CN117464038B - 一种加工中心主轴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及加工中心主轴技术领域，尤其涉及一种加工中心主轴。其技术方案包括：安装座、固定安装于安装座上的电机箱、固定安装于电机箱内的电机、固定安装于电机箱上的轴套、转动安装于轴套内的轴体、安装于轴体上的轴承，还包括：冷却系统，所述冷却系统包括设于轴套上且位于轴承一侧的冷却腔和冷却液，所述冷却腔对轴承吸震，所述冷却腔内设有搅拌机构，所述搅拌机构将冷却液在冷却腔内流动的同时进行转动，还包括冷却降温组件，所述冷却降温组件将冷却系统内的冷却液保持恒温。本发明通过冷却系统将冷却液输送进入冷却腔内，与轴承进行热交换，进而对轴承进行降温，从而防止润滑性能下降，使加工中心性能下降。

Description

一种加工中心主轴

技术领域

本发明涉及加工中心主轴技术领域，尤其涉及一种加工中心主轴。

背景技术

加工中心集传统的铣床、钻床为一体，在机械加工方面具有很大的作用，特别是制作零件方面，加工出来的零件具有较高的精度。随着科学技术突飞猛进的发展，机电产品更新换代速度加快，对零件加工的精度和表面质量的要求也愈来愈高。为满足这个复杂多变市场的需求，当前机床正向高速切削、干切削和准干切削方向发展，加工精度也在不断地提高。

加工中心主轴在转动过程中，轴套与轴体之间的轴承会产生大量热量。这是因为轴承在旋转过程中，需要承受主轴产生的巨大负荷和摩擦力，这会导致轴承内部产生热量。另外，轴承的润滑剂在高温下也会产生热量的生成。轴承产生的大量热量会对加工中心主轴的性能和寿命产生影响。如果不能及时有效地冷却，轴承温度升高，可能导致以下问题：润滑性能下降：高温会导致润滑剂性能劣化，减小润滑效果，增加轴承的磨损。精度降低：轴承温度过高，会使轴承内圈与轴颈、外圈与轴承座之间的配合间隙发生变化，从而影响轴承的精度。轴承寿命缩短：高温加速了轴承磨损和疲劳，导致轴承寿命缩短。加工中心性能下降：轴承温度过高，可能会引起加工中心主轴振动、噪声增大，进而影响加工中心的加工精度和稳定性。

冷却液在冷却系统中的作用是吸收热量，降低设备温度。当冷却液与轴承部件接触面积较小的情况下，其吸收热量的能力会减弱，从而降低冷却效果，由于轴套内部空间受限，无法任意的增大冷却液与轴承部件的接触面积，导致冷却效果较差。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术中存在的问题，提出一种能够对轴承快速降温的加工中心主轴。

本发明的技术方案：一种加工中心主轴，包括安装座、固定安装于安装座上的电机箱、固定安装于电机箱内的电机、固定安装于电机箱上的轴套、转动安装于轴套内的轴体、安装于轴体上的轴承，还包括：

冷却系统，所述冷却系统对轴承和电机进行冷却，所述冷却系统包括设于轴套上且位于轴承一侧的冷却腔和冷却液，所述冷却腔对轴承吸震，所述冷却腔内设有搅拌机构，所述搅拌机构将冷却液在冷却腔内流动的同时进行转动，还包括冷却降温组件，所述冷却降温组件将冷却系统内的冷却液保持恒温；

所述电机箱内固定安装有电机挡板，所述电机挡板上固定安装有电机封板，所述电机封板与电机箱的内壁固定连接，所述电机的输出轴与轴体固定连接。

所述电机封板与安装座之间形成保温腔，所述电机封板与电机箱的侧壁和电机挡板之间形成冷却液输送腔，所述冷却降温组件位于保温腔内。

所述冷却系统包括固定安装于电机箱上的水泵，所述水泵的进水口与冷却液输送腔连通，所述水泵的出水口连接有进水管，所述进水管的另一端与冷却腔连通，所述保温腔与冷却腔之间连接有出水管。

