CN116838869B - 一种旋转接头及机床主轴 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种旋转接头及机床主轴，旋转接头包括固定主体和旋转轴，旋转轴转动配合安装于固定主体的中心孔，固定主体的中心孔的孔壁上还设置有集液槽，环槽流道和旋转轴之间泄漏的油液在沿轴向流动过程中，当流动至集液槽位置时被汇集于集液槽内部，本申请实施例中集液槽还进一步通过回流道连通固定主体外部或者内部的低压流路，这样集液槽内部的油液可以通过回流道流动至固定主体外部的低压流路或者内部的低压流路，避免油液沿旋转轴流出导致泄漏现象发生。

Description

一种旋转接头及机床主轴

技术领域

本发明涉及机床零部件技术领域，特别涉及一种旋转接头及机床主轴。

背景技术

现有技术中，旋转接头的作用是将液体从管道输送至旋转或者往复运动设备中的零部件，其广泛应用于机床领域中。

当前，旋转接头密封形式主要有三种：平面密封、球面密封和孔轴间隙密封。其中平面密封属于机械密封，机械密封结构存在设计复杂、占用空间大、零件数量多且拆装不便的缺陷；球面密封为凹凸球面紧密配合密封，存在不能承受高速旋转，否则会因离心力而产生变形影响密封性能的缺陷。孔轴间隙密封则弥补了以上两种密封方式的缺点，但也存在流体泄露速度快的问题，使用过程中会有流体从孔轴缝隙泄露出来，造成设备频繁维护。

如何解决孔轴间隙密封形式旋转接头泄露速度快的问题，是本领域内技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种能够降低泄露的旋转接头及机床主轴。

本申请提供了一种旋转接头，包括以下部件：

固定主体，所述固定主体的外表面设置有至少一个接口，所述固定主体具有中心孔，形成所述中心孔的孔壁具有N条环槽流道，所述N条环槽流道沿所述中心孔的轴向排布，每一所述环槽流道通过所述固定主体的内部流路能够与一个所述接口连通；所述环槽流道沿中心孔的孔壁上还具有集液槽，所述固定主体的内部还设置有回流道，所述集液槽能够通过所述回流道连通所述固定主体外部或内部的低压流路；

旋转轴，与所述中心孔转动配合，所述旋转轴包括伸出所述中心孔外部的第一轴段，所述旋转轴设置有N条连通流道，分别与N条所述环槽流道一一对应，每一所述连通流道的入口连通相应所述环槽流道，出口位于所述第一轴段的外壁面；其中N为大于或者等于1的整数。

可选地，所述固定主体包括第一端和第二端，所述第二端靠近所述第一轴段，N条所述环槽流道沿所述第一端至所述第二端方向依次为：第一环槽流道至第N环槽流道，所述第一环槽流道与所述第一端之间的所述中心孔孔壁上设置有第一集液槽；

所述第N环槽流道与所述第二端之间的所述中心孔孔壁上设置有第二集液槽；

所述回流道包括第一回流道和第二回流道，所述第一集液槽能够通过所述第一回流道连通所述固定主体外部或内部的低压流路；所述第二集液槽能够通过所述第二回流道连通所述固定主体外部或内部的低压流路。

可选地，所述内部流路包括径向延伸的输入流道，所述接口通过所述输入流道连通相应所述环槽流道；

所述第一集液槽通过所述第一回流道与所述第N环槽流道的输入流道连通，所述第二集液槽通过所述第二回流道与所述第一环槽流道的输入流道连通。

可选地，所述第一回流道和所述第二回流道上均设置有单向阀，以使液体自所述集液槽单向流动至所述低压流路。

可选地，所述接口的数量为多个，一个所述接口能够通过相应所述输入流道连通一个所述环槽流道，多个所述接口沿所述固定主体周向间隔布置。

可选地，还包括防尘端盖，设置于所述固定主体远离所述第一轴段的端部，所述防尘端盖和所述固定主体固定连接，所述防尘端盖具有供所述旋转轴穿过的通孔。

可选地，所述第一轴段具有环形凸台，所述环形凸台设置有安装结构，用于与旋转机构固定连接。

可选地，还包括第一轴承和第二轴承，所述旋转轴通过所述第一轴承和所述第二轴承转动支撑于所述中心孔的两端部。

可选地，所述中心孔的两端部均具有台阶孔，包括大径孔段和小径孔段，所述大径孔段位于所述小径孔段的外端，所述第一轴承和所述第二轴承分别安装于两所述大径孔段，所述小径孔段内部设置有密封圈，用于动态密封所述旋转轴和所述固定主体。

