CN112476052B - 高速主轴的冷却装置及冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速主轴的冷却装置及冷却方法，将压缩机的出气端与所述进气管连通，压缩机的进气端与所述出气管连通；开启压缩机，并利用压缩机将气体氟利昂压缩成高压液态氟利昂，液态氟利昂从所述进气管依次循环流经所述环体和所述导热管，吸收所述内轴热量后，形成气态氟利昂，然后进入至所述出气管；利用所述压缩机抽取所述出气管内的气态氟利昂，再次进行压缩，完成对高速主轴的冷却降温，以此提升对高速主轴的冷却降温效果。

Description

高速主轴的冷却装置及冷却方法

技术领域

本发明涉及数控机床设备技术领域，尤其涉及一种高速主轴的冷却装置及冷却方法。

背景技术

高速主轴是最近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术。高速数控机床主传动系统取消了带轮传动和齿轮传动。机床主轴由内装式电动机直接驱动，从而把机床主传动链的长度缩短为零，实现了机床的“零传动”。高速主轴在使用时会产生大量热量，而现有的高速主轴的冷却效果不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高速主轴的冷却装置及冷却方法，旨在解决现有技术中的高速主轴的冷却效果不理想的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的一种高速主轴的冷却装置，包括内轴、外轴、导热环、导热管、进气管和出气管，所述外轴套设在所述内轴的外部，所述外轴的内壁与所述内轴的外壁之间形成冷却腔，所述导热环与所述内轴固定连接，并套设在所述内轴的外部，所述导热环的数量为多个，多个所述导热环沿所述内轴的长度方向均匀分布，相邻两个所述导热环之间设置有所述导热管，且每个所述导热管呈螺旋状贴合于所述内轴的外壁，所述进气管与所述内轴首端上的所述导热环连通，所述出气管与所述内轴尾端上的所述导热环连通，且所述进气管和所述出气管均朝向同一方向设置；

所述导热环包括环体、隔片、横挡片和分隔块，所述隔片与所述环体固定连接，并位于所述环体的内部，且所述隔片将所述环体分为第一腔体和第二腔体，所述横挡片与所述环体固定连接，并将所述第二腔体分为上腔体和下腔体，所述分隔块的数量为两个，两个所述分隔块分别与所述环体固定连接，并位于所述环体的内部，且将所述下腔体分为第一过渡腔、第二过渡腔和第三过渡腔，每个所述分隔块上具有第一过液孔，所述横挡片上具有与所述第三过渡腔连通的第二过液孔，所述隔片上具有与所述第一过渡腔连通的第三过液孔。

其中，每个所述环体的外表壁上均设置有多个均匀分布的翅片。

其中，每个所述环体上还设置有与所述翅片接触的导热片，且所述导热片的内部为空腔结构，所述导热片的内部填充有降温液。

其中，每个所述导热片的内部设置有多个均匀分布的球体。

其中，每个所述导热片内部的相邻两个所述球体之间设置有空管，且所述空管的两端分别与相邻两个所述球体连接。

其中，每个所述导热片的外表壁上设置有多个均匀分布的散热片。

本发明还提供一种采用上述所述的高速主轴的冷却装置的冷却方法，包括如下步骤：

将压缩机的出气端与所述进气管连通，压缩机的进气端与所述出气管连通；

开启压缩机，并利用压缩机将气体氟利昂压缩成高压液态氟利昂，液态氟利昂从所述进气管依次循环流经所述环体和所述导热管，吸收所述内轴热量后，形成气态氟利昂，然后进入至所述出气管；

利用所述压缩机抽取所述出气管内的气态氟利昂，再次进行压缩，完成对高速主轴的冷却降温。

本发明的有益效果体现在：通过将压缩机的出气端与所述进气管连通，压缩机的进气端与所述出气管连通；开启压缩机，并利用压缩机将气体氟利昂压缩成高压液态氟利昂，液态氟利昂从所述进气管依次循环流经所述环体和所述导热管，吸收所述内轴热量后，形成气态氟利昂，然后进入至所述出气管；利用所述压缩机抽取所述出气管内的气态氟利昂，再次进行压缩，完成对高速主轴的冷却降温，其中通过在所述环体内设置所述隔片、所述横挡片和所述分隔块，能够增加液态氟利昂停留在所述环体内的时间，以及所述导热管呈螺旋状贴合于所述内轴的外壁，能够增加液态氟利昂停留在所述导热管内的时间，以此更好的吸收所述内轴的热量，将更多的热量从所述出气管带走，以此提升对高速主轴的冷却降温效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的高速主轴的冷却装置的部分结构示意图。

