CN212704383U - 具有冷却结构和功能的立式加工中心皮带式主轴箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了具有冷却结构和功能的立式加工中心皮带式主轴箱，属于机床设备技术领域，包括机头、主轴、主电机和主电机连接板，其特征在于主电机连接板内部穿设有相连冷却通道，机头内部设置有围绕主轴的换热腔室Ⅰ和换热腔室Ⅱ，位于皮带与主轴上的带轮Ⅰ、带轮Ⅱ啮合传动处设置有空腔，换热腔室Ⅱ的腔室外壁设有内凹而成的换热弧形面，本实用新型的有益效果是：分别对皮带式机械主轴、主电机等热源存在位置进行了冷却，通道集中在热源附近，距离短，可以最大限度发挥冷却效果，空腔、散热口和换热弧形面，可以导出因啮合摩擦产生的热量，实现了气体散热和换热介质结合，解决了皮带式结构主轴箱中皮带产热较多且冷却通道不容易设置的问题。

Description

具有冷却结构和功能的立式加工中心皮带式主轴箱

技术领域：

本发明属于机床设备技术领域，更具体地涉及具有冷却结构和功能的立式加工中心皮带式主轴箱。

背景技术：

对于皮带式结构主轴箱，随着机床运行时间增加，主轴转动使主轴温度升高、电机转动使电机温度升高，同时皮带与带轮的啮合传动产生的摩擦热也最终会传递在主轴和主电机上。以上情况产生的热量一方面会使主轴和主电机本身产生热变形，进而影响机床加工精度；另外一方面，主轴和主电机散发出的越来越多的热量，除少量散失在空气中外，更多的热量都被传递在机头上，机头受热也会产生热变形，最终也会影响机床的加工精度。

目前皮带式结构主轴箱的冷却系统只能针对于主轴或主电机单一的进行降温，在实际生产制造过程中，一般额外增加油冷机对主轴进行冷却，主电机没有进行冷却，这种方式的冷却效果显然具有局部性，冷却效果不理想；

专利号为201811101395.9的国家发明专利公开了一种电机和电主轴冷却系统，实现了对于电机和电主轴冷却系统，能够对电机和电主轴同时进行降温；

但是该专利中描述的电主轴和电机为一体结构，冷却通道均分布在电主轴本体上，由于皮带式结构主轴箱为组合安装而并不是一体式结构，还设置有产热较多的皮带，均匀分布的冷却通道并不能适用于解决目前普遍且广泛应用的机械主轴及主电机这种分体式结构的散热问题。

因此如何更好地解决皮带式结构机械主轴和主电机的散热问题，是目前急需解决的难题。

发明内容：

为解决上述问题，克服现有技术的不足，本发明提供了一种对电机和电主轴同时进行降温的具有冷却结构和功能的立式加工中心皮带式主轴箱，

解决的第一个技术问题是：对具有冷却结构和功能的立式加工中心皮带式主轴箱的电机和电主轴同时进行降温；

解决的第二个技术问题是：皮带式结构主轴箱为组合安装而并不是一体式结构，还设置有产热较多的皮带，均匀分布的冷却通道并不能适用。

本发明解决上述技术问题的具体技术方案为：具有冷却结构和功能的立式加工中心皮带式主轴箱，包括机头、主轴、主电机和主电机连接板，其特征在于所述主轴通过转动连接固定在机头的套筒内，主电机通过螺钉和主电机连接板与机头相连，主轴和主电机之间通过主轴上的带轮Ⅰ、皮带及主电机上的带轮Ⅱ传动相连；

所述主电机连接板内部沿横向和纵向穿设有相连的预设数量的冷却通道，主电机连接板上端面的开设有连接冷却通道的进口Ⅲ和出口Ⅲ，所述机头内部设置有围绕主轴的换热腔室Ⅰ和换热腔室Ⅱ，所述冷却通道、换热腔室Ⅰ和换热腔室Ⅱ内设置有冷却液，

所述换热腔室Ⅱ上方的机头内部，位于皮带与主轴上的带轮Ⅰ、带轮Ⅱ啮合传动处设置有空腔，空腔的侧壁设置有连通机头1侧壁的散热窗。

进一步地，所述的冷却通道包括横冷却通道Ⅰ、横冷却通道Ⅱ、横冷却通道Ⅲ、纵冷却通道Ⅰ和纵冷却通道Ⅱ，进口Ⅲ与横冷却通道Ⅲ的一端相通，横冷却通道Ⅲ依次与纵冷却通道Ⅱ、横冷却通道Ⅰ、纵冷却通道Ⅰ和横冷却通道Ⅱ相连，横冷却通道Ⅱ的端部与出口Ⅲ相通。

