸发段产生热量，就会迅速通过热管5内部的蒸汽带到冷凝段，而在冷凝段遇上冷空气，就会迅速与冷空气交换带走热量，保证电主轴的恒温状态，利用高效的热管导热技术，能迅速带走电主轴电机和主轴轴承上的热量，能有效的控制温升，最大限度的减少由于电主轴热膨胀引起的加工精度误差，同时也将提高轴本身与主轴轴承的使用寿命，此外，蛇形或螺旋形结构的热管，相比于一般的直热管具有更大的传热面积，可将电主轴壳体内以及轴芯的热量充分吸收并传递，散热性能更优越。
[0019]以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
【主权项】
1.一种电主轴冷却装置，包括电主轴壳体和电主轴轴芯，所述电主轴轴芯的两端分别通过前端轴承和后端轴承转动连接在电主轴壳体中，其特征在于:所述电主轴壳体内的上下两端以及电主轴轴芯内分别设置有一个热管，所述热管为蛇形或螺旋形结构，所述热管的蒸发段从前端轴承位置一直延伸到后端轴承位置处，所述热管的冷凝段为露出电主轴壳体的后端盖的部分，所述电主轴壳体的后端盖内设置有冷却气体循环室，所述热管的冷凝段伸入冷却气体循环室内，所述冷却气体循环室的进气口处通过送气管道与制冷机的出气口连接，所述制冷机的进气口与冷却气体循环室的出气口相连通，所述送气管道上还设置有加压装置。
【文档编号】B23Q11/12GK205703505SQ201620571433
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月13日
【发明人】张莹, 国冬, 段乃旭
【申请人】天津迈博机械设备有限公司