机床主轴冷却系统的制作方法

本实用新型涉及一种机床主轴冷却系统。

背景技术：

流体传动与控制技术已逐渐成为一门成熟的工程应用技术，与其他传动与控制方式相比，液压传动体积小、重量轻、传动平稳、受方位限制小、操作简单，因此在工业领域得到了广泛应用。部分机床主轴高速运转时能达到8000甚至10000转/分钟，一般工作状态下也会达到2000~3000转/分钟，此时主轴与轴承之间必然产生大量的热量，向空气及通过主轴本身传导、扩散，其中传导到主轴上的热量，会使主轴变形、刚度降低，过热的主轴将严重影响高精度机床的加工精度，长时间下将影响机床寿命。因此机床厂家都十分重视机床的主轴冷却。

主轴冷却方式多样，不同方式有其优势和劣势，比如油冷机冷却就具有可控温度范围大、冷却效率高的优点，但同时较昂贵的价格也是其明显的缺点，一台廉价的机床是不可能配备价格不菲的油冷机冷却系统的。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于，针对背景技术中存在的缺点，克服现有技术中存在的问题，提供一种新型的简易机床主轴冷却系统，其可以满足一般的要求，同时成本低、维护方便。

本实用新型提供的一种机床主轴冷却系统，包括油箱、吸油过滤器、液位计、强制风冷却器和注油器：所述吸油过滤器设置于油箱的内部，所述油箱的上表面设置有电机泵组、强制风冷却器和注油器，所述油箱侧面设置有液位计；所述电机泵组与吸油过滤器相连；所述油箱、吸油过滤器、电机泵组和强制风冷却器电连接。

作为本实用新型进一步的改进：所述电机泵组摆线内啮合齿轮泵，所述摆线内啮合齿轮泵包括传动轴、内转子、压油口、外转子和吸油口；所述内转子和外转子均包括齿廓，所述齿廓由共轭摆线组成，所述外转子比内转子多一个轮齿。

所述机床主轴冷却系统是液冷的一种，主要由电机、泵(含溢流阀)、冷却器、冷却介质、油箱、注油器、吸油过滤器、管路、接头及放油口组成，其通过液压泵将冷却液主动输送进主轴系统，对主轴、轴承冷却并润滑，冷却液带着热量返回冷却系统的箱体后，再次输送进主轴系统时会被风冷器一定程度冷却。如此往复循环，可以保证机床主轴系统温度不超过某一值。

要达到以上功能，冷却介质要起到冷却和润滑的双重作用，不能用水，液压油在这方面的功效也不佳，对比分析后选用BS-2主轴油。由于需要散热，必须设置风冷却器或者水冷却器，水冷器体积较大，因此可选用强制风冷器。考虑到功率损失及电机寿命问题，电机选取是P>1/8HP,取P=1/4HP。本实用新型为低压，不需要使用柱塞泵；叶片泵和齿轮泵都可以使用，但考虑到抗污染性能方面齿轮泵比叶片泵好，因此选用齿轮泵摆线内啮合齿轮泵体积小、重量轻，结构简单，主要零件少，转子使用粉末冶金制造，成本低；并且由于其内、外转子相对转速差小，配油口的角度范围较大，吸油、压油充分，不会产生气穴现象；由于一对转子是内啮合，并作同向转动，只相差一个齿，使得两转子间齿廓处的相对滑动速度很小，所以运转平稳，噪声小，寿命长。基于以上居多优势，摆线内啮合齿轮泵使用在这个冷却、润滑系统中非常合适，其流量脉动大、容积效率低的缺陷并不影响在这种系统中应用。

本实用新型提供一种新型的简易机床主轴冷却系统，克服了现有技术中存在的一些问题，它可以向普通机床的主轴冷却提供帮助，同时成本低、维护方便。本实用新型所述主轴冷却系统，是一个用于冷却机床主轴的液压系统，能高效降低高速运转过程中的主轴温度。那么本实用新型所述的简易机床主轴冷却系统，就可以满足一般要求，它可以向普通机床的主轴冷却提供帮助，同时成本低、维护方便。本实施例的优点如下：1、以极少的零部件，设计出主轴冷却系统，降低成本，减少维护难度。2、自行设计摆线内啮合齿轮泵。3、使用寿命长、噪音低。

