CN114042945A - 一种钻攻机主轴组合式气动密封结构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于数控机床技术领域，公开了一种钻攻机主轴组合式气动密封结构。包括高精度陶瓷轴承、主轴主机体、主轴下机体、主轴密封装置、主轴前端盖、主轴内套、主轴气动密封接气源入口和刀具；主轴密封装置采用双圆环结构，外环将液体及杂质进行主要吹出，内环进行补充吹出；主轴前端盖其上部采用30°斜坡结构，能与主轴密封装置内环吹气配合，将液体及杂质进行有效吹出；主轴内套其上附着非均匀锯齿形结构，能够有效阻隔进入其内的水汽进入主轴轴承，并在气体所产生的负压作用下将其排除，解决了密封不严，容易溅入切削液及产品碎屑，从而造成轴承破坏，影响钻攻机主轴的使用寿命的问题。
Description
技术领域
本发明属于数控机床技术领域，尤其涉及一种钻攻机主轴组合式气动密封结构。
背景技术
在数控机床中，主轴是一个非常重要的部件。主轴通常一端连接着电机，由电机进行驱动，一端安装刀具，对产品进行加工。随着科技的不断进步，数控机床的不断发展，对数控机床的要求越来越高，对数控机床的加工精度要求也越来越高。主轴的优与劣，直接影响加工精度。
对于钻攻机而言，钻攻机主轴装配在机床上，通过电机以及控制系统的控制，对产品进行加工，通常是不间断的工作。在加工过程中，会有大量的切削液和切屑飞溅，而现有的钻攻机主轴密封性不够，切削液和切削屑很容易进入主轴内部，影响加工精度和主轴寿命。
传统数控机床主轴密封大都是通过迷宫密封或单层气幕密封，迷宫密封虽能够阻隔大部分水汽及杂质进入，但问题在于一旦有气体或杂质进入，即便有气幕向外吹气，也无法保证杂质被有效排除，甚至可能出现水汽及杂质倒流入轴承现象，加速主轴轴承破坏，影响主轴整体使用寿命。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种钻攻机主轴组合式气动密封结构，通过改善钻攻机主轴的密封性，提高钻攻机主轴的加工精度和使用寿命。
本发明的技术方案为：
一种钻攻机主轴组合式气动密封结构，其主要方法原理是设置两重防异物(含液体及杂质)溅入结构，第一重保护为双气幕保护，第二重保护为非均匀锯齿形结构保护。
基于以上方法原理本发明提供一种钻攻机主轴组合式气动密封结构，如图1所示。包括高精度陶瓷轴承、主轴主机体、主轴下机体、主轴密封装置、主轴前端盖、主轴内套、主轴气动密封接气源入口和刀具；
主轴主机体、主轴下机体由上至下依次通过高精度陶瓷轴承外套于主轴内套上；主轴前端盖位于主轴下机体下方外套在主轴内套上，主轴下机体、主轴前端盖与主轴内套之间设置主轴密封装置；所述主轴密封装置为双层环形结构，内外环形交叉分布，确保液体及杂质无法进入；
主轴内套与主轴下机体和主轴密封装置的接触面采用非均匀的锯齿形结构，径向深度至上而下依次递增；每个齿的上齿面与水平面成45度，下齿面为水平面；锯齿形结构的上端面为水平面，下端面为与水平面成45度的斜面；如图6所示；
主轴气动密封接气源入口设置于主轴主机体上，并通过气体连接通道接入主轴下机体再连通到主轴密封装置的双缝隙入口。
进一步地，所述主轴前端盖与主轴密封装置双缝隙出口配合使用的端面，为与水平方向成30度的斜坡结构，斜坡向气道出口方向倾斜，保证液体及杂质无法进入，从而保证轴承不被损坏。
进一步地，主轴密封装置的双层环形结构的缝隙宽度为0.5mm，单周圆周均布24组，单个缝隙占用整周的10度，连接部分占用整周的5度，单周缝隙占用240度，连接部分占用120度。
本发明的钻攻机主轴所选用的为高精度陶瓷轴承，其采用油脂润滑的形式进行润滑，在使用过程中，无需进行注油脂维护。