所述括冷却降温组件包括固定安装于电机箱上的风机、固定安装于保温腔内的气管，所述气管程涡状线分布在保温腔内，所述气管的一端延伸至保温腔的外侧，气管的另一侧与风机的进风口固定连接。

可选的，所述搅拌机构包括固转动安装于冷却腔内的多根涡轮叶片，所述涡轮叶片圆周阵列在冷却腔内。

可选的，所述电机封板上设有将冷却液输送腔和保温腔连通的通孔，所述通孔内设有阀门。

可选的，所述轴套的底部设有喷淋机构，所述喷淋机构对加工件喷淋冷却液的同时对轴套与轴体的连接处进行降温，所述喷淋机构包括固定安装于轴套上的卡盘，所述卡盘的侧面设有多个输入口，所述卡盘的底部设有多个输出口，所述输入口与输出口之间连接有管道，所述管道位于轴套与轴体连接处的一侧。

与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：通过冷却系统将冷却液输送进入冷却腔内，与轴承进行热交换，将轴承转动产生的热量进行转移，进而对轴承进行降温，从而防止润滑性能下降，从而增加轴承的磨损，使精度降低，进而缩短轴承寿命，使加工中心性能下降；

进一步的，当冷却液进入冷却腔内时，冷却液的流动将带动涡轮叶片进行转动，转动的涡轮叶片将对冷却液进行搅拌，使冷却液吸收的热量能够快速进行混合，且能够使管道内冷却液的每个部分都能够与冷却腔内壁进行接触，提高了冷却效率；

其中，液体具有吸震效果，液体在受到外力冲击时，由于其分子间的作用力较小，分子可以相对容易地重新排列，从而吸收一部分冲击能量，这种现象可以解释为液体的粘滞性和流动性，当外力作用于液体时，液体分子之间的摩擦力会阻碍分子的运动，从而使液体产生形变和内部应力，这些应力会逐渐释放，将冲击能量转化为热能，从而实现吸震效果，从而能够将轴承转动时，产生的微小震动被冷却液进行吸收。

附图说明

图1给出本发明一种剖视图；

图2给出本发明轴套与轴体的结构示意图；

图3给出本发明一种实施例的结构示意图；

图4给出本发明冷却降温组件的结构示意图；

图5给出本发明搅拌机构的结构示意图。

附图标记：1、安装座；101、电机箱；2、轴体；201、轴承；3、轴套；301、冷却腔；302、出水管；303、冷却液输送腔；304、电机封板；305、保温腔；306、水泵；307、进水管；308、涡轮叶片；4、风机；401、气管；5、输入口；501、输出口；502、管道；503、卡盘；6、电机；601、电机挡板。

具体实施方式

下文结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。

实施例

如图1-2所示，本发明提出的一种加工中心主轴，包括安装座1、固定安装于安装座1上的电机箱101、固定安装于电机箱101内的电机6，电机箱101内固定安装有电机挡板601，电机挡板601上固定安装有电机封板304，电机封板304与电机箱101的内壁固定连接，电机6的输出轴与轴体2固定连接，启动电机6即可带动轴体2进行转动，进而进行切削工作。

如图1-3所示，电机封板304与安装座1之间形成保温腔305，电机封板304与电机箱101的侧壁和电机挡板601之间形成冷却液输送腔303，固定安装于电机箱101上的轴套3、转动安装于轴套3内的轴体2、安装于轴体2上的轴承201，还包括：冷却系统，冷却系统对轴承201和电机6进行冷却，冷却系统包括设于轴套3上且位于轴承201一侧的冷却腔301和冷却液，冷却腔301对轴承201吸震，冷却系统包括固定安装于电机箱101上的水泵306，水泵306的进水口与冷却液输送腔303连通，水泵306的出水口连接有进水管307，进水管307的另一端与冷却腔301连通，保温腔305与冷却腔301之间连接有出水管302，启动水泵306即可将冷却液输送腔303内的冷却液抽出，通过进水管307进入冷却腔301内，并在冷却腔301内与轴承201进行热交换，将轴承201转动产生的热量进行转移，进而对轴承进行降温，吸热后的冷却液通过出水管302进入保温腔305内，从而防止润滑性能下降，从而增加轴承的磨损，使精度降低，进而缩短轴承寿命，使加工中心性能下降；

