CN111702550A - 一种机床 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机床，属于机械设备技术领域。它解决了现有机床的密封性能与使用寿命难以兼顾的问题。本机床，包括机架、固定在机架上固定座、穿设在固定座内的主轴和固定在主轴一端的副盘，副盘侧面上周向具有密封凸部，固定座端部插入密封凸部内侧并与副盘侧面之间形成储气腔，在密封凸部与固定座之间设有密封圈和防尘圈，密封凸部与固定座之间具有限位部，当储气腔处于未充气状态时防尘圈对密封凸部与固定座之间的密封比密封圈对密封凸部与固定座之间密封更加紧密，密封圈上周向具有密封唇部。本机床能够在保证密封效果的同时提高使用寿命。

Description

一种机床

技术领域

本发明属于机械设备技术领域，涉及一种机床。

背景技术

机床能够对工件进行夹装，然后进行攻丝、扩孔、磨削等加工工序，为了整合各个功能，目前如水车式机床同时具有多个动力头，各动力头能够完成不同的工序，而机床中部则安装有副盘，用于夹装多个工件，多个动力头能够同时对不同工件进行不同的加工工序，然后通过副盘旋转进行换位，副盘上通过周向分布的多个夹具对多个工件进行夹装定位，而每一夹具均具有一个提供夹持力的油缸，由于副盘能够旋转，因此周向分布在副盘上的油缸需要一个分油器将外部的液压油进行分配。由于在加工过程中会产生大量的粉尘，这些粉尘会粘附在副盘的同步夹具上，影响工件的装夹定位精度，因此机床还会设置冲刷机构，在副盘停止旋转时通过气流对同步夹具进行冲刷。

如专利文件(申请号：201720014689.2)公开的水车式专机的一体式主轴副盘结构，所述机架上设置有介质通道的进口，所述后端盖、主轴、副盘端盖和副盘上均设置有介质通道，所述介质通道的出口设置在同步夹上。为了方便加工介质通道，机架和后端盖之间、主轴和副盘端盖之间、副盘和同步夹之间均设置有工介质通道的连接管，介质通道内部用于运输高压气或者润滑油，高压气用于吹洗，保证工件加工面和同步夹安装位置的清沽，润滑油用于润滑，其中介质通道通过两个油封二密封，外端盖内壁和主轴外壁之间设置有油封三，用于密封主轴内部空间。

上述结构通过油封进行密封，但是由于主轴会相对机架转动，设置在两者之间的油封既要在副盘旋转时进行防尘，防止粉尘进入介质通道，在副盘停止旋转，介质通道充气对同步夹具进行冲刷时油封需要对气体进行密封，当然防尘对密封的要求较低，如果油封仅仅满足防尘需要，转动的主轴对其磨损较小，但是当油封需要满足对一定气压的气体进行密封时需要油封具有较高的密封等级，此时油封与主轴之间具有较大的压紧力，当主轴旋转时则对油封产生较大的磨损，影响使用寿命，即密封性能与使用寿命难以兼顾。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种机床，用以解决现有机床如何在保证密封效果的同时提高使用寿命的问题。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种机床，包括机架、固定在机架上并呈筒状的固定座、穿设在固定座内的主轴和固定在主轴一端的副盘，所述副盘侧面上周向具有环形的密封凸部，其特征在于，所述固定座端部插入密封凸部内侧并与副盘侧面之间形成储气腔，在密封凸部与固定座之间自储气腔向外依次设有密封圈和能够对储气腔进行防尘的防尘圈，所述密封凸部与固定座之间具有通过凹入和/或凸出而形成的并能够对于密封圈和防尘圈进行限位的限位部，当储气腔处于未充气状态时防尘圈对密封凸部与固定座之间的密封比密封圈对密封凸部与固定座之间密封更加紧密，所述密封圈上周向具有当储气腔充气时能够展开并压靠在固定座和/或密封凸部上的密封唇部。

