CN112935926B - 一种机床用丝杆传动机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种机床用丝杆传动机构，包括传动丝杆，设置有换热孔；后安装座，所述传动丝杆的后端转动安装于所述后安装座上；前安装座，中部设置有连通孔，所述传动丝杆的前端转动安装于所述前安装座的后侧，前安装座的上部设有一组连通至所述连通孔的安装孔，所述安装孔上安装有进水管接头和出水管接头；冷却液流通管，包含一组平行设置于换热孔内的进水管和出水管，所述进水管和出水管的后端导通连接，进水管的前端固接到进水管接头上，出水管固接到出水管接头上；进风机构，包含固接于前安装座前端的进风管，所述进风管内固定装置有一相应的抽风机。本发明既能够有效达到较好的冷却效果和较快的冷却效率，且能够有效克服冷却液泄露的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种机床用丝杆传动机构，具体是指一种带有冷却功能的机床用丝杆传动机构。
背景技术
丝杆传动机构是机床上最主要的传动元件之一，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，以在伺服电机的驱动下有效带动工作台进行精准的移动。
传统的丝杆传动机构，其丝杆和轴承旋转部位产生的热量依靠自然的方式散热，散热速度慢，因此，丝杆高速旋转的瞬间所产生大量的热量会导致丝杆快速升温热胀，从而导致旋转精度和稳定性下降，无法满足数控机床高速高精度的性能要求。为此，具有冷却功能的丝杆传动机构开始被研发并投入使用。现有的具有冷却功能的丝杆传动机构主要有两类，一类是风冷型丝杆传动机构，还有一类是水冷型丝杆传动机构，现有的风冷型丝杆传动机构存在冷却效率低、冷却效果不佳的缺陷，而水冷型丝杆传动机构则存在结构复杂，且冷却液泄露概率极高的问题。
因此，设计一款既能够有效达到较好的冷却效果和较快的冷却效率，且能够有效克服冷却液泄露问题的机床用丝杆传动机构是本发明的研究目的。
发明内容
针对上述现有技术存在的技术问题，本发明在于提供一种机床用丝杆传动机构，该机床用丝杆传动机构能够有效解决上述现有技术存在的技术问题。
本发明的技术方案是：
一种机床用丝杆传动机构，包括
传动丝杆，所述传动丝杆的轴向方向上设置有一相应的换热孔，所述换热孔的前部贯穿所述传动丝杆，换热孔的后部延伸至所述传动丝杆的后侧，所述传动丝杆的后侧均匀分布设置有多个连通至所述换热孔的排气孔；
后安装座，固接于机床的壳体底部，所述传动丝杆的后端通过后端轴承转动安装于所述后安装座上；
前安装座，固接于机床的壳体底部，所述前安装座的中部设置有相应的连通孔，所述传动丝杆的前端通过前端轴承转动安装于所述前安装座的后侧；前安装座的上部设有一组连通至所述连通孔的安装孔，所述安装孔上分别固定安装有进水管接头和出水管接头，所述进水管接头通过相应的冷却液管连接到外界冷却液容器上，所述出水管接头通过相应的冷却液泵连接到主轴冷却液喷淋管上；
水循环机构，包含连接到所述冷却液泵出水端的循环管，所述循环管未连接到冷却液泵的一端连通连接到所述冷却液容器上，循环管、以及所述主轴冷却液喷淋管上分别连接有相应的电磁阀，所述电磁阀、以及所述冷却液泵分别连接到数控机床的控制***上；
冷却液流通管，包含一组平行设置、并延伸至所述换热孔内的进水管和出水管，所述进水管和出水管的后端导通连接，进水管的前端向上翻折并固接到所述进水管接头的内壁上，出水管的前端向上翻折并固接到所述出水管接头的内壁上；
进风机构，包含固接于所述前安装座前端的进风管，所述进风管连通连接至所述连通孔，且进风管内固定装置有一相应的抽风机。
