一种内置式冷却系统技术方案

本发明专利技术涉及一种内置式冷却系统，用于冷却重载摆角铣头，包括滑板和固定设于滑板上的主箱体以及设于主箱体上且相互连通的第一箱体、第二箱体和第三箱体，该内置式冷却系统包括设于第一箱体内部的第一冷却通道；和设于第二箱体内部的第二冷却通道；和设于第三箱体内部的第三冷却通道以及设于主箱体内部的第四冷却通道，第一冷却通道与第四冷却通道连通，第二冷却通道分别与第三冷却通道以及第四冷却通道连通。本发明专利技术通过将冷却系统的各冷却通道均设于对应的箱体内部，并将各冷却通道布置在对应箱体内的发热区域，有效提高了冷却效率和能力，用于降低重载摆角铣头在运行过程中产生的高温，保障了重载摆角铣头的功能指标、加工精度和运行稳定性。度和运行稳定性。度和运行稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种内置式冷却系统


[0001]本专利技术涉及机械工程
，特别是涉及一种内置式冷却系统。

技术介绍

[0002]多轴数控加工中心是基础制造装备，其中五轴联动卧式加工中心日渐 成为国内外诸多厂商竞争的焦点。高精度重载摆角铣头作为核心关键功能 部件，是五轴联动卧式加工中心的“心脏”，更是该加工中心实现五轴联 动和高品质加工的保障，能够满足航空航天等军工领域难加工材料复杂零 件的高效高精加工。
[0003]高精度重载摆角铣头具有大功率、大扭矩和高精度的特点，在运 行过程中，由于主轴及多轴传动链的连续运转，轴承、齿轮等成为持 续热量产生的源头，铣头各部位因空间结构和距离热源远近不同，会 产生非均匀分布的温度场，根据模拟仿真分析计算、铣削加工工艺测 试和加工验证，温升导致铣头变形而产生的的加工误差占总体误差的 50％以上。因此，在铣头部件的整体结构设计中，如果忽视热温升变 形的影响，将会极大地影响铣头的运行精度和运行稳定性，难以达到 预期的功能和精度要求，极易造成轴承烧损、齿轮失效、主轴或传动 轴精度失稳以及抱死等严重问题，使得铣头难以适应面向诸如航空复 杂结构件的长时间、高负载加工。基于以上原因，准确分析高精度重 载摆角铣头主轴及其传动轴区域、铣头箱体各部位的热源分布、传递 和变化情况，最大限度地降低或消除热量带来的负面影响，对温升和 热影响进行动态均衡控制，是高精度重载摆角铣头研制成败的关键所 在。
[0004][0005]铣头箱体、主轴系统和传动系统是高精度重载摆角铣头的重要组成部 分，主轴和传动轴的运转精度、运行稳定性离不开精密轴承和高精度齿轮 传动副，以此保证铣头的功能精度和加工稳定性。而轴承回转、齿轮副啮 合传动的过程中，发热不可避免，尤其是加工过程中，受到铣削力和冲击 载荷的作用，主轴承载增大，支撑轴承和传动齿轮副产生的热量也随之增 大，势必影响铣头的正常运行。因此，必须设计合理的冷却结构，通过热 交换控制温升，最大可能地保持热平衡，减少机床加工时的热影响。目 前，大多设备的铣头受空间结构尺寸、整体结构布局以及厂房配套设施等 因素的影响和限制，冷却方式一般采用自然冷却，或者增大外部空间，在 壳体外布置冷却管路强制冷却。前者受环境温度影响特别大，冷却效果不 佳，且稳定性很差。后者则管路交错复杂，占用空间大，易泄漏，同样受 环境温度变化的影响，冷却效果不理想，而且因此导致铣头部件外形尺寸 加大，重量增加，进而大大降低了铣头运行时的动态响应性能，也影响了 铣头的整体性和美观度。另外，两种方式最主要的问题是发生热交换的位 置远离热源，温度控制误差大，温升不稳定，并且与轴承、齿轮的润滑需 求相互孤立，不能从根本上解决轴承运转散热问题，极易发生瞬时温升剧 增，造成轴承或齿轮传动副的烧损失效，综上所述，现有技术存在很多不 足之处和较大的局限性，严重制约了高精度重载摆角铣头整体精度提升和 功能实现。

