[发明专利]一种电主轴冷却设备及应用其的控温方法

说明书

本发明公开了一种电主轴冷却设备及应用其的控温方法，包括压缩机、冷凝器、蒸发器和储液容器，压缩机通过高压管与冷凝器连接，冷凝器通过制冷管路与蒸发器连接，制冷管路安装有节流阀，蒸发器放置于储液容器内并通过低压管与压缩机连接，高压管和低压管之间连接有泄压管，泄压管安装有泄压阀，泄压阀连接有电控器，出液温度传感器与电控器连接，本发明能够实现对冷却液的更高精度的温度控制，从而可以对电主轴进行高精度的温度控制，避免电主轴温差变化过大，大大降低电主轴的热伸长值，有利于提高机床的加工精度，而且避免压缩机的频繁启停，令设备根据负荷自动调节制冷量，既保证冷却液温度的稳定，也达到节能的目的。

技术领域

本发明涉及数控机床电主轴冷却技术，尤其涉及一种电主轴冷却设备及应用其的控温方法。

背景技术

由于机床的电主轴将电机集成于主轴单元内且转速很高，随电主轴运转时间加长内部会产生大量热量，使电主轴的热态特性和动态特性变差，从而影响电主轴工作的稳定性，至使加工精度无法有效保证，因此必须采取一定措施把电主轴的内部热量带走，使其保持在一定温度范围内，以确保工件的加工精度。目前，机床一般采用强制循环冷却液(通常是油或水)冷却的方式对电主轴进行冷却，即通过冷却设备冷却水或油(统称冷却液)，然后强制冷却液流经电主轴内部，带走主轴工作时所产生的热量，从而令电主轴工作在稳定状态。但现时普遍使用的定速冷却设备由于控温精度只在2℃附近，已经无法满足日益提升的加工高精度控温要求；而目前普遍冷却设备工作原理：压缩机把氟利昂压缩成高温高压的气态氟利昂，然后送到冷凝器散热后变成中温中压的液态氟利昂，液态氟利昂经过节流阀进入蒸发器吸收热量后变成低压汽态氟利昂，压缩机又再将蒸发器中的低压汽态氟利昂抽出，并再次进行压缩，如此周而复始地循环。由于这工作过程中，在制冷系统内节流阀出、入口压差决定着流过节流阀氟利昂的量，而节流阀出、入口的压差又受环境温度、湿度、被制冷物温度变化影响很大，所以普通制冷设备很难准确控制制冷量，也就很难准确控制被制冷物(电主轴)的温度。

目前比较普遍的定速氟利昂制冷设备的控温都以开、停压缩机形式控制，无法达到精确控温。其控温过程：检测冷却液的实际温度同设定温度比较，当冷却液等于设定温度时，压缩机停止工作，(但此时冷却液的温度在冷惯性作用下，还会继续下降，令冷却液温度偏离设定温度)当冷却液温度回升到设定温度加回差温度(回差温度是为了令压缩工作安全)时，而距上次停机时长大于压缩机重启保护时长时，压缩机再次工作(此时冷静却液的温度一定大于设定温度比大，通常高出2℃左右，而2℃对于电主轴的热伸长值来说，是不能接受的)。同时由于压缩机每次启动时是正常运行电流的5倍左右，而这种控制模式是以开、停压缩机达到控温目的，所以能耗大。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种电主轴冷却设备，其可以实现高精度控温。

为了实现上述目的，本发明的一个实施例采用的技术方案是：一种电主轴冷却设备，包括压缩机、冷凝器、蒸发器和储液容器，所述压缩机通过高压管与冷凝器连接，所述冷凝器通过制冷管路与蒸发器连接，所述制冷管路安装有节流阀，所述蒸发器放置于储液容器内并通过低压管与压缩机连接，所述储液容器设置有与电主轴连通的冷却液循环管路，所述冷却液循环管路流向电主轴的一侧设置有出液温度传感器，所述高压管和低压管之间连接有泄压管，所述泄压管安装有泄压阀，所述泄压阀连接有电控器，所述出液温度传感器与电控器连接。

作为上述方案的进一步改进，所述泄压阀为电控膨胀阀。

本发明还提供了一种应用上述电主轴冷却设备的控温方法，包括以下步骤，出液温度传感器检测冷却液循环管路流向电主轴的冷却液的温度T2，电控器设置有设定温度T0，电控器获取出液温度传感器检测到的T2值并将T2值与T0值进行比较，若T2-T0＞0，则T2值趋近于T0值变化时电控器控制泄压阀增加开度；若T2-T0≤0，则电控器控制泄压阀(14)打开所有开度。

本发明的一个或多个实施例至少具有以下有益效果：