进一步地，所述的冷却通道与主电机连接板侧端面的开口均通过丝堵封堵。

进一步地，所述换热腔室Ⅰ的上下两端分别设置有连接机头外壁的进口Ⅰ和出口Ⅰ，所述换热腔室Ⅱ的上下两端分别设置有连接机头外壁的进口Ⅱ和出口Ⅱ。

进一步地，所述换热腔室Ⅱ的腔室外壁设有内凹而成的换热弧形面。

本实用新型的有益效果是：

1.提供的一种皮带式主轴箱结构，分别对皮带式机械主轴、主电机等热源存在位置进行了冷却，通道集中在热源附近，距离短，可以最大限度发挥冷却效果，进而可以改善皮带式主轴箱因受热温度升高影响加工质量的问题；

2.主轴箱设置腔体空间较大，冷却液大量聚集在主轴前半部后半部，包围住主轴，可以最大限度的对主轴进行冷却，带走主轴产生的热量；

3.对于皮带传动结构设置有空腔、散热口和换热弧形面，可以导出因啮合摩擦产生的热量，实现了气体散热和换热介质结合，解决了皮带式结构主轴箱中皮带产热较多且冷却通道不容易设置的问题，整体结构简单、实施方便、造价低廉，更可以应对不同的环境。

附图说明：

附图1是本实用新型结构示意图；

附图2是本实用新型纵向剖视图结构示意图；

附图3是本实用新型横向剖视图结构示意图；

附图4是本实用新型主电机连接板结构示意图；附图中：

1.机头；2.主轴；3.主电机；4.主电机连接板；5.进口Ⅰ；6.出口Ⅰ；7.进口Ⅱ；8.出口Ⅱ；9.进口Ⅲ；10.出口Ⅲ；11.换热腔室Ⅰ；12.换热腔室Ⅱ；13.带轮Ⅱ；14.带轮Ⅰ；15.皮带；16.横冷却通道Ⅱ；17.横冷却通道Ⅲ；18.散热窗；19.横冷却通道Ⅰ；20.纵冷却通道Ⅰ；21.纵冷却通道Ⅱ。

具体实施方式：

为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，现在将参考附图1-4更全面地描述。在对本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“后”、“左下”、“右上”、“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实用新型和简化描述，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实用新型保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实用新型的具体实施方式：所述的具有冷却结构和功能的立式加工中心皮带式主轴箱，包括机头1、主轴2、主电机3和主电机连接板4，其特征在于所述主轴2通过转动连接固定在机头1的套筒内，主电机3通过螺钉和主电机连接板4与机头1相连，主轴2和主电机3之间通过主轴2上的带轮Ⅰ14、皮带15及主电机3上的带轮Ⅱ13传动相连；

所述主电机连接板4内部沿横向和纵向穿设有相连的预设数量的冷却通道，主电机连接板4上端面的开设有连接冷却通道的进口Ⅲ9和出口Ⅲ10，所述机头1内部设置有围绕主轴2的换热腔室Ⅰ11和换热腔室Ⅱ12，所述冷却通道、换热腔室Ⅰ11和换热腔室Ⅱ12内设置有冷却液，

所述换热腔室Ⅱ12上方的机头1内部，位于皮带15与主轴2上的带轮Ⅰ14、带轮Ⅱ13啮合传动处设置有空腔，空腔的侧壁设置有连通机头1侧壁的散热窗18。

所述的冷却通道包括横冷却通道Ⅰ19、横冷却通道Ⅱ16、横冷却通道Ⅲ17、纵冷却通道Ⅰ20和纵冷却通道Ⅱ21，进口Ⅲ9与横冷却通道Ⅲ17的一端相通，横冷却通道Ⅲ17依次与纵冷却通道Ⅱ21、横冷却通道Ⅰ19、纵冷却通道Ⅰ20和横冷却通道Ⅱ16相连，横冷却通道Ⅱ16的端部与出口Ⅲ10相通。

所述的冷却通道与主电机连接板4侧端面的开口均通过丝堵封堵。

所述换热腔室Ⅰ11的上下两端分别设置有连接机头1外壁的进口Ⅰ5和出口Ⅰ6，所述换热腔室Ⅱ12的上下两端分别设置有连接机头1外壁的进口Ⅱ7和出口Ⅱ8。

所述换热腔室Ⅱ12的腔室外壁设有内凹而成的换热弧形面。

需要说明的是，本实用新型为具有冷却结构和功能的立式加工中心皮带式主轴箱，具体工作时，

1.在传动过程中，主轴2转动、主电机3转动、皮带15与带轮Ⅱ13啮合时都会产生热量，这些热量一部分散失在空气中，其余则聚集在主轴2和主电机3本体上；

机头1上，在主轴2周围设置有换热腔室Ⅰ11和换热腔室Ⅱ12，冷却液通过机头1上的进口Ⅰ5进入到机头换热腔室Ⅰ11，如图2图3，通过机头1上的进口Ⅱ7进入到机头换热腔室Ⅱ12，循环的冷却液通过换热腔室Ⅰ11和换热腔室Ⅱ12时对主轴2所在机头位置进行冷却，换热腔室Ⅰ11和换热腔室Ⅱ12中冷却液最终分别由机头1上的出口Ⅰ6和出口Ⅱ8流出，从而带走主轴2的热量。