本发明还提供了一种机床主轴，装配有上述任一项所述的旋转接头。

本申请实施例中的固定主体的中心孔的孔壁上还设置有集液槽，环槽流道和旋转轴之间泄漏的油液在沿轴向流动过程中，当流动至集液槽位置时被汇集于集液槽内部。本申请实施例中集液槽还进一步通过回流道连通固定主体外部或者内部的低压流路，这样集液槽内部的油液可以通过回流道流动至固定主体外部的低压流路或者内部的低压流路，避免油液沿旋转轴流出导致泄漏现象发生。

本发明的机床主轴具有上述旋转接头，故机床主轴也具有旋转接头的上述技术效果。

附图说明

图1为本申请一种具体实施例中旋转接头的工作原理图；

图2为图1所示旋转接头的局部剖视示意图；

图3为图1所示旋转接头的另一局部剖视示意图。

图1至图3中附图标记与部件名称一一对应关系如下：

1固定主体； 11第一环槽流道；12第二环槽流道；13第三环槽流道；14第一集液槽；15第二集液槽；10中心孔；10a第一孔段；10b第二孔段；10b1大径孔段；10b2小径孔段；10c第三孔段；11a第一接口；13a第三接口；14a第一回流道；15a第二回流道；

2旋转轴；20第一轴段；21第一连通流道；22第二连通流道；23第三连通流道；24环形凸台；201端面； 2a中空通孔；21a第一出口；22a第二出口；23a第三出口；

31第一轴承；32第二轴承；

41第一密封圈；42第二密封圈；

5单向阀；6防尘端盖；7堵头；8密封圈； 9固定螺栓。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。

本文中所述“第一”、“第二”等词，仅是为了便于描述结构和/或功能相同或者相类似的两个以上的结构或者部件，并不表示对于顺序和/或重要性的某种特殊限定。

本申请所提供的旋转接头可以应用于具有相对转动的两个零部件之间液体的输送。两个零部件可以分别定义为固定件和旋转机构，固定件通常固定不动，旋转机构相对固定件能够旋转。液体可以根据具体应用环境而定，本申请以旋转接头应用于机床，用于输送油液为例继续介绍技术方案和技术效果。

请参考图1至图3，图1为本申请一种具体实施例中旋转接头的工作原理图；图2为图1所示旋转接头的局部剖视示意图；图3为图1所示旋转接头的另一局部剖视示意图。

本申请提供了一种旋转接头，包括固定主体1和旋转轴2，固定主体1可以固定于外部环境，例如固定主体1可以固定于机床的床身上。旋转轴2与机床主轴固定连接，以便随机床主轴转动。

本申请实施例中的固定主体1的材质可以为金属，当然也可以为非金属材料，可以根据使用环境需求而定。本申请实施例中的固定主体1的外表面设置有接口，该接口用于油液的输入，即接口可以作为油液输入口，当然在一定工作状态下，也可以作为油液的输出口，后文将进行详细描述。

本申请实施例中，固定主体1具有中心孔10，形成中心孔10的孔壁具有N条环槽流道，其中N为大于或者等于1的整数，图1中示出了孔壁上设置三条环槽流道的具体实施方式，N的具体数值可以根据使用环境而定，N可以为1，也可以为2，还可以为大于3的数值。环槽流道为开口朝向中心孔10的轴线的环形槽。每一个环槽流道通过固定主体1内部流路能够与一个接口连通，即固定主体1的内部设置有通道，用于连通一个环槽流道和相应的接口，本文将连通环槽流道和相应接口的通道定义为内部流路。

为了描述技术方案的简洁，固定主体1包括第一端1-1和第二端1-2，第二端1-2靠近第一轴段20，沿第一端1-1至第二端1-2方向，N条环槽流道沿轴向依次为：第一环槽流道11至第N环槽流道，对于N等于3的实施例，本申请将三条环槽流道分别定义为：第一环槽流道11、第二环槽流道12和第三环槽流道13，三条环槽流道沿轴向自第一端1-1至第二端1-2方向依次布置，图1中S方向即为第一端1-1至第二端1-2方向。

