本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種用于控制立式加工機床主軸箱熱變形的新型空氣冷卻裝置，包括主軸電機、主軸箱以及立柱，所述主軸箱上封接有罩體，所述主軸電機置于罩體內(nèi)，且主軸電機通過固定塊支撐于主軸箱上，所述立柱、主軸箱以及罩體三者之間兩兩貫通設(shè)置，且罩體上開設(shè)有罩體通風(fēng)孔，并于該罩體通風(fēng)孔處安裝冷卻風(fēng)扇，所述冷卻風(fēng)扇與風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的輸出端連接，另外，所述主軸箱上開設(shè)有主軸箱通風(fēng)孔，而立柱上則開設(shè)有立柱通風(fēng)孔，因此，本發(fā)明專利技術(shù)所述的立柱、主軸箱以及罩體三者之間形成了一個強制空氣流動的回路，能夠有效地降低主軸箱溫升，同時大幅度提高機床的熱穩(wěn)定性。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種用于控制立式加工機床(包括立式加工中心、立式車床、鉆床和 銑床等)主軸箱熱變形的新型空氣冷卻裝置，屬于機床熱設(shè)計
技術(shù)介紹
為提高機床的生產(chǎn)效率，主軸向著高速化大功率方向發(fā)展，主軸軸承與驅(qū)動電機 產(chǎn)生較大熱量，導(dǎo)致機床部件產(chǎn)生不均勻的溫度場從而產(chǎn)生熱變形，熱效應(yīng)嚴重影響機加 工的精度。軸承產(chǎn)生的熱量可以通過油氣潤滑的壓縮空氣帶走，這種方式能夠有效減少傳 遞到機床主軸箱的熱量；而電機產(chǎn)生的熱量除了自帶冷卻風(fēng)扇吹散一部分，剩下的大部分 則通過電機端面轉(zhuǎn)移到主軸箱，使得主軸箱產(chǎn)生不均勻的溫度場，結(jié)構(gòu)發(fā)生熱變形，導(dǎo)致主 軸端面漂移。為了消除熱效應(yīng)對機床加工精度的影響，目前最有效的途徑是通過建立具體 機床的熱誤差模型，預(yù)測熱誤差并在數(shù)控系統(tǒng)中實現(xiàn)實時補償，但是需要許多溫度傳感器 及相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)且所建立的熱誤差模型不具有通用性，實施成本很高，未得到廣泛 應(yīng)用。相對于熱誤差補償，采用冷卻空氣強迫對流換熱，具有技術(shù)方案簡單，適應(yīng)性好， 維護簡單等優(yōu)點，可以廣泛用于立式加工機床，提高其熱穩(wěn)定性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)針對立式加工機床主軸箱熱態(tài)特性存在的問題，提供一種用于控制立式加 工機床主軸箱熱變形的新型空氣冷卻裝置，該裝置通過在主軸電機外圍、主軸箱以及立柱 三者之間形成循環(huán)通風(fēng)道，并采用冷卻風(fēng)扇對驅(qū)動主軸的主軸電機和機床主軸箱部件進行 強迫空氣冷卻，降低主軸箱系統(tǒng)的溫度，達到提高機床熱穩(wěn)定性的目的。為實現(xiàn)以上的技術(shù)目的，本專利技術(shù)將采取以下的技術(shù)方案一種用于控制立式加工機床主軸箱熱變形的新型空氣冷卻裝置，包括主軸電機、 主軸箱以及立柱，所述主軸箱上封接有罩體，所述主軸電機置于罩體內(nèi)，且主軸電機通過固 定塊支撐于主軸箱上，所述立柱、主軸箱以及罩體三者之間兩兩貫通設(shè)置，且罩體上開設(shè)有 罩體通風(fēng)孔，并于該罩體通風(fēng)孔處安裝冷卻風(fēng)扇，所述冷卻風(fēng)扇與風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的輸 出端連接，另外，所述主軸箱上開設(shè)有主軸箱通風(fēng)孔，而立柱上則開設(shè)有立柱通風(fēng)孔。進一步地，所述風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)控制裝置包括風(fēng)扇驅(qū)動電機以及控制器，所述控制器根 據(jù)安裝于機床上的溫度傳感器所反饋的溫度信息控制風(fēng)扇驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速。進一步地，所述固定塊為隔熱塊或者散熱塊。進一步地，所述冷卻風(fēng)扇為軸流風(fēng)扇。