【技术实现步骤摘要】
一种降低机床主轴热误差的冷却循环系统及方法
[0001]本专利技术涉及机床主轴冷却领域，更具体的，涉及一种降低机床主轴热误差的冷却循环系统。
技术介绍
[0002]随着我国制造装备技术的快速发展，机床的精度要求也越来越高。精密机床的高功率主轴系统保证了机床加工的高效与质量。但机床主轴在高速且长时间运转过程中，主轴轴承和电机会产生大量的热。这些热量通过热辐射、热传导等方式向主轴和主轴箱其他部件传递，造成主轴和主轴箱各部位不均匀受热，导致主轴在轴向和径向方向产生热误差，最终影响机床加工精度。
[0003]针对机床主轴发热产生热误差的问题，目前多采用布置冷却装置，提高散热能力的方法。在中国专利技术专利说明书CN101524855 B中公开了一种采用风冷装置对主轴进行冷却的主轴冷却结构，该装置在主轴外壳后端安装了冷却风扇，在外壳和轴承座以及气缸之间形成轴向风道，利用空气循环流动对主轴进行冷却。这种方式对于高速运转的电主轴来说冷却效果不佳。在中国专利技术专利CN111347288 B中公开了一种电主轴冷却润滑结构，该装置在主轴...
【技术保护点】
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种降低机床主轴热误差的冷却循环系统，其特征在于，包括主轴箱体、设置在主轴箱体内的主轴，电机设置在主轴中段，在所述电机外套有电机冷却套，电机冷却套上布置有两套方向相反的电机冷却流道，若干温度传感器分布在电机上，主轴的前端和后端分别设置有滚动轴承，所述轴承外套有轴承冷却套，主轴设有转速传感器，冷却组件与冷却流道连接，数据处理控制器与温度传感器、转速传感器以及冷却组件连接。2.根据权利要求1所述的一种降低机床主轴热误差的冷却循环系统，其特征在于，冷却组件包括依次连接的风冷机、冷却油箱、冷却水泵以及电子式循环冷却水调节阀；冷却流道包括流道、第一冷入管口、第二冷入管口、第一热出管口以及第二热出管口；第一冷入管口设置在冷却套上方，第一热出管口设置在冷却套下方,第二冷入管口设置在轴承冷却套上方,第二热出管口设置在轴承冷却套下方，第一冷入管口和第二冷入管口均分别设有电子式循环冷却水调节阀。3.根据权利要求1所述的一种降低机床主轴热误差的冷却循环系统，其特征在于，所述电子式循环冷却水调节阀与输入端主流道相连，所述输入端主流道与冷却水泵相连，所述冷却水泵另一端连接冷却油箱出油口，红外温度传感器监测冷却油箱出油口冷却液温度，所述冷却套第一、二热出管口与输出端主流道相连，所述输出端主流道与风冷机进油口连接，所述风冷机出油口与冷却油箱进油口连接，在所述主轴1上装有霍尔式转速传感器。4.一种降低机床主轴热误差的冷却循环系统的控制方法，其特征在于包括步骤1、分析主轴部分的热源有：主轴轴承摩擦热，主轴电机发热；步骤2、进行主轴发热和传热分析：步骤2.1、轴承2的发热量通过下式计算：Q＝1.047
×
10
‑4nM
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，n为轴承转速(rpm)；M为轴承总摩擦力矩(N
·
mm)；Q为发热量(W)；轴承2的总摩擦力矩包括三部分：M＝M1+M2+M3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)(1)外载荷产生的摩擦力矩M1：M1＝f1F
β
d
m
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)其中，f1是由轴承结构及载荷决定的系数，F
β
是等效外载荷，dm是轴承平均直径；(2)滚道接触区域自旋运动产生的摩擦力矩M2：其中μ为滑动摩擦系数，σ为滚道处发现接触应力，a为接触椭圆长半轴，E为第二类完全椭圆积分；(3)润滑流体粘性摩擦力矩M3：其中，v0是润滑剂的动力粘度，f0是由轴承类型及润滑方式决定的系数；整理得：
步骤2.2、电机的发热量由电机损耗功率转化而来，包括三部分：(1)定子8的功耗损耗：P
d
＝P
Cu1
+P
Fe
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)其中P
Cu
为铜耗，P
Fe
为铁耗，为铁耗，其中I1为定子绕组线电流，r1为绕组电阻，I
技术研发人员：陈国华，左乾君，杨晓平，张海燕，李毅，闫青，
申请(专利权)人：湖北文理学院，
类型：发明
国别省市：
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