CN116652689A - 一种自动力机床拖动降温系统及降温方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动力机床拖动降温系统及降温方法，涉及机械设备领域，该自动力机床拖动降温系统设置在内腔中，内腔由固定元件、移动元件和防护元件合围形成，该系统包括：丝杠，一端与动力源连接；支撑组件，与固定元件连接，丝杠贯穿于支撑组件并与支撑组件转动连接；叶片组件，通过支撑组件与丝杠的另一端连接；该降温系统在不增加动力源的情况下，在原有机床上进行微小的结构调整，实现对内腔的降温和拖动装置的热误差的减小。

Description

一种自动力机床拖动降温系统及降温方法

技术领域

本发明属于机械设备领域，更具体地，涉及一种自动力机床拖动降温系统及降温方法。

背景技术

作为将旋转运动转换为直线运动或将直线运动转换为旋转运动的机械元件，公知有滚珠丝杠等丝杠装置，现代制造业中的数控机床普遍以滚珠丝杠系统作为其进给传动机构，而随着制造业的发展，精密数控机床的加工效率愈来愈高，因此需要提高进给速度。数控机床在较大的切削负载作用下，随着进给系统速度的提高，丝杠系统摩擦加大，丝杠温升提高，热变形加重，定位精度降低，最终影响机床的加工精度。并且由温升引起的热误差在总误差中起到了主导作用。

针对拖动系统的冷却现有技术主要采用丝杠内部液冷和整体外部风冷两种方式。第一种方式需要往中空丝杠的内腔注入冷却液并使冷却液进行循环，从而使主要发热源丝杠进行降温，减少热误差；第二种方式需要引入动力源即气源，对丝杠进行定点风冷降温，有时还需引入控制系统对空气的大小或方向进行控制。

现有技术中第一种的液冷方式需要中空丝杠，然而中空丝杠的强度和使用寿命不如实心丝杠，不能代替实心丝杠普遍应用于机床中，在关键部件中加工冷却槽，也会破坏零部件原有的结构，影响其强度和寿命。而且，采用此方式的技术还需考虑冷却液的泄露，需研发对应的密封技术，且对于含防护的拖动装置内部空间有限，过于复杂的结构会导致设备不便于安装。

第二种的气冷方式不需要中空丝杠，但需要喷气组，检测装置，控制装置等，过多的机构装置引入导致含防护的拖动装置外形尺寸加大，不符合节能精简的要求，且此技术亦需要新的动力源。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供了一种自动力机床拖动降温系统及降温方法，该降温系统在不增加动力源的情况下，在原有机床上进行微小的结构调整，实现对内腔的降温和拖动装置的热误差的减小。