本申请实施例中的旋转轴2与中心孔10转动配合，旋转轴2上设置有N条连通流道，分别与N条环槽流道一一对应，也就是说，一条连通流道对应一条环槽流道，图1示出了3条连通流道，分别定义为：第一连通流道21、第二连通流道22和第三连通流道23。

旋转轴2还包括第一轴段20，第一轴段20位于中心孔10外部。第一连通流道21、第二连通流道22和第三连通流道23在旋转轴2的第一轴段20的外表面具有出口，分别为第一出口21a、第二出口（图中未示出）和第三出口23a。其中当旋转轴2相对中心孔10转动至第一位置时，第一连通流道21能够与第一环槽流道11连通，此时第一接口11a流入的油液经固定主体1内部流路、第一环槽流道11、第一连通流道21流动至第一出口21a，然后自第一出口21a流动至机床主轴的相应部件，本申请将第一接口11a和第一出口21a之间的油路定义为第一功能油路L1，第一功能油路L1可以作为主轴松刀油路。

当旋转轴2相对中心孔10转动至第二位置时，第二连通流道22能够与第二环槽流道12连通，第二接口（图中未示出）流入的油液经固定主体1内部相应流路、第二环槽流道12和第二连通流道22流动至第二出口22a形成第二功能油路L2，第二功能油路L2可以用作冷却油路。

当旋转轴2相对中心孔10转动至第三位置时，第三连通流道23能够与第三环槽流道13连通，第三接口13a流入的油液经固定主体1内部相应流路、第三环槽流道13和第三连通流道23流动至第三出口23a形成第三功能油路L3，第三功能油路L3可以用作主轴拉刀油路。

理论上，同一时刻旋转接头只有一个功能油路被连通，处于带压工作状态，其他的功能油路处于非通油状态，压力比较低。例如，第一功能油路L1（主轴松刀油路）、第二功能油路L2（冷却油路）和第三功能油路L3（主轴拉刀油路）其中一者为通路的情况下，压力较高，另外两者处于断开状态，压力较低。

本申请实施例中的固定主体1的中心孔10的孔壁上还设置有集液槽，环槽流道和旋转轴之间泄漏的油液在沿轴向流动过程中，当流动至集液槽位置时被汇集于集液槽内部。本申请实施例中集液槽还进一步通过回流道连通固定主体1外部或者内部的低压流路，这样集液槽内部的油液可以通过回流道流动至固定主体1外部的低压流路或者内部的低压流路，避免油液沿旋转轴流出导致泄漏现象发生。

本文将第一环槽流道11与固定主体1的第一端1-1之间的中心孔10孔壁的集液槽定义为第一集液槽14，连通第N环槽流道与接口的流路定义为第N流路，第一集液槽14通过第一回流道14a连通第N流路，如图1第一集液槽14通过第一回流道14a连通第三流路，第三流路为第三功能油路L3的一部分。当第一功能油路L1导通进行带压工作时，泄漏油液会先进入与其邻近的第一集液槽14通过第一回流道连通与其距离比较远的第三流路，此时第三流路处于低压状态，泄漏油液会自第三接口回到油池，完成循环。

其中，第一流路至第N流路可以为曲线结构，当然也可以为简单的直线段，例如各流路为径向延伸的输入流道，每一个接口通过输入通道连通相应环槽流道，将内部流路设置为径向延伸的输入流道，该结构加工简单。

当然，为了尽量降低旋转接头的泄露，本申请实施例中，第N环槽流道与第二端1-2之间设置有集液槽，对于N为3的实施例而言，第三环槽流道13与第二端1-2之间的中心孔孔壁上设置有第二集液槽15。这样当第三功能油路L3导通带压工作时，第三功能油路L3泄漏的油液可以先汇集至与其临近的第二集液槽15，再沿与第二集液槽15连通的第二回流道15a流动至低压油路（图1中第一流路），最终流出固定主体1。

