[实用新型]新型冷却通道结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种机械主轴的定子冷却结构。

背景技术

机床的高速化已成为一个不可阻挡的发展潮流，高速电主轴单元是实现高速切削的关键部件，高速电主轴单元为内装式电动机，取消了诸如齿轮、皮带等中间传动环节，实现了机床的“零传动”。但内装式电动机的功率损耗发热和轴承的摩擦发热不可忽视，在高速加工中，电主轴的热变形造成的加工误差达到工件总加工误差的60％～80％。对于高速电主轴的及时有效冷却以减小温升和热变形，对于高速机床来说尤为重要，电主轴过热往往会损坏零部件和工件的加工误差，影响电主轴使用寿命。目前，电主轴一般采用循环水冷却，水冷却有两种方式：一种是在电主轴的前轴承和电机定子周围加工一个环形水套，冷却水通过外套单个的进水道将冷却水送到前轴承和定子的环形水套冷却前轴承与定子，然后通过外套单个的出水通道将冷却水排出，然而这种传统的冷却方式主要是进出水通道受电主轴壳体壁厚的限制，进出水通道截面积过小，与较大的前轴承和定子环形水套通道的截面积不匹配，导致冷却水流量偏小，冷却效果不理想；另一种是在电主轴壳体上设置多个进水道和出水道，让电主轴壳体直接冷却，然而这种方式的不足之处是由电主轴壳体壁厚的限制，加工多条水道也存在困难；后端盖有多根水管与外水管连通，考虑的因素较多且不美观。

实用新型内容

本实用新型在于克服上述不足，提供一种新型冷却通道结构，充分解决电主轴过热带来的各种不利于机械加工的问题，同时也解决了冷却区域不均匀、通道布置不合理的技术问题。

本实用新型的技术方案是如此实现的：

新型冷却通道结构，包括机体、外套，定子铜套，所述外套是指安装在机体下部的一个金属环状零件，所述外套套接在机体下部，外套的内侧与机体下部外侧密闭结合，所述定子铜套内嵌于机体内部，定子铜套外侧与机体内侧密闭结合，该机体上具有输入流道，输入流道的一端是冷媒入口，该机体具有输出流道，输出流道的一端是冷媒出口，所述外套与机体之间具有第一螺旋通道，所述定子铜套与机体之间具有第二螺旋通道，所述输入流道的另一端与第一螺旋通道一端相连，所述第一螺旋通道另一端连接第二螺旋通道的一端，第二螺旋通道的另一端连接输出流道的另一端。

优选地，所述第一螺旋通道是由机体下部外侧具有的第一螺旋槽与外套内侧结合形成；所述第二螺旋通道是由定子铜套的外侧面具有的第二螺旋槽与机体内侧结合形成。

如此设计的益处在于方便产品的加工，对机体下部外侧开槽，然后外套内侧结合封闭；和对定子铜套的开槽，然后内嵌于机体内侧，该设计显然具有加工方便和成本低的有益效果。

优选地，该机体上部还可以设置上轴承座，在第一螺旋通道和第二螺旋通道之间通过内流道串联一外围冷却通道，所述外围冷却通道设置在上轴承座内。

如此设计的益处是让机体的各部分都可以充分散热，特别是定子铜套、上轴承套位置、外套位置的散热，冷却工作介质从冷媒入口进入机体后，先通到第一螺旋通道作为先冷却的部分，再经过外围冷却通道，对轴承进行冷却，体现了优先将主轴上容易产生更多热量的位置受冷，布局科学合理，继续输入冷媒至第二螺旋通道的目的在于使得定子铜套接受冷却，继而排出机体，体现了对不同冷却部位的兼顾。所述输入流道、输出流道、第一内流道、第二内流道、第一螺旋通道、第二螺旋通道均为双管并行通道。如此设计的益处在于增强冷却电主轴的效果，双管并行通道结构紧凑，方便加工。

优选地，所述螺旋冷却通道的中心轴线与机体的中心线重合。该形状特征是申请人经过多次试验后得出的最佳效果。

所述第一螺旋通道的螺距为9～12mm，最好为11mm，该数据是申请经过多次试验得到的最佳结果。

所述第二螺旋通道的螺距为19～22mm，最好为21mm，该数据是申请经过多次试验得到的最佳结果。

所述输入流道、输出流道、第一内流道、第二内流道截面为圆形，该圆形的直径为4～5mm，最好为4.8mm，该数据是申请经过多次试验得到的最佳结果。

所述冷媒或冷却工作介质可以是水、油液、空气等。

本实用新型除了可以充分让机体内的定子铜套、上轴承座、外套位置充分散热外，冷却通道布局合理，起到了优先冷却容易产生热量位置和兼顾其他需要冷却的位置的技术效果。

本实用新型还适于薄壁机体外套、定子铜套及并行通道的采用，使得冷却液通道的横截面积设计几乎不受机体壁厚的限制，故而同时解决了大流量与大尺寸电主轴冷却的需求问题。