主电机连接板4上设置有五个联通冷却通道，如图4，除进口Ⅲ9和出口Ⅲ10之外，其余出口全部用丝堵封堵；这样设计易于加工，降低生产成本；

冷却液通过主电机连接板4上进口Ⅲ9进入冷却通道，横冷却通道Ⅲ17依次与纵冷却通道Ⅱ21、横冷却通道Ⅰ19、纵冷却通道Ⅰ20和横冷却通道Ⅱ16，最终通过出口Ⅲ10流出，实现一周循环，从而带走主电机3的热量；

在机头1内部，位于皮带15与主轴2上的带轮Ⅰ14、带轮Ⅱ13啮合传动处设置有空腔，如图2所示，便于散发出摩擦产生的热量，避免因狭小局部空间而迅速聚集热量；另外，在机头1两侧都设置有散热窗18的窗口，进一步使散失在空腔中的热量导出，

特别的，换热腔室Ⅱ12的腔室外壁设有内凹而成的换热弧形面，增加了气体换热和冷介质换热两种换热方式的接触面积，进一步地易于将摩擦产生的热量通过换热弧形面随着换热腔室的冷却液排出，解决了皮带式结构主轴箱中皮带15产热较多且冷却通道不容易设置的问题。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.具有冷却结构和功能的立式加工中心皮带式主轴箱，包括机头(1)、主轴(2)、主电机(3)和主电机连接板(4)，其特征在于所述主轴(2)通过转动连接固定在机头(1)的套筒内，主电机(3)通过螺钉和主电机连接板(4)与机头(1)相连，主轴(2)和主电机(3)之间通过主轴(2)上的带轮Ⅰ(14)、皮带(15)及主电机(3)上的带轮Ⅱ(13)传动相连；

所述主电机连接板(4)内部沿横向和纵向穿设有相连的预设数量的冷却通道，主电机连接板(4)上端面的开设有连接冷却通道的进口Ⅲ(9)和出口Ⅲ(10)，所述机头(1)内部设置有围绕主轴(2)的换热腔室Ⅰ(11)和换热腔室Ⅱ(12)，所述冷却通道、换热腔室Ⅰ(11)和换热腔室Ⅱ(12)内设置有冷却液，

所述换热腔室Ⅱ(12)上方的机头(1)内部，位于皮带(15)与主轴(2)上的带轮Ⅰ(14)、带轮Ⅱ(13)啮合传动处设置有空腔，空腔的侧壁设置有连通机头(1)侧壁的散热窗(18)。

2.根据权利要求1所述的具有冷却结构和功能的立式加工中心皮带式主轴箱，其特征在于所述的冷却通道包括横冷却通道Ⅰ(19)、横冷却通道Ⅱ(16)、横冷却通道Ⅲ(17)、纵冷却通道Ⅰ(20)和纵冷却通道Ⅱ(21)，进口Ⅲ(9)与横冷却通道Ⅲ(17)的一端相通，横冷却通道Ⅲ(17)依次与纵冷却通道Ⅱ(21)、横冷却通道Ⅰ(19)、纵冷却通道Ⅰ(20)和横冷却通道Ⅱ(16)相连，横冷却通道Ⅱ(16)的端部与出口Ⅲ(10)相通。

3.根据权利要求2所述的具有冷却结构和功能的立式加工中心皮带式主轴箱，其特征在于所述的冷却通道与主电机连接板(4)侧端面的开口均通过丝堵封堵。

4.根据权利要求1所述的具有冷却结构和功能的立式加工中心皮带式主轴箱，其特征在于所述换热腔室Ⅰ(11)的上下两端分别设置有连接机头(1)外壁的进口Ⅰ(5)和出口Ⅰ(6)，所述换热腔室Ⅱ(12)的上下两端分别设置有连接机头(1)外壁的进口Ⅱ(7)和出口Ⅱ(8)。

5.根据权利要求1所述的具有冷却结构和功能的立式加工中心皮带式主轴箱，其特征在于所述换热腔室Ⅱ(12)的腔室外壁设有内凹而成的换热弧形面。

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