本发明的双气幕保护方法，其结构如图2所示，其特征在于使保护压缩空气通过图4的主轴密封装置的双层环形结构设计，形成双重气体，双气幕与结构件主轴前端盖装置的斜坡配合，斜坡采用与水平成30°角的结构，保证液体及杂质无法进入，从而保证轴承不被损坏。
压缩气体在环形密封处，持续排除，能够使主轴内部腔体形成负压，在气体负压的作用下，即便有少量液体通过主轴密封装置和主轴前端盖的双气幕保护，也能够排出主轴，使其不进入主轴轴承。
主轴前端盖套在主轴内套上，中间设置主轴密封装置，通过这三部分元件的结构设置对钻攻机主轴进行密封。
O型密封圈A设置在主轴主机体和主轴下机体之间，防止从主轴气动密封接气源入口7进入的气源泄露。
O型密封圈B设置在主轴主机体和主轴下机体中间，起到对主轴机体的密封作用。
O型密封圈C设置在主轴下机体和主轴密封装置之间，起到对主轴下机体的密封作用。
O型密封圈D设置主轴前端盖和主轴内套起到密封作用。
钻攻机的旋转装置及工具主要由主轴主轴前端盖、主轴内套、刀具对钻攻机上的零件进行切削加工，在加工的同时会有切削液和切削屑飞溅。
本发明在结构原理上具有两重防异物溅入结构，其一通过气源引入气体，进入主轴下机体内的环形空腔内，再由主轴密封装置进行两路导流，其中第一路为外环路，与主轴前端盖缝隙形成直通，在气体压强的作用下，可阻隔大部分液体及杂质进入，形成第一层气幕保护装置；第二路为主轴密封装置内环路，内环路吹出的气体，与主轴前端盖的斜坡结构配合，在气体压强与斜坡的共同作用下，将通过第一层气幕的液体及杂质再次进行阻拦。在以上两条防线的作用下，液体及杂质基本就无法进入，即便有少许水汽进入，也将会在主轴内套的非均匀锯齿形结构作用下，再次进行阻拦，防止其进入陶瓷轴承，同时在气体负压的作用下，水汽也会很快的被反向排出旋转的缝隙，从而保证主轴在运行过程中无液体及杂质进入主轴轴承，保护主轴轴承不被破坏，从而保证主轴的使用寿命。
本发明的有益效果是解决传统钻攻机主轴气动密封中遇到的问题，主轴密封装置采用双圆环结构，外环将液体及杂质进行主要吹出，内环进行补充吹出；主轴前端盖其上部采用30°斜坡结构，能与主轴密封装置内环吹气配合，将液体及杂质进行有效吹出；主轴内套其上附着非均匀锯齿形结构，能过有效阻隔进入其内的水汽进入主轴轴承，并在气体所产生的负压作用下将其排除，解决了密封不严，容易溅入切削液及产品碎屑，从而造成轴承破坏，影响钻攻机主轴的使用寿命的问题。
附图说明
图1为钻攻机主轴组合式气动密封结构装配图。
图2为图1部分的局部放大图。
图3为主轴下机体。
图4为主轴密封装置。
图5为主轴前端盖。
图6为主轴内套。
图中：1高精度陶瓷轴承；2主轴主机体；3主轴下机体；4主轴密封装置；5主轴前端盖；6主轴内套；7主轴气动密封接气源入口；8O型密封圈A；9O型密封圈B；10O型密封圈C；11O型密封圈D；12刀具。
具体实施方式
钻攻机主轴轴承采用高精度陶瓷轴承，陶瓷轴承从开始进行使用到第一个材料疲劳破坏点的出现时间，主要取决于陶瓷轴承的润滑、转数、负载及清洁度。
钻攻机主轴所选用的为高精度陶瓷轴承，其采用油脂润滑的形式进行润滑，在使用过程中，无需进行注油脂维护，所以钻攻机主轴对密封要求较其他传统主轴更为严格。主轴的转数在数控系统中有规定，为最高20000rpm，即陶瓷轴承的最高转数也为20000rpm，陶瓷轴承可以满足该转速。数控系统可以对主轴的异常负载进行检测，所以轴承的负载也在其使用范围之内。
综上，钻攻机主轴陶瓷轴承的寿命，主要取决于轴承内部的清洁度。钻攻机主轴使用过程中与其大量接触的切削液与废屑，是进入主轴轴承，造成其破坏的主要原因。
主轴密封装置4为双层环形结构，缝隙宽度为0.5mm，单周圆周均布24组，缝隙占用10度，连接部分占用5度，同时内外环形交叉分布。
主轴前端盖装置5，与主轴密封装置4配合使用的部分，与水平方向成30度斜坡结构。