根據(jù)以上的技術(shù)方案，可以實現(xiàn)以下的有益效果1、本專利技術(shù)通過在主軸箱上封接罩體，并將主軸電機通過固定塊安裝于罩體內(nèi)的主 軸箱體上，同時，將立柱、主軸箱以及罩體三者之間兩兩貫通設(shè)置，另所述立柱、主軸箱以及 罩體上皆分別開設(shè)通風(fēng)孔，并在罩體上所設(shè)置的罩體通風(fēng)孔處安裝冷卻風(fēng)扇，因此，本專利技術(shù)3所述的立柱、主軸箱以及罩體三者之間形成了一個強制空氣流動的回路，能夠有效地降低 主軸箱溫升，同時大幅度提高機床的熱穩(wěn)定性；2、本專利技術(shù)將主軸箱和主軸電機之間的固定塊設(shè)置具有隔熱(或散熱)作用，以減 少主軸電機發(fā)熱后向主軸箱熱量傳遞，保證主軸箱溫度分布均勻，進一步提高機床的熱穩(wěn) 定性；3、本專利技術(shù)所述風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)控制裝置包括風(fēng)扇驅(qū)動電機以及控制器，所述控制器根據(jù) 安裝于機床上的溫度傳感器所反饋的溫度信息控制風(fēng)扇驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速，因此，可以通過 在機床的關(guān)鍵部位安裝溫度傳感器，則根據(jù)該機床關(guān)鍵部位的工作溫升自動調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)扇 的轉(zhuǎn)速，從而自動調(diào)節(jié)所述立柱、主軸箱以及罩體三者之間所形成通風(fēng)道內(nèi)的風(fēng)速，調(diào)節(jié)冷 卻速率；比如在主軸箱箱體的頂部和立柱的導(dǎo)軌處安裝傳感器，實時地檢測主軸箱體頂部 和立柱導(dǎo)軌處的工作溫度，當(dāng)溫度超過某一設(shè)定值時，在控制器的控制下，冷卻風(fēng)扇將會啟 動，同時，控制器可以根據(jù)溫升趨勢，調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)扇速度。附圖說明圖1是本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2a是現(xiàn)有技術(shù)中主軸箱熱變形的狀態(tài)示意圖；圖2b是應(yīng)用本專利技術(shù)所述技術(shù)方案進行冷卻的主軸箱熱變形的狀態(tài)示意圖；其中，罩體1、冷卻風(fēng)扇2、主軸電機3、固定塊4、主軸箱5、立柱6。圖中hi M為在立柱與主軸箱上分別開設(shè)的通風(fēng)孔，箭頭代表冷卻風(fēng)扇運轉(zhuǎn)后 空氣的流動方向。具體實施例方式附圖非限制性地公開了本專利技術(shù)一個優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，以下將結(jié)合附圖詳 細地說明本專利技術(shù)的技術(shù)方案。如圖1所示，本專利技術(shù)所述用于控制立式加工機床主軸箱5熱變形的新型空氣冷卻 裝置，包括主軸電機3、主軸箱5以及立柱6，所述主軸箱5上封接有罩體1，所述主軸電機3 置于罩體1內(nèi)，且主軸電機3通過固定塊4支撐于主軸箱5上，所述固定塊4為隔熱塊或者 散熱塊，所述立柱6、主軸箱5以及罩體1三者之間兩兩貫通設(shè)置，且罩體1上開設(shè)有罩體通 風(fēng)孔，并于該罩體通風(fēng)孔處安裝冷卻風(fēng)扇2，所述冷卻風(fēng)扇2為軸流風(fēng)扇，且冷卻風(fēng)扇2與風(fēng) 扇旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的輸出端連接，所述風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)控制裝置包括風(fēng)扇驅(qū)動電機以及控制器，所 述控制器根據(jù)安裝于機床上的溫度傳感器所反饋的溫度信息控制風(fēng)扇驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速；另 外，所述主軸箱5上開設(shè)有主軸箱通風(fēng)孔，而立柱6上則開設(shè)有立柱通風(fēng)孔。