CN113500216A - 一种主轴气封结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主轴气封结构，包括机体下盖和防尘盖；所述机体下盖朝向防尘盖的一侧铣削多个均布的槽，所述槽的横截面为矩形，所述防尘盖的内端面与机体下盖的贴合使得所述槽变成一个气道，来向机体外部传输高压气体腔室内的高压气体。具有设计灵活，成本低廉，并且易于通过控制矩形槽的槽深和槽宽以及均布的数量来实现控制气封模块输出流量的大小，具有结构紧凑，强度可靠，方便安装的特点。

Description

一种主轴气封结构

技术领域

本发明涉及用于电主轴的气封模块结构，尤其涉及一种加工成本低，密封性能可靠的气封模块。

背景技术

随着机床行业的快速发展，对电主轴在运行过程中的故障率降低也提出了越来越高的要求，电主轴气封模块的重要作用就是防止在切削过程中水分和切屑碎片在周围高速冲刷的切削液带动下卷进电主轴内部，该模块可以有效降低加工过程中因切削液和切屑碎片而引起的电主轴故障率。

目前大部分的电主轴气封模块设计都是在机体下盖的中间位置钻圆形气道孔来实现往电主轴的外部吹高压气体以防止切削液和切屑碎片渗入电主轴内部，如图1所示。这种结构要求至少采用四轴数控加工中心进行加工，同时需要定制刀具进行对应孔径的钻取，对机加工要求较高，并且因为结构本身的限制，易于出现各个孔洞气流量不均的情况，造成整机的密封不良。

本案在上述背景下提出了一种新的电主轴气封结构。能降低主轴机体下盖气道的加工难度和加工成本，并且可以通过该结构来实现控制气封模块输出流量的均匀性。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题提供一种主轴气封模块结构，具有设计灵活，成本低廉，并且易于通过控制矩形槽的槽深和槽宽以及均布的数量来实现控制气封模块输出流量的大小，具有结构紧凑，强度可靠，方便安装的特点。

本发明所采用的技术方案如下：

一种主轴气封结构，包括机体下盖和防尘盖；

所述机体下盖朝向防尘盖的一侧铣削多个均布的槽，所述槽的横截面为矩形，所述防尘盖的内端面与机体下盖的贴合使得所述槽变成一个气道，来向机体外部传输高压气体腔室内的高压气体。

在一较佳实施例中：通过所述槽的槽深和槽宽来控制气体流量的大小。

在一较佳实施例中：多个所述槽出气方向沿着顺时针或者逆时针的方向偏转一定角度。

在一较佳实施例中：所述多个槽出气方向的偏转方向与主轴的转动方向一致。

在一较佳实施例中：所述槽中至少一部分为变截面的槽。

在一较佳实施例中：所述变截面的部分设置在槽的进气口处。

在一较佳实施例中：所述变截面的部分设置在槽的出气口处。

在一较佳实施例中：所述槽为线型槽或曲型槽。

本技术方案具有如下优点：

1.提供了一种特殊的气封方案，通过将槽口设计于机体下盖的端面，使得传统结构上需要四轴机床加工的径向钻孔结构得以取消，通过铣削矩形槽的加工方式相对传统的壁面钻孔方式有着更大的加工成本优势和更低的工艺难度。

2.摒弃径向钻孔结构，将槽口集成至端面，大幅降低了生产时对机床的挑剔性，并有效提升了设计自由度，且易于实现更长的气道孔，能有效提高了气封均匀性。

3.传统气封在安装时要求将气道孔和高压气体腔室中的气源孔进行错开排布，否则将造成气源孔和气道孔直接串通，致使单个气道孔出现大量泄压的情况，采用本案结构则可以在设计之初就避免上述情况发生，并且在矩形槽气道孔的设计上易于实现截面积的改变，进一步的提高气流的均化效果，为气流的均匀吹出做多重保险；

4.采用本案矩形槽气道孔易于实现气道倾斜、变径等复杂应用，在低气压运行、气流均匀化、异物阻挡、噪声抑制上均有明显优势。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本案作进一步说明。

