【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高精密数控机床，更具体的说是涉及一种基于热平衡设计的精密机床用主轴箱。
技术介绍
1、主轴是数控机床上提供加工主动力的核心部件(是主要发热源)。在机床运行过程中，结构热变形引起的机床热误差是不可忽视的重要因素。在高速加工中，电主轴的热变形已成为影响机床加工精度的主要因素，机床热变形造成的加工误差达到工件总加工误差的60％～80％。电主轴产生的热量会使得主轴箱发生相应热变形，而不同的主轴箱结构会严重影响主轴箱偏移的方向，从而导致主轴加工精度产生偏差。
2、通常为保证对主轴组装及加工合理，在设计过程中对主轴箱顶部挖空处理，但此时会造成主轴箱结构不平衡，致使工作过程中温度传导分布不均，最终造成加工过程中主轴箱由于不均匀热变形带动主轴发生偏移，同时冷却系统的进出口位置温度差别较大，会对冷却腔的变形产生影响，而对丝杠滑块连接滑座的变形控制同样可对主轴箱热平衡发挥较大作用。
3、因此，为了实现对主轴定位精度的保持，提供一种基于热平衡的精密机床主轴箱结构，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种基于热平衡设计的精密机床用主轴箱，旨在解决上述技术问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种基于热平衡设计的精密机床用主轴箱，包括主轴箱本体，所述主轴箱本体上部形成有主管线安装槽，所述主轴箱本体的下部形成有与所述主管线安装槽连通的主轴电机安装孔，所述主管线安装槽的正面具有主管线
4、通过上述技术方案，本专利技术提供的主轴箱，在主轴工作时，由电磁主轴产生的电磁热以及切削热导致的主轴箱本体热变形能够被热变形监测用温度和位移传感单元监测到，然后通过加热单元的加热和热平衡调节用位移传感单元的监测进行反馈，使得结构热变形可被有效中和，实现了主轴箱的热平衡结构设计；本专利技术结构简单，安装方便，具有较高的热稳定性和导向精度。
5、优选的，在上述一种基于热平衡设计的精密机床用主轴箱中，所述热变形监测用温度和位移传感单元和所述热平衡调节用位移传感单元均设置在所述主轴箱本体背面的竖向中心对称线上。
6、优选的，在上述一种基于热平衡设计的精密机床用主轴箱中，所述丝杠滑块连接螺母设置在所述主轴箱本体背面的竖向中心对称线上，且位于所述主轴箱本体背面的中部偏下。丝杠滑块连接螺母的y轴方向保持在y轴中心位置，保证主轴箱热变形关于yz中心面对称，保障主轴在y轴达到精度要求。
7、优选的，在上述一种基于热平衡设计的精密机床用主轴箱中，所述热平衡调节用位移传感单元固定在所述丝杠滑块连接螺母的底面。
8、优选的，在上述一种基于热平衡设计的精密机床用主轴箱中，所述加热单元设置在所述丝杠滑块连接螺母的底面和侧面。
9、优选的，在上述一种基于热平衡设计的精密机床用主轴箱中，通过所述热变形监测用温度和位移传感单元监测所述主轴箱本体的热变形量，通过所述加热单元的控温和所述热平衡调节用位移传感单元的监测平衡所述主轴箱本体的热变形量。
10、热变形监测用温度和位移传感单元通过采集实测数据传输给控制模块，控制模块对位移、温度进行计算，得出加热单元应当给丝杠滑块连接螺母提供的加热温度大小，热平衡调节用位移传感单元采集位移参数，与热变形监测用温度和位移传感单元形成位移反馈系统，时刻调节主轴定位精度。
11、优选的，在上述一种基于热平衡设计的精密机床用主轴箱中，所述主管线安装缺口上通过螺丝紧固有导热挡板，所述导热挡板的边沿所述主管线安装缺口的边沿紧密贴合。
12、主管线安装缺口为确保主轴管线安装进行的开口处理，本专利技术通过设计一个外形与主轴箱本体契合且关于加工轴面(yz面)对称，厚度保持与周围一致的导热挡板，在完成主轴管线安装后，通过螺丝将主管线安装缺口封住，使导热挡板和主管线安装缺口紧密贴合，确保温度在主轴箱本体和导热挡板间能够均匀传递的同时，保持整体结构热变形关于xy面对称。
13、优选的，在上述一种基于热平衡设计的精密机床用主轴箱中，所述主轴箱本体的正面开设有冷却液进口，所述主轴箱本体的背面开设有冷却液出口，所述冷却液进口和所述冷却液出口均与所述主轴电机安装孔连通，所述冷却液进口对应所述主轴电机安装孔的顶部，所述冷却液出口对应所述主轴电机安装孔的底部。
14、优选的，在上述一种基于热平衡设计的精密机床用主轴箱中，所述冷却液进口和所述冷却液出口均设置在所述主轴箱本体的竖向中心对称线上。
15、冷却液体会随流经路径的增大，吸收热量后温度逐渐升高，冷却腔上端温度较低向内收缩，冷却腔下端温度较高向外膨胀，造成主轴箱本体的抬头趋势，减小热变形和重力导致导致的主轴箱本体低头趋势造成的主轴加工精度问题。
16、优选的，在上述一种基于热平衡设计的精密机床用主轴箱中，所述主轴箱本体背面对称固定有多个滑轨连接座。
17、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种基于热平衡设计的精密机床用主轴箱，具有以下有益效果：
18、1、本专利技术包括对丝杠滑块连接螺母的热平衡处理，主轴箱本体顶端的导热挡板结构设计，以及冷却液进出口设计，提出了符合热平衡的设计方法；保持整个主轴箱各部位温度均匀，减少机床各对称面温差，缓解主轴低头现象，有效降低热变形对主轴精度的影响。
