丝杆风冷机构

摘要

本发明涉及一种丝杆风冷机构，主要用于高精度的机床中。现在还没有一种结构简单，对丝杆的冷却效果好的冷却机构。本发明的特征是：它由内环、外环和数个螺钉组成，内环由内环本体和风冷套组成，内环本体中设有内环圆孔，风冷套中设有丝杆通道，风冷套的壁面均匀的设有两圈出风孔，出风孔的轴线均与风冷套的轴线垂直相交；风冷套固定在内环本体上，外环由外环本体和外环圈组成，外环本体中设有外环圆孔，外环圈的壁面设有进气口，内环和外环通过数个螺钉固定，丝杆通道和外环圆孔对齐，内环本体、风冷套、外环本体和外环圈围成一个圆环形结构的冷风分布腔。本发明的结构简单，制造成本低，对丝杆的冷却效果好。

权利要求

1.一种丝杆风冷机构，其特征是：它由内环、外环和数个螺钉组成，所述内环由内环本体和风冷套组成，所述内环本体为圆环形结构，所述内环本体的中心设置有一个内环圆孔，该内环本体的四周设置有数量和螺钉相同的内环连接孔，所述风冷套为圆筒形结构，所述风冷套中设置有丝杆通道，该丝杆通道为圆柱形结构，所述丝杆通道的直径和内环本体中的内环圆孔的直径相同，所述风冷套的壁面均匀的设置有排列成圆形结构的两圈出风孔，每圈出风孔的个数均为九个，所述出风孔均为圆柱形结构，该出风孔的轴线均与风冷套的轴线垂直相交；位于同一圈中的出风孔，相邻两个出风孔的轴线相交，且该相邻的两个出风孔的轴线之间的夹角呈40度；所述风冷套固定在内环本体上，该风冷套中的丝杆通道和内环本体中的内环圆孔对齐，所述风冷套中的轴线和内环本体中的轴线重叠；所述外环由外环本体和外环圈组成，所述外环本体为圆环形结构，该外环本体的中心设置有一个外环圆孔，该外环圆孔的直径和内环本体中的内环圆孔的直径相同，所述外环本体的四周设置有形状、数量和位置均和内环连接孔相匹配的外环连接孔，所述外环圈为圆筒形结构，该外环圈的壁面设置有一个进气口，所述进气口为圆柱形结构，该进气口的尺寸大于出风孔的尺寸，所述外环圈固定在外环本体上，该外环圈的外壁和外环本体的周边齐平，所述外环圈的轴线和外环本体的轴线重叠；所述内环和外环通过数个螺钉固定，所述螺钉穿接在相对应的外环连接孔和内环连接孔中，所述风冷套中的丝杆通道和外环本体中的外环圆孔对齐，所述风冷套中的轴线和外环圈的轴线重叠，所述内环本体、风冷套、外环本体和外环圈围成一个圆环形结构的冷风分布腔。

2.如权利要求1所述的丝杆风冷机构，其特征是：所述螺钉的个数为六个。

3.如权利要求1所述的丝杆风冷机构，其特征是：所述内环本体的四周设置有一圈密封圈，该密封圈包绕在外环圈的四周。

4.如权利要求1所述的丝杆风冷机构，其特征是：所述外环连接孔为沉孔结构。

5.如权利要求1所述的丝杆风冷机构，其特征是：所述风冷套中的两圈出风孔之间相互对齐。

说明书

丝杆风冷机构

技术领域

[0001] 本发明涉及一种风冷机构，尤其是涉及一种丝杆风冷机构，主要用于高精度的机床中，用于对丝杆进行冷却。

背景技术

[0002] 机床在运行时，机床上的丝杆和螺母座之间由于摩擦而产生热量，这些热量会导致丝杆出现热胀的情况，从而影响丝杆的精度。目前常用的机床通常采用油冷的方式来处理丝杆出现热胀的情况，即丝杆制作成中空结构，用于冷却的冷却油能够在中空结构的丝杆中流动，机床中对丝杆采用油冷方式进行冷却主要存在以下几点不足。

[0003] 1、对丝杆本身有特殊要求，要求丝杆是中空结构，这样冷却油才能够在丝杆中流动，以带走丝杆由于摩擦所产生的热量，但是，中空结构的丝杆的制造和加工难度非常大，提高了设备的成本。