为了实现上述目的，本发明提供了一种自动力机床拖动降温系统，该自动力机床拖动降温系统设置在内腔中，所述内腔由固定元件、移动元件和防护元件合围形成，该系统包括：

丝杠，一端与动力源连接；

支撑组件，与所述固定元件连接，所述丝杠贯穿于所述支撑组件并与所述支撑组件转动连接；

叶片组件，通过所述支撑组件与所述丝杠的另一端连接。

可选地，所述移动元件通过丝杠螺母转动设置在所述丝杠上，所述叶片组件设置在所述防护元件内。

可选地，所述支撑组件包括：

第一支撑件，内腔通过第一轴承组与所述丝杠的一端连接，所述动力源与所述第一支撑件连接；

联轴器，通过同轴锁紧方式将所述动力源和所述丝杠连接；

第二支撑件，内腔通过第二轴承组与所述丝杠的另一端连接，所述第二轴承组的内环通过隔套与所述叶片组件连接。

可选地，所述丝杠的另一端设置有锁紧螺母，所述锁紧螺母与所述隔套分别设置在所述叶片组件的两侧。

可选地，所述叶片组件包括中轴柄和多个叶片，所述叶片在所述中轴柄的外周均匀设置，所述中轴柄的两端分别与所述锁紧螺母与所述隔套相抵靠。

可选地，所述隔套和所述中轴柄的内环直径大于所述丝杠的另一端的外环直径。

可选地，所述第一支撑件的端部开设有第一容纳腔，所述第一轴承组的一端与所述第一容纳腔的底壁相贴合，所述第一轴承组的另一端与第一压紧元件相贴合。

可选地，所述第二支撑件的端部开设有第二容纳腔，所述第二轴承组的一端与所述第二容纳腔的底壁相贴合，所述第二轴承组的另一端与第二压紧元件相贴合。

可选地，所述第一轴承组的外环与所述第一支撑件的内腔过盈配合连接，所述第一轴承组的内环与所述丝杠的端头过盈配合连接。

本发明还提供了一种自动力机床拖动降温方法，利用上述的自动力机床拖动降温系统，该方法包括：

当所述丝杠带动所述移动元件运行时，所述丝杠通过所述支撑组件带动所述叶片组件转动。

本发明提供了一种自动力机床拖动降温系统及降温方法，其有益效果在于：该自动力机床拖动降温系统中叶片组件和移动元件采用同一个动力源，无需增加多余的动力源和耗材，从而达到节能的效果，并且该降温系统简单，丝杠通过支撑组件与固定元件进行连接，并且该降温系统设置在固定元件、移动元件和防护元件之间的空腔中，占用空间很小，从而达到了高性价比的目的，通过叶片组件转动使防护元件中的热量快速排走，使热误差降低率达60％，从而提高整机精度的目的。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的带有一种自动力机床拖动降温系统的机床的外部结构示意图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的带有一种自动力机床拖动降温系统的机床的内部结构示意图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的一种自动力机床拖动降温系统的机床的外部结构示意图。

图4示出了根据本发明的一个实施例的一种自动力机床拖动降温系统的机床的内部结构示意图。

图5示出了根据本发明的一个实施例的叶片组件的结构示意图。

图6示出了图5的侧视图。

附图标记说明：

1、固定元件；2、移动元件；3、防护元件；4、丝杠；5、动力源；6、第一支撑件；7、第一轴承组；8、联轴器；9、第二支撑件；10、第二轴承组；11、隔套；12、锁紧螺母；13、中轴柄；14、叶片；15、第一压紧元件；16、第二压紧元件；17、叶片组件。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明提供了一种自动力机床拖动降温系统，该自动力机床拖动降温系统设置在内腔中，内腔由固定元件、移动元件和防护元件合围形成，该系统包括：

丝杠，一端与动力源连接；

支撑组件，与固定元件连接，丝杠贯穿于支撑组件并与支撑组件转动连接；

叶片组件，通过支撑组件与丝杠的另一端连接。

具体的，该降温系统设置在机床的固定元件、移动元件和防护元件之间形成的内腔中，丝杠将动力源的动力输出，通过支撑组件的一部分结构与叶片组件进行连接，这样动力源能够带动叶片组件转动，对机床进行降温；丝杠通过支撑组件与固定元件进行连接，这样在该降温系统运行的时候能够保证连接稳定，该降温系统直接与机床连接，不会增大机床的占用空间，从而达到高性价比的目的。

可选地，移动元件通过丝杠螺母转动设置在丝杠上，叶片组件设置在防护元件内。

具体的，丝杠除了能够带动叶片组件进行转动，对机床的运行温度进行有效降温外，丝杠还能带动移动元件在机床的Z轴方向上进行移动，从而实现机床的正常工作，这样该降温系统无需另外增加动力元件，只需要借用机床上原有的动力源与丝杠进行连接即可，这样能够达到节能的效果；另外，为了提高该降温系统的工作效率，将叶片组件直接设置在防护元件中，在机床运行的时候，不但对机床工作温度进行有效控制，还能将防护元件中沉积的灰尘进行清除，保证机床在恒温状态下工作，避免机床零件高温变形，影响加工精度和使用寿命。

可选地，支撑组件包括：

第一支撑件，内腔通过第一轴承组与丝杠的一端连接，动力源与第一支撑件连接；

联轴器，通过同轴锁紧方式将动力源和丝杠连接；

第二支撑件，内腔通过第二轴承组与丝杠的另一端连接，第二轴承组的内环通过隔套与叶片组件连接。

具体的，丝杠通过支撑组件与固定元件进行连接，第一支撑件和第二支撑件分别设置在丝杠的两端，第一支撑件还与动力源进行连接，丝杠的一端通过第一轴承组转动设置在第一支撑件中，动力源通过联轴器与丝杠进行连接，从而带动丝杠进行转动，丝杠的另一端通过第二轴承组转动设置在第二支撑件中，这样丝杠能够相对固定元件进行转动，从而使移动元件能够在丝杠的轴向方向进行移动，同时丝杠还能通过隔套带动叶片组件进行转动，在机床运动的时候对机床进行降温。

