一种轻量化独立冷却式的加工中心主轴箱的制作方法

一种轻量化独立冷却式的加工中心主轴箱
【技术领域】
1.本实用新型属于加工机床技术领域，特别是涉及一种轻量化独立冷却式的加工中心主轴箱。


背景技术：

2.数控机床在运行中，主轴箱等构件始终处于内、外热源的作用下，而且这些特性从根本上说都是非恒定，再加上连接件之间结合面热阻，使机床形成一个复杂的温度场；普通立式加工中心中，相应主轴箱的热源主要是主轴本体外环壁，向各自壁面的四周传递，再由他们传到箱体的其他壁面，以自然对流和辐射将热量传到空气中去，散热效果不佳；并且，主轴箱结构复杂，其温度场及热变形情况都比较复杂，不仅和周围的空气间进行对流传热，同时还和主电机、打刀缸等构配件产生辐射传热，极易导致主轴箱等构件产生热应力、热应变。
3.现有技术中的卧式加工中心的主轴箱体悬伸长、重量大，需要配重、氮气弹簧或者液压辅助支撑减少丝杆电机受力，且对立柱前侧应力影响大且长期不可逆转。由于不同转速主轴电机功率不同，油冷机冷却主轴电机与环境温度的温差会随着转速不同和旋转时间不同有很大差异，用来支撑主轴的主轴箱体由于无独立冷却和温控系统，使得主轴电机温度变化传导受热变形，不同温差变形量又很难控制，导致z轴掉刀问题无规律可循，加工产品z向误差飘忽不定。
4.因此，有必要提供一种新的轻量化独立冷却式的加工中心主轴箱来解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的主要目的在于提供一种轻量化独立冷却式的加工中心主轴箱，大大减轻了主轴箱的重量，实现了主轴箱的独立冷却，保障了加工中心的加工精度。
6.本实用新型通过如下技术方案实现上述目的：一种轻量化独立冷却式的加工中心主轴箱，其为一体式基座结构且包括基座主体以及设置在所述基座主体前侧表面的主轴安装筒体，所述基座主体的背部形成有位于同一竖直平面内的滑块安装面，所述主轴安装筒体部分内陷在所述基座主体中以最大程度的缩小所述主轴安装筒体的轴孔中心与所述滑块安装面之间的距离；所述主轴安装筒体的圆周筒体内设置有冷却通道，所述冷却通道与外部的冷却装置连通形成循环冷却回路。
7.进一步的，所述主轴安装筒体的顶部低于所述基座主体的顶部，使得所述主轴安装筒体的顶部与所述基座主体之间形成有缺失部；所述基座主体的前侧表面位于所述主轴安装筒体顶部上方的区域设置为弧形限位面。
8.进一步的，所述主轴安装筒体的底部凸出所述基座主体的底部，所述基座主体的底部设置有对所述主轴安装筒体凸出部分形成支撑的斜向支撑部。
9.进一步的，所述斜向支撑部为多个平行分布的斜板支撑结构，相邻的斜板之间形
成有第一减重槽。
10.进一步的，所述基座主体的两侧设置有若干减重缺口，所述减重缺口将基座主体的两侧隔离形成中部斜向支撑块与端部斜向支撑板。
11.进一步的，所述基座主体的背部设置有若干向前凹陷的第二减重槽，所述第二减重槽之间形成有若干加强筋板。
12.进一步的，所述主轴箱整体为轴对称结构；所述基座主体背部居中位置设置有螺母套安装座，所述螺母套安装座的轴孔轴线、所述主轴安装筒体的轴孔轴线以及所述主轴箱的对称轴相互平行以及位于同一竖直平面内。
13.进一步的，所述主轴安装筒体顶部设置有与所述冷却通道连通的输入口与输出口，所述冷却通道通过所述输入口、所述输出口外接所述冷却装置形成冷却循环回路。
14.进一步的，所述冷却循环回路上设置有流量阀，所述主轴安装筒体上安装有温度传感器。
15.进一步的，所述冷却通道自所述输入口轴向向下延伸至所述主轴安装筒体的下部区域，然后水平过渡换向再轴向向上延伸至上部区域，再水平过渡换向，再轴向向下延伸，以此类推直至延伸至所述输出口处。
16.与现有技术相比，本实用新型一种轻量化独立冷却式的加工中心主轴箱的有益效果在于：通过主轴安装筒体与基座本体的内陷结构设计，最小化主轴中心到滑块安装面的距离，保证主轴箱体刚性的同时实现了最大限度的减重，大大降低了立柱单边受力对机械加工精度的影响；通过多个减重结构设计和斜面支撑结构设计，进一步的降低了主轴箱体的重量，实现了轻量化设计，为实现高速加工提供了条件；在主轴安装筒体的筒体内部设置冷却通道，外接独立的冷却装置，配合温度传感器和流量阀，实时监控主轴安装筒体的温度并使其保持在设定温度范围内或与室温相同的温度范围内，有效的避免了主轴座温度变化引起的热位移变形。