19、2、主轴工作过程会产生大量热量积聚在主轴及主轴箱前端，前端受热温度升高，据统计在冷却系统作用下升高趋势很小，但在精密机床范畴内会造成整体结构向内膨胀收缩的变形效果，本专利技术通过控制丝杠滑块连接螺母热变形达到抵消主轴箱低端热膨胀和重力导致的收缩低头变形情况。
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1.一种基于热平衡设计的精密机床用主轴箱，包括主轴箱本体(1)，所述主轴箱本体(1)上部形成有主管线安装槽(2)，所述主轴箱本体(1)的下部形成有与所述主管线安装槽(2)连通的主轴电机安装孔(3)，所述主管线安装槽(2)的正面具有主管线安装缺口(4)，所述主轴箱本体(1)的背面固定有丝杠滑块连接螺母(5)；其特征在于：所述丝杠滑块连接螺母(5)的外壁上设有加热单元(6)，所述主轴箱本体(1)背面的底端设有热变形监测用温度和位移传感单元(7)，所述丝杠滑块连接螺母(5)和所述主轴箱本体(1)背面的连接处设有热平衡调节用位移传感单元(8)。
2.根据权利要求1所述的一种基于热平衡设计的精密机床用主轴箱，其特征在于，所述热变形监测用温度和位移传感单元(7)和所述热平衡调节用位移传感单元(8)均设置在所述主轴箱本体(1)背面的竖向中心对称线上。
3.根据权利要求1所述的一种基于热平衡设计的精密机床用主轴箱，其特征在于，所述丝杠滑块连接螺母(5)设置在所述主轴箱本体(1)背面的竖向中心对称线上，且位于所述主轴箱本体(1)背面的中部偏下。
4.根据权利要求
5.根据权利要求1所述的一种基于热平衡设计的精密机床用主轴箱，其特征在于，所述加热单元(6)设置在所述丝杠滑块连接螺母(5)的底面和侧面。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种基于热平衡设计的精密机床用主轴箱，其特征在于，通过所述热变形监测用温度和位移传感单元(7)监测所述主轴箱本体(1)的热变形量，通过所述加热单元(6)的控温和所述热平衡调节用位移传感单元(8)的监测平衡所述主轴箱本体(1)的热变形量。
7.根据权利要求1所述的一种基于热平衡设计的精密机床用主轴箱，其特征在于，所述主管线安装缺口(4)上通过螺丝紧固有导热挡板(9)，所述导热挡板(9)的边沿所述主管线安装缺口(4)的边沿紧密贴合。
8.根据权利要求1所述的一种基于热平衡设计的精密机床用主轴箱，其特征在于，所述主轴箱本体(1)的正面开设有冷却液进口(10)，所述主轴箱本体(1)的背面开设有冷却液出口(11)，所述冷却液进口(10)和所述冷却液出口(11)均与所述主轴电机安装孔(3)连通，所述冷却液进口(10)对应所述主轴电机安装孔(3)的顶部，所述冷却液出口(11)对应所述主轴电机安装孔(3)的底部。
9.根据权利要求8所述的一种基于热平衡设计的精密机床用主轴箱，其特征在于，所述冷却液进口(10)和所述冷却液出口(11)均设置在所述主轴箱本体(1)的竖向中心对称线上。
10.根据权利要求1-5和7-9中任一项所述的一种基于热平衡设计的精密机床用主轴箱，其特征在于，所述主轴箱本体(1)背面对称固定有多个滑轨连接座(12)。
...【技术特征摘要】
1.一种基于热平衡设计的精密机床用主轴箱，包括主轴箱本体(1)，所述主轴箱本体(1)上部形成有主管线安装槽(2)，所述主轴箱本体(1)的下部形成有与所述主管线安装槽(2)连通的主轴电机安装孔(3)，所述主管线安装槽(2)的正面具有主管线安装缺口(4)，所述主轴箱本体(1)的背面固定有丝杠滑块连接螺母(5)；其特征在于：所述丝杠滑块连接螺母(5)的外壁上设有加热单元(6)，所述主轴箱本体(1)背面的底端设有热变形监测用温度和位移传感单元(7)，所述丝杠滑块连接螺母(5)和所述主轴箱本体(1)背面的连接处设有热平衡调节用位移传感单元(8)。
2.根据权利要求1所述的一种基于热平衡设计的精密机床用主轴箱，其特征在于，所述热变形监测用温度和位移传感单元(7)和所述热平衡调节用位移传感单元(8)均设置在所述主轴箱本体(1)背面的竖向中心对称线上。
3.根据权利要求1所述的一种基于热平衡设计的精密机床用主轴箱，其特征在于，所述丝杠滑块连接螺母(5)设置在所述主轴箱本体(1)背面的竖向中心对称线上，且位于所述主轴箱本体(1)背面的中部偏下。
4.根据权利要求1所述的一种基于热平衡设计的精密机床用主轴箱，其特征在于，所述热平衡调节用位移传感单元(8)固定在所述丝杠滑块连接螺母(5)的底面。
5.根据权利要求1所述的一种基于热平衡设计的精密机床用主轴箱，其特征在于，所述加热单元(6)设置在所述丝杠滑块连接螺...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜二彪，黄祖广，李珂，王帅，戴玉红，徐萌，郝小琴，侯亚茹，
申请(专利权)人：北京工研精机股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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