可选地，丝杠的另一端设置有锁紧螺母，锁紧螺母与隔套分别设置在叶片组件的两侧。

具体的，丝杠的另一端通过锁紧螺母与隔套和叶片组件进行配合，其中锁紧螺母通过丝杠上的螺纹线形成侧向锁紧力，锁紧力一部分将丝杠的端头侧面牢牢抵靠在第二轴承组的内环周向侧面上，锁紧力另一部分将隔套和叶片组件的侧面抵靠在第二轴承组的端部上，这样丝杠带动第二轴承组转动的同时，第二轴承组能够通过隔套带动叶片组件进行转动，实现叶片组件的转动，实现对机床的防护元件内的降温。

可选地，叶片组件包括中轴柄和多个叶片，叶片在中轴柄的外周均匀设置，中轴柄的两端分别与锁紧螺母与隔套相抵靠。

可选地，隔套和中轴柄的内环直径大于丝杠的另一端的外环直径。

具体的，中轴柄呈筒状，且中轴柄的两端面有垂直精度，叶片均匀设置在中轴柄的外周侧壁上，中轴柄和隔套均不与丝杠直接接触，通过锁紧螺母将中轴柄和隔套挤向第二轴承组的内环端面上，这样叶片组件就能实现转动，从而对防护元件内进行降温。

在一个实施例中，叶片设置有四个，均布在轴柄，单叶片自身为15度夹角，表面成曲面放样。夹具两侧叶片半径均为30mm，水平位差10mm。

可选地，第一支撑件的端部开设有第一容纳腔，第一轴承组的一端与第一容纳腔的底壁相贴合，第一轴承组的另一端与第一压紧元件相贴合。

可选地，第二支撑件的端部开设有第二容纳腔，第二轴承组的一端与第二容纳腔的底壁相贴合，第二轴承组的另一端与第二压紧元件相贴合。

具体的，在第一支撑件在端部开设有容纳腔，将第一轴承组受到第一压紧元件贴合挤压，这样第一轴承组在轴向方向上与第一容纳腔的底壁形成压紧力，同时第一轴承组的外周表面还与第一容纳腔的侧壁相贴合，这样第一轴承组的连接强度能够提高，保证降温系统的正常转动。第二支撑件上同样设置有第二容纳腔和第二压紧元件，设置的原理与第一支撑件上相同。

可选地，第一轴承组的外环与第一支撑件的内腔过盈配合连接，第一轴承组的内环与丝杠的端头过盈配合连接。

具体的， 第一轴承组和第二轴承组分别在第一支撑件和第二支撑件上连接方式相同，以第一轴承组为例，第一轴承组的外部与第一支撑件的内腔贴合转动，第一轴承组的内部与丝杠的端头外周表面贴合转动，这样丝杠与第一轴承组实现了同轴联动，第二轴承组的内外侧也是同样原理。

本发明还提供了一种自动力机床拖动降温方法，利用上述的自动力机床拖动降温系统，该方法包括：

当丝杠带动移动元件运行时，丝杠通过支撑组件带动叶片组件转动。

具体的，该降温系统在机床运行的时候，通过同一个动力源，在丝杠带动移动元件进行轴向移动时，丝杠还能通过隔套带动叶片组件进行转动，时刻对机床的运行温度进行控制，使机床内腔中热量快速与外界交互，达到降温的效果。

