CN111151771A - 一种采用抱夹冷却的电主轴 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种采用抱夹冷却的电主轴，包括抱夹和电主轴，抱夹为中空结构，电主轴的机体部分固定插接于抱夹内；抱夹的表面设置有进气口和出气口，抱夹的内部设置有气冷通道，气冷通道环绕抱夹的内部一周，气冷通道的两端分别与进气口、出气口连通；抱夹的外表面上还均匀开设有若干的散热筋。本发明通过气冷通道和散热筋的协同作用，极大增强了电主轴的冷却效果；同时采用气体冷却的方式，相比于通水冷却，更便于实现冷却循环，清洁程度更高，在冷却过程中不会产生污水的滴漏、排放和清洁问题，对生产现场的环境影响更小，能适应高清洁度的生产车间；通过合理的结构设计，抱夹和电主轴便于安装和分离，达到维修方便、更换方便的目的。

Description

一种采用抱夹冷却的电主轴

技术领域

本发明涉及电主轴领域，具体涉及一种采用抱夹冷却的电主轴。

背景技术

电主轴是数控雕铣机的最主要的核心部件之一，是数控雕铣机雕刻、铣削、磨削的核心部件，主要应用在电子零配件制造、小型精密模具制造、五金制品、家具制造等行业。

随着行业发展对主轴重量和冷却方式的要求逐渐提高，小型电主轴的加工应用越来越广泛。电主轴主要采用传统的通水冷却，需要配备冷水机等周边设备，具有占地面积大、成本费用高等缺点。目前也出现了部分摒弃冷水机设备的水冷方案，如公开号为CN110153446A的中国发明申请公开了一种具有冷却结构的电主轴，通过在抱夹内设置单向的水冷通道，冷却水从进水口导入后沿水冷通道流出至出水口，直接喷洒在加工工件的加工面上。该技术方案虽然可以减少冷水机的配备，但采用通水方式的冷却效果是有限的，由于抱夹自身结构的限制，水冷通道的容积相对于整个抱夹的体积始终是较小的，狭窄、细长的水冷通道的散热表面积较小，热量仅能通过冷水带走，难以穿过抱夹的壁厚而自然散失，对于在工况中需要频繁转动、持续输出大发热量的电主轴来说，散热效率有限。另外，通水冷却也容易产生污水的滴漏和排放等问题，影响生产现场的工作环境，不适用于高清洁度的生产车间。

传统的通水冷却方案已经不能满足目前电主轴使用的发展需要。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种采用抱夹冷却的电主轴，抱夹内部开设有气冷通道，气冷通道的两端分别接通进气口和出气口，同时抱夹上开设有若干散热筋；一方面由持续通入气冷通道内的冷却气体带走热量，另一方面由散热筋增强抱夹的散热效果。

本发明采用以下的技术方案来实现；

一种采用抱夹冷却的电主轴，包括抱夹和电主轴，所述抱夹为中空结构，所述电主轴的机体部分固定插接于所述抱夹内；所述抱夹的表面设置有进气口和出气口，所述抱夹的内部设置有气冷通道，所述气冷通道环绕所述抱夹的内部一周，所述气冷通道的两端分别与所述进气口、所述出气口连通；所述抱夹的外表面上还均匀开设有若干的散热筋。

