CN112139986A - 高密封性电主轴 - Google Patents

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Abstract

本发明公开本发明公开了一种应用于磨床的高密封性电主轴，包括机壳和机壳内通过轴承同轴安装的转子轴，所述机壳前端密封安装固定有前盖，在所述转子轴上密封安装固定有密封盖，密封盖位于前盖内孔内，在前盖上有进气道和排气孔通向前盖与密封盖之间的环形配合间隙，在密封盖外圆面设置有螺旋状的排污槽。所述排污槽在工作时形成多匝螺旋气流，螺旋气流产生向外的离心力和螺旋外推力，避免粉尘和冷却液进入或将其排出，从而兼具气吹和外排的多重效果，使其密封效果显著提高，使用寿命和精度更高。

Description

高密封性电主轴
技术领域
本发明属于电主轴领域，具体来说是一种适合于磨床的高密封性电主轴。
背景技术
电主轴广泛应用于高转速高精度加工中心上，与采用皮带传动方式相比，电主轴工作更加稳定，并能够实现快速升降速和准停。由于在加工过程中会产生粉尘、冷却液，这些杂质如果进入电主轴前轴套的轴承，加速轴承磨损，同时水的进入也有导致定子线圈绝缘等级下降的风险，影响电主轴的使用寿命和稳定性。因此，电主轴前端轴承室的密封结构是电主轴的关键设计部位。
特别是对于应用于磨床的电主轴轴承室空气密封，由于采用砂轮研磨会产生大量的粉尘，电主轴使用环境更恶劣。特别雕刻机等用的电主轴是竖向安装，冷却液自然下落不容易进入电主轴，而磨床电主轴多为水平安装，冷却液、粉尘更容易进入。因此磨床用电主轴对于密封性能要求要高于用于钻床、铣床等的电主轴。
目前的电主轴前端轴承室的密封，有采用多道迷宫密封，也有采用向外吹气的方式。但存在的问题是：一、密封结构过于复杂，不仅不利于装配，反而容易增加故障率。二、气路设置不合理，影响气密效果。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
针对现有的磨床用电主轴前轴承室密封存在的上述问题，本发明的目的在于，提供一种高密封性电主轴，结构简单密封效果好。
本发明采用的技术方案是：高密封性电主轴，包括机壳和机壳内通过轴承同轴安装的转子轴，其特征在于：所述机壳前端密封安装固定有前盖，在所述转子轴上密封安装固定有密封盖，密封盖位于前盖的内孔中，在前盖上有进气道和排气孔通向前盖与密封盖之间的环形配合间隙，在密封盖外圆面上设置有螺旋状的排污槽。
进一步地，所述前盖上的排气孔为多个，环状均布在前盖上，前盖上还设置有环状的环流槽以与各排气孔相通。
进一步地，所述密封盖的内端面还设置有环槽，所述前盖对应环槽位置设置有凸环插入密封盖环槽内，形成迷宫密封。
进一步地，前盖可以为一体结构，但为了便于加工相应的环槽和排气孔，所述前盖采用外环盖和内圈通过过盈配合组装成，所述外环盖上的进气道由与机壳上的气道相通轴向通道和径向与外环盖的内孔相通的进气道组成，所述内圈在外圆上对应外环盖气道孔的位置设置有环状的环流槽，所述排气孔是设置在环流槽外侧壁上的轴向通孔。
进一步地，在外环盖内端有向中心方向凸出的凸环，以对内圈的内端面进行定位，有利于实现外环盖与内圈的准确装配和密封。
进一步地，所述密封盖通过螺栓安装固定在转子轴的轴肩上。
进一步地，所述前盖内端有凸环插入所述机壳内，凸环与机壳之间安装有密封圈，凸环前端顶靠在电主轴前轴承室内的轴承的外圈，以定位轴承外圈；转子轴上还有前螺母顶靠在轴承的内圈以对轴承内圈进行定位。这种结构，前盖既是密封盖也是轴承定位盖，以简化结构，便于装配。
进一步地，转子轴上的转子可以励磁线圈，形成异步电主轴；作为较佳实施例，所述转子轴上可以通过外圆周上的嵌槽安装永磁铁，构成永磁同步电主轴，永磁铁与转子轴的嵌装结构，提高了电主轴的刚性。
