CN102001038B - 高精度数控特大型立式磨削中心的密封机构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高精度数控特大型立式磨削中心的密封机构，应用于所述高精度数控特大型立式磨削中心的砂轮主轴上，其特征在于，所述密封机构至少包括密封座压板、密封法兰座以及气动静压轴承，于高压气源输入时，利用所述节流小孔以使所述砂轮主轴与密封法兰座之间处于分隔状态，防止接触后产生发热现象，并于所述砂轮主轴的安装空间中形成一个正压力区，能有效防止外界冷却液、水雾的侵入，达到良好的防护目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种气动静压密封技术，特别是涉及一种应用气动静压密封技术的高精度数控特大型立式磨削中心的密封机构。
背景技术
在磨削砂轮主轴的使用过程中，由于工作环境的因素，砂轮主轴的前端经常被大量的水份、砂粒、金属微削等包围，一旦发生这些物质渗入到主轴的前轴承中，很容易造成轴承功能的早期失效，为此设计者对此十分重视，一般在主轴的前端设计密封圈的结构及机械迷宫式的结构来避免上述的问题。
但于实际的应用过程中，所述的密封圈的结构及机械迷宫式的结构所达到的效果并不理想，例如用密封圈结构，虽然防水防尘效果好，但由于其存在机械接触，当砂轮主轴高速旋转时，造成大量的摩擦热，进而致使所述主轴的前轴承升温过高，而影响了其运转性能；而采用机械迷宫式的结构虽然可以避免上述现象，但当外界的水、尘环境压力过高时还是会渗入主轴的前轴承中，所以上述的两种结构的可靠性仍存在问题。
再者，在现代的金切设备中，例如气体或液体等流动压力介质被广泛实用，在旋转部件和静压部件之间的气体或液体的传输就需要通过配气器或配油器来联接，这种装置内部一般均需要机械密封装置(如油封等)，当旋转部件高速转动时，发热现象十分明显，另由于配气器或配油器在运动时会产生振动，进而直接影响到主轴的运动精度。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高精度数控特大型立式磨削中心的密封机构，以消除现有技术中零件间易渗入外界的水、尘和零件间因产生摩擦而升温，进而影响砂轮主轴运行等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高精度数控特大型立式磨削中心的密封机构，应用于所述高精度数控特大型立式磨削中心的砂轮主轴上，其特征在于，所述密封机构至少包括：密封座压板、密封法兰座以及气动静压轴承。其中，所述密封座压板及密封法兰座设置于所述砂轮主轴的前端，且所述密封座压板与密封法兰座之间保持有预设间隙，气动静压轴承包括径向气动静压轴承和轴向气动静压轴承，所述径向气动静压轴承的内孔表面加工有径向节流小孔，所述轴向气动静压轴承的两侧面圆周排列有轴向节流小孔，所述径向气动静压轴承和轴向气动静压轴承互相紧配成一体，于高压气源输入时，利用节流小孔以使所述砂轮主轴与密封法兰座之间处于分隔状态，并于所述砂轮主轴的安装空间中形成一个正压力区，以能有效防止外界流体的侵入。
在本发明的高精度数控特大型立式磨削中心的密封机构还包括一环形供气槽，以输入高压气源至所述砂轮主轴的安装空间中。
在本发明的高精度数控特大型立式磨削中心的密封机构中，所述密封座压板和密封法兰座与所述气动静压轴承之间保持有预设间隙，具体的，所述预设间隙与节流小孔的数量及孔径呈成正比，于一详细的实施方式中，所述预设间隙小于1.5×10-3cm。
在本发明的高精度数控特大型立式磨削中心的密封机构中，所述节流小孔分为径向节流小孔及轴向节流小孔，即所述径向气动静压轴承对应所述径向节流小孔，所述轴向气动静压轴承对应所述轴向节流小孔。
如上所述，本发明的高精度数控特大型立式磨削中心的密封机构与现有技术相比，利用静压轴承，使高速旋转的砂轮主轴与使用气动静压轴承的密封法兰座相分离，防止接触后产生发热现象，又利用气动静压轴承具有较高空气压力，在砂轮主轴轴承安装空间中形成一个正压力区，能有效防止外界冷却液、水雾的侵入，达到良好的防护目的，由于气动静压轴承与砂轮主轴的间隙较小，因而比一般气动密封的用气量少。
附图说明
图1为本发明的高精度数控特大型立式磨削中心的密封机构示意图。
图2本发明的高精度数控特大型立式磨削中心的密封机构放大示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1及图2，为本发明的高精度数控特大型立式磨削中心的密封机构示意图，需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图所示，本发明提供一种高精度数控特大型立式磨削中心的密封机构，应用于所述高精度数控特大型立式磨削中心的砂轮主轴1上，所述密封机构至少包括：密封座压板2、密封法兰座3以及气动静压轴承4。
