CN109261992A - 电主轴及电主轴冷却套 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电主轴及电主轴冷却套，电主轴冷却套包括：套体，所述套体内沿其轴向开设有轴向流道，所述轴向流道包括位于所述套体同一端部的轴向流道入口和轴向流道出口；所述套体表面沿其周向开设有凹槽，所述套体套设于机床头的安装孔内时，所述安装孔的内壁与所述凹槽的内壁共同围合形成周向流道；所述凹槽的内壁上开设有均与所述轴向流道连通的周向流道入口和周向流道出口。上述电主轴冷却套中，冷却溶液即从轴向上对电主轴进行冷却，还从周向上对电主轴进行冷却，冷却效果较好。轴向流道入口和轴向流道出口位于套体同一端部，冷却管路与电主轴冷却套的连接较为方便。如此，电主轴冷却套既可方便地外接冷却管路，且保证较好的冷却效果。
Description
技术领域
本发明涉及机床技术领域，特别是涉及电主轴及电主轴冷却套。
背景技术
电主轴是数控机床的核心部件，电主轴用于带动刀具转动，以利用刀具对工件进行加工。电主轴内集成有电机，电主轴工作时会产生大量热量，如果不及时散热，内部温度急剧上升，会引起电主轴热变形，从而会影响电主轴的转速、精度及可靠性，所以电主轴的冷却非常重要。
一般地，在电主轴包括冷却套，在冷却套的流道内通入冷却水进行冷却。而且，冷却套上的流道一般为轴向流道或周向流道，周向流道降温效果较好，但是周向流道的进出口分别位于冷却套轴向的相对两端，不便于外接冷却管道，流道进出口至不佳；轴向流道的进出口可以设置于冷却套轴向的同一端，但是轴向流道冷却效果较差。所以，传统的电主轴冷却套无法兼具较佳流道进出口位置和较好冷却效果，无法便于外接冷却管的同时保持较好的冷却效果。
发明内容
基于此，有必要针对电主轴冷却套无法便于外接冷却管的同时保持较好冷却效果的问题，提供一种便于外接冷却管，且同时可保持较好冷却效果的电主轴冷却套。
一种电主轴冷却套，包括：
套体，所述套体内沿其轴向开设有轴向流道，所述轴向流道包括位于所述套体同一端部的轴向流道入口和轴向流道出口；
并且，所述套体表面沿其周向开设有凹槽，所述套体套设于对应的安装孔内时，所述安装孔的内壁与所述凹槽的内壁共同围合形成周向流道；
其中，所述凹槽的内壁上开设有均与所述轴向流道连通的周向流道入口和周向流道出口。
上述电主轴冷却套中，冷却溶液从轴向流道入口进入轴向流道后进行分支，一路分支继续沿轴向流道流动，另一路分支从周向流道入口进入周向流道，最后从周向流道出口流出汇入轴向流道，与轴向流道内原有的冷却溶液一起从轴向流道出口流出，完成一次冷却循环。如此，冷却溶液即从轴向上对电主轴进行冷却，还从周向上对电主轴进行冷却，冷却效果较好。并且，轴向流道入口和轴向流道出口位于套体同一端部，方便外接冷却管，不需要在套体两侧进行外接冷却管路的操作，冷却管路与电主轴冷却套的连接较为方便。如此，电主轴冷却套既可以方便地外接冷却管路，还可以保证较好的冷却效果。
在其中一个实施例中，所述轴向流道包括多个轴向子流道，多个所述轴向子流道沿所述套体的周向间隔分布且相互连通。
在其中一个实施例中，所述套体的轴向端面上开设有连通槽，所述连通槽连通相邻的两个所述轴向子流道，且所述套体的轴向端面与轴承端盖抵接时，所述轴承端盖封闭所述连通槽。
在其中一个实施例中，多个所述轴向子流道中具有入口流道和出口流道，所述凹槽的内壁上对应所述入口流道开设所述周向流道入口，且所述凹槽的内壁上对应所述出口流道开设所述周向流道出口。
在其中一个实施例中，所述凹槽为开设于所述套体表面的螺旋凹槽。
在其中一个实施例中，所述周向流道入口和所述周向流道出口分别位于所述螺旋凹槽轴向的相对两端。
在其中一个实施例中，还包括两个密封环，两个所述密封环中的一者套设于所述螺旋凹槽的一端并与所述安装孔的内壁抵接，两个所述密封环中的另一者套设于所述螺旋凹槽的另一端并与所述安装孔的内壁抵接。
在其中一个实施例中，所述套体远离所述轴向流道入口的一端径向凸出有法兰连接盘，所述法兰连接盘用于与所述机床头装配连接。
本发明还提供一种电主轴，包括上述电主轴冷却套及电机，所述电主轴冷却套套设于所述电机外。
