[实用新型]一种高速机床主轴及驱动机构的恒温冷却系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种应用于数控机床的冷却系统，具体是一种高速机床主轴及驱动机构的恒温冷却系统。

背景技术

随着模具加工行业迅猛的发展势头，对模具加工的高速机床提出了更高的要求，要求机床具有更高的精度、更高的效率和更好的热稳定性，对高速机床的主轴、驱动机构的恒温控制越来越重要。但现有的高速机床，一般只有主轴配有冷却系统，驱动机构（主要是丝杠）无冷却；或者，对于主轴和驱动机构需分别单独配备一套冷却设备，两套冷却设备增加了成本，且这种冷却设备通过节流阀和流量开关控制冷却过程，需人为调节冷却油流量，难以实现对主轴和驱动机构适时、有效的恒温冷却。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种可控性好、成本低的高速机床主轴及驱动机构的恒温冷却系统，可实现一套冷却系统对主轴和驱动机构的同时恒温冷却。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种高速机床主轴及驱动机构的恒温冷却系统，包括油箱及与所述的油箱经管路连接的油冷机，所述的油冷机的出油口分别经管路与主轴冷却油路和摆线齿轮泵相连，所述的摆线齿轮泵的出油口经管路与丝杠冷却油路相连，所述的主轴冷却油路设置在主轴上，所述的丝杠冷却油路设置在丝杠螺母上，丝杠包括X轴丝杠、Y轴丝杠和Z轴丝杠，所述的油箱上分别设有第一回油口和第二回油口，所述的主轴冷却油路与所述的第一回油口经管路连接，所述的丝杠冷却油路与所述的第二回油口经管路连接。可根据主轴和丝杠的发热功率合理选择不同制冷功率的油冷机，并选择相应规格的摆线齿轮泵对冷却油进行分流，以同步实现对主轴和驱动机构的恒温冷却。从油冷机的出油口流出的油分流成两路油路，其中一路油路为主轴冷却油路，另一路为丝杠冷却油路，对主轴和丝杠进行循环冷却后的热油再分别回流至油箱内，从而完成各自独立的冷却循环。本实用新型解决了传统高速机床驱动机构无冷却、热稳定性差、精度不佳的问题，实现了一套冷却系统对主轴和驱动机构的同时恒温冷却，同时避免了两套高成本冷却设备的配置，降低了设备成本，且增强了冷却系统的可控性。

所述的主轴冷却油路环绕在所述的主轴的表面，所述的丝杠冷却油路迂回设置在所述的丝杠螺母内，以增大冷却面积，获得更好的冷却效果。

所述的油冷机的制冷功率与所述的主轴的发热功率和所述的丝杠的发热功率之和相同，所述的油箱根据所述的油冷机的制冷功率来提供供油流量，所述的摆线齿轮泵根据所述的丝杠的发热功率来分担并提供所述的丝杠所需的冷却流量。通过控制油冷机的制冷功率和油箱的供油流量及摆线齿轮泵分担的冷却流量，可实现对主轴和驱动机构的冷却功率的合理分配，确保恒温冷却效果，保证机床加工精度。

所述的主轴装配于MOU13系列机型，所述的油冷机的制冷功率为5kW，所述的主轴的发热功率为3.5kW，所述的丝杠的发热功率为1.5kW。除了MOU13系列机型外，本实用新型恒温冷却系统也适用于由丝杠驱动的其他系列机型，例如HUP系列机型。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型公开的高速机床主轴及驱动机构的恒温冷却系统，解决了传统高速机床驱动机构无冷却、热稳定性差、精度不佳的问题，实现了一套冷却系统对主轴和驱动机构的同时恒温冷却，同时避免了两套高成本冷却设备的配置，降低了设备成本，且增强了冷却系统的可控性。

附图说明

图1为实施例的恒温冷却系统的原理图；

图2为实施例的恒温冷却系统的正视图；

图3为实施例的恒温冷却系统的侧视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例的高速机床主轴及驱动机构的恒温冷却系统如图2-3所示，包括油箱1及与油箱1经管路连接的油冷机2，油冷机2的出油口21分别经管路与主轴冷却油路41和摆线齿轮泵3相连，摆线齿轮泵3的出油口31经管路与丝杠冷却油路51相连，主轴冷却油路41环绕在主轴4的表面，丝杠冷却油路51迂回设置在丝杠螺母（图中未示出）内，丝杠5包括X轴丝杠、Y轴丝杠和Z轴丝杠，油箱1上分别设有第一回油口11和第二回油口12，主轴冷却油路41与第一回油口11经管路连接，丝杠冷却油路51与第二回油口12经管路连接。油冷机2的制冷功率与主轴4的发热功率和丝杠5的发热功率之和相同，油箱1根据油冷机2的制冷功率来提供供油流量，摆线齿轮泵3根据丝杠5的发热功率来分担并提供丝杠5所需的冷却流量。图1为上述恒温冷却系统的原理图。

以MOU13系列机型为例，上述恒温冷却系统的工作过程及原理：经计算，主轴4的发热功率P1为3.5kW，丝杠5（包括X、Y、Z三轴）的总发热功率P2为1.5kW（单轴丝杠的发热功率为0.5kW），油冷机2的制冷功率P为P1与P2之和，即5kW；油冷机2所配齿轮泵的总流量Q为30L/min，油冷机2从油箱1吸油并制冷后，冷却油到达出油口21，根据丝杠5的发热功率所占比例，摆线齿轮泵3通过三通从出油口21分流的流量Q2为9L/min，从出油口31供给驱动系统（即丝杠5）冷却，分流后剩下的流量Q1为21L/min，则供给主轴4冷却，从而实现了对主轴4和丝杠5的冷却功率的准确分配；经过主轴4和丝杠5的热油再分别回流到油箱1内，完成各自独立的冷却循环。最终解决了传统结构中驱动机构无冷却、热温度性差、精度不佳的问题，实现了一套冷却系统对主轴和驱动机构的同时、共同恒温冷却，同时避免了两套高成本冷却设备的配置，降低了设备成本，且增强了冷却系统的可控性。