[0004] 2、由于机床在运行过程中，丝杆是处于高速旋转状态的，通常情况下，丝杆的转速在3000转/分钟以上，为确保冷却油进出丝杆时不出现泄漏的情况，需要丝杆和对接机构之间具有很好的密封性能，这就大大增加了设备的复杂程度，以及提高了设备的造价。

[0005] 3、采用冷却油对丝杆进行冷却时，机床工作一段时间后，通常都会出现冷却油渗漏的现象，导致平时设备维护和维修的成本较高，一旦造成设备故障，就会给企业带来生产停滞。

[0006] 4、冷却油是在中空结构的丝杆中进行流动，以带走丝杆由于摩擦所产生的热量的，即冷却油对丝杆的冷却是由里向外的，但是，丝杆在工作过程中，由于摩擦所产生的热量是从丝杆表层产生的，也就是说丝杆上的热变形是由外向里的，这就导致丝杆由于摩擦所产生的热量难以及时、有效的被冷却油带走，热传递的效果较差，对丝杆热变形的控制受到影响，最终影响到丝杆的精度。

[0007] 5、油冷机构的运作需要专用冷却油，油需要定期进行更换，从而造成资源浪费，随即也带来了废油回收等问题。

[0008] 6、机床中需要增加一套独立的制冷机构和压力输送机构，增加了设备的制造成本，导致企业的购买成本提高，与此同时，设备的后期维护和使用成本也相应提高。

[0009] 目前采用中空结构的丝杆来处理热胀情况较为普遍，如申请日为2010年12月29日，申请号为201020685060.9的中国专利中，记载的中空内冷却型滚珠丝杠副中的丝杆就是中空结构的，该中空内冷却型滚珠丝杠副包括滚珠丝杆、滚珠螺母、滚珠、用于循环滚珠的回珠器，所说的滚珠丝杆为中空滚珠丝杠，另外该滚珠丝杠副还包括两个密封装置、两个滚动支撑装置、以及外部的冷却回路装置。又如申请日为2012年01月13日，申请号为201220014953.X的中国专利中，记载的也是一种中空的丝杆结构。这些丝杆冷却结构均存在上述不足。

[0010] 综上所述，现在还没有一种结构简单，设计合理，制造成本低，对丝杆的冷却效果好的丝杆冷却机构。

发明内容

[0011] 本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构简单，设计合理，制造成本低，对丝杆的冷却效果好的丝杆风冷机构。

[0012] 本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该丝杆风冷机构，其特征是：它由内环、外环和数个螺钉组成，所述内环由内环本体和风冷套组成，所述内环本体为圆环形结构，所述内环本体的中心设置有一个内环圆孔，该内环本体的四周设置有数量和螺钉相同的内环连接孔，所述风冷套为圆筒形结构，所述风冷套中设置有丝杆通道，该丝杆通道为圆柱形结构，所述丝杆通道的直径和内环本体中的内环圆孔的直径相同，所述风冷套的壁面均匀的设置有排列成圆形结构的两圈出风孔，每圈出风孔的个数均为九个，所述出风孔均为圆柱形结构，该出风孔的轴线均与风冷套的轴线垂直相交；位于同一圈中的出风孔，相邻两个出风孔的轴线相交，且该相邻的两个出风孔的轴线之间的夹角呈40度；所述风冷套固定在内环本体上，该风冷套中的丝杆通道和内环本体中的内环圆孔对齐，所述风冷套中的轴线和内环本体中的轴线重叠；所述外环由外环本体和外环圈组成，所述外环本体为圆环形结构，该外环本体的中心设置有一个外环圆孔，该外环圆孔的直径和内环本体中的内环圆孔的直径相同，所述外环本体的四周设置有形状、数量和位置均和内环连接孔相匹配的外环连接孔，所述外环圈为圆筒形结构，该外环圈的壁面设置有一个进气口，所述进气口为圆柱形结构，该进气口的尺寸大于出风孔的尺寸，所述外环圈固定在外环本体上，该外环圈的外壁和外环本体的周边齐平，所述外环圈的轴线和外环本体的轴线重叠；所述内环和外环通过数个螺钉固定，所述螺钉穿接在相对应的外环连接孔和内环连接孔中，所述风冷套中的丝杆通道和外环本体中的外环圆孔对齐，所述风冷套中的轴线和外环圈的轴线重叠，所述内环本体、风冷套、外环本体和外环圈围成一个圆环形结构的冷风分布腔。