在其中一个实施例中，还包括用于装配前轴承的前轴承端盖，所述前轴承端盖装设于所述套体设置有所述轴向流道入口和所述轴向流道出口的一端，且所述前轴承端盖上沿轴向贯穿开设有分别与所述轴向流道入口和所述轴向流道出口连通的前入口流道和前出口流道。
在其中一个实施例中，还包括后轴承端盖，且所述轴向流道包括相互连通的多个轴向子流道，所述套体相对两端的端面上分别开设有第一连通槽和第二连通槽，所述第一连通槽连通当前所述轴向子流道和相邻的上一所述轴向子流道，所述第二连通槽连通当前所述轴向子流道和相邻的下一所述轴向子流道；所述前轴承端盖与所述套体的一端装配抵接且封闭所述第一连通槽，所述后轴承端盖与所述套体的另一端装配抵接且封闭所述第二连通槽。
附图说明
图1为本发明一实施例中电主轴的结构示意图；
图2为图1所示电主轴的分解示意图；
图3为图1所示电主轴的剖面示意图；
图4为本发明一实施例中电主轴冷却套的结构示意图；
图5为图4所示电主轴冷却套的剖面示意图；
图6为图4所示电主轴冷却套中流道的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1-2所示，本发明一实施例中，提供一种电主轴100，电主轴100包括电机10、前轴承组件30、后轴承组件50及电主轴冷却套70。前轴承组件30和后轴承组件50分别设置于电机10前后两端，电主轴冷却套70套设于电机10、前轴承组件30及后轴承组件50外，在电主轴冷却套70内通入冷却液体后，通过冷却液体带走电机10、前轴承组件30及后轴承组件50的热量，对电主轴100进行降温。
电机10包括电机定子和电机转子，电机定子与电主轴冷却套70的内壁套设抵接，电机转子可转动地设置于电机定子内。前轴承组件30包括前轴承32和前轴承端盖34，后轴承组件50包括后轴承52和后轴承端盖54，前轴承32和后轴承52分别与电机转子相对的两个输出端连接，前轴承端盖34和后轴承端盖54分别用于安装前轴承32和后轴承52，且前轴承端盖34和后轴承端盖54分别与电主轴冷却套70轴向的相对两端装配抵接。
如图3-5所示，电主轴冷却套70包括套体71，套体71内沿其轴向开设有轴向流道72，且套体71表面沿其周向开设有凹槽74，套体71套设于对应的安装孔(例如，机床头的安装孔)内时，安装孔内壁与凹槽74内壁共同围合形成周向流道75(如图6所示)。并且，凹槽74的内壁上开设有均与轴向流道72连通的周向流道入口741和周向流道出口743，如此通过周向流道入口741和周向流道出口743连通轴向流道72和周向流道75。
轴向流道72包括轴向流道入口721和轴向流道出口723，冷却溶液从轴向流道入口721进入轴向流道72后进行分支，一路分支继续沿轴向流道72流动，另一路分支从周向流道入口741进入周向流道75，最后从周向流道出口743流出汇入轴向流道72，与轴向流道72内原有的冷却溶液一起从轴向流道出口723流出，完成一次冷却循环。如此，冷却溶液即从轴向上对电主轴100进行冷却，还从周向上对电主轴100进行冷却，整个流道的拐角较少，拐角处的压力损失较少，冷却效果较好。并且，轴向流道入口721和轴向流道出口723位于套体71同一端部，方便外接冷却管，不需要在套体71两侧进行外接冷却管路的操作，冷却管路与电主轴冷却套70的连接较为方便。如此，电主轴冷却套70既可以方便地外接冷却管路，还可以保证较好的冷却效果。
如图6所示，在一些实施例中，轴向流道72包括多个轴向子流道722，多个轴向子流道722沿套体71的周向间隔分布且相互连通。也就是说，多个轴向子流道722连通形成一个轴向流道72，并且套体71内设置一圈轴向子流道722，以较为均匀地冷却电主轴100。
如图4所示，进一步地，套体71的轴向端面上开设有连通槽76，连通槽76连通相邻两个轴向子流道722，如此多个轴向子流道722可以连通为一个整体，可以共用轴向流道入口721和轴向流道出口723。具体地，套体71的轴向端部与轴承端盖(前轴承端盖34或后轴承端盖54)抵接时，轴承端盖封闭连通槽76。在套体71上加工轴向流道72时，在套体71内沿其轴向贯穿开设多个相互间隔的轴向子流道722，然后在套体71端面上开设连通相邻两个轴向子流道722的连通槽76，最后将轴承端盖抵接在冷却套端部时，便可封闭连通槽76，形成一个完整的轴向流道72。