图2是本发明的高速主轴的冷却装置的部分结构的内部结构示意图。

图3是本发明的高速主轴的冷却方法的步骤流程图。

1-内轴、11-冷却腔、2-外轴、3-导热环、31-环体、311-第一腔体、312-第二腔体、313-上腔体、314-下腔体、315-第一过渡腔、316-第二过渡腔、317-第三过渡腔、318-翅片、32-隔片、321-第三过液孔、33-横挡片、331-第二过液孔、34-分隔块、341-第一过液孔、4-导热管、5-进气管、6-出气管、7-导热片、71-球体、72-空管、73-散热片、74-连接片、741-透气孔、75-凹陷槽。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1和图2，本发明提供了一种高速主轴的冷却装置，包括内轴1、外轴2、导热环3、导热管4、进气管5和出气管6，所述外轴2套设在所述内轴1的外部，所述外轴2的内壁与所述内轴1的外壁之间形成冷却腔11，所述导热环3与所述内轴1固定连接，并套设在所述内轴1的外部，所述导热环3的数量为多个，多个所述导热环3沿所述内轴1的长度方向均匀分布，相邻两个所述导热环3之间设置有所述导热管4，且每个所述导热管4呈螺旋状贴合于所述内轴1的外壁，所述进气管5与所述内轴1首端上的所述导热环3连通，所述出气管6与所述内轴1尾端上的所述导热环3连通，且所述进气管5和所述出气管6均朝向同一方向设置；

所述导热环3包括环体31、隔片32、横挡片33和分隔块34，所述隔片32与所述环体31固定连接，并位于所述环体31的内部，且所述隔片32将所述环体31分为第一腔体311和第二腔体312，所述横挡片33与所述环体31固定连接，并将所述第二腔体312分为上腔体313和下腔体314，所述分隔块34的数量为两个，两个所述分隔块34分别与所述环体31固定连接，并位于所述环体31的内部，且将所述下腔体314分为第一过渡腔315、第二过渡腔316和第三过渡腔317，每个所述分隔块34上具有第一过液孔341，所述横挡片33上具有与所述第三过渡腔317连通的第二过液孔331，所述隔片32上具有与所述第一过渡腔315连通的第三过液孔321。

在本实施方式中，将压缩机的出气端与所述进气管5连通，压缩机的进气端与所述出气管6连通；开启压缩机，并利用压缩机将气体氟利昂压缩成高压液态氟利昂，液态氟利昂从所述进气管5进入所述内轴1首端的所述环体31内，即液态氟利昂首先进入至所述第一腔体311，之后通过所述第三过液孔321进入至所述下腔体314内，即液态氟利昂依次经过所述第一过渡腔315、所述第二过渡腔316和所述第三过渡腔317，吸收所述内轴1上的部分热量后，从所述第二过液孔331进入至所述上腔体313内，以此延长液态氟利昂经过所述导热管4的时间，之后再进入至所述导热管4内，由于所述导热管4呈螺旋状设置的，能够延长液态氟利昂经过所述导热管4的时间，然后再进入下一个所述导热环3，以此循环吸收所述内轴1热量后，形成气态氟利昂，然后进入至所述出气管6，利用所述压缩机抽取所述出气管6内的气态氟利昂，再次进行压缩，完成对高速主轴的冷却降温。其中通过在所述环体31内设置所述隔片32、所述横挡片33和所述分隔块34，能够增加液态氟利昂停留在所述环体31内的时间，以及所述导热管4呈螺旋状贴合于所述内轴1的外壁，能够增加液态氟利昂停留在所述导热管4内的时间，以此更好的吸收所述内轴1的热量，将更多的热量从所述出气管6带走，以此提升对高速主轴的冷却降温效果。

进一步地，每个所述环体31的外表壁上均设置有多个均匀分布的翅片318。

在本实施方式中，在所述环体31吸收所述内轴1上的热量后，通过所述翅片318能够对所述环体31上的热量进行吸收，并在所述冷却腔11内进行散热。

进一步地，每个所述环体31上还设置有与所述翅片318接触的导热片7，且所述导热片7的内部为空腔结构，所述导热片7的内部填充有降温液。

在本实施方式中，所述导热片7能够吸收所述翅片318上的部分热量，之后通过所述导热片7内的降温液吸收部分热量，以此间接降低高速主轴工作时产生的热量。

进一步地，每个所述导热片7的内部设置有多个均匀分布的球体71。

在本实施方式中，每个所述球体71设置在所述导热片7的内部，并且配合填充在所述导热片7内的降温液，能够降低降温液的温度，以此间接的对高速主轴起到更好的冷却降温效果。

进一步地，每个所述导热片7内部的相邻两个所述球体71之间设置有空管72，且所述空管72的两端分别与相邻两个所述球体71连接。

在本实施方式中，所述空管72的内部为空腔结构，所述空管72能够吸收所述降温液的部分热量，进而降低降温液的温度，以此间接的对高速主轴起到更好的冷却降温效果。

进一步地，每个所述导热片7的外表壁上设置有多个均匀分布的散热片73。

在本实施方式中，所述散热片73用于吸收所述导热片7自身的热量，并对其吸收的热量进行散发，以此间接的对高速主轴起到更好的冷却降温效果。

进一步地，相邻两个所述翅片318之间设置有连接片74。每个所述连接片74上具有透气孔741。每个所述导热片7上具有凹陷槽75。

在本实施方式中，所述连接片74能够吸收相邻两个所述翅片318上的热量，分担所述翅片318上吸收的热量，以此对所述内轴1起到良好的散热降温效果，另外通过在每个所述连接片74上设置所述透气孔741，能够使得所述连接片74自身具有良好的散热效果，以此对高速主轴起到更好的冷却降温效果；此外在每个所述导热片7上设置所述凹陷槽75，能够增加所述导热片7的散热效果，使得高速主轴具有更好的散热降温效果。