所述密封座压板2及密封法兰座3设置于所述砂轮主轴1的前端，且所述密封座压板2与密封法兰座3之间保持有预设间隙A。
所述气动静压轴承4包括径向气动静压轴承42和轴向气动静压轴承41，所述径向气动静压轴承42的内孔表面加工有径向节流小孔32，所述轴向气动静压轴承41的两侧面圆周排列有轴向节流小孔31，所述径向气动静压轴承42和轴向气动静压41轴承互相紧配成一体，于高压气源输入时，利用节流小孔以使所述砂轮主轴1与密封法兰座3之间处于分隔状态，并于所述砂轮主轴1的安装空间中形成一个正压力区，以能有效防止外界流体的侵入。
于具体的实施方式中，所述气动静压轴承4与所述密封座压板2和密封法兰座3之间保持有预设间隙A，具体的，所述预设间隙A与节流小孔的数量及孔径呈成正比，以保证从轴向气动静压轴承41节流小孔排出的气量与径向间隙排出的气量保持一定比例，以获得足够刚度和保持悬浮状态和获得稳定的等压区。于本实施方式中，所述预设间隙A小于1.5×10-3cm，以获得足够的刚度保证两零件之间保持悬浮状态，又保证从间隙之间排出的气压不至于过高，浪费气源压力。
需要说明的是，即所述径向气动静压轴承42对应所述径向节流小孔32，所述轴向气动静压轴承41对应所述轴向节流小孔31。
在本发明的高精度数控特大型立式磨削中心的密封机构还包括一环形供气槽5，以输入高压气源至所述砂轮主轴1的安装空间中。
于具体的实施方式中，压缩空气提供的气源通过所述环形供气槽5为轴向气动静压轴承41节流小孔(两侧面均有若干个，在圆周排列)提供气源，并沿着所述密封座压板2及密封法兰座3互相装配后形成的间隙A排出，由于节流小孔的作用使轴向气动静压轴承41在密封座压板2及密封法兰座3之间悬浮，起到消除零件形状误差的作用，另外由于压缩空气途径节流小孔和窄小的间隙所形成的阻尼，其压力已大大衰减，而后向轴承两侧排出，图中向左(呈如图中向左箭头所示)排出的低压气起到了防止水和砂轮灰侵入的作用，向右(呈如图中向右箭头所示)排出的低压气起到了防止轴承上的润滑脂在高速旋转时的甩出，多余的气体由通道向外溢出，这是第一个作用。
于具体的实施方式中，气源流经轴向气动静压轴承41后进入径向气动静压轴承42的环形供气槽，径向气动静压轴承42的内孔表面加工有径向气动静压轴承42的节流小孔(在圆周两侧面均布若干个)压缩径向节流小孔排入气动静压轴承4与砂轮主轴1之间的配合间隙A后排出，由于节流小孔的作用，使径向气动静压轴承42在砂轮主轴1上悬浮不与之发生接触，保证砂轮主轴1在高速旋转时不发生接触，避免了摩擦发热，以及对主轴旋转精度的干涉。在径向气动静压轴承42的中央部件还有若干孔与砂轮主轴1上的径向节流小孔32对应。由于在两排径向节流小孔32之间所形成的等压区，避免了压缩空气从径向气动静压轴承42流向砂轮主轴1上相应小孔时所引起的衰减，所以压缩空气仍以较高的压力提供砂轮主轴1向前端的用气需要。
综上所述，本发明的高精度数控特大型立式磨削中心的密封机构与现有技术相比，利用静压轴承，使高速旋转的砂轮主轴与使用气动静压轴承的密封法兰座相分离，防止接触后产生发热现象，又利用气动静压轴承具有较高空气压力，在砂轮主轴轴承安装空间中形成一个正压力区，能有效防止外界冷却液、水雾的侵入，达到良好的防护目的，由于气动静压轴承与砂轮主轴的间隙较小，因而比一般气动密封的用气量少。故，与现有技术相比，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟习此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖.
Claims (3)
1.一种高精度数控特大型立式磨削中心的密封机构，应用于所述高精度数控特大型立式磨削中心的砂轮主轴上，其特征在于，所述密封机构至少包括：
密封座压板及密封法兰座，设置于所述砂轮主轴的前端，且所述密封座压板与密封法兰座之间保持有的预设间隙，以及
气动静压轴承，包括径向气动静压轴承和轴向气动静压轴承，
所述径向气动静压轴承的内孔表面加工有径向节流小孔，所述轴向气动静压轴承的两侧面圆周排列有轴向节流小孔，所述径向气动静压轴承和轴向气动静压轴承互相紧配成一体，于高压气源输入时，利用节流小孔以使所述砂轮主轴与密封法兰座之间处于分隔状态，并于所述砂轮主轴的安装空间中形成一个正压力区，以能有效防止外界流体的侵入。
2.如权利要求1所述的高精度数控特大型立式磨削中心的密封机构，其特征在于：还包括一环形供气槽，以输入高压气源至所述砂轮主轴的安装空间中。
3.如权利要求1所述的高精度数控特大型立式磨削中心的密封机构，其特征在于：所述密封座压板和密封法兰座与所述气动静压轴承之间保持有预设间隙。
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