[发明专利]一种空心滚珠丝杠气液二元冷却系统

说明书

技术领域

本发明涉及数控机床的冷却系统。

背景技术

目前，在高速机床发展过程中，虽然出现了直线电机驱动进给系统，但高速滚珠丝杠副传动系统仍然是高速机床进给驱动系统的主要形式。随着数控机床向高速化发展，滚珠丝杠副出现了温度上升，噪音增大，定位精度下降等现象。各种不同类型的机床，热变形误差约占总误差的30％～50％。在机床进给系统中，滚珠丝杠副和螺母之间产生摩擦热以及支撑轴承的摩擦热，进而产生热变形，由于丝杠高速旋转，热变形将更加严重，甚至有时在机床热变形中占主导地位。

在高速滚珠丝杠副传动系统中，接触区域(丝杠螺母、轴承等)产生大量的热，导致丝杠产生热变形误差而影响机床加工精度和进给系统传动刚度降低。解决高加速度引起的丝杠发热等问题是提高机床传动刚度和运动品质的关键，为了改善滚珠丝杠副的加(减)速度特性，提高对运动指令的快速跟踪能力，必须提高滚珠丝杠轴系的系统刚度和丝杠副的轴向刚度，减小起动和停止瞬间弹性变形。为了解决丝杠的发热问题，目前普遍采用的办法是将冷却液通入空心丝杠内部和轴承座端部进行强制循环冷却。这种全丝杠冷却的方法在一定程度降低了由于丝杠与螺母副之间摩擦而引起的热量，但在实际工作过程中，丝杠螺母副并不是在整个丝杠上进行摩擦运动，而往往是在某些局部区域运动相对频繁，产生的热量也相对较多。对丝杠进行全丝杠冷却，只能整体降低丝杠的平均温升，并不能对运动摩擦相对频繁局部产生的温升进行控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空心滚珠丝杠气液二元冷却系统。

本发明是一种空心滚珠丝杠气液二元冷却系统，床身1上安装有左端瓦架5，伺服电机2固定在左端瓦架5的端面上，并通过联轴器4与空心滚珠丝杠13的前端头相连，空心滚珠丝杠13前端头通过轴承组8支撑安装在左端瓦架5上，圆螺母6与空心滚珠丝杠13的前端头的螺纹连接，紧靠在轴承组8左端的密封件7上，滚珠丝杠油孔11处于两密封圈12的中间，通过管接头10与进油管9相连，管接头25一端与轴端密封件24上的锥螺纹相连，另一端与出油管26相连，空气发生器17由风机39、叶轮38、凸沿33、上唇壁35、下唇壁36和喷气嘴43组成，空气发生器17的下端面呈椭圆形中空环形喇叭状，进气口断面比出气口断面大，空气发生器17内部安装有风机39，由风机39驱动的叶轮38，在接纳导入空气的气腔40的腔壁上开设有进气孔37，在环形气腔42的腔壁上开设有进气口41，在环形气腔42上开设有排气细缝44，科恩达表面45安装在排气细缝44一侧，在中央气腔34的腔壁上开设有喷气嘴43，喷气嘴43的喷气方向指向丝杠螺母副摩擦表面；变频制冷系统由制冷机46、冷凝器48、散热器49、温度计47、油箱50、节流阀51、压力表52、调节阀53、油泵54和油管组成；变频制冷系统出油口55与空心滚珠丝杠13的进油管9相连，变频制冷系统的进油口56与空心滚珠丝杠13的出油管26相连，冷却油经由中空滚珠丝杠13传输。

本发明的有益效果为：

1、采用将冷却介质通入空心丝杠内部进行强制循环冷却，从整体上降低了因丝杠螺母副摩擦产生的平均温升，同时，采用冷却气流对丝杠重点发热区域进行局部冷却相结合的冷却方式降低的丝杠螺母副局部频繁运动产生的热量，从而有效的解决了丝杠的发热问题。

2、利用流体有离开本来的流动方向，改为随著凸出的物体表面流动的倾向的科恩达附壁效应，通过科恩达效应中产生较高空气吸收比率时科恩达内腔表面的合理设计和空气制冷过程中流场的确定，在中央内腔形成空气负压，形成较好空气制冷效果。

3、有助于减小高速运转时的转动惯量，增加丝杠的扭转刚度和轴向刚度，保证机床进给的定位精度和稳定性。

附图说明

图1是本发明的整体结构图，图2是图1中的A-A向剖视图，图3是空气发生器17的结构图，图4是空气发生器17的侧视图，图5是空气发生器17的局部放大图，图6是变频制冷系统结构图。