本发明的这种高密封性电主轴，与现有磨床用电主轴相比具有如下有益效果：
(1)前盖与密封盖之间的密封，一是通过进气道和排气孔形成正压排气吹扫，防止粉尘和冷却液进入前盖与密封盖之间的配合间隙内，二是通过密封盖外圆上的螺旋状排污槽在工作时形成向径向的离心力和轴向的螺旋外推力，避免粉尘和冷却液进入或将其排出，同时螺旋槽还有迷宫密封效果，气吹和外排、迷宫密封的多重效果，使其密封效果显著提高，不仅适用于磨床，对于其他机床用电主轴同样适用。
(2)前盖上多个排气孔均布，气流分布更加均衡，进一步提升前盖与密封盖配合间隙的排气吹扫效果。
(3)结构简单，有利于加工和装配。
附图说明
图1为本发明电主轴的结构示意图；
图2前盖与密封盖装配关系示意图；
图3为密封盖内侧方向示意图；
图4为组成前盖的外环盖与内圈装配关系示意图。
图中：
1.密封圈，2.后螺母，3.编码齿轮，4.后盖，5.轴承座，6.轴承，7.弹簧座，8.定子，
9.转子轴，10.机壳，11.轴承，12.前螺母，13.前盖，14.密封盖
131.外环盖，132.内圈
1311.气道孔，1321.环流槽，1322排气孔，1323.凸环
141.排污槽，142.环槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对发明做进一步说明，以助于理解本发明的内容。
如图1所示，是本发明的应用于磨床的一种电动主轴，简称电主轴，其包括机壳10和机壳内通过两端的轴承同步安装的转子轴，后端的密封圈1、后螺母2、编码齿轮3、后盖4、轴承座5、轴承6、弹簧座7、定子8、转子轴9、轴承11、前螺母12、前盖13和密封盖14，机壳10内分布有用于防尘的气道和用于冷却用的水道。
如图1所示，电主轴的前轴承室空气密封结构，包括机壳10和机壳10内通过轴承6和11同轴安装的转子轴9，机壳10前端前盖13通过螺栓密封安装固定在机壳10前端，在转子轴9上密封安装固定有随转子轴转动的密封盖14，密封盖14位于前盖13的内孔中，密封盖与前盖之间的配合间隙是需要密封的部位。在前盖13上有进气道和排气孔通向前盖与密封盖之间的环形配合间隙，以使正压气流沿环形配合间隙向外吹出，由于正压向外吹使得灰尘(金属和砂轮产生的磨屑)以及冷却液不易进入该环状间隙。
如图2所示，在密封盖14外圆面上设置有螺旋状的排污槽141，电主轴顺时针旋转时排污槽141采用左旋槽，在配合间隙中的该环槽有一定迷宫密封作用。更主要的是，由于密封盖14是随转子轴9高速旋转，螺旋状的排污槽141的螺旋方向使得其具有向外轴向排污能力，如果有灰尘和冷却液进入，高速旋转的密封盖产生的离心力将其向前盖内壁方向推，而螺旋槽的螺旋又产生向外排的轴向推力，该推力与吹扫的正压空气共同作用，使得外物不仅很难进入并留存在前盖与密封盖的配合间隙。由于密封性与其他结构电主轴相比大大提高，使得这种电主轴不仅能够用于水平布置的磨床，砂轮还可以安装在竖直布置的电主轴上端。
前盖13与密封盖14之间的环状配合间隙正压吹扫气密效果，与气流沿环状配合间隙分布的均衡性也很重要，如图2所示，前盖13上的轴向的排气孔1322为8个，环状均布在前盖13上，以提高均衡性。
如图4所示，为了便于加工前盖13，本实施例采用组合前盖，由外环盖131与内圈132通过过盈配合组装成前盖13，内圈132上还设置有环状的环流槽1321以与各排气孔1322相通，环流槽1321在所述外环盖131与内圈132间形成前盖13的环形气道。前盖的进气道设置在外环盖131上，由轴向与机壳10上的气道相通的轴向气道和径向与外环盖内孔壁上的气道孔1311相通的径向气道组成，内圈132在外圆上对应外环盖的气道孔1311的位置设置有环状的环流槽1321，所述8个排气孔1322是设置在环流槽1321外侧壁上的轴向通孔，对向前盖与密封盖之间的配合间隙，以形成轴向排气。