进一步地，所述抱夹的两个侧面和底面上分别开设有若干的散热筋，所述侧面上的散热筋之间形成的间隙槽贯通于所述抱夹的前端面和后端面。

进一步地，所述气冷通道包括多个相互连通的水平通道和垂直通道；所述水平通道和所述垂直通道两两间隔设置，并且相互垂直。

进一步地，每条所述水平通道和每条所述垂直通道的末端均设置有螺纹堵头。

进一步地，所述采用抱夹冷却的电主轴还包括进气接头和出气接头；所述进气接头固定设置在所述进气口上，所述出气接头固定设置在所述出气口上。

进一步地，所述抱夹的两侧面上开设有螺钉孔；所述电主轴和所述抱夹通过所述螺钉孔和安装螺钉固定连接。

进一步地，所述螺钉孔的数量为2个，所述螺钉孔贯通于所述抱夹的两个侧面。

进一步地，所述抱夹的一端面上开设有通孔；所述抱夹通过通孔和安装螺钉与机床安装板固定连接。

进一步地，所述通孔的数量为4个。

进一步地，所述抱夹的一端面上开设有与中空内孔贯通的垫片槽，所述垫片槽内设置有垫片。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：一方面，通过在抱夹内部设置气冷通道，并在气冷通道内输入冷却气体，冷却气体在抱夹内部环绕一周并排出，以带走抱夹内部的热量；另一方面，通过在抱夹的表面上设置若干的散热筋，增大了抱夹表面的散热面积，使抱夹内部的热量易于自然散失，同时也减小了气冷通道和抱夹外表面之间的壁厚，更有利于冷却气体在流通过程中的散热。①本发明通过气冷通道和散热筋的协同作用，极大增强了电主轴的冷却效果；同时采用气体冷却的方式，相比于通水冷却，更便于实现冷却循环，清洁程度更高，在冷却过程中不会产生污水的滴漏、排放和清洁问题，对生产现场的环境影响更小，能适应高清洁度的生产车间。②通过合理的结构设计，抱夹和电主轴便于安装和分离，达到维修方便、更换方便的目的。

附图说明

图1为抱夹和电主轴的装配图；

图2为电主轴的正视图；

图3为抱夹的立体图；

图4为抱夹的正视图；

图5为抱夹的左视图；

图6为抱夹的俯视图；

图7为抱夹的内部结构示意图(隐藏了散热筋和部分安装孔)；

图8为图7的正视图；

图9为图7的左视图。

图中：1、抱夹；2、电主轴；10、气冷通道；11、水平通道；12、垂直通道；13、中空内孔；20、进气口；30、出气口；40、散热筋；50、螺纹堵头；60、进气接头；70、出气接头；80、螺钉孔；90、通孔；100、垫片；A、安装配合面。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参阅图1-图3，本发明公开了一种采用抱夹冷却的电主轴，包括抱夹1和电主轴2，其中抱夹1为中空结构，其具有中空内孔13，电主轴2的机体部分固定插接在抱夹1内；参阅图3、图7，抱夹1的表面设置有进气口20和出气口30，抱夹1的内部设置有气冷通道10，气冷通道10环绕抱夹1内部一周，气冷通道10的两端分别与进气口20、出气口30连通，用于通入冷却气体；抱夹1的外表面上还均匀开设有若干的散热筋40。

一方面，通过在抱夹1内部设置气冷通道10，并在气冷通道10内输入冷却气体，冷却气体在抱夹1内部环绕一周，以带走抱夹1内部的热量；另一方面，通过在抱夹1的表面上设置若干的散热筋40，增大了抱夹1表面的散热面积，使抱夹1内部的热量易于自然散失，同时也减小了气冷通道10和抱夹1外表面之间的壁厚，更有利于冷却气体在流通过程中的散热。

具体地，参阅图3-图4，抱夹1的左、右侧面和底面上分别开设有若干的散热筋40，侧面上的每两条散热筋40之间会形成间隙槽，间隙槽贯通于抱夹1的前端面和后端面。由于抱夹1的顶面需要和电主轴2配合，不设散热筋40，因此最大限度地在两个侧面及底面上均设置散热筋40，另外，侧面上的散热筋40间的间隙槽贯通于前、后端面，有利于空气对流，最大程度地实现散热效果。

散热筋40的数量优选有33条，均匀地布置在抱夹1的侧面和底面。同时，每条散热筋40的长度不一致，每个面具体呈中间散热筋长、两侧散热筋短的分布，能同时兼顾到散热效果和抱夹1的结构受力稳定性。

具体地，参阅图7，抱夹1内部的气冷通道10包括多个相互连通的水平通道11和垂直通道12。水平通道11和垂直通道12两两间隔设置，即冷却气体的流向为：水平通道11-垂直通道12-水平通道11-垂直通道12-水平通道11……；并且相邻通道之间两两垂直。这种结构可以使气冷通道10整体能较好地布满在抱夹1内部，冷却气体可以充分地在抱夹1内部游走，能够使抱夹1内部的每个位置角落都得到较好的均匀散热。

具体地，参阅图8-图9，每条水平通道11和每条垂直通道12的末端均设置有螺纹孔，通过螺纹孔固定安装有螺纹堵头50，使冷却气体沿固定路线流动，防止漏气情况的出现。

具体地，本发明还包括进气接头60和出气接头70。进气接头60固定设置在进气口20上，出气接头70固定设置在出气口30上，两接头与外部的冷却管道连接，分别用于通入和排出冷却气体。

