的冷卻系統(tǒng)是提高機(jī)床熱精度的一個(gè)重要手段。冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括的冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、冷卻介質(zhì)的選擇和自適應(yīng)的冷卻控制系統(tǒng)。一般由于機(jī)床的發(fā)熱源處在不同的部位，是一個(gè)不均衡體，因此，都是根據(jù)不同的工作狀態(tài)，對(duì)主要發(fā)熱的關(guān)鍵零部件進(jìn)行冷卻。

1、主軸冷卻技術(shù)

高速、數(shù)控機(jī)床主軸系統(tǒng)多采用電主軸，但高速電主軸的本身結(jié)構(gòu)存在散熱缺陷。這是因?yàn)楦咚匐娭鬏S的電機(jī)內(nèi)置、外殼封閉，使得電機(jī)和軸承產(chǎn)生的大量熱量難以排走，且軸承的發(fā)熱量隨主軸轉(zhuǎn)速的升高而增加，導(dǎo)致主軸和軸承均產(chǎn)生變形。因此，控制溫升、減小電主軸熱膨脹是電主軸的主要問(wèn)題。學(xué)者對(duì)電主軸熱特性進(jìn)行了大量研究，主軸熱變形的冷卻措施主要有如下幾個(gè)方面。

1)改進(jìn)冷卻設(shè)計(jì)。高速主軸傳統(tǒng)的冷卻方式是在主軸殼體螺旋孔道內(nèi)加冷卻油進(jìn)行強(qiáng)制對(duì)流冷卻，并不斷循環(huán)將熱量帶走。但這種方式冷卻效率低，無(wú)法直接帶走主軸軸芯和轉(zhuǎn)子的熱量。為了進(jìn)一步降低電主軸軸芯的熱膨脹，研究人員設(shè)計(jì)了采用軸芯冷卻設(shè)計(jì)的電主軸。由于熱管具有的導(dǎo)熱性、溫度的均勻性及結(jié)構(gòu)的多樣性等特性，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于對(duì)高速電主軸的殼體和軸芯進(jìn)行冷卻。

2)均衡溫度。對(duì)主軸熱源不易控制的場(chǎng)合，提高熱源附近溫度，使主軸溫度較高位置的熱量盡快傳遞到溫度較低的位置，均衡主軸各部位溫度來(lái)減少熱誤差。

軸承是主軸系統(tǒng)的主要熱源，也是機(jī)床的主要失效部件。軸承發(fā)熱主要是由于接觸摩擦生熱，包括滾動(dòng)體與內(nèi)外滾道的滾動(dòng)和滑動(dòng)摩擦、保持架與套圈引導(dǎo)面之間的滑動(dòng)摩擦、滾動(dòng)體與保持架之間的滑動(dòng)摩擦、滾子端面與擋邊之間的滑動(dòng)摩擦以及潤(rùn)滑劑粘性摩擦。如果軸承得不到潤(rùn)滑冷卻，隨著熱量的積聚，就會(huì)因內(nèi)部工作溫度過(guò)高而造成軸承失效。低速軸承主要靠潤(rùn)滑液冷卻，高速軸承主要有3種冷卻方式，即噴射潤(rùn)滑、環(huán)下潤(rùn)滑和油霧潤(rùn)滑。其中環(huán)下潤(rùn)滑用油量少，且減小了軸承的攪油功率損耗，冷卻效果較好。隨著對(duì)潤(rùn)滑、冷卻要求的不斷提高，油氣潤(rùn)滑成為理想的潤(rùn)滑方式，可對(duì)軸承內(nèi)外圈和滾珠進(jìn)行強(qiáng)迫對(duì)流冷卻。現(xiàn)階段軸承冷卻方法有3種方式。

1)帶有冷卻室、冷卻水道的軸承座。

2)設(shè)計(jì)低溫軸承結(jié)構(gòu)。軸承保持架的導(dǎo)向區(qū)被地定位在離心力對(duì)潤(rùn)滑劑作用較大的地方，重要摩擦接觸區(qū)域有的潤(rùn)滑劑供應(yīng)。

3)冷卻油注入方式。將油從均勻分布的管道和噴油口噴出，通過(guò)提高流速和油的利用率讓冷卻油充分到達(dá)轉(zhuǎn)子，形成均勻的油膜，從而降低軸承溫度，提高軸承壽命。

2、高速切削刀具冷卻技術(shù)

高速切削時(shí)的切削速度是傳統(tǒng)切削速度的5~10倍，主軸轉(zhuǎn)速高達(dá)萬(wàn)轉(zhuǎn)甚至十萬(wàn)轉(zhuǎn)每分鐘，切削，且切削力降低，適合加工零件。但高速切削會(huì)產(chǎn)生大量切削熱，會(huì)影響刀具壽命和加工精度。影響切削溫度的主要因素有切削參數(shù)(切削速度、切削厚度和刀具前角)、刀具與工件的導(dǎo)熱性能以及刀一屑、刀一工件的摩擦系數(shù)等。切削熱包括切削層金屬的剪切變形熱、切削底層金屬的摩擦擠壓變形熱和已加工表面上的摩擦擠壓變形熱，切屑發(fā)生塑性變形所消耗的功率主要轉(zhuǎn)化為熱量，進(jìn)而形成切屑加工熱。

高速切削過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程，包含彈塑性變形、大變形和高應(yīng)變率以及很高的切削溫度和復(fù)雜的摩擦條件。以彈塑性大變形分析為基礎(chǔ)，采用熱一應(yīng)力禍合分析和熱彈塑性分析等有限元數(shù)值模擬方法將會(huì)對(duì)高速切削過(guò)程熱行為的研究?；谌S的熱有限元建模，針對(duì)不同刀具材料、不同加工方式和冷卻方式的刀具切削性能的分析將是未來(lái)研究的。

在刀具冷卻技術(shù)方面，目前提出了的帶冷卻液通道的刀具。在冷卻液方面，水基液的冷卻效果良好。針對(duì)不同冷卻液有很多研究人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)改良冷卻液成分，以期的冷卻效果。冷卻液的滲透性和加注方位與流量是影響冷卻液冷卻效果的兩個(gè)關(guān)鍵因素。研究了采用超聲波處理等技術(shù)提高冷卻液滲透性來(lái)提高冷卻效果。為了使用的冷卻液實(shí)現(xiàn)較佳的冷卻效果，研究了加注方位和流量的影響。

目前，干式切削、液氮冷卻切削、水蒸氣冷卻切削、氣體射流冷卻切削、低溫風(fēng)式冷卻切削以及量潤(rùn)滑切削等幾種綠色切削冷卻方式日益受到人們的重視。上述冷卻方式在成本、實(shí)現(xiàn)難易程度上各有不同，多種方式還處于理論機(jī)理研究和實(shí)驗(yàn)研究的階段，應(yīng)用不多。設(shè)計(jì)者應(yīng)權(quán)衡利弊，針對(duì)特定機(jī)床與環(huán)境選擇恰當(dāng)?shù)睦鋮s方式。但總體來(lái)說(shuō)，綠色切削技術(shù)可以提高刀具使用壽命及加工質(zhì)量，且對(duì)環(huán)境，對(duì)人體健康，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好效果，是金屬切削加工今后的發(fā)展方向。目前，高速(速)干式切削技術(shù)和的生態(tài)切削液是綠色切削技術(shù)的發(fā)展。

3、進(jìn)給系統(tǒng)冷卻技術(shù)

滾珠絲杠副處于進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)鏈的末級(jí)，起到傳動(dòng)和定位的作用，是數(shù)控機(jī)床和加工中心的關(guān)鍵部件，它的傳動(dòng)誤差將直接影響到機(jī)床的定位精度。在滾珠絲杠高速化后，由于存在滾珠之間、滾珠與滾道以及兩端支撐軸承和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)多處摩擦作用，滾珠絲杠溫升不可避免。而且滾珠絲杠為細(xì)長(zhǎng)件，溫升會(huì)降低絲杠的軸向剛度并造成絲杠熱伸長(zhǎng)，影響定位精度。從設(shè)計(jì)方面滾珠絲杠的熱特性主要采用3種方式。

1)將絲杠預(yù)拉伸，預(yù)拉伸量可略大于熱伸長(zhǎng)量，以提高絲杠的軸向剛度和減小絲杠啟動(dòng)和停止瞬間彈性變形。

2)加大散熱的強(qiáng)制冷卻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如空心絲杠、螺母冷卻結(jié)構(gòu)和支撐軸承的冷卻結(jié)構(gòu)。

3)選擇合適赫度指數(shù)的潤(rùn)滑油及充分供油以減小摩擦力矩。

導(dǎo)軌發(fā)熱使導(dǎo)軌產(chǎn)生膨脹變長(zhǎng)和微翹等變形，這將直接導(dǎo)致機(jī)床加工刀具分支的扭轉(zhuǎn)和傾斜，從而影響加工精度。導(dǎo)軌發(fā)熱是因?yàn)閮蓚€(gè)滑塊在導(dǎo)軌上的直線運(yùn)動(dòng)摩擦所致。這兩個(gè)移動(dòng)熱源發(fā)熱量由承載壓力和滑塊移動(dòng)速度決定。傳統(tǒng)導(dǎo)軌的散熱方式主要有兩種方式，即自然對(duì)流(導(dǎo)軌外表面與空氣之間的熱交換)和導(dǎo)軌表面使用潤(rùn)滑脂(油)進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻。近年來(lái)，在一些機(jī)床上出現(xiàn)了新的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，導(dǎo)軌內(nèi)部設(shè)計(jì)有冷卻循環(huán)孔道，并產(chǎn)生了導(dǎo)軌鑲注冷卻水管工藝等相關(guān)工藝技術(shù)。