技术实现思路

[0006](1)要解决的技术问题
[0007]本专利技术提供一种内置式冷却系统，通过将冷却系统的各冷却通道均设 于箱体主体、第一箱体、第二箱体以及第三箱体的内部，并将各冷却通道 布置在对应箱体内的发热区域，有效提高了冷却效率和能力，用于降低重 载摆角铣头在运行过程中产生的高温，保障了重载摆角铣头的功能指标、 加工精度和运行稳定性。
[0008](2)技术方案
[0009]第一方面，本专利技术的实施例提出了一种内置式冷却系统，用于冷却重 载摆角铣头，所述冷却载摆角铣头包括滑板和固定设于所述滑板上的主箱 体以及设于所述主箱体上且相互连通的第一箱体、第二箱体和第三箱体， 所述内置式冷却系统包括设于所述第一箱体内部的第一冷却通道；和设于 所述第二箱体内部的第二冷却通道；和设于所述第三箱体内部的第三冷却 通道以及设于所述主箱体内部的第四冷却通道，所述第一冷却通道与第四 冷却通道连通，所述第二冷却通道分别与所述第三冷却通道以及所述第四 冷却通道连通。
[0010]进一步地，所述第一冷却通道包括部分设于所述第一箱体内且依次延 伸至所述主箱体与滑板内部的第一通道，所述第一通道上位于所述第一箱 体内的一端连接有用于冷却液注入的第一管接头，所述第一通道上位于所 述滑板内的一端设有用于排出已经完成热交换后的冷却液的第一出口；以 及设于所述第一箱体内且部分延伸至所述主箱体内的第二通道，所述第二 通道上连接有设于所述第一箱体内且用于注入冷却液的第二管接头，所述 第二通道以及所述第一通道均与所述第四冷却通道连通。
[0011]进一步地，所述第一箱体内设有平行设置的第一传动轴，第二传动轴 和第三传动轴，所述第一传动轴的两端分别套设有第一轴承座，所述第二 传动轴的两端分别套设有第二轴承座，所述第三传动轴的两端分别套设有 第三轴承座，各所述第一轴承座的内部均设有第一流道，各所述第二轴承 座的内部均设有第二流道以及各所述第三轴承座的内部均设有第三流道， 所述第一流道与所述第二流道连通以及所述第二流道与第三环形流道连 通，所述第一通道包括依次连通的所述第一管连接头、所述第一流道、所 述第二流道、所述第三流道以及所述第一出口，所述第二通道包括依次连 通的所述第二管连接头、另一所述第一流道、另一所述第二流道和另一所 述第三流道。
[0012]进一步地，所述第一冷却通道还包括设于所述第二通道上的支流通 道，所述支流通道上设有所述第二管接头。
[0013]进一步地，所述第二冷却通道包括部分设于所述第二箱体内且依次延 伸至所述主箱体与滑板内部的第三通道；以及与所述第三通道连通且延伸 至所述主箱体内部的第四通道，所述第三通道上位于所述滑板内的一端设 有用于排出已经完成热交换后的冷却液的第二出口，所述第四通道与所述 第四冷却通道连通。
[0014]进一步地，所述第二箱体设有涡轮；与所述涡轮驱动连接的蜗杆；与 所述蜗杆啮合传动的第一同步轮，所述第一同步轮上设有与所述涡轮啮合 的齿轮，所述第一同步轮通过一同步带与第二同步轮连接，所述涡轮、所 述蜗杆以及所述第一同步轮位于所述第三通道和所述第四通道以及所述第 四冷却通道所围成的区域内。
[0015]进一步地，所述第四冷却通道包括设于所述主箱体内且相互连通的第 五通道、第
四流道以及第六通道，所述第五通道与所述第四通道连通且所 述第五通道上设有用于冷却液注入的第三管接头，所述第六通道依次与所 述第二通道以及第一通道连通，所述主箱体内设有第一轴承支撑座，所述 轴承支撑座的外周设有所述第四流道。
[0016]进一步地，所述第三冷却通道包括部分设于所述第三箱体内的第七通 道；和设于所述第三箱体内的第五流道与第六流道；和设于所述第五流道 与第六流道之间且相互连通的第八通道；以及第九通道，所述第九通道的 两端分别与所述第二冷却通道以及所述第六流道连通，所述第七通道上远 离所述第三箱体的一端延伸并穿过所述第二箱体连接有用于注入冷却液的 第四管接头。