储气腔为固定座端部插入密封凸部内侧后形成，因此密封凸部与固定座外周壁之间的防尘圈能够对固定座与密封凸部之间的间隙进行封堵，储气腔与外部气源相连通，当副盘停止旋转时需要向储气腔内充气，储气腔内的气体进入副盘内对夹具进行冲刷，而副盘旋转时则停止充气，防尘圈用于防止粉尘进入储气腔，尤其在副盘旋转时起到防尘作用，当储气腔内充入气体时该防尘圈则难以对气体起到较好的密封，容易出现泄漏，由于密封凸部与固定座之间已经存在防尘圈，那么本领域技术人员常规手段自然是增加防尘圈与固定座之间的密封压力，从而增加密封性能，而本申请在防尘圈的内侧设置密封圈并通过限位部进行限位，密封圈采用柔性的、能够形变的常规材料制成，如橡胶圈、硅胶圈等，当储气腔充气时气体能够通过固定座与密封凸部之间的间隙而到达密封圈处并作用于密封圈端面以及密封唇部，在气体压力作用下当密封圈设置在密封凸部上，则密封唇部能够压紧在固定座外周壁上而起到密封作用，当密封圈设置在固定座上，则密封唇部能够压紧在密封凸部内周壁上而起到密封作用，且气压越大，密封唇部压的越紧，密封效果越好，当然密封圈的端面也受到气压作用，在气体压力下也会出现一定的径向扩张，从而辅助密封唇部压紧在固定座外周壁或者密封凸部内周壁上，即本申请同时设置防尘圈和密封圈，在副盘旋转时充气腔不充气，密封圈基本不发挥密封作用，避免密封圈因为旋转摩擦而磨损，提高使用寿命，主要靠防尘圈起到防尘作用，当副盘停止旋转并对充气腔充气时，密封圈通过储气腔已有的气体实现密封，使得防尘圈和密封圈各司其职，实现不同工序阶段的密封，保证密封效果；进一步的，当储气腔处于未充气状态时，也就是副盘处于旋转状态时，此时需要进行防尘，为此防尘圈对密封凸部与固定座之间的密封比密封圈对密封凸部与固定座之间密封更加紧密，也就是说只需要防尘圈发挥基本的防尘作用，该密封程度需求对防尘圈的磨损较小，而密封圈基本不发挥密封作用，避免了密封圈出现磨损，从而提高防尘圈和密封圈的使用寿命。

在上述的机床中，所述限位部包括密封凸部端面内边沿凹入形成的第一台阶和第一台阶的台阶面内边沿凹入形成的第二台阶，所述防尘圈固定在第一台阶上，所述密封圈位于第二台阶上。第一台阶和第二台阶的结构使得远离副盘一侧呈开口状，便于先安装密封圈，再安装防尘圈，防尘圈可以通过压盖进行定位，而密封圈则通过防尘圈和第二台阶的台阶面进行限位，从而在副盘旋转和储气腔充气时保证防尘圈和密封圈的稳定性。

在上述的机床中，所述密封圈的内径大于固定座插入密封凸部内侧部分的外径。在储气腔不充气时密封圈处于自然状态，内径大于其套设位置固定座的外径，因此副盘转动时密封圈能够随副盘一起转动，不会与固定座产生摩擦，此时主要靠防尘圈起到防尘作用，从而减小副盘的转动阻力，使得旋转更加流畅，当然也能够减少对密封圈的磨损，从而在保证防尘的基础上提高其使用寿命。

在上述的机床中，所述密封圈位于防尘圈端面与第二台阶的台阶面之间，且密封圈的厚度小于防尘圈端面与第二台阶的台阶面之间的间距。密封圈通过防尘圈进行限位，同时在密封圈的周围形成空间，在充气腔充气时，气体能够先将密封圈向防尘圈顶推，从而在靠近储气腔的一侧让出空间，使得气体进入第二台阶处并充分、均匀的作用于密封圈端面，密封圈在抵靠在防尘圈上后能够均匀的形变并径向扩张，从而在副盘停止旋转后对密封凸部与固定座之间进行密封，进而提高储气腔的密封效果。

在上述的机床中，所述密封圈上具有两个向固定座外周壁凸出的密封唇部，其中一个密封唇部向副盘所在的方向倾斜，另一个密封唇部向远离副盘的方向倾斜。当密封圈处进入气体时能够作用于密封圈和密封唇部，朝向副盘倾斜的密封唇部能够在气压作用下沿径向向内扩张，即扩张形变后压紧在固定座外周壁上形成密封，而密封圈则向防尘圈压靠，同时向远离副盘方向倾斜的密封唇部，即向防尘圈倾斜的密封唇部则压紧在防尘圈与固定座之间，对两者之间的间隙进行密封，从而具有较高的密封效果。

在上述的机床中，所述防尘圈内周壁与固定座外周壁之间具有间隙，在防尘圈的外端面上周向具有唇边，所述唇边压靠在固定座外周壁上。防尘圈内周壁与固定座外周壁之间具有间隙，从而在副盘旋转时减少磨损，其仅通过唇边就能够实现较好的防尘效果，而上述间隙则用于在气体充入时向防尘圈倾斜的密封唇部挤入，密封唇部挤入防尘圈内周壁与固定座外周壁之间，实现较好的密封效果。