[0013] 优选的，本发明所述螺钉的个数为六个。

[0014] 优选的，本发明所述内环本体的四周设置有一圈密封圈，该密封圈包绕在外环圈的四周。

[0015] 优选的，本发明所述外环连接孔为沉孔结构。

[0016] 优选的，本发明所述风冷套中的两圈出风孔之间相互对齐。

[0017] 本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：有效解决了高速高精度数控机床油冷机构生产成本高，加工难度大，设备的后期维护维修费用高，企业后期运营成本高，以及复杂的制冷装置导致整个机床的结构更为复杂的问题。

[0018] 本发明的结构简单，制造容易，生产成本低，仅由内环、外环和数个螺钉组成，使用时，直接安装在丝杆运动的两个方向，丝杆的直径小于风冷套中丝杆通道的直径，丝杆直接套装在丝杆通道中，内环中的出风孔对准丝杆，外部的气源通过外环的进气口进入冷风分布腔，再从出风孔流出，冷却气流直接喷射到丝杆的外壁，对丝杆起到降温作用，当机床停止时，气阀可以延时关闭，停止吹气。

[0019] 由于丝杆在工作过程中，由于摩擦所产生的热量是从丝杆表层产生的，也就是说丝杆上的热变形是由外向里的，本发明直接对丝杆表层进行降温，降温效果好，丝杆由于摩擦所产生的热量能够及时、有效的被冷却气流带走，有效防止丝杆出现热变形的情况，确保丝杆的精度。此外，由于丝杆无需制造成中空结构，大大降低了丝杆的制造难度，降低了设备的生产成本。采用空气作为冷却介质，成本低，既环保又节能，机械加工工厂自身都有气源供应系统，无需额外添加辅助设备，降低了机床的成本。

[0020] 本发明的构件少、成本低，机构的各构件皆为螺钉组装，组装拆卸极为方便；将丝杆运动所产生的热量立即处理掉，达到无热变形的目的。

附图说明

[0021] 图1是本实施例中丝杆风冷机构的主视结构示意图。

[0022] 图2是图1的右视结构示意图。

[0023] 图3是图1的左视结构示意图。

[0024] 图4是图1的俯视结构示意图。

[0025] 图5是本实施例中内环的主视结构示意图。

[0026] 图6是图5的左视结构示意图。

[0027] 图7是本实施例中外环的主视结构示意图。

[0028] 图8是图7的左视结构示意图。

[0029] 图9是在内环的内环本体中标注有内环本体的轴线的结构示意图。

[0030] 图10是在内环的风冷套中标注有风冷套的轴线的结构示意图。

[0031] 图11是在外环中标注有外环圈的轴线的结构示意图。

[0032] 图12是在外环中标注有外环本体的轴线的结构示意图。

[0033] 图13是本实施例中内环和外环分体后的结构示意图。

[0034] 图14是丝杆安装在本实施例的丝杆风冷机构中的结构示意图。

[0035] 图15是图14的右视结构示意图。

[0036] 图16是图14的左视结构示意图。

具体实施方式

[0037] 下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明。

[0038] 实施例。

[0039] 参见图1至图16，本实施例中的丝杆风冷机构由内环1、外环2和六个螺钉3组成，本发明中螺钉3的个数可以根据实际需要进行设置，螺钉3的个数一般在三个以上。

[0040] 内环1由内环本体11和风冷套12组成，内环本体11为圆环形结构，在内环本体11的中心设置有一个内环圆孔15，该内环本体11的四周设置有数量和螺钉相同的内环连接孔14。在内环本体11的四周设置有一圈密封圈17。

[0041] 风冷套12为圆筒形结构，风冷套12中设置有丝杆通道16，该丝杆通道16为圆柱形结构，丝杆通道16的直径和内环本体11中的内环圆孔15的直径相同，风冷套12的壁面均匀的设置有排列成圆形结构的两圈出风孔13，即风冷套12的壁面均匀的设置有两圈出风孔13，每圈出风孔13均排列成圆形结构。每圈出风孔13的个数均为九个，也就是说一圈出风孔13中，九个出风孔13排列成圈状结构。出风孔13均为圆柱形结构，该出风孔13的轴线均与风冷套12的轴线d垂直相交，即出风孔13的轴线是与风冷套12的轴线d相交的，且出风孔13的轴线是与风冷套12的轴线d相垂直的。