所述外环盖131内孔的内端有凸环，以对内圈132的内端面进行定位，有利于实现外环盖131与内圈132的准确装配和密封。
结合图1和图3、图4所示，在密封盖14的内端面还设置有环槽142，在前盖13对应环槽142的位置设置有凸环1323插入密封盖14环槽142内，也形成一道迷宫密封，起到辅助密封作用。
如图1所示，作为一个较佳实施例，在外环盖内端有向中心方向凸出的凸环，以对内圈的内端面进行定位，有利于实现外环盖与内圈的准确装配和密封
如图1所示，所述密封盖14是通过螺栓安装固定在转子轴9的轴肩上，两者之间还可以设置密封圈。
如图1所示，所述前盖13内端也有凸环插入所述机壳10内，凸环与机壳10之间安装有密封圈，凸环前端顶靠在电主轴前轴承室内的轴承11的外圈，以定位轴承；转子轴9上还有前螺母12顶靠在轴承11的内圈以对轴承11内圈进行定位。这种结构，前盖14既是密封盖也是轴承定位盖，以简化结构，便于装配。
在电主轴运行时，压缩空气由电主轴的后端进气口进入，经机壳10内部的气道到达电主轴前盖13，通过前盖13内部气道的气道孔1311进入环流槽1321，继而经由8个排气孔1322进入密封盖14与前盖之间的环状配合间隙，在前盖13与密封盖14的配合间隙中压缩空气形成向外的吹扫气流，与密封盖产生的螺旋外推力共同作用，以防止磨床工作时外部灰尘和磨削碎屑进入电主轴，同时也可以有效清除磨床闲置时进入电主轴前端配合间隙的灰尘。本发明提供的电主轴前轴承室高气封结构兼具气吹和外排的效果，使其密封效果显著提高，可适用于多种机床用电主轴。
以上所述，只是本发明的一个实例，不能以此限定本发明的范围，凡依此发明专利申请范围及说明内容所做的简单的等效变化与修饰，皆属于本发明专利涵盖的范围。以上所述，只是本发明的一个实例，不能以此限定本发明的范围，凡依此发明专利申请范围及说明内容所做的简单的等效变化与修饰，皆属于本发明专利涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种高密封性电主轴，包括机壳和机壳内通过轴承同轴安装的转子轴，其特征在于：所述机壳前端密封安装固定有前盖，在所述转子轴上密封安装固定有密封盖，密封盖位于前盖的内孔中，在前盖上有进气道和排气孔，排气孔通向前盖与密封盖之间的环形配合间隙，在密封盖外圆面设置有螺旋状的排污槽。
2.如权利要求1所述的一种高密封性电主轴，其特征在于：所述密封盖的内端面还设置有环槽，所述前盖对应环槽位置设置有凸环并插入密封盖的环槽内，形成迷宫密封。
3.如权利要求1所述的一种高密封性电主轴，其特征在于：所述前盖由外环盖与内圈通过过盈配合组装而成。
4.如权利要求3所述的一种高密封性电主轴，其特征在于：所述外环盖的内端设置有用于与所述内圈装配定位的凸环。
5.如权利要求1所述的一种高密封性电主轴，其特征在于：所述前盖上的排气孔为多个，环状均布在前盖上，前盖上还设置有环状的环流槽以与各排气孔相通。
6.如权利要求1-5任一所述的一种高密封性电主轴，其特征在于：所述密封盖通过螺栓安装固定在转子轴的轴肩上。
7.如权利要求1-5任一所述的一种高密封性电主轴，其特征在于：所述前盖内端有凸环插入所述机壳内，凸环与机壳之间安装密封件。
8.如权利要求7所述的一种高密封性电主轴，其特征在于：所述凸环前端顶靠在电主轴前轴承室内的轴承的外圈，以定位轴承。
9.如权利要求1-5任一所述的一种高密封性电主轴，其特征在于：所述转子轴上还有前螺母顶靠在轴承的内圈以对轴承内圈进行定位。
10.如权利要求1-5任一所述的一种高密封性电主轴，其特征在于：所述转子轴上可以通过外圆周上的嵌槽安装永磁铁，构成永磁同步电主轴。
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