具体地，参阅图5，抱夹1的左、右侧面上开设有螺钉孔80。在装配电主轴2和抱夹1时，将电主轴2的机体部分插接至抱夹1的中空内孔13，然后通过在螺钉孔80内装入安装螺钉，使抱夹1锁紧电主轴2，完成固定装配。更具体地，螺钉孔80的数量为2个，贯通于抱夹1的左右两个侧面，达到稳固连接效果。

具体地，参阅图4，抱夹1的一个端面上开设有通孔90，另一个端面A为与安装配合面。在装配抱夹1和机床安装板时，将安装配合面A放置到机床安装板上，在通孔90内装入安装螺钉，即可使抱夹1固定连接在机床安装板上。更具体地，通孔90的数量为4个，达到稳固连接效果。

具体地，参阅图6、图8，抱夹1的一个端面上开设有与中空内孔贯通的垫片槽，该垫片槽内设置有垫片100，垫片100的作用在于限定抱夹1的变形，在安装电主轴2时，通过安装螺钉和螺钉孔80进行安装，使抱夹1的中心内孔13发生轻微变形，从而抱紧电主轴2；由于电主轴2为精密部件，为了防止抱夹中心内孔13过度变形而损坏电主轴2，因此通过增加垫片槽和垫片100来调节中心内孔13的变形量。

需要说明的是，本发明除了可以通入冷却气体进行气冷，同样也可以通入冷水进行水冷，通过水平通道、垂直通道以及螺纹堵头的设计，其密封性良好，可以同时适用不同的冷却方式。

通过对上述实施例的详细阐述，可以理解，①本发明通过气冷通道和散热筋的协同作用，极大增强了电主轴的冷却效果；同时采用气体冷却的方式，相比于通水冷却，更便于实现冷却循环，清洁程度更高，在冷却过程中不会产生污水的滴漏、排放和清洁问题，对生产现场的环境影响更小，能适应高清洁度的生产车间。②通过合理的结构设计，抱夹和电主轴便于安装和分离，达到维修方便、更换方便的目的。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种采用抱夹冷却的电主轴，其特征在于，包括抱夹和电主轴，所述抱夹为中空结构，所述电主轴的机体部分固定插接于所述抱夹内；所述抱夹的表面设置有进气口和出气口，所述抱夹的内部设置有气冷通道，所述气冷通道环绕所述抱夹的内部一周，所述气冷通道的两端分别与所述进气口、所述出气口连通；所述抱夹的外表面上还均匀开设有若干的散热筋。

2.如权利要求1所述的采用抱夹冷却的电主轴，其特征在于，所述抱夹的两个侧面和底面上分别开设有若干的散热筋，所述侧面上的散热筋之间形成的间隙槽贯通于所述抱夹的前端面和后端面。

3.如权利要求1或2所述的采用抱夹冷却的电主轴，其特征在于，所述气冷通道包括多个相互连通的水平通道和垂直通道；所述水平通道和所述垂直通道两两间隔设置，并且相互垂直。

4.如权利要求3所述的采用抱夹冷却的电主轴，其特征在于，每条所述水平通道和每条所述垂直通道的末端均设置有螺纹堵头。

5.如权利要求1所述的采用抱夹冷却的电主轴，其特征在于，所述采用抱夹冷却的电主轴还包括进气接头和出气接头；所述进气接头固定设置在所述进气口上，所述出气接头固定设置在所述出气口上。

6.如权利要求1所述的采用抱夹冷却的电主轴，其特征在于，所述抱夹的两侧面上开设有螺钉孔；所述电主轴和所述抱夹通过所述螺钉孔和安装螺钉固定连接。

7.如权利要求6所述的采用抱夹冷却的电主轴，其特征在于，所述螺钉孔的数量为2个，所述螺钉孔贯通于所述抱夹的两个侧面。

8.如权利要求1所述的采用抱夹冷却的电主轴，其特征在于，所述抱夹的一端面上开设有通孔；所述抱夹通过通孔和安装螺钉与机床安装板固定连接。

9.如权利要求8所述的采用抱夹冷却的电主轴，其特征在于，所述通孔的数量为4个。

10.如权利要求1所述的采用抱夹冷却的电主轴，其特征在于，所述抱夹的一端面上开设有与中空内孔贯通的垫片槽，所述垫片槽内设置有垫片。

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