CN104057108A - 可实现主轴自动冷却的电主轴结构 - Google Patents

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王保民
邬再新
张旭
廖星尧
杜冰
运侠伦
常鹏
高超
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Abstract

一种可实现主轴自动冷却的电主轴结构，包括空心主轴和拉杆，所述拉杆的表面加工有螺旋叶片，该带有螺旋叶片的拉杆安装在空心主轴的空心腔内；所述空心主轴的外壁与空心腔之间的轴体上沿轴向加工有通气孔，该通气孔和空心主轴的空心腔连通。本发明通过加工有通气孔的主轴和带有螺旋叶片的拉杆的结构创新就可以实现电主轴的强迫对流散热，不需要外加设备进行辅助散热，整体可靠性高，不依赖于附属设备进行工作。

Description

可实现主轴自动冷却的电主轴结构
技术领域
本发明涉及高速数控机床的电主轴，具体指一种可实现主轴自动冷却的电主轴结构。
背景技术
电主轴是实现高速数控机床的核心功能部件，它采用主轴电机和机床主轴合二为一的结构形式，因此，内置电机发热对电主轴的影响不可避免。现有的冷却措施（冷却套和轴承油气润滑系统）可有效地带走定子的功率损耗发热和轴承摩擦发热，而电机转子没有直接有效的散热途径，转子发热引起的主轴热位移使电主轴的寿命和加工精度降低。
发明内容
本发明提供一种可实现主轴自动冷却的电主轴结构，为主轴提供一种有效散热途径，可有效地降低主轴的温升和热位移，提高电主轴的寿命和加工精度。
为此，采用如下技术方案：
一种可实现主轴自动冷却的电主轴结构，包括空心主轴和拉杆，所述拉杆的表面加工有螺旋叶片，该带有螺旋叶片的拉杆安装在空心主轴的空心腔内；所述空心主轴的外壁与空心腔之间的轴体上沿轴向加工有通气孔，该通气孔和空心主轴的空心腔连通。
所述通气孔分为内、外圈通气孔，该内、外圈通气孔与空心腔的两端分别连通。
所述拉杆由高强度钛合金制成。
本发明的优点：1、通过加工有通气孔的主轴和带有螺旋叶片的拉杆的结构创新就可以实现电主轴的强迫对流散热，不需要外加设备进行辅助散热，整体可靠性高，不依赖于附属设备进行工作；2、在拉杆上加工螺旋叶片较为容易，主轴结构变化较小，只需加工内外两圈通气孔。除了主轴和拉杆的结构变化外，电主轴的其他部分都无须任何改变。3、拉杆材料可选该强度钛合金，该材料具有高抗拉强度、高刚度和低密度等优点，它的密度只有普通钢材的60%，可大大降低拉杆螺旋叶片离心力的影响。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明主轴的剖切结构示意图；
图3 是图2侧视图；
图4是本发明拉杆的结构示意图。
附图标记及名称为：刀具1，壳体2，轴承3，冷却套4，定子5，转子6，主轴7，拉杆8，碟形弹簧9，压环10，螺母11，内圈通气孔12，外圈通气孔13。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种可实现主轴自动冷却的电主轴结构，包括空心主轴和拉杆，所述拉杆8的表面加工有螺旋叶片，该带有螺旋的拉杆8安装在空心主轴7的空心腔内；所述空心主轴7的外壁与空心腔之间的轴体上沿轴向加工有通气孔，该通气孔和空心主轴7的空心腔连通。所述通气孔分为内、外圈通气孔12、13，该内、外圈通气孔12、13与空心腔的两端分别连通。
主轴具体结构如图2、3所示，本发明只是在现有主轴结构上从主轴末端端面上分别加工了内外两圈通气孔，而拉杆也加工为带有螺旋叶片的拉杆，主轴和拉杆的安装完全按照现有技术。而电主轴自动冷却的主要装置是加工有通气孔的空心主轴7和带有螺旋叶片的拉杆8。当电主轴正转（顺时针旋转）进行切削加工时，拉杆8与主轴7内壁之间的热空气受螺旋叶片的挤压作用而加速流动，从主轴7的内圈通气孔12排出，同时外界冷空气从主轴7外圈通气孔13吸入，这样在主轴7内壁和通气孔内形成强迫对流换热，达到给主轴散热的目的。当电主轴反转（逆时针旋转）时，空气的流动方向改变，主轴7内圈通气孔12变为进气孔，外圈通气孔13变为排气孔。
拉杆是为主轴自动冷却对流空气提供动力的部件。拉杆具体结构如图4所示，拉杆外表面加工出螺旋叶片，当拉杆旋转时外表面螺旋槽中的空气受挤压而向前移动，在主轴内壁和通气孔内形成强迫对流换热，降低转轴温度。
拉杆材料为高强度钛合金，如：Ti-13V-11Cr-3Al、Ti-15V-4Cr-3Sn、Ti-10V-2Fe-3Al等，该类材料具有高抗拉强度、高刚度和低密度等优点，它的密度只有普通钢材的60%，可大大降低拉杆螺旋离心力的影响。

Claims (3)

1.一种可实现主轴自动冷却的电主轴结构，包括空心主轴和拉杆，其特征在于：所述拉杆（8）的表面加工有螺旋叶片，该带有螺旋的拉杆（8）安装在空心主轴（7）的空心腔内；所述空心主轴（7）的外壁与空心腔之间的轴体上沿轴向加工有通气孔，该通气孔和空心主轴（7）的空心腔连通。
2.根据权利要求1所述的一种可实现主轴自动冷却的电主轴结构，其特征在于：所述通气孔分为内、外圈通气孔（12、13），该内、外圈通气孔（12、13）与空心腔的两端分别连通。
3. 根据权利要求1所述的一种可实现主轴自动冷却的电主轴结构，其特征在于：所述拉杆（8）由高强度钛合金制成。
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