在上述的机床中，所述密封圈上还具有两个沿周向设置成环形并向第二台阶的侧壁凸出的密封唇部，其中一个密封唇部向副盘所在的方向倾斜，另一个密封唇部向远离副盘的方向倾斜。同理，当气体充入时一个密封唇部能够沿径向向外扩张形变进而压紧在第二台阶的侧壁上实现密封，另一个密封唇部则能够对防尘圈端面与第一台阶的台阶面之间进行密封，具有较好的密封效果。

在上述的机床中，所述防尘圈内端面的内边沿周向具有让位倒角一，所述第一台阶的台阶面内边沿周向具有让位倒角二。当充入气体时，向副盘倾斜的两个密封唇部沿径向扩张并分别压紧在固定座外周壁与第一台阶的侧壁上，向防尘圈倾斜的两个密封唇部分别挤入让位倒角一和让位倒角二内，让位倒角一和让位倒角二均起到对密封唇边形变时的导向作用和密封时的限位作用，进而更好的对防水圈与固定座及密封凸部之间进行密封，提高密封效果。

在上述的机床中，所述固定座包括筒状的座体和固定在座体端部并呈环形的轴承盖，所述轴承盖插入密封凸部内侧并与副盘之间形成上述的储气腔，所述轴承盖内侧与主轴之间设有骨架油封，所述防尘圈和密封圈均套设在轴承盖外侧。主轴穿过座体和轴承盖并通过轴承连接，防尘圈和密封圈实现轴承盖与密封凸部之间的防尘与密封。

在上述的机床中，所述轴承盖的外径小于密封凸部的内径，使得轴承盖外周壁与密封凸部内周壁之间形成连通储气腔与第二台阶位置的过气通道。不同于现有的为了实现密封而尽可能减小固定座外周壁与密封凸部内周壁之间的间隙，本申请反而要增大两者之间的间隙以形成过气通道，通过让气体流出储气腔来辅助密封圈进行密封，从而在需要的时候使其具有较高的密封效果。

与现有技术相比，本机床具有以下优点：

1、由于本申请同时设置防尘圈和密封圈，在副盘旋转时充气腔不充气，密封圈基本不发挥密封作用，避免密封圈因为旋转摩擦而磨损，提高使用寿命，主要靠防尘圈起到防尘作用，当副盘停止旋转并对充气腔充气时，密封圈通过储气腔已有的气体实现密封，使得防尘圈和密封圈各司其职，实现不同工序阶段的密封，保证密封效果。

2、由于防尘圈对密封凸部与固定座之间的密封比密封圈对密封凸部与固定座之间密封更加紧密，当储气腔处于未充气状态时，也就是副盘处于旋转状态时，只需要防尘圈发挥基本的防尘作用，该密封程度需求对防尘圈的磨损较小，而密封圈基本不发挥密封作用，避免了密封圈出现磨损，从而提高防尘圈和密封圈的使用寿命。

3、由于具有四个密封唇部，其中一个向副盘倾斜的密封唇部能够沿径向向内扩张，即扩张形变后压紧在轴承盖外周壁上形成密封，另一个向副盘倾斜的密封唇部沿径向向外扩张，即扩张形变后压紧在密封凸部内周壁上形成密封，其中一个向防尘圈倾斜的密封唇部能够嵌入让位倒角一内，对防尘圈与轴承盖之间的间隙进行密封，另一个向防尘圈倾斜的密封唇部能够嵌入让位倒角二内，对防尘圈与第一台阶的台阶面之间进行密封，进而提高密封效果。

附图说明

图1是机床的结构剖视图。

图2是固定座、主轴和副盘配合后的结构剖视图。

图3是图2中A处的结构放大图。

图中，1、机架；11、侧板部；2、固定座；21、座体；211、进气孔；22、轴承盖；221、通气孔；23、骨架油封；24、轴承；3、主轴；4、副盘；41、密封凸部；411、第一台阶；412、第二台阶；413、让位倒角二；414、密封槽；415、O形圈；416、压盖；5、支撑套；6、储气腔；7、密封圈；71、密封唇部；8、防尘圈；81、唇边；82、让位倒角一；9、过气通道。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一：