还包括导风机构，包含固定装置于机床壳体底部的喇叭状进风罩，所述喇叭状进风罩的上下端分别密封固接有相应的上密封板和下密封板，所述上密封板和下密封板之间贯穿固接有若干个相应的导风管，所述导风管的两端分别于上密封板和下密封板的外侧形成连通；
所述喇叭状进风罩的上部连通连接到所述进风管未连接于前安装座的一端，所述冷却液管连通连接到所述上密封板上，所述喇叭状进风罩与冷却液容器之间连通连接有一相应的进液管。
还包括支撑机构，包含间隔卡接于所述进水管和出水管上的若干个卡块，所述卡块的底面分别设有相应的球面槽，所述球面槽内分别可滚动安装有相应的支撑滚珠，所述支撑滚珠的底端分别抵接在所述传动丝杆的换热孔底部。
所述喇叭状进风罩的上部一体化成型向上设有相应的衔接管，所述衔接管与进风管之间，以及所述进风管与前安装座之间分别通过法兰连接方式进行连接。
所述衔接管的上部设有一相应的导孔，所述冷却液管贯穿所述导孔后连通连接到所述上密封板上。
所述冷却液管与导孔之间垫设有一相应密封圈。
所述进水管、出水管、进水管接头和出水管接头均采用具有高抗弯强度和高防锈功能的不锈钢管制成。
所述进水管的前端向上翻折并通过螺纹连接方式固接到所述进水管接头的内壁上，所述出水管的前端向上翻折并通过螺纹连接方固接到所述出水管接头的内壁上。
所述喇叭状进风罩于下密封板的底部铺设有一层相应的过滤棉层。
所述传动丝杆由相应的伺服电机进行驱动。
本发明的优点：
1)机床加工过程中，冷却液泵启动将冷却液从外界冷却液容器抽往主轴冷却液喷淋管后喷出进行切屑部冷却，冷却液按顺序流经进水管接头、进水管、出水管和出水管接头后进入主轴冷却液喷淋管；在冷却液持续流经进水管和出水管的过程中，抽风机启动有效使传动丝杆的连通孔内形成持续的空气流通，流通的空气有效与进水管和出水管表面接触，从而形成热交换，有效降低流通空气的温度，降温后的流通空气与传动丝杆的换热孔壁接触，不仅能够有效通过流速带走传动丝杆的热量，且能够有效形成较高的温度差，从而形成有效的热交换，以有效确保传动丝杆的散热效果和换热效率；流通的空气在气压差的作用下，有效持续沿传动丝杆后侧的排气孔排出，而在传动丝杆处于工作状态的情况下，还能够以转动的方式进行气体排出，在离心力的作用下，还可有效提升气体的流通顺畅程度。
2)在确保传动丝杆具有足够的散热效果和换热效率的基础上，本发明进一步设置有水循环机构，包含连接到冷却液泵出水端的循环管，循环管未连接到冷却液泵的一端连通连接到冷却液容器上，循环管、以及主轴冷却液喷淋管上分别连接有相应的电磁阀，电磁阀、以及所述冷却液泵分别连接到数控机床的控制***上。当主轴头处于运转状态时，冷却液泵持续处于工作状态；而当主轴头处于停运转状态，且控制***有发出传动丝杆进行动作的指令时，则控制主轴冷却液喷淋管上的电磁阀关闭，而控制循环管上的电磁阀开启，从而在不影响主轴头的工作和不造成冷却液浪费的基础上，依旧保持传动丝杆具有足够的散热效果和换热效率，以提升本发明的实用效果。
3)本发明还包括导风机构，包含固定装置于机床壳体底部的喇叭状进风罩，喇叭状进风罩的上部连通连接到进风管未连接于前安装座的一端，通过喇叭状进风罩的设置，能够有效将进风方向延伸至机床壳体外侧，从而有效防止机床内的铁屑等杂物进入进风机构或前安装座，以及传动丝杆的换热孔内，以有效进一步提升本发明的实用效果。
4)通过于喇叭状进风罩的上下端分别密封固接有相应的上密封板和下密封板，并于上密封板和下密封板之间贯穿固接有若干个相应的导风管，使导风管的两端分别于上密封板和下密封板的外侧形成连通，尔后，再将冷却液管连通连接到上密封板上，然后于喇叭状进风罩与冷却液容器之间连通连接有一相应的进液管。使持续进入进水管内的冷却液预先经过喇叭状进风罩和上密封板、下密封板所形成的空间内，与流经导风管的流通空气形成充分接触，从而有效进一步降低流通的空气的温度，以进一步有效保传动丝杆的散热效果和换热效率。