具体地，套体71轴向相对两端的端面上分别开设有第一连通槽和第二连通槽，第一连通槽连通当前轴向子流道722和相邻的上一轴向子流道722，第二连通槽连通当前轴向子流道722和相邻的下一轴向子流道722，通过第一连通槽和第二连通槽将多个轴向子流道722连通串连为一个整体。同时，前轴承端盖34与套体71的一端装配抵接且封闭第一连通槽，后轴承端盖54与套体71的另一端装配抵接且封闭第二连通槽，前轴承端盖34和后轴承端盖54不仅用于安装前轴承32和后轴承52，还用于封闭第一连通槽和第二连通槽，以形成完整的轴向流道72。
如图2-3所示，前轴承32装配于所述前轴承端盖34内，且前轴承端盖34装设于套体71设置有轴向流道入口721和轴向流道出口723的一端，且前轴承端盖34上沿轴向贯穿开设有分别与轴向流道入口721和轴向流道出口723连通的前入口流道341和前出口流道343，使冷却溶液经过前入口流道341进入轴向流道72，且使冷却溶液从周向流道75流出后经过前出口流道343，通过冷却溶液对前轴承端盖34内的前轴承32进行冷却降温，进一步提高对电主轴100的冷却效果。后轴承52装配于电主轴冷却套70内，后轴承端盖54从电主轴冷却套70的端口伸入且抵接后轴承52，通过电主轴冷却套70对后轴承52进行冷却降温。
如图6所示，在一些实施例中，多个轴向子流道722中具有入口流道724和出口流道726，凹槽74的内壁上对应入口流道724开设周向流道入口741，且凹槽74的内壁上对应出口流道726开设周向流道出口743。从入口流道724流入的冷却溶液便可快速分为两个分支，分别进入轴向流道72和周向流道75，并且，周向流道75中流出的冷却溶液直接通入出口流道726，便可快速排出。如此，冷却溶液从入口处分支，在出口处汇集，合理设置周向流道入口741和周向流道出口743与轴向流道72的位置关系。更具体地，入口流道724与出口流道726相邻，且入口流道724与前入口流道34对应连通，出口流道726与前出口流道343对应连通。
在一些实施例中，凹槽74为开设于套体71表面的螺旋凹槽，螺旋凹槽从套体71的一端螺旋延伸至套体71的另一端，如此形成的周向流道75覆盖整个套体71表面，可以均匀地对套体71进行冷却散热。
如图5所示，进一步地，周向流道入口741和周向流道出口743分别设于螺旋凹槽轴向的相对两端，使冷却溶液从轴向流道72分支后，从螺旋凹槽74轴向的一端流动至另一端，经过套体71的外表面。如此，虽然周向流道入口741和周向流道出口743位于轴向的相对两端，但周向流道入口741和周向流道出口743与轴向流道72连通，与轴向流道72共用位于套体71同一端部的轴向流道入口721和轴向流道出口723，从套体71同一端外接冷却管路即可。
更进一步地，电主轴冷却套70还包括两个密封环80，两个密封环80中的一者套设于螺旋凹槽74的一端并与安装孔的内壁抵接，两个密封环80中的另一者套设于螺旋凹槽74的另一端并与安装孔的内壁抵接，如此通过两个密封环80密装配于安装孔内壁与螺旋凹槽74内壁之间，从螺旋凹槽74的相对两端密封周向流道75。
具体地，套体71远离轴向流道入口721的一端径向凸出有法兰连接盘73，法兰连接盘73用于与机床头装配连接，通过法兰盘及紧固件将电主轴100固定于机床头上。
如图4-6所示，本发明一实施例中，还提供一种上述电主轴冷却套70，电主轴冷却套70包括套体71，套体71内沿其轴向开设有轴向流道72，且套体71表面沿其周向开设有凹槽74，套体71套设于机床头的安装孔内时，安装孔内壁与凹槽74内壁共同围合形成周向流道75。并且，凹槽74的内壁上开设有均与轴向流道72连通的周向流道入口741和周向流道出口743，如此通过周向流道入口741和周向流道出口743连通轴向流道72和周向流道75。
轴向流道72包括轴向流道入口721和轴向流道出口723，冷却溶液从轴向流道入口721进入轴向流道72后进行分支，一路分支继续沿轴向流道72流动，另一路分支从周向流道入口741进入周向流道75，最后从周向流道出口743流出汇入轴向流道72，与轴向流道72内原有的冷却溶液一起从轴向流道出口723流出，完成一次冷却循环。如此，冷却溶液即从轴向上对电主轴100进行冷却，还从周向上对电主轴100进行冷却，冷却效果较好。并且，轴向流道入口721和轴向流道出口723位于套体71同一端部，方便外接冷却管，不需要在套体71两侧进行外接冷却管路的操作，冷却管路与电主轴冷却套70的连接较为方便。如此，电主轴冷却套70既可以方便地外接冷却管路，还可以保证较好的冷却效果。