主轴内套6，采用非均匀的锯齿形结构，径向深度至上而下依次为1mm、1.5mm、2mm，上侧结构为水平，下侧为45度。主轴内套6是非均匀锯齿形保护结构设计，如图6所示，其特征在于压缩气体在环形密封处，持续排除，能够使主轴内部腔体形成负压，在气体负压的作用下，即便有少量液体通过主轴密封装置4和主轴前端盖5的双气幕保护，也能够排出主轴，使其不进入主轴轴承。
主轴前端盖5套在主轴内套6上，中间设置主轴密封装置4，通过这三部分元件的结构设置对钻攻机主轴进行密封。
主轴下机体，气源从此处进入主轴气封结构。
O型密封圈A8设置在主轴主机体2和主轴下机体3之间，防止从主轴气动密封接气源入口7进入的气源泄露。
O型密封圈B9设置在主轴主机体2和主轴下机体3中间，起到对主轴机体2的密封作用。
O型密封圈C10设置在主轴下机体3和主轴密封装置4之间，起到对主轴下机体3的密封作用。
O型密封圈D11设置主轴前端盖5和主轴内套6起到密封作用。
钻攻机主轴的新型密封结构设计解决了密封不严，容易溅入切削液及产品碎屑，从而造成轴承破坏，影响钻攻机主轴的使用寿命的问题。
Claims (8)
1.一种钻攻机主轴组合式气动密封结构，其特征在于，包括高精度陶瓷轴承(1)、主轴主机体(2)、主轴下机体(3)、主轴密封装置(4)、主轴前端盖(5)、主轴内套(6)、主轴气动密封接气源入口(7)和刀具(12)；
主轴主机体(2)、主轴下机体(3)由上至下依次通过高精度陶瓷轴承(1)外套于主轴内套(6)上；主轴前端盖(5)位于主轴下机体(3)下方外套在主轴内套(6)上，主轴下机体(3)、主轴前端盖(5)与主轴内套(6)之间设置主轴密封装置(4)；所述主轴密封装置(4)为双层环形结构，内外环形交叉分布，确保液体及杂质无法进入；
主轴内套(6)与主轴下机体(3)和主轴密封装置(4)的接触面采用非均匀的锯齿形结构，径向深度至上而下依次递增；中间每个齿的上齿面与水平面成45度，下齿面为水平面；整体锯齿形结构的上端面为水平面，下端面为与水平面成45度的斜面；
主轴气动密封接气源入口(7)设置于主轴主机体(2)上，并通过气体连接通道接入主轴下机体(3)再连通到主轴密封装置(4)的双缝隙入口。
2.根据权利要求1所述的钻攻机主轴组合式气动密封结构，其特征在于，所述主轴前端盖(5)与主轴密封装置(4)双缝隙出口配合使用的端面，为与水平方向成30度的斜坡结构，斜坡向气道出口方向倾斜，保证液体及杂质无法进入，从而保证轴承不被损坏。
3.根据权利要求1所述的钻攻机主轴组合式气动密封结构，其特征在于，所述主轴密封装置(4)的双层环形结构的缝隙宽度为0.5mm，单周圆周均布24组，单个缝隙占用整周的10度，连接部分占用整周的5度，单周缝隙占用240度，连接部分占用120度。
4.根据权利要求1所述的钻攻机主轴组合式气动密封结构，其特征在于，所述主轴内套(6)上的非均匀的锯齿形结构，径向深度至上而下依次为1mm、1.5mm、2mm。
5.根据权利要求1所述的钻攻机主轴组合式气动密封结构，其特征在于，还包括O型密封圈A(8)，设置在主轴主机体(2)和主轴下机体(3)之间，防止从主轴气动密封接气源入口(7)进入的气源泄露。
6.根据权利要求1所述的钻攻机主轴组合式气动密封结构，其特征在于，还包括O型密封圈B(9)，设置在主轴主机体(2)和主轴下机体(3)中间，起到对主轴机体(2)的密封作用。
7.根据权利要求1所述的钻攻机主轴组合式气动密封结构，其特征在于，还包括O型密封圈C(10)设置在主轴下机体(3)和主轴密封装置(4)之间，起到对主轴下机体(3)的密封作用。
8.根据权利要求1所述的钻攻机主轴组合式气动密封结构，其特征在于，还包括O型密封圈D(11)设置在主轴前端盖(5)和主轴内套(6)之间起到密封作用。
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