CN111250737A - 一种热管冷却的高速主轴及其改善散热方法 - Google Patents
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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
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。
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2019
- 2019-10-10 CN CN201910965628.8A patent/CN111250737A/zh active Pending
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