上述电主轴冷却套70采用的冷却方式相对于传统轴向冷却流道，电主轴100温度降低30％，相对于周向冷却流道，前轴承32外圈与后轴承52外圈温度下降10％，电主轴100温度降低了20％。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种电主轴冷却套(70)，其特征在于，包括：
套体(71)，所述套体(71)内沿其轴向开设有轴向流道(72)，所述轴向流道(72)包括位于所述套体(71)同一端部的轴向流道入口(721)和轴向流道出口(723)；
并且，所述套体(71)表面沿其周向开设有凹槽(74)，所述套体(71)套设于对应的安装孔内时，所述安装孔的内壁与所述凹槽(74)的内壁共同围合形成周向流道(75)；
其中，所述凹槽(74)的内壁上开设有均与所述轴向流道(72)连通的周向流道入口(741)和周向流道出口(743)。
2.根据权利要求1所述的电主轴冷却套(70)，其特征在于，所述轴向流道(72)包括多个轴向子流道(722)，多个所述轴向子流道(722)沿所述套体(71)的周向间隔分布且相互连通。
3.根据权利要求2所述的电主轴冷却套(70)，其特征在于，所述套体(71)的轴向端面上开设有连通槽(76)，所述连通槽(76)连通相邻的两个所述轴向子流道(722)，且所述套体(71)的轴向端面与轴承端盖抵接时，所述轴承端盖封闭所述连通槽76。
4.根据权利要求2所述的电主轴冷却套(70)，其特征在于，多个所述轴向子流道(722)中具有入口流道(724)和出口流道(726)，所述凹槽(74)的内壁上对应所述入口流道(724)开设所述周向流道入口(741)，且所述凹槽(74)的内壁上对应所述出口流道(726)开设所述周向流道出口(743)。
5.根据权利要求1或2所述的电主轴冷却套(70)，其特征在于，所述凹槽(74)为开设于所述套体(71)表面的螺旋凹槽。
6.根据权利要求5所述的电主轴冷却套(70)，其特征在于，所述周向流道入口(741)和所述周向流道出口(743)分别位于所述螺旋凹槽轴向相对的两端。
7.根据权利要求5所述的电主轴冷却套(70)，其特征在于，还包括两个密封环(80)，两个所述密封环(80)中的一者套设于所述螺旋凹槽的一端并与所述安装孔的内壁抵接，两个所述密封环(80)中的另一者套设于所述螺旋凹槽的另一端并与所述安装孔的内壁抵接。
8.根据权利要求1所述的电主轴冷却套(70)，其特征在于，所述套体(71)远离所述轴向流道入口(721)的一端径向凸出有法兰连接盘(73)，所述法兰连接盘(73)用于与所述机床头装配连接。
9.一种电主轴(100)，其特征在于，包括上述权利要求1-8任意一项所述的电主轴冷却套(70)及电机(10)，所述电主轴冷却套(70)套设于所述电机(10)外。
10.根据权利要求9所述的电主轴(100)，其特征在于，还包括用于装配前轴承(32)的前轴承端盖(34)，所述前轴承端盖(34)装设于所述套体(71)设置有所述轴向流道入口(721)和所述轴向流道出口(723)的一端，且所述前轴承端盖(34)上沿轴向贯穿开设有分别与所述轴向流道入口(721)和所述轴向流道出口(723)连通的前入口流道(341)和前出口流道(343)。
11.根据权利要求10所述的电主轴(100)，其特征在于，还包括后轴承端盖(54)，且所述轴向流道(72)包括相互连通的多个轴向子流道(722)，所述套体(71)相对两端的端面上分别开设有第一连通槽和第二连通槽，所述第一连通槽连通当前所述轴向子流道(722)和相邻的上一所述轴向子流道(722)，所述第二连通槽连通当前所述轴向子流道(722)和相邻的下一所述轴向子流道(722)；所述前轴承端盖(34)与所述套体(71)的一端装配抵接且封闭所述第一连通槽，所述后轴承端盖(54)与所述套体(71)的另一端装配抵接且封闭所述第二连通槽。
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