实施例

如图1至图6所示，本发明提供了一种自动力机床拖动降温系统，该自动力机床拖动降温系统设置在内腔中，内腔由固定元件1、移动元件2和防护元件3合围形成，该系统包括：

丝杠4，一端与动力源5连接；

支撑组件，与固定元件1连接，丝杠4贯穿于支撑组件并与支撑组件转动连接；

叶片组件17，通过支撑组件与丝杠4的另一端连接。

在本实施例中，移动元件2通过丝杠螺母转动设置在丝杠4上，叶片组件设置在防护元件3内。

在本实施例中，支撑组件包括：

第一支撑件6，内腔通过第一轴承组7与丝杠4的一端连接，动力源5与第一支撑件6连接；

联轴器8，通过同轴锁紧方式将动力源5和丝杠4连接；

第二支撑件9，内腔通过第二轴承组10与丝杠4的另一端连接，第二轴承组10的内环通过隔套11与叶片组件17连接。

在本实施例中，丝杠4的另一端设置有锁紧螺母12，锁紧螺母12与隔套11分别设置在叶片组件17的两侧。

在本实施例中，叶片组件包括中轴柄13和多个叶片14，叶片14在中轴柄13的外周均匀设置，中轴柄13的两端分别与锁紧螺母12与隔套11相抵靠。

在本实施例中，隔套11和中轴柄13的内环直径大于丝杠4的另一端的外环直径。

在本实施例中，第一支撑件6的端部开设有第一容纳腔，第一轴承组7的一端与第一容纳腔的底壁相贴合，第一轴承组7的另一端与第一压紧元件15相贴合。

在本实施例中，第二支撑件9的端部开设有第二容纳腔，第二轴承组10的一端与第二容纳腔的底壁相贴合，第二轴承组10的另一端与第二压紧元件16相贴合。

在本实施例中，第一轴承组7的外环与第一支撑件6的内腔过盈配合连接，第一轴承组7的内环与丝杠4的端头过盈配合连接。

本发明还提供了一种自动力机床拖动降温方法，利用上述的自动力机床拖动降温系统，该方法包括：

当丝杠4带动移动元件2运行时，丝杠4通过支撑组件带动叶片组件17转动。

综上，该自动力机床拖动降温系统在机床原有结构基础上，使用动力源5和丝杠4与叶片组件17进行驱动连接，在丝杠4带动移动元件进行轴向移动时，同时带动叶片14进行转动，使防护元件3内的热量快速与外界交互，保证机床的工作温度，达到相对恒温的状态；并且，将丝杠4通过支撑组件与固定元件1进行连接，使该降温系统处于内腔中，无需多余的安装空间，还没有改变原有机床结构，达到了节能和降温的效果。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种自动力机床拖动降温系统，其特征在于，该自动力机床拖动降温系统设置在内腔中，所述内腔由固定元件、移动元件和防护元件合围形成，该系统包括：

丝杠，一端与动力源连接；

支撑组件，与所述固定元件连接，所述丝杠贯穿于所述支撑组件并与所述支撑组件转动连接；

叶片组件，通过所述支撑组件与所述丝杠的另一端连接。

2.根据权利要求1所述的自动力机床拖动降温系统，其特征在于，所述移动元件通过丝杠螺母转动设置在所述丝杠上，所述叶片组件设置在所述防护元件内。

3.根据权利要求1所述的自动力机床拖动降温系统，其特征在于，所述支撑组件包括：

第一支撑件，所述第一支撑件的内腔通过第一轴承组与所述丝杠的一端连接，所述动力源与所述第一支撑件连接；

联轴器，通过同轴锁紧方式将所述动力源和所述丝杠连接；

第二支撑件，所述第二支撑件的内腔通过第二轴承组与所述丝杠的另一端连接，所述第二轴承组的内环通过隔套与所述叶片组件连接。

4.根据权利要求3所述的自动力机床拖动降温系统，其特征在于，所述丝杠的另一端设置有锁紧螺母，所述锁紧螺母与所述隔套分别设置在所述叶片组件的两侧。

5.根据权利要求4所述的自动力机床拖动降温系统，其特征在于，所述叶片组件包括中轴柄和多个叶片，所述叶片在所述中轴柄的外周均匀设置，所述中轴柄的两端分别与所述锁紧螺母与所述隔套相抵靠。

6.根据权利要求5所述的自动力机床拖动降温系统，其特征在于，所述隔套和所述中轴柄的内环直径大于所述丝杠的另一端的外环直径。

7.根据权利要求3所述的自动力机床拖动降温系统，其特征在于，所述第一支撑件的端部开设有第一容纳腔，所述第一轴承组的一端与所述第一容纳腔的底壁相贴合，所述第一轴承组的另一端与第一压紧元件相贴合。

8.根据权利要求3所述的自动力机床拖动降温系统，其特征在于，所述第二支撑件的端部开设有第二容纳腔，所述第二轴承组的一端与所述第二容纳腔的底壁相贴合，所述第二轴承组的另一端与第二压紧元件相贴合。

9.根据权利要求3所述的自动力机床拖动降温系统，其特征在于，所述第一轴承组的外环与所述第一支撑件的内腔过盈配合连接，所述第一轴承组的内环与所述丝杠的端头过盈配合连接。

10.一种自动力机床拖动降温方法，利用根据权利要求1-9任一项所述的自动力机床拖动降温系统，其特征在于，该方法包括：

当所述丝杠带动所述移动元件运行时，所述丝杠通过所述支撑组件带动所述叶片组件转动。