由此可知，本專利技術(shù)主軸箱5外圍布置罩體1，形成封閉空間，在罩體1上端開設(shè)罩體 通風(fēng)孔，并于該罩體通風(fēng)孔處安裝冷卻風(fēng)扇2，在主軸箱5適當(dāng)部位開通風(fēng)孔，用隔熱塊將 主軸電機3與主軸箱5隔開，使得主軸箱5與罩體1之間貫通，從而與罩體1上的罩體通風(fēng) 孔形成通風(fēng)道，同時立柱6與主軸箱5貫通連接，使空氣按本項目設(shè)計的路線流動，強迫冷 卻主軸電機3、主軸箱5和立柱6導(dǎo)軌。冷卻風(fēng)扇2選用軸流式風(fēng)扇，其轉(zhuǎn)速可根據(jù)機床關(guān) 鍵部位的工作溫升自動調(diào)節(jié)。如實時地檢測主軸箱5體頂部和立柱6導(dǎo)軌處的工作溫度， 當(dāng)溫度超過某一設(shè)定值，風(fēng)扇將會啟動，并根據(jù)溫升趨勢，調(diào)節(jié)風(fēng)扇速度。通過本專利技術(shù)所述的強迫空氣冷卻裝置，能夠有效地降低主軸箱5溫升，大幅度提 高機床的熱穩(wěn)定性。另外，本專利技術(shù)所述的技術(shù)方案可用于立式加工中心、立式車床、鉆床和 銑床等立式機床。以某加工中心主軸箱5為例，圖2a公開了現(xiàn)有技術(shù)中主軸箱5熱變形的狀態(tài)示意 圖，而圖2b則公開了安裝本專利技術(shù)所述強迫空氣冷卻裝置后主軸箱5熱變形的狀態(tài)示意圖， 根據(jù)圖2a和圖2b的對比可知，主軸箱5系統(tǒng)整體溫升降低，主軸箱5體配合面溫度下降， 使得頂面到底面間的溫差明顯減小，最終主軸端面的位移量降低了 20%左右。權(quán)利要求一種用于控制立式加工機床主軸箱熱變形的新型空氣冷卻裝置，包括主軸電機、主軸箱以及立柱，其特征在于，所述主軸箱上封接有罩體，所述主軸電機置于罩體內(nèi)，且主軸電機通過固定塊支撐于主軸箱上，所述立柱、主軸箱以及罩體三者之間兩兩貫通設(shè)置，且罩體上開設(shè)有罩體通風(fēng)孔，并于該罩體通風(fēng)孔處安裝冷卻風(fēng)扇，所述冷卻風(fēng)扇與風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的輸出端連接，另外，所述主軸箱上開設(shè)有主軸箱通風(fēng)孔，而立柱上則開設(shè)有立柱通風(fēng)孔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于控制立式加工機床主軸箱熱變形的新型空氣冷卻裝置，其 特征在于，所述風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)控制裝置包括風(fēng)扇驅(qū)動電機以及控制器，所述控制器根據(jù)安裝于 機床上的溫度傳感器所反饋的溫度信息控制風(fēng)扇驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于控制立式加工機床主軸箱熱變形的新型空氣冷卻裝置，其 特征在于，所述固定塊為隔熱塊或者散熱塊。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于控制立式加工機床主軸箱熱變形的新型空氣冷卻裝置，其 特征在于，所述冷卻風(fēng)扇為軸流風(fēng)扇。 全文摘要本專利技術(shù)公開了一種用于控制立式加工機床主軸箱熱變形的新型空氣冷卻裝置，包括主軸電機、主軸本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種用于控制立式加工機床主軸箱熱變形的新型空氣冷卻裝置，包括主軸電機、主軸箱以及立柱，其特征在于，所述主軸箱上封接有罩體，所述主軸電機置于罩體內(nèi)，且主軸電機通過固定塊支撐于主軸箱上，所述立柱、主軸箱以及罩體三者之間兩兩貫通設(shè)置，且罩體上開設(shè)有罩體通風(fēng)孔，并于該罩體通風(fēng)孔處安裝冷卻風(fēng)扇，所述冷卻風(fēng)扇與風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的輸出端連接，另外，所述主軸箱上開設(shè)有主軸箱通風(fēng)孔，而立柱上則開設(shè)有立柱通風(fēng)孔。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蔣書運，閔祥，
申請(專利權(quán))人：東南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：84
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