CN111250737A - 一种热管冷却的高速主轴及其改善散热方法 - Google Patents

一种热管冷却的高速主轴及其改善散热方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111250737A
CN111250737A CN201910965628.8A CN201910965628A CN111250737A CN 111250737 A CN111250737 A CN 111250737A CN 201910965628 A CN201910965628 A CN 201910965628A CN 111250737 A CN111250737 A CN 111250737A
Authority
CN
China
Prior art keywords
spindle
heat
heat pipe
main shaft
wall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910965628.8A
Other languages
English (en)
Inventor
吴泽
邢佑强
刘磊
鲍航
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN201910965628.8A priority Critical patent/CN111250737A/zh
Publication of CN111250737A publication Critical patent/CN111250737A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/70—Stationary or movable members for carrying working-spindles for attachment of tools or work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/12—Arrangements for cooling or lubricating parts of the machine
    • B23Q11/126—Arrangements for cooling or lubricating parts of the machine for cooling only
    • B23Q11/127—Arrangements for cooling or lubricating parts of the machine for cooling only for cooling motors or spindles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)

Abstract

本发明属于机床装备零部件制造技术领域，涉及一种热管冷却的高速主轴及其改善散热方法。该主轴的基体为钢制材料，主轴内部具有回转的腔体，腔体内部密封有易蒸发传热的工作液体，形成沿主轴内壁的圆柱状热管结构。该主轴在工作时，随着主轴的旋转，工作液体在旋转离心力作用下附着在热管内壁，高速机械摩擦产生的热量传送到主轴内部使壁面附着液体蒸发，蒸发的工作介质带着吸收的潜热快速轴向流动，可将主轴工作产生的热量快速传递散失。该主轴可广泛应用于高速旋转的机床装备领域，可促进主轴工作热量散失，减少因热变形而产生的加工误差，有效提高机床加工精度和加工效率。

Description

一种热管冷却的高速主轴及其改善散热方法
技术领域
本发明涉及一种热管冷却的高速主轴及其改善散热方法，属于机床装备零部件制造技术领域。
背景技术
主轴是机床装备的核心传动零部件，其精度和稳定性是影响机床精度的主要因素之一。随着机械加工向高效方向发展，其对机床运转的速率要求也逐渐提高，高速加工的兴起最直接的结果就是引起了高速主轴的研究。机床主轴在持续转动过程中会产生大量的热能，使主轴及其支撑部件温度升高，容易导致主轴系统零件尺寸发生变化。不断变化的零件尺寸将严重影响主轴系统运行时的精度和稳定性，主轴系统精度和稳定性变差还将使主轴产生振动，不仅影响主轴的正常工作，关键是对零件的加工制造精度产生不利影响。
目前，主要采用油冷机对机床的主轴系统进行冷却，其冷却方法为油冷机与液压站位于地面上，油冷机不断地对液压站中的液压油进行冷却，液压泵将冷却后的液压油通过很长的管路泵进主变速箱，而后通过抽油泵把带有热量的油送回液压站，如此循环。此种冷却方式因冷却管路长导致冷却效率低，散热慢；另外，辅助冷却装置复杂，成本高，且易造成制造工况油污，不利环保。
随着环保意识和环保立法的不断增强，绿色制造的理念不断得到践行，清洁、环保、高效的装备设计尤其重要。因此，针对目前机床主轴冷却的弊端，开发新型的高速主轴冷却方法，对提高机床加工精度和加工效率将具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种热管冷却的高速主轴及其改善散热方法，促进高速主轴工作散热，提高机床生产加工精度和加工效率。
本发明的一种热管冷却的高速主轴，其基体为普通钢制材料，主轴内部具有回转的腔体，腔体内部密封有易蒸发传热的工作液体，形成沿主轴内壁的圆柱状热管结构，且主轴内壁为光滑的结构，无需传统热管的吸液芯结构。
本发明的一种热管冷却的高速主轴改善散热方法如下：该主轴在工作时，随着主轴的旋转，工作液体在旋转离心力作用下附着在热管内壁，高速机械摩擦产生的热量传送到主轴内部使壁面附着液体蒸发，热量多的部位蒸发明显从而产生腔体内部压差，蒸发的工作介质在压差作用下带着吸收的潜热快速轴向流动，可将主轴工作产生的热量快速传递散失。
本发明将热管技术应用于机床装备零部件制造技术领域，开发了一种热管冷却的高速主轴及其改善散热方法。相比现有的机床主轴冷却方式，本发明优势在于：主轴冷却无需辅助冷却装置，结构简单，成本低；冷却是通过密封的工质循环蒸发和冷却实现的，减少外在冷却油污染，绿色环保；密封的工质传递热量效率高，散热效果优异。本发明可广泛应用于高速机床的主轴冷却设计，可提高机床制造生产效率，改善制造加工精度。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种热管冷却的高速主轴，主轴的基体为18CrMnTi钢制材料，主轴内部具有回转的腔体，腔体内部密封有丙酮液体，腔体内部抽真空密封处理，形成沿主轴内壁的圆柱状热管结构，腔体内壁光滑。当该主轴工作时，随着主轴的旋转，丙酮液体在旋转离心力作用下附着在热管内壁，高速机械摩擦产生的热量传送到主轴内部使壁面附着的丙酮蒸发，热量多的部位蒸发明显从而产生腔体内部压差，蒸发的丙酮气体在压差作用下带着吸收的潜热快速轴向流动，可将主轴工作产生的热量快速传递散失。