请参阅图3，本发明还提供一种采用上述所述的高速主轴的冷却装置的冷却方法，包括如下步骤：

S1：将压缩机的出气端与所述进气管5连通，压缩机的进气端与所述出气管6连通；

S2：开启压缩机，并利用压缩机将气体氟利昂压缩成高压液态氟利昂，液态氟利昂从所述进气管5依次循环流经所述环体31和所述导热管4，吸收所述内轴1热量后，形成气态氟利昂，然后进入至所述出气管6；

S3：利用所述压缩机抽取所述出气管6内的气态氟利昂，再次进行压缩，完成对高速主轴的冷却降温。

其中，通过将压缩机的出气端与所述进气管5连通，压缩机的进气端与所述出气管6连通；开启压缩机，并利用压缩机将气体氟利昂压缩成高压液态氟利昂，液态氟利昂从所述进气管5依次循环流经所述环体31和所述导热管4，吸收所述内轴1热量后，形成气态氟利昂，然后进入至所述出气管6；利用所述压缩机抽取所述出气管6内的气态氟利昂，再次进行压缩，完成对高速主轴的冷却降温，其中通过在所述环体31内设置所述隔片32、所述横挡片33和所述分隔块34，能够增加液态氟利昂停留在所述环体31内的时间，以及所述导热管4呈螺旋状贴合于所述内轴1的外壁，能够增加液态氟利昂停留在所述导热管4内的时间，以此更好的吸收所述内轴1的热量，将更多的热量从所述出气管6带走，以此提升对高速主轴的冷却降温效果。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种高速主轴的冷却装置，其特征在于，

包括内轴、外轴、导热环、导热管、进气管和出气管，所述外轴套设在所述内轴的外部，所述外轴的内壁与所述内轴的外壁之间形成冷却腔，所述导热环与所述内轴固定连接，并套设在所述内轴的外部，所述导热环的数量为多个，多个所述导热环沿所述内轴的长度方向均匀分布，相邻两个所述导热环之间设置有所述导热管，且每个所述导热管呈螺旋状贴合于所述内轴的外壁，所述进气管与所述内轴首端上的所述导热环连通，所述出气管与所述内轴尾端上的所述导热环连通，且所述进气管和所述出气管均朝向同一方向设置；

所述导热环包括环体、隔片、横挡片和分隔块，所述隔片与所述环体固定连接，并位于所述环体的内部，且所述隔片将所述环体分为第一腔体和第二腔体，所述横挡片与所述环体固定连接，并将所述第二腔体分为上腔体和下腔体，所述分隔块的数量为两个，两个所述分隔块分别与所述环体固定连接，并位于所述环体的内部，且将所述下腔体分为第一过渡腔、第二过渡腔和第三过渡腔，每个所述分隔块上具有第一过液孔，所述横挡片上具有与所述第三过渡腔连通的第二过液孔，所述隔片上具有与所述第一过渡腔连通的第三过液孔。

2.如权利要求1所述的高速主轴的冷却装置，其特征在于，

每个所述环体的外表壁上均设置有多个均匀分布的翅片。

3.如权利要求2所述的高速主轴的冷却装置，其特征在于，

每个所述环体上还设置有与所述翅片接触的导热片，且所述导热片的内部为空腔结构，所述导热片的内部填充有降温液。

4.如权利要求3所述的高速主轴的冷却装置，其特征在于，

每个所述导热片的内部设置有多个均匀分布的球体。

5.如权利要求4所述的高速主轴的冷却装置，其特征在于，

每个所述导热片内部的相邻两个所述球体之间设置有空管，且所述空管的两端分别与相邻两个所述球体连接。

6.如权利要求5所述的高速主轴的冷却装置，其特征在于，

每个所述导热片的外表壁上设置有多个均匀分布的散热片。

7.采用如权利要求6所述的高速主轴的冷却装置的冷却方法，其特征在于，包括如下步骤：

将压缩机的出气端与所述进气管连通，压缩机的进气端与所述出气管连通；

开启压缩机，并利用压缩机将气体氟利昂压缩成高压液态氟利昂，液态氟利昂从所述进气管依次循环流经所述环体和所述导热管，吸收所述内轴热量后，形成气态氟利昂，然后进入至所述出气管；

利用所述压缩机抽取所述出气管内的气态氟利昂，再次进行压缩，完成对高速主轴的冷却降温。

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