[0017]进一步地，所述第三冷却通道还包括设于所述第七通道与所述第六流 道之间且相互连通的分流通道，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内置式冷却系统，用于冷却重载摆角铣头，所述冷却载摆角铣头包括滑板(11)和固定设于所述滑板(11)上的主箱体(12)以及设于所述主箱体(12)上且相互连通的第一箱体(13)、第二箱体(14)和第三箱体(15)，其特征在于，该内置式冷却系统包括设于所述第一箱体(13)内部的第一冷却通道；和设于所述第二箱体(14)内部的第二冷却通道；和设于所述第三箱体(15)内部的第三冷却通道以及设于所述主箱体(12)内部的第四冷却通道，所述第一冷却通道与第四冷却通道连通，所述第二冷却通道分别与所述第三冷却通道以及所述第四冷却通道连通。2.根据权利要求1所述的内置式冷却系统，其特征在于，所述第一冷却通道包括部分设于所述第一箱体(13)内且依次延伸至所述主箱体(12)与滑板(11)内部的第一通道(131)，所述第一通道(131)上位于所述第一箱体(13)内的一端连接有用于冷却液注入的第一管接头(132)，所述第一通道(131)上位于所述滑板(11)内的一端设有用于排出已经完成热交换后的冷却液的第一出口(133)；以及设于所述第一箱体(13)内且部分延伸至所述主箱体(12)内的第二通道(134)，所述第二通道(134)上连接有设于所述第一箱体(13)内且用于注入冷却液的第二管接头(135)，所述第二通道(134)以及所述第一通道(131)均与所述第四冷却通道连通。3.根据权利要求2所述的内置式冷却系统，其特征在于，所述第一箱体(13)内设有平行设置的第一传动轴(136)，第二传动轴(137)和第三传动轴(138)，所述第一传动轴(136)的两端分别套设有第一轴承座(1360)，所述第二传动轴(137)的两端分别套设有第二轴承座(1370)，所述第三传动轴(138)的两端分别套设有第三轴承座(1380)，各所述第一轴承座(1360)的内部均设有第一流道(1361)，各所述第二轴承座(1370)的内部均设有第二流道(1371)以及各所述第三轴承座(1380)的内部均设有第三流道(1381)，所述第一流道(1361)与所述第二流道(1371)连通以及所述第二流道(1371)与第三流道(1381)连通，所述第一通道(131)包括依次连通的所述第一管连接头(132)、所述第一流道(1361)、所述第二流道(1371)、所述第三流道(1381)以及所述第一出口(133)，所述第二通道(132)包括依次连通的所述第二管连接头(135)、另一所述第一流道(1361)、另一所述第二流道(1371)和另一所述第三流道(1381)。4.根据权利要求3所述的内置式冷却系统，其特征在于，所述第一冷却通道还包括设于所述第二通道(134)上的支流通道(130)，所述支流通道(130)上设有所述第二管接头(135)。5.根据权利要求1所述的内置式冷却系统，其特征在于，所述第二冷却通道包括部分设于所述第二箱体(14)内且依次延伸至所述主箱体(12)与滑板(11)内部的第三通道(141)；以及与所述第三通道(141)连通且延伸至所述主箱体(12)内部的第四通道(142)，所述第三通道(141)上位于所述滑...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海涛，孙年俊，李中凯，马志涛，马岩，于津钊，李初晔，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：