Claims (3)

1.一种热管冷却的高速主轴，其特征在于：主轴的基体为普通钢制材料，主轴内部具有回转的腔体，腔体内部密封有易蒸发传热的工作液体，形成沿主轴内壁的圆柱状热管结构。
2.根据权利要求1所述的一种热管冷却的高速主轴，特别地，主轴内壁为光滑的结构，无需传统热管的吸液芯结构。
3.根据权利要求1和权利要求2所述的一种热管冷却的高速主轴，其改善散热方法如下：该主轴在工作时，随着主轴的旋转，工作液体在旋转离心力作用下附着在热管内壁，高速机械摩擦产生的热量传送到主轴内部使壁面附着液体蒸发，热量多的部位蒸发明显从而产生腔体内部压差，蒸发的工作介质在压差作用下带着吸收的潜热快速轴向流动，可将主轴工作产生的热量快速传递散失。
CN201910965628.8A 2019-10-10 2019-10-10 一种热管冷却的高速主轴及其改善散热方法 Pending CN111250737A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910965628.8A CN111250737A (zh) 2019-10-10 2019-10-10 一种热管冷却的高速主轴及其改善散热方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910965628.8A CN111250737A (zh) 2019-10-10 2019-10-10 一种热管冷却的高速主轴及其改善散热方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111250737A true CN111250737A (zh) 2020-06-09

Family

ID=70923460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910965628.8A Pending CN111250737A (zh) 2019-10-10 2019-10-10 一种热管冷却的高速主轴及其改善散热方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111250737A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63251147A (ja) * 1987-04-07 1988-10-18 Seibu Electric & Mach Co Ltd 工作機械の主軸台における主軸構造
CN202263942U (zh) * 2011-09-27 2012-06-06 栗尚聪 一种利用热管作为散热机构的机床主轴
CN102806376A (zh) * 2012-07-05 2012-12-05 樊荣 一种利用热管作为散热机构的钻头
CN103537737A (zh) * 2013-09-25 2014-01-29 安徽农业大学 基于热管相变的提高麻花钻使用寿命的方法
CN105598477A (zh) * 2016-01-08 2016-05-25 西安交通大学 一种基于轴芯热管冷却的高速高精度电主轴
CN107617751A (zh) * 2017-09-14 2018-01-23 西安交通大学 一种基于改进型热旋转热管轴心冷却的电主轴
CN109396920A (zh) * 2018-12-12 2019-03-01 重庆大学 一种配置有二元新型混合工质振荡热管的高速电主轴系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63251147A (ja) * 1987-04-07 1988-10-18 Seibu Electric & Mach Co Ltd 工作機械の主軸台における主軸構造
CN202263942U (zh) * 2011-09-27 2012-06-06 栗尚聪 一种利用热管作为散热机构的机床主轴
CN102806376A (zh) * 2012-07-05 2012-12-05 樊荣 一种利用热管作为散热机构的钻头
CN103537737A (zh) * 2013-09-25 2014-01-29 安徽农业大学 基于热管相变的提高麻花钻使用寿命的方法
CN105598477A (zh) * 2016-01-08 2016-05-25 西安交通大学 一种基于轴芯热管冷却的高速高精度电主轴
CN107617751A (zh) * 2017-09-14 2018-01-23 西安交通大学 一种基于改进型热旋转热管轴心冷却的电主轴
CN109396920A (zh) * 2018-12-12 2019-03-01 重庆大学 一种配置有二元新型混合工质振荡热管的高速电主轴系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201271742Y (zh) 机床高速电主轴装置
CN201070725Y (zh) 主轴中心冲水冷却结构
CN104385023B (zh) 内冷却减震热缩刀杆装置
CN109623461B (zh) 一种散热方法、装置及设置该装置的滚珠丝杠进给系统
CN102476194A (zh) 空气静压电主轴和空气静压电主轴的冷却装置
CN206492933U (zh) 一种散热型电主轴装置
CN111250737A (zh) 一种热管冷却的高速主轴及其改善散热方法
CN102615726B (zh) 刀体冷却装置及空气静压电主轴
CN103394711B (zh) 数控车床大规格精密直驱主轴结构
CN105689676B (zh) 大型轴瓦浇巴专用离心浇注机
CN103128864B (zh) 一种止推轴承及电主轴
CN202263942U (zh) 一种利用热管作为散热机构的机床主轴
CN204277594U (zh) 内冷却减震热缩刀杆装置
CN203426456U (zh) 数控车床大规格精密直驱主轴结构
CN111156275A (zh) 一种带有冷却装置的改进型挤压油膜阻尼器
CN208743709U (zh) 一种数控机床主轴
CN101961843A (zh) 主轴冷却系统
CN204664341U (zh) 一种新型液压联轴器设备
CN205051542U (zh) 内埋式永磁同步电动机电主轴装置
CN204458819U (zh) 新型耐磨氮化硅陶瓷轴承
CN210033703U (zh) 一种冲击式水轮机楔形筒式瓦轴承
CN108568703B (zh) 一种用于高速电主轴转轴表面冷却的柔性热管
CN201677205U (zh) 主轴冷却结构
CN114770148B (zh) 一种主轴电机的辅助驱动装置
CN211540828U (zh) 一种具有高精度工件主轴的磨床头架

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20200609

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication