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)摩擦以及潤滑劑粘性摩擦。如果軸承得不到潤滑冷卻，隨著熱量的積聚，就會(huì)因內(nèi)部工作溫度過高而造成軸承失效。低速軸承主要靠潤滑液冷卻，高速軸承主要有3種冷卻方式，即噴射潤滑、環(huán)下潤滑和油霧潤滑。其中環(huán)下潤滑用油量少，且減小了軸承的攪油功率損耗，冷卻效果較好。隨著對(duì)潤滑、冷卻要求的不斷提高，油氣潤滑成為理想的潤滑方式，可對(duì)軸承內(nèi)外圈和滾珠進(jìn)行強(qiáng)迫對(duì)流冷卻?，F(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)潤滑劑作用較大的地方，重要摩擦接觸區(qū)域有的潤滑劑供應(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)萬轉(zhuǎn)甚至十萬轉(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。

高速切削過程是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過程，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。但總體來說，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)長件，溫升會(huì)降低絲杠的軸向剛度并造成絲杠熱伸長，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)軌表面使用潤滑脂(油)進(jìn)行潤滑和冷卻。近年來，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)。