附图说明

图1为本实用新型所述的机床主轴冷却系统工作原理图。

图2为本实用新型所述的机床主轴冷却系统结构图。

图3为本实用新型所述的摆线内啮合齿轮泵工作原理图。

图4为本实用新型所述的温度-压力特性曲线示意图。

图5为本实用新型所述的时间-温度曲线意图。

图6为本实用新型所述的压力-流量特性曲线示意图。

图中：1-油箱；2-电机泵组；3-吸油过滤器；4-注油器；5-液位计；6-强制风冷却器；11-传动轴，12-内转子，13-压油口，14-外转子，15-吸油口。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

实施例1

本实施例的机床主轴冷却系统，如图1-6所示：包括油箱1及设置于油箱内部的吸油过滤器，所述油箱的上表面设置有电机泵组2、强制风冷却器和注油器，所述油箱1侧面设置有液位计5；所述电机泵组2与吸油过滤器3相连；所述油箱1、吸油过滤器3、电机泵组2和强制风冷却器6电连接。

电机泵组2摆线内啮合齿轮泵，所述摆线内啮合齿轮泵包括传动轴11、内转子12、压油口13、外转子14和吸油口15；所述内转子12和外转子14均包括齿廓，所述齿廓由共轭摆线组成，所述外转子14比内转子多一个轮齿。

油箱1，盛放BS-2主轴油，主轴油可燃，有一定腐蚀性、挥发性，需密封保存。通过电机泵组2，从油箱1中吸油，从压油口13将主轴油以一定压力(0.3-0.6MPa)压出，输送到主轴系统对主轴和轴承进行冷却和润滑。主轴油进入主轴系统后，经机床喷洒装置向主轴和轴承喷洒，吸收一定热量后汇聚回到主轴系统出油口，经胶管引导至主轴冷却系统(即油入口处)，流进强制风冷却器。流经风冷却器散热板被冷却后，主轴油回到油箱1。吸油过滤器3用于过滤进入摆线内啮合齿轮泵的主轴油，防止大颗粒杂质进入齿轮泵内部，磨损内外转子。向油箱1中注入新油，是通过注油器4进行的。液位计5主要用于观察油箱1内液位，以免主轴油消耗过多而引起主轴冷却系统工作故障。G3/8油口用于每半年或者一年更换主轴油时放油之用，便于系统维护。图2为该系统结构图。图3所示为摆线内啮合齿轮泵工作原理图，图中11-传动轴，12-内转子，13-压油口，14-外转子，15-吸油口。摆线内啮合齿轮泵也称为摆线转子泵或者转子泵，属于内啮合齿轮泵的一种，但其内、外转子的齿廓由共轭摆线所组成。图中有一对偏心啮合的内、外转子14，外转子14(从动轮)比内转子12(主动轮)多一个齿，两者之间不需设置隔板。当内转子绕中心O1沿顺时针方向旋转时，外转子被驱动绕中心O2作同向异速旋转。当齿轮泵右边的轮齿(即O1O2连线的右侧)脱离啮合时，形成局部真空，进行吸油；当齿轮泵左边的轮齿进入啮合时，进行压油。该齿轮泵在工作过程中，其内转子的每一个齿转过一周，则完成一次吸油、压油过程。所以，具有z1个齿的内转子每转过一周完成z1次相同的吸油、压油过程。内转子连续转动时，则可进行连续吸油和压油。

图4列出了本机床主轴冷却系统温度-压力特性曲线，随着温度升高，出口压力适当降低。图5列出了本机床主轴冷却系统时间-温度曲线，油温在60℃时，开启冷却系统，基本在30min后系统将油温降到稳定状态。主轴系统持续发热，主轴冷却系统持续散热，源源不断将系统热量散发到空气中。图6列出了本机床主轴冷却系统压力-流量特性曲线，参考此图，可以准确设定系统溢流压力。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、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例的限制，上述实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同物界定。