5)本发明还包括支撑机构，包含间隔卡接于进水管和出水管上的若干个卡块，卡块的底面分别设有相应的球面槽，球面槽内分别可滚动安装有相应的支撑滚珠，通过支撑机构的支撑滚珠有效抵接在传动丝杆的换热孔底部，以对进水管和出水管形成充分的支撑，防止进水管和出水管产生过度变形，且不会对空气的流通造成过度影响。最主要的机床用传动丝杆主要是用于带动装夹有工件的工作台产生移动，其驱动转速相对较低，因此以支撑滚珠滚动方式进行支撑力提供，不仅不会对空气的流通造成过度影响，且能够降低摩擦产生的机械性伤害和热量，以有效进一步提升本发明的实用效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为冷却液流通管的结构示意图。
图3为进风机构的结构示意图。
图4为导风机构的结构示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，现将实施例结合附图对本发明的结构作进一步详细描述：
参考图1-4，一种机床用丝杆传动机构，包括
传动丝杆1，所述传动丝杆1的轴向方向上设置有一相应的换热孔101，所述换热孔101的前部贯穿所述传动丝杆1，换热孔101的后部延伸至所述传动丝杆1的后侧，所述传动丝杆1的后侧均匀分布设置有多个连通至所述换热孔101的排气孔102；
后安装座2，固接于机床的壳体底部，所述传动丝杆1的后端通过后端轴承3转动安装于所述后安装座2上；
前安装座4，固接于机床的壳体底部，所述前安装座4的中部设置有相应的连通孔401，所述传动丝杆1的前端通过前端轴承5转动安装于所述前安装座4的后侧；前安装座4的上部设有一组连通至所述连通孔401的安装孔，所述安装孔上分别固定安装有进水管接头6和出水管接头7，所述进水管接头6通过相应的冷却液管8连接到外界冷却液容器9上，所述出水管接头7通过相应的冷却液泵10连接到主轴冷却液喷淋管11上；
水循环机构12，包含连接到所述冷却液泵10出水端的循环管，所述循环管未连接到冷却液泵10的一端连通连接到所述冷却液容器9上，循环管、以及所述主轴冷却液喷淋管11上分别连接有相应的电磁阀13，所述电磁阀13、以及所述冷却液泵10分别连接到数控机床的控制***上；
冷却液流通管14，包含一组平行设置、并延伸至所述换热孔101内的进水管1401和出水管1402，所述进水管1401和出水管1402的后端导通连接，进水管1401的前端向上翻折并固接到所述进水管接头6的内壁上，出水管1402的前端向上翻折并固接到所述出水管接头7的内壁上；
进风机构15，包含固接于所述前安装座4前端的进风管1501，所述进风管1501连通连接至所述连通孔401，且进风管1501内固定装置有一相应的抽风机1502。
还包括导风机构16，包含固定装置于机床壳体底部的喇叭状进风罩1601，所述喇叭状进风罩1601的上下端分别密封固接有相应的上密封板1602和下密封板1603，所述上密封板1602和下密封板1603之间贯穿固接有若干个相应的导风管1604，所述导风管1604的两端分别于上密封板1602和下密封板1603的外侧形成连通；
所述喇叭状进风罩1601的上部连通连接到所述进风管1501未连接于前安装座4的一端，所述冷却液管8连通连接到所述上密封板1602上，所述喇叭状进风罩1601与冷却液容器9之间连通连接有一相应的进液管17。
还包括支撑机构18，包含间隔卡接于所述进水管1401和出水管1402上的若干个卡块1801，所述卡块1801的底面分别设有相应的球面槽，所述球面槽内分别可滚动安装有相应的支撑滚珠1802，所述支撑滚珠1802的底端分别抵接在所述传动丝杆1的换热孔101底部。
所述喇叭状进风罩1601的上部一体化成型向上设有相应的衔接管19，所述衔接管19与进风管1501之间，以及所述进风管1501与前安装座4之间分别通过法兰连接方式进行连接。