如图1、图2所示，一种机床，包括机架1、转盘、固定座2、主轴3、副盘4和支撑套5，机架1整体呈矩形，具有两竖直相对的侧板部11，副盘4位于两侧板部11之间，固定座2包括圆筒状的座体21和环形的轴承盖22，座体21水平固定在其中一个侧板部11上，且座体21的一端伸入两侧板部11之间，主轴3穿设在座体21内，且两者之间安装有轴承24，使得主轴3能够转动，轴承盖22固定在座体21伸入的一端端部，对轴承24进行定位，副盘4竖直设置，副盘4的一侧与主轴3的端部相固定，另一侧通过支撑套5连接在另一侧侧板部11上，此时轴承盖22的端面与副盘4的侧面相对，在副盘4侧面上周向具有环形的密封凸部41，该密封凸部41环绕主轴3设置并与主轴3之间具有间隙，轴承盖22插入密封凸部41内侧与主轴3外侧之间并与副盘4侧面之间具有间隙，轴承盖22端面、密封凸部41内周面、副盘4侧面以及主轴3外周面合为形成储气腔6，座体21上开设有进气孔211，轴承盖22上开设有通气孔221，进气孔211包括沿径向设置的径向段和沿轴向设置的轴向段，通气孔221的两端分别贯穿轴承盖22的两个端面，径向段的外端贯穿至座体21的外周面，用于与气源相连，轴向段的外端贯穿至座体21端面并与通气孔221一端相连通，通气孔221另一端与储气腔6相连通。

结合图3所示，在密封凸部41与固定座2之间自储气腔6向外依次设有密封圈7和防尘圈8，密封凸部41与固定座2之间还具有通过凹入形成的并能够对于密封圈7和防尘圈8进行限位的限位部，限位部包括密封凸部41端面内边沿凹入形成的第一台阶411和第一台阶411的台阶面内边沿凹入形成的第二台阶412，防尘圈8设置在第一台阶411上，在密封凸部41端面上还固定有环形的压盖416，在第一台阶411的台阶面上开设有密封槽414，密封槽414内设有O形圈415，压盖416将防尘圈8压紧在第一台阶411的台阶面上实现固定，同时压紧O形圈415实现静密封。防尘圈8的径向宽度大于第一台阶411的台阶面宽度，使得防尘圈8内边沿凸部第二台阶412的侧壁，密封圈7位于第二台阶412处，且密封圈7位于第二台阶412的台阶面与防尘圈8端面之间，密封圈7的内径大于固定座2插入密封凸部41内侧部分的外径，因此副盘4旋转时能够带着密封圈7旋转，而密封圈7不会与轴承盖22之间产生摩擦，密封圈7的厚度小于防尘圈8端面与第二台阶412的台阶面之间的间距，从而在密封圈7的周围形成空间。而密封凸部41的内径大于主轴3插入部分的外径，使得轴承盖22外周壁与密封凸部41内周壁之间形成连通储气腔6与第二台阶412位置的过气通道9。防尘圈8采用硬质材料制成，本实施例采用塑料，防尘圈8的内径大于轴承盖22的外径，使得防尘圈8内周壁与固定座2外周壁之间具有间隙，在防尘圈8的外端面内边沿周向具有环形的唇边81，唇边81的厚度向外逐渐变小，唇边81厚度较小的外边沿抵靠在轴承盖22外周面上，结合密封圈7的内径大于固定座2插入密封凸部41内侧部分的外径，因此可以理解，当储气腔6处于未充气状态时防尘圈8对密封凸部41与固定座2之间的密封比密封圈7对密封凸部41与固定座2之间密封更加紧密，从而起到防尘作用。防尘圈8内端面的内边沿周向具有让位倒角一82，第一台阶411的台阶面内边沿周向具有让位倒角二413，让位倒角一82和让位倒角二413均为斜面倒角。

密封圈7采用能够形变的柔性材料制成，本实施例采用橡胶材料制成，密封圈7上周向具有四个凸出的呈环形的密封唇部71，使得密封圈7的横截面呈中心对称的四角边形，密封唇部71的侧面与密封圈7的外表面圆滑过渡，因此相邻两个密封唇部71之间形成弧形的凹面，其中两个密封唇部71向轴承盖22外周壁凸出，且该两个中的其中一个密封唇部71向副盘4所在的方向倾斜，另一个密封唇部71向防尘圈8所在方向倾斜，还有两个密封唇部71向第一台阶411的侧壁凸出，且该两个中的其中一个密封唇部71向副盘4所在的方向倾斜，另一个密封唇部71向防尘圈8所在方向倾斜。