进一步的，液体具有吸震效果，液体在受到外力冲击时，由于其分子间的作用力较小，分子可以相对容易地重新排列，从而吸收一部分冲击能量，这种现象可以解释为液体的粘滞性和流动性，当外力作用于液体时，液体分子之间的摩擦力会阻碍分子的运动，从而使液体产生形变和内部应力，这些应力会逐渐释放，将冲击能量转化为热能，从而实现吸震效果，从而能够将轴承转动时，产生的微小震动进行吸收。

如图5所示，冷却腔301内设有搅拌机构，搅拌机构将冷却液在冷却腔301内流动的同时进行转动，搅拌机构包括固转动安装于冷却腔301内的多根涡轮叶片308，涡轮叶片308圆周阵列在冷却腔301内，当冷却液进入冷却腔301内时，冷却液的流动将带动涡轮叶片308进行转动，转动的涡轮叶片308将对冷却液进行搅拌，使冷却液吸收的热量能够快速进行混合，且能够使管道内冷却液的每个部分都能够与冷却腔301内壁进行接触，提高了冷却效率，因为热传递需要时间，而同一时间内温差越大，吸收的热量越多，对冷却液进行搅拌使冷却液的每个部分都能够与冷却腔301的内壁进行充分接触，避免的冷却液进入冷却腔301内后始终只有与冷却腔301内壁接触的一侧对热量进行吸收，然后在传递给其他部分的冷却液，这样将导致冷却效率较慢，且轴承201始终保持高速转动，一直在产生热量，需要较高的传导效率才能够保证轴承201不会因为高温而使加工性能下降。

如图1和图4所示，还包括冷却降温组件，冷却降温组件位于保温腔305内，却降温组件将冷却系统内的冷却液保持恒温，括冷却降温组件包括固定安装于电机箱101上的风机4、固定安装于保温腔305内的气管401，气管401程涡状线分布在保温腔305内，气管401的一端延伸至保温腔305的外侧，气管401的另一侧与风机4的进风口固定连接，电机封板304上设有将冷却液输送腔303和保温腔305连通的通孔，通孔内设有阀门，冷却液的主要作用是在发动机运行过程中吸收和带走热量，以保持工作温度在适宜范围内，冷却液长时间的工作会导致其温度升高，高温下的冷却液会加速橡胶密封件、水泵、风扇皮带等零部件的老化和损坏，因此当吸收热量后的冷却液进入保温腔305后，启动风机4，将从气管401进行吸气，将外界冷风吸入气管401内，气管401程涡状线分布使气管401与冷却液的接触面积增大，冷气与冷却液进行热交换后从风机4排出，进而对温度较高的冷却液进行降温，防止了高温下的冷却液加速橡胶密封件的老化，且通过阀门将温度降低后的冷却液送入冷却液输送腔303内再次进行循环，冷却液输送腔303内的冷却液对电机6产生的热量进行吸附。

如图1-3所示，轴套3的底部设有喷淋机构，喷淋机构对加工件喷淋冷却液的同时对轴套3与轴体2的连接处进行降温，喷淋机构包括固定安装于轴套3上的卡盘503，卡盘503的侧面设有多个输入口5，卡盘503的底部设有多个输出口501，输入口5与输出口501之间连接有管道502，管道502位于轴套3与轴体2连接处的一侧，将外界冷却液接入输入口5内，通过管道502将冷却液输送至轴套3与轴体2连接处对热量进行吸收，然后通过输出口501对刀具进行喷淋散热。