所述衔接管19的上部设有一相应的导孔，所述冷却液管8贯穿所述导孔后连通连接到所述上密封板1602上。
所述冷却液管8与导孔之间垫设有一相应密封圈20。
所述进水管1401、出水管1402、进水管接头6和出水管接头7均采用具有高抗弯强度和高防锈功能的不锈钢管制成。
所述进水管1401的前端向上翻折并通过螺纹连接方式固接到所述进水管接头6的内壁上，所述出水管1402的前端向上翻折并通过螺纹连接方固接到所述出水管接头7的内壁上。
所述喇叭状进风罩1601于下密封板1603的底部铺设有一层相应的过滤棉层21。
所述传动丝杆1由相应的伺服电机22进行驱动。
机床加工过程中，冷却液泵启10动将冷却液从外界冷却液容器9抽往主轴冷却液喷淋管11后喷出进行切屑部冷却，冷却液按顺序流经进水管接头6、进水管1401、出水管1402和出水管接头7后进入主轴冷却液喷淋管11；在冷却液持续流经进水管1401和出水管1402的过程中，抽风机1502启动有效使传动丝杆1的连通孔101内形成持续的空气流通，流通的空气有效与进水管1401和出水管1402表面接触，从而形成热交换，有效降低流通空气的温度，降温后的流通空气与传动丝杆1的换热孔壁接触，不仅能够有效通过流速带走传动丝杆的热量，且能够有效形成较高的温度差，从而形成有效的热交换，以有效确保传动丝杆1的散热效果和换热效率；流通的空气在气压差的作用下，有效持续沿传动丝杆1后侧的排气孔102排出，而在传动丝杆1处于工作状态的情况下，还能够以转动的方式进行气体排出，在离心力的作用下，还可有效提升气体的流通顺畅程度。
在确保传动丝杆1具有足够的散热效果和换热效率的基础上，本发明进一步设置有水循环机构12，包含连接到冷却液泵10出水端的循环管，循环管未连接到冷却液泵10的一端连通连接到冷却液容器9上，循环管、以及主轴冷却液喷淋管11上分别连接有相应的电磁阀13，电磁阀13、以及所述冷却液泵10分别连接到数控机床的控制***上。当主轴头处于运转状态时，冷却液泵10持续处于工作状态；而当主轴头处于停运转状态，且控制***有发出传动丝杆1进行动作的指令时，则控制主轴冷却液喷淋管11上的电磁阀13关闭，而控制循环管上的电磁阀13开启，从而在不影响主轴头的工作和不造成冷却液浪费的基础上，依旧保持传动丝杆1具有足够的散热效果和换热效率，以提升本发明的实用效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种机床用丝杆传动机构，其特征在于：包括
传动丝杆（1），所述传动丝杆（1）的轴向方向上设置有一相应的换热孔（101），所述换热孔（101）的前部贯穿所述传动丝杆（1），换热孔（101）的后部延伸至所述传动丝杆（1）的后侧，所述传动丝杆（1）的后侧均匀分布设置有多个连通至所述换热孔（101）的排气孔（102）；
后安装座（2），固接于机床的壳体底部，所述传动丝杆（1）的后端通过后端轴承（3）转动安装于所述后安装座（2）上；
前安装座（4），固接于机床的壳体底部，所述前安装座（4）的中部设置有相应的连通孔（401），所述传动丝杆（1）的前端通过前端轴承（5）转动安装于所述前安装座（4）的后侧；前安装座（4）的上部设有一组连通至所述连通孔（401）的安装孔，所述安装孔上分别固定安装有进水管接头（6）和出水管接头（7），所述进水管接头（6）通过相应的冷却液管（8）连接到外界冷却液容器（9）上，所述出水管接头（7）通过相应的冷却液泵（10）连接到主轴冷却液喷淋管（11）上；
水循环机构（12），包含连接到所述冷却液泵（10）出水端的循环管，所述循环管未连接到冷却液泵（10）的一端连通连接到所述冷却液容器（9）上，循环管、以及所述主轴冷却液喷淋管（11）上分别连接有相应的电磁阀（13），所述电磁阀（13）、以及所述冷却液泵（10）分别连接到数控机床的控制***上；
