[发明专利]一种电主轴轴承座的隔热冷却机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种机床用冷却机构，具体是一种应用于数控机床高速电主轴的电主轴轴承座的隔热冷却机构。

背景技术

随着内置电机电主轴技术的发展，越来越多的数控机床采用电主轴驱动方式来替代传统的电机联动机械主轴的驱动方式。相比于机械主轴，电主轴具有高转速、零传动链、结构紧凑等优势，但是也正是这些优点，对电主轴轴承的使用带来了严峻的挑战。电主轴的高转速对轴承的使用提出了更高的要求，尤其是轴承高转速下的摩擦所带来的温升，需要进行严格的控制；此外，电主轴紧凑的结构，导致电主轴内部的电机定转子产生的热量不容易散发，这部分热量在通过主轴套筒冷却带走的同时，也可能通过轴承座传递给轴承。根据不同电机品牌、型号的温升不同，有些电机定子的温度可以达到100℃，甚至更高。当定子温度可以通过电机内部空气，直接传递给轴承座时，可导致轴承过热，影响轴承使用。

目前对机床电主轴轴承座的冷却以传统的轴承座循环冷却为主，而忽略了对电机定转子产生的热量的隔离和疏散，即在冷却上只考虑了疏通，而忽略了从根源上进行隔离(轴承的发热除外)，因此对电主轴轴承的整体冷却效果不佳。鉴于此，本发明设计了一种电主轴轴承座的隔热冷却机构，能够有效地隔绝电机定转子部分传递过来的热量，对电主轴轴承进行有效冷却。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种电主轴轴承座的隔热冷却机构，能够有效隔离电机定子和电机转子产生的热量，并将该热量及时传递到电主轴外部，避免热量向电主轴轴承座和轴承的传递，从而起到较好的隔热冷却效果，同时结合冷却环路对电主轴轴承座的冷却，可起到较好的防止轴承过热和保护轴承的作用。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种电主轴轴承座的隔热冷却机构，该电主轴轴承座安装在心轴前端，轴承安装在该电主轴轴承座上，该电主轴轴承座的后侧安装有主轴套筒，主轴套筒的内侧安装有电机定子和电机转子，该隔热冷却机构包括位于所述的电机定子和所述的电机转子前侧的内隔热环、外隔热环和圆套，所述的外隔热环和所述的圆套固定在所述的电主轴轴承座的后端，所述的内隔热环固定在所述的外隔热环上，所述的圆套位于所述的主轴套筒的内侧，所述的外隔热环位于所述的圆套的内侧，所述的内隔热环位于所述的外隔热环的内侧，所述的内隔热环位于所述的心轴的外侧，所述的外隔热环的前端顶紧所述的轴承的后侧，所述的内隔热环与所述的心轴之间具有环形间隙，所述的内隔热环与所述的外隔热环之间设置有环形的内隔热腔，所述的外隔热环的前端设置有与所述的内隔热腔相连通的斜孔，所述的电主轴轴承座内设置有冷却环路和第一贯穿孔，所述的第一贯穿孔与所述的斜孔相连通，所述的电主轴轴承座上设置有第一冷却液入口和第一冷却液出口，所述的第一冷却液入口与所述的第一贯穿孔相连通，所述的外隔热环与所述的圆套之间设置有环形的外隔热腔，所述的外隔热环上开设有第二贯穿孔，所述的第二贯穿孔同时与所述的内隔热腔和所述的外隔热腔相连通，所述的圆套内设置有与所述的外隔热腔相连通的月牙槽，所述的圆套的前端设置有与所述的月牙槽相连通的第一轴向孔，所述的电主轴轴承座内设置有与所述的第一轴向孔相连通的第三贯穿孔，所述的第三贯穿孔与所述的第一冷却液出口相连通。

轴承的热量主要有两个来源，一是高速旋转的心轴与轴承之间的摩擦生热，二是电机定子和电机转子产生的未能经主轴套筒有效散发的热量，该热量通过电主轴轴承座传递给主轴。本发明的隔热冷却机构能够有效隔离电机定子和电机转子产生的热量，并将该热量及时传递到电主轴外部，避免热量向电主轴轴承座和轴承的传递，从而起到较好的隔热冷却效果，防止轴承产生过热，延长轴承使用寿命。

机床工作时，经第一冷却液入口向隔热冷却机构内引入冷却液，冷却液经第一贯穿孔和斜孔进入内隔热腔，再经第二贯穿孔进入外隔热腔，然后经月牙槽流入第一轴向孔和第三贯穿孔，最后经第一冷却液出口流出，如此完成冷却液在隔热冷却机构内的循环流动；冷却液在隔热冷却机构内循环流动的同时，电主轴高速旋转，电机定子和电机转子产生的热量在通过心轴和环形间隙向轴承传递的过程中被内隔热环吸收，并被内隔热腔中流动的冷却液带走，同时外隔热环和圆套也可吸收热量并将热量传递至外隔热腔，被外隔热腔中流动的冷却液带走，被流动的冷却液带走的热量不断经第一冷却液出口及时带出，实现了对电机热量往轴承方向的传热通道的隔断，对轴承的隔热冷却效果好。

在以上隔热冷却的同时，向电主轴轴承座内设置的冷却环路内也引入冷却液，对电主轴轴承座进行冷却，可及时带走主轴摩擦产生的热量，结合隔热冷却，起到较好的防止轴承过热和保护轴承的作用。