[0042] 风冷套12中的两圈出风孔13之间相互对齐，即一圈出风孔13中的一个出风孔13与另一圈出风孔13中的一个出风孔13一一对应，这两个位于不同圈出风孔13中的相互对应的出风孔13之间相互对齐。在位于同一圈出风孔13中的出风孔13，相邻两个出风孔13的轴线相交，且该相邻的两个出风孔13的轴线之间的夹角呈40度。

[0043] 风冷套12固定在内环本体11上，该风冷套12中的丝杆通道16和内环本体11中的内环圆孔15对齐，由于丝杆通道16的直径和内环本体11中的内环圆孔15的直径相同，使得丝杆通道16和内环圆孔15相吻合。风冷套12中的轴线d和内环本体11中的轴线t重叠。

[0044] 外环2由外环本体21和外环圈22组成，外环本体21为圆环形结构，该外环本体21的中心设置有一个外环圆孔25，该外环圆孔25的直径和内环本体11中的内环圆孔15的直径相同。外环本体21的四周设置有形状、数量和位置均和内环连接孔14相匹配的外环连接孔24，该外环连接孔24优先采用沉孔结构。

[0045] 外环圈22为圆筒形结构，该外环圈22的壁面设置有一个进气口23，进气口23为圆柱形结构，该进气口23的尺寸大于单个出风孔13的尺寸。通常情况下，进气口23设置在外环圈22的壁面的中间位置。

[0046] 外环圈22固定在外环本体21上，该外环圈22的外壁和外环本体21的周边齐平，即外环圈22与外环本体21的连接处，是没有向外凸出的部分的。外环圈22的轴线x和外环本体21的轴线y重叠。

[0047] 内环1和外环2通过六个螺钉3固定，螺钉3穿接在相对应的外环连接孔24和内环连接孔14中，内环1上的密封圈17包绕在外环2上的外环圈22的四周，密封效果更好。风冷套12中的丝杆通道16和外环本体21中的外环圆孔25对齐，风冷套12中的轴线d和外环圈22的轴线x重叠。

[0048] 本实施例中，风冷套12中的轴线d、内环本体11中的轴线t、外环圈22的轴线x、外环本体21的轴线y、内环1的轴线和外环2的轴线，都是相互重叠的。

[0049] 内环本体11、风冷套12、外环本体21和外环圈22围成一个圆环形结构的冷风分布腔，用于冷却丝杆的空气通过外环2的进气口23进入冷风分布腔，这些空气分布到冷风分布腔中，再从内环1的出风孔13流出。

[0050] 本实施例中的丝杆风冷机构主要用于高速高精度机床中，使用时，该机床中的丝杆4套装在内环圆孔15、丝杆通道16和外环圆孔25中，丝杆4的轴线和风冷套12的轴线d垂直，丝杆4和丝杆通道16之间存在一定的间隙，丝杆风冷机构中的出风孔13均对准丝杆4。机床工作时，丝杆4高速转动，通常情况下，丝杆4的转速在3000转/分钟以上，在丝杆4和丝杆通道16之间的间隙中形成一圈环流，与此同时，丝杆4的外表面由于摩擦产生热量；而外部用于冷却的空气源通过输气管将冷却空气输入到丝杆风冷机构的进气口23，冷却空气通过进气口23进入冷风分布腔，该冷却空气在冷风分布腔中进行分布，最后从出风孔13输出，从出风孔13输出的冷却空气直接喷射到丝杆4表面，冷却空气有效的带走了丝杆4表面的热量，达到对丝杆4进行降温的目的，确保丝杆4的精度。

[0051] 当机床运动时，机床PLC打开，外部输入气源通过出风孔13对丝杆4进行冷却，当机床停止运动时，机床PLC关闭供气源关闭，使用非常方便。

[0052] 本实施例中的丝杆风冷机构的结构非常简单，仅由内环1、外环2和数个螺钉3组成，生产成本低，制造容易，大大简化了机床的结构，降低了机床的制造成本。本实施例中的丝杆风冷机构对丝杆4的冷却效果非常好，是由外而内对丝杆4进行冷却的，正好与丝杆4自身热量的传递方向一致，冷却效果好，能够有效确保运行过程中丝杆4的精度。使用本实施例中的丝杆风冷机构的机床，可以使用普通的非中空结构的丝杆4，丝杆4的加工难度大大降低，能够进一步降低机床的制造成本。

[0053] 此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。