冷却液流通管（14），包含一组平行设置、并延伸至所述换热孔（101）内的进水管（1401）和出水管（1402），所述进水管（1401）和出水管（1402）的后端导通连接，进水管（1401）的前端向上翻折并固接到所述进水管接头（6）的内壁上，出水管（1402）的前端向上翻折并固接到所述出水管接头（7）的内壁上；
进风机构（15），包含固接于所述前安装座（4）前端的进风管（1501），所述进风管（1501）连通连接至所述连通孔（401），且进风管（1501）内固定装置有一相应的抽风机（1502）；
还包括导风机构（16），包含固定装置于机床壳体底部的喇叭状进风罩（1601），所述喇叭状进风罩（1601）的上下端分别密封固接有相应的上密封板（1602）和下密封板（1603），所述上密封板（1602）和下密封板（1603）之间贯穿固接有若干个相应的导风管（1604），所述导风管（1604）的两端分别于上密封板（1602）和下密封板（1603）的外侧形成连通；
所述喇叭状进风罩（1601）的上部连通连接到所述进风管（1501）未连接于前安装座（4）的一端，所述冷却液管（8）连通连接到所述上密封板（1602）上，所述喇叭状进风罩（1601）与冷却液容器（9）之间连通连接有一相应的进液管（17）。
2.根据权利要求1所述的一种机床用丝杆传动机构，其特征在于：还包括支撑机构（18），包含间隔卡接于所述进水管（1401）和出水管（1402）上的若干个卡块（1801），所述卡块（1801）的底面分别设有相应的球面槽，所述球面槽内分别可滚动安装有相应的支撑滚珠（1802），所述支撑滚珠（1802）的底端分别抵接在所述传动丝杆（1）的换热孔（101）底部。
3.根据权利要求1所述的一种机床用丝杆传动机构，其特征在于：所述喇叭状进风罩（1601）的上部一体化成型向上设有相应的衔接管（19），所述衔接管（19）与进风管（1501）之间，以及所述进风管（1501）与前安装座（4）之间分别通过法兰连接方式进行连接。
4.根据权利要求3所述的一种机床用丝杆传动机构，其特征在于：所述衔接管（19）的上部设有一相应的导孔，所述冷却液管（8）贯穿所述导孔后连通连接到所述上密封板（1602）上。
5.根据权利要求4所述的一种机床用丝杆传动机构，其特征在于：所述冷却液管（8）与导孔之间垫设有一相应密封圈（20）。
6.根据权利要求1所述的一种机床用丝杆传动机构，其特征在于：所述进水管（1401）、出水管（1402）、进水管接头（6）和出水管接头（7）均采用具有高抗弯强度和高防锈功能的不锈钢管制成。
7.根据权利要求1所述的一种机床用丝杆传动机构，其特征在于：所述进水管（1401）的前端向上翻折并通过螺纹连接方式固接到所述进水管接头（6）的内壁上，所述出水管（1402）的前端向上翻折并通过螺纹连接方固接到所述出水管接头（7）的内壁上。
8.根据权利要求1所述的一种机床用丝杆传动机构，其特征在于：所述喇叭状进风罩（1601）于下密封板（1603）的底部铺设有一层相应的过滤棉层（21）。
9.根据权利要求1所述的一种机床用丝杆传动机构，其特征在于：所述传动丝杆（1）由相应的伺服电机（22）进行驱动。
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2021
- 2021-02-28 CN CN202110222356.XA patent/CN112935926B/zh active Active
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