【附图说明】
17.图1为本实用新型实施例的结构示意图；
18.图2为本实用新型实施例另一角度的结构示意图；
19.图3为本实用新型实施例的俯视结构示意图；
20.图中数字表示：
21.100轻量化独立冷却式的加工中心主轴箱；
22.1基座主体，11滑块安装面，12弧形限位面，13斜向支撑部，14减重缺口，15中部斜向支撑块，16端部斜向支撑板，17第二减重槽，18第一减重槽，19螺母套安装座；2主轴安装筒体，21冷却通道，22输入口，23输出口。
【具体实施方式】
23.实施例一：
24.请参照图1-图3，本实施例为一种轻量化独立冷却式的加工中心主轴箱100，其为一体式基座结构且包括基座主体1以及设置在基座主体1前侧表面的主轴安装筒体2，基座主体1的背部形成有位于同一竖直平面内的滑块安装面11，主轴安装筒体2部分内陷在基座
主体1中以最大程度的缩小主轴安装筒体2的轴孔中心与滑块安装面11之间的距离。
25.主轴安装筒体2的顶部低于基座主体1的顶部，使得主轴安装筒体2的顶部与基座主体1之间形成有缺失部。通过缺失部结构的设计，一方面可以保障基座主体1与主轴安装筒体2各自的强度要求，另一方面，还能够较大程度的减轻主轴箱体的整体重量，实现轻量化设计，减小无效负载，为实现高速加工提供条件。基座主体1的前侧表面位于主轴安装筒体2顶部上方的区域设置为弧形限位面12。
26.主轴安装筒体2的底部凸出基座主体1的底部，基座主体1的底部设置有对主轴安装筒体2凸出部分形成支撑的斜向支撑部13。斜向支撑部13为多个平行分布的斜板支撑结构，相邻的斜板之间形成有第一减重槽18，保障主轴安装筒体2的刚度、稳定性以及支撑强度，同时实现了轻量化设计。
27.基座主体1的两侧设置有若干减重缺口14，减重缺口14将基座主体1的两侧隔离形成中部斜向支撑块15与端部斜向支撑板16。
28.基座主体1的背部设置有若干向前凹陷的第二减重槽17。通过减重缺口14、第一减重槽18与第二减重槽17的结构设计，在保障基座主体1刚度的同时，保障了主轴安装筒体2的支撑强度，且进一步的减轻了主轴箱体的整体重量。
29.基座主体1背部居中位置设置有螺母套安装座19，用于安装螺母套，与丝杆配合实现丝杆螺母运动副。
30.主轴安装筒体2的圆周筒体内设置有冷却通道21，主轴安装筒体2顶部设置有与冷却通道21连通的输入口22与输出口23，冷却通道21通过输入口22、输出口23外接冷却装置形成冷却循环回路，所述冷却循环回路上设置有流量阀，实现对主轴箱体的独立冷却。冷却通道21自输入口23轴向向下延伸至主轴安装筒体2的下部区域然后水平转向后再轴向向上延伸，再水平转向，再轴向向下延伸，以此类推直至延伸至输出口23处，与外界的冷却装置形成循环回路，外接流量阀。主轴安装筒体2上安装有温度传感器(图中未标示)。所述温度传感器实时将温度传递给系统跟环境温度做比对，根据比对温差值发指令信号给所述流量阀加大、减小或者维持现有流量，达到控制主轴箱体温度跟环境温度的一致，避免了主轴箱体温度变化引起的热位移变形。
31.本实施例一种轻量化独立冷却式的加工中心主轴箱100，通过主轴安装筒体与基座本体的内陷结构设计，最小化主轴中心到滑块安装面的距离，保证主轴箱体刚性的同时实现了最大限度的减重，大大降低了立柱单边受力对机械加工精度的影响；通过多个减重结构设计和斜面支撑结构设计，进一步的降低了主轴箱体的重量，实现了轻量化设计，为实现高速加工提供了条件；在主轴安装筒体的筒体内部设置冷却通道，外接独立的冷却装置，配合温度传感器和流量阀，实时监控主轴安装筒体的温度并使其保持在设定温度范围内或与室温相同的温度范围内，有效的避免了主轴座温度变化引起的热位移变形。
32.以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。