图1为现有的气封机构示意图；

图2是本案气封结构示意图；

图3是本案气封结构矩形槽指向特殊方向的形式。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是壁挂连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本气封模块采用矩形槽结构，如图2和图3所示。主要包括机体下盖1和防尘盖2。在机体下盖1的下端面铣削一些均布的矩形槽3，通过防尘盖2的内端面与机体下盖1的下端面贴合使得矩形槽3变成一个矩形通孔的气道来向机体外部传输高压气体腔室4内的高压气体。通过将槽口设计于机体下盖1的端面，使得传统结构上需要四轴机床加工的径向钻孔结构得以取消，通过铣削矩形槽3的加工方式相对传统的壁面钻孔方式有着更大的加工成本优势和更低的工艺难度。

进一步的，由于采用铣削加工，该矩形槽3可以通过控制槽深和槽宽来设计气体流量的大小。传统方案上径向开孔的大小取决于钻孔刀具直径，因而通常在径向钻孔上需要进行刀具定制，这造成了额外的成本浪费。改用本案结构后，气流截面积由刀具直径和切削深度共同决定，大大增加了刀具的选取范围，根据不同直径刀具上选择加工的深度，进而达到同等气路截面积实现同等流量。

进一步的，采用本案后矩形槽3气道孔的设计自由度大大提高，不止在刀具选取范围广泛，尤其在于其气道长度易于加长，通过将气道长度加长，使得每个孔洞中的气流量趋于一致，可促进气封流量在圆周方向上呈现均化效果，提升整机密封效果，避免整机局部渗漏；

进一步的，本案矩形槽3可以铣削指向特殊方向，以达到定向，例如顺时针或逆时针出气的形式，配合同向单向旋转的主轴，例如磨床，可借助轴心旋转带来的助推力，减少气封和螺母之间的压力损失，促进气封气流量提升，可使得气封在低气压条件下正常工作。并且在本案矩形槽3方向的更改对机床并无要求，采用市面通用三轴机床也可实现，而采用传统结构，需要至少动用四轴机床才能完成。

进一步的，该矩形槽3可以铣削成变孔径的形式，通过槽深或者槽宽的变化达到截面积变化，从而实现气流在穿过气道孔的路径上的流速改变，又因为流速与气压的直接相关，即通过合理的孔径设计，能将气路的高压区进行转移。本案通过在气道孔进气处设置变径孔可以提高进气端气压，这有助于实现各个气体通道流量趋于均匀的目的；反之通过在气道孔尾端设置变径孔可以提高尾端气压，高压有利于阻止异物进入；

进一步的，本案气道结构具有极高设计自由度，工程师可以从更多角度优化气路走向。这意味着本案气道孔不仅可做成直线形状也可改为曲线甚至其他形状，相较于传统的钻孔气道，采用异形的气道孔有助于减少气路中的涡流，抑制气封啸叫和口哨声，进而大幅度降低气封分贝数，提升整机使用体验，这是传统的圆孔气道难以实现的。

本实施例中对矩形槽3的设计只是来导通高压气体腔室4和机体外界环境，对其开槽的具体形式不做限定，类似的方案有半圆弧槽、燕尾槽等。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (8)

1.一种主轴气封结构，其特征在于包括机体下盖和防尘盖；

所述机体下盖朝向防尘盖的一侧铣削多个均布的槽，所述槽的横截面为矩形，所述防尘盖的内端面与机体下盖的贴合使得所述槽变成一个气道，来向机体外部传输高压气体腔室内的高压气体。

2.根据权利要求1所述的一种主轴气封结构，其特征在于：通过所述槽的槽深和槽宽来控制气体流量的大小。

3.根据权利要求1所述的一种主轴气封结构，其特征在于：多个所述槽出气方向沿着顺时针或者逆时针的方向偏转一定角度。

4.根据权利要求3所述的一种主轴气封结构，其特征在于：所述多个槽出气方向的偏转方向与主轴的转动方向一致。

5.根据权利要求1所述的一种主轴气封结构，其特征在于：所述槽中至少一部分为变截面的槽。

6.根据权利要求5所述的一种主轴气封结构，其特征在于：所述变截面的部分设置在槽的进气口处。

7.根据权利要求5所述的一种主轴气封结构，其特征在于：所述变截面的部分设置在槽的出气口处。

8.根据权利要求1所述的一种主轴气封结构，其特征在于：所述槽为线型槽或曲型槽。

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