工作原理：启动电机6即可带动轴体2进行转动，进而使轴承201进行转动，从而产生热量，启动水泵306将冷却液输送腔303内的冷却液抽出，通过进水管307进入冷却腔301内，并在冷却腔301内与轴承201进行热交换，将轴承201转动产生的热量进行转移，进而对轴承进行降温，当冷却液进入冷却腔301内时，冷却液的流动将带动涡轮叶片308进行转动，转动的涡轮叶片308将对冷却液进行搅拌，使冷却液吸收的热量能够快速进行混合，且能够使管道内冷却液的每个部分都能够与冷却腔301内壁进行接触，提高了冷却效率，吸热后的冷却液通过出水管302进入保温腔305内，随后启动风机4，从气管401进行吸气，将外界冷风吸入气管401内，气管401程涡状线分布使气管401与冷却液的接触面积增大，冷气与冷却液进行热交换后从风机4排出，进而对温度较高的冷却液进行降温，防止了高温下的冷却液加速橡胶密封件的老化，且通过阀门将温度降低后的冷却液送入冷却液输送腔303内再次进行循环，从而防止润滑性能下降，从而增加轴承的磨损，使精度降低，进而缩短轴承寿命，使加工中心性能下降。

上述具体实施例仅仅是本发明的几种可选的实施例，基于本发明的技术方案和上述实施例的相关启示，本领域技术人员可以对上述具体实施例做出多种替代性的改进和组合。

Claims (4)

1.一种加工中心主轴，包括安装座（1）、固定安装于安装座（1）上的电机箱（101）、固定安装于电机箱（101）内的电机（6）、固定安装于电机箱（101）上的轴套（3）、转动安装于轴套（3）内的轴体（2）、安装于轴体（2）上的轴承（201），其特征在于，还包括：冷却系统，所述冷却系统对轴承（201）和电机（6）进行冷却，所述冷却系统包括设于轴套（3）上且位于轴承（201）一侧的冷却腔（301）和冷却液，所述冷却腔（301）对轴承（201）吸震，所述冷却腔（301）内设有搅拌机构，所述搅拌机构将冷却液在冷却腔（301）内流动的同时进行转动，还包括冷却降温组件，所述冷却降温组件将冷却系统内的冷却液保持恒温；所述电机箱（101）内固定安装有电机挡板（601），所述电机挡板（601）上固定安装有电机封板（304），所述电机封板（304）与电机箱（101）的内壁固定连接，所述电机（6）的输出轴与轴体（2）固定连接；所述电机封板（304）与安装座（1）之间形成保温腔（305），所述电机封板（304）与电机箱（101）的侧壁和电机挡板（601）之间形成冷却液输送腔（303），所述冷却降温组件位于保温腔（305）内；所述冷却系统包括固定安装于电机箱（101）上的水泵（306），所述水泵（306）的进水口与冷却液输送腔（303）连通，所述水泵（306）的出水口连接有进水管（307），所述进水管（307）的另一端与冷却腔（301）连通，所述保温腔（305）与冷却腔（301）之间连接有出水管（302）；所述括冷却降温组件包括固定安装于电机箱（101）上的风机（4）、固定安装于保温腔（305）内的气管（401），所述气管（401）程涡状线分布在保温腔（305）内，所述气管（401）的一端延伸至保温腔（305）的外侧，气管（401）的另一侧与风机（4）的进风口固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种加工中心主轴，其特征在于，所述搅拌机构包括固转动安装于冷却腔（301）内的多根涡轮叶片（308），所述涡轮叶片（308）圆周阵列在冷却腔（301）内。

3.根据权利要求1所述的一种加工中心主轴，其特征在于，所述电机封板（304）上设有将冷却液输送腔（303）和保温腔（305）连通的通孔，所述通孔内设有阀门。

4.根据权利要求1所述的一种加工中心主轴，其特征在于，所述轴套（3）的底部设有喷淋机构，所述喷淋机构对加工件喷淋冷却液的同时对轴套（3）与轴体（2）的连接处进行降温，所述喷淋机构包括固定安装于轴套（3）上的卡盘（503），所述卡盘（503）的侧面设有多个输入口（5），所述卡盘（503）的底部设有多个输出口（501），所述输入口（5）与输出口（501）之间连接有管道（502），所述管道（502）位于轴套（3）与轴体（2）连接处的一侧。