工作时且当副盘4旋转时，防尘圈8用于防止粉尘进入储气腔6，当副盘4停止旋转，储气腔6插入气体时，气体能够通过过气通道9进入密封圈7处，在气体的气压作用下，密封圈7能够靠向防尘圈8端面，同时，其中一个向副盘4倾斜的密封唇部71能够沿径向向内扩张，即扩张形变后压紧在轴承盖22外周壁上形成密封，另一个向副盘4倾斜的密封唇部71沿径向向外扩张，即扩张形变后压紧在密封凸部41内周壁上形成密封，其中一个向防尘圈8倾斜的密封唇部71能够嵌入让位倒角一82内，对防尘圈8与轴承盖22之间的间隙进行密封，另一个向防尘圈8倾斜的密封唇部71能够嵌入让位倒角二413内，对防尘圈8与第一台阶411的台阶面之间进行密封，进而提高密封效果。

实施例二：

该机床与实施例一基本相同，不同点在于密封圈7和防尘圈8均设置在轴承盖22上，即第一台阶411和第二台阶412均开设在轴承盖22的端部，同样具有较好的密封效果。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了机架1、侧板部11、固定座2等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种机床，包括机架(1)、固定在机架(1)上并呈筒状的固定座(2)、穿设在固定座(2)内的主轴(3)和固定在主轴(3)一端的副盘(4)，所述副盘(4)侧面上周向具有环形的密封凸部(41)，其特征在于，所述固定座(2)端部插入密封凸部(41)内侧并与副盘(4)侧面之间形成储气腔(6)，在密封凸部(41)与固定座(2)之间自储气腔(6)向外依次设有密封圈(7)和能够对储气腔(6)进行防尘的防尘圈(8)，所述密封凸部(41)与固定座(2)之间具有通过凹入和/或凸出而形成的并能够对于密封圈(7)和防尘圈(8)进行限位的限位部，当储气腔(6)处于未充气状态时防尘圈(8)对密封凸部(41)与固定座(2)之间的密封比密封圈(7)对密封凸部(41)与固定座(2)之间密封更加紧密，所述密封圈(7)上周向具有当储气腔(6)充气时能够展开并压靠在固定座(2)和/或密封凸部(41)上的密封唇部(71)。

2.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，所述限位部包括密封凸部(41)端面内边沿凹入形成的第一台阶(411)和第一台阶(411)的台阶面内边沿凹入形成的第二台阶(412)，所述防尘圈(8)固定在第一台阶(411)上，所述密封圈(7)位于第二台阶(412)上。

3.根据权利要求2所述的机床，其特征在于，所述密封圈(7)的内径大于固定座(2)插入密封凸部(41)内侧部分的外径。

4.根据权利要求3所述的机床，其特征在于，所述密封圈(7)位于防尘圈(8)端面与第二台阶(412)的台阶面之间，且密封圈(7)的厚度小于防尘圈(8)端面与第二台阶(412)的台阶面之间的间距。

5.根据权利要求2或3或4所述的机床，其特征在于，所述密封圈(7)上具有两个向固定座(2)外周壁凸出的密封唇部(71)，其中一个密封唇部(71)向副盘(4)所在的方向倾斜，另一个密封唇部(71)向远离副盘(4)的方向倾斜。

6.根据权利要求5所述的机床，其特征在于，所述防尘圈(8)内周壁与固定座(2)外周壁之间具有间隙，在防尘圈(8)的外端面上周向具有唇边(81)，所述唇边(81)压靠在固定座(2)外周壁上。

7.根据权利要求5所述的机床，其特征在于，所述密封圈(7)上还具有两个沿周向设置成环形并向第二台阶(412)的侧壁凸出的密封唇部(71)，其中一个密封唇部(71)向副盘(4)所在的方向倾斜，另一个密封唇部(71)向远离副盘(4)的方向倾斜。

8.根据权利要求7所述的机床，其特征在于，所述防尘圈(8)内端面的内边沿周向具有让位倒角一(82)，所述第一台阶(411)的台阶面内边沿周向具有让位倒角二(413)。

9.根据权利要求2或3或4所述的机床，其特征在于，所述固定座(2)包括筒状的座体(21)和固定在座体(21)端部并呈环形的轴承盖(22)，所述轴承盖(22)插入密封凸部(41)内侧并与副盘(4)之间形成上述的储气腔(6)，所述轴承盖(22)内侧与主轴(3)之间设有骨架油封(23)，所述防尘圈(8)和密封圈(7)均套设在轴承盖(22)外侧。

10.根据权利要求9所述的机床，其特征在于，所述轴承盖(22)的外径小于密封凸部(41)的内径，使得轴承盖(22)外周壁与密封凸部(41)内周壁之间形成连通储气腔(6)与第二台阶(412)位置的过气通道(9)。

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