同理，当位于第一环槽流道11和第N环槽流道之间的任一功能油路导通时，泄漏的油液可以向两端的集液槽流动，最终流出固定主体1。

上述实施例中，所有环槽流道靠近两端部的位置均设置有集液槽，这样当环槽流道泄漏至旋转轴2和中心孔10的孔壁之间，向两端部流动时，位于所有环槽流道的集液槽可以阻断油液向固定主体1的两端部流动，进一步降低旋转接头泄漏。

在一种具体实施例中，第二集液槽15通过第二回流道15a能够连通第一流路，其中第一流路为连通第一环槽流道11与第一接口11a的流路。

当然，低压油路不局限于本申请上述实施例中的第一流路或第三流路，只要是压力低于当前工作的功能油路以能够使集液槽中的油液导流出的油路即可。第一集液槽14还可以通过第一回流道14a直接连接固定主体1外部油箱，同理，第二集液槽15也可以直接通过第二回流道15a连接固定主体1外部油箱。

本申请中，第一集液槽14与第N环槽流道的输入流道能够连通，例如图中所示实施例，第一集液槽14通过第一回流道14a能够连通第三环槽流道13的输入流道。同理，第二集液槽15与第一环槽流道11的输入流道能够连通。即靠近第一端1-1的集液槽连通距离其较远（靠近第二端1-2）的环槽流道的输入流道，靠近第二端1-2的集液槽连接距离其较远的（靠近第一端1-1）的环槽流道的输入流道。

上述各实施例中，第一回流道14a和第二回流道15a上均可以设置单向阀5，以使油液自集液槽单向流动至低压流路位置。单向阀5可以为微型单向阀，单向阀5集成于相应回流道上，结构简单、紧凑。

上文所述，一个接口可以对应一个环槽流道，当然在一些实施例中，一个接口也可以对应一个或者几个环槽流道，本文不做赘述。

各接口可以沿固定主体1的周向布置，这样可以方便接口布置。

如上所述，第一轴段20具有端面201，各连通流道的另一端口设置于第一轴段20的外表面，图1中示出了个连通流道的另一端口设置于第一轴段20的周向外表面。

本申请实施例中，旋转接头还包括防尘端盖6，设置于固定主体1远离第一轴段20的端部，防尘端盖6和固定主体1固定连接，防尘端盖6与固定主体1可以通过固定螺栓9连接固定。防尘端盖6具6有供旋转轴2穿过的通孔，通孔与旋转轴2可以进一步通过密封圈等密封部件动密封。

本申请实施例中，第一轴段20还可以具有环形凸台24，环形凸台24设置有安装结构，用于与旋转机构固定连接。环形凸台24可以设置安装孔，用于安装固定螺栓9，环形凸台24通过固定螺栓9连接旋转机构。固定螺栓9连接可靠，并且拆卸可靠。

本申请实施例中，旋转接头可以通过轴承实现旋转轴2和固体主体1的相对转动，在一种具体实施例中，旋转接头还可以包括第一轴承31和第二轴承32，旋转轴2通过第一轴承31和第二轴承32转动支撑于中心孔10的两端部。具体地，中心孔10具有第一孔段10a、第二孔段10b和第三孔段10c，第二孔段10b和第三孔段10c分别位于第一孔段10a两端，第一轴承31安装于第二孔段10b，第二轴承32安装于第三孔段10c，N条环槽流道和集液槽位于第一孔段10a。

旋转轴2通过第一轴承31和第二轴承32支撑于固定主体1，支撑稳定性比较高、转动灵活且占据空间比较小。

本申请实施例中，中心孔10的两端部均具有台阶孔，即第二孔段10b和第三孔段10c均为台阶孔，台阶孔包括大径孔段10b1和小径孔段10b2，大径孔段10b1位于小径孔段10b2的外端，小径孔段10b2连接于大径孔段10b1和第一孔段10a之间，第一轴承31和第二轴承32分别安装于两大径孔段10b1，如图1所示，第一轴承31安装于第二孔段10b的大径孔段10b1，第二轴承32安装于第三孔段10c的大径孔段10b1。小径孔段10b2内部设置有密封圈，用于动态密封旋转轴2和固定主体1。第二孔段10b的小径孔段和第三孔段10c的小径孔段10b2分别设置有第一密封圈41和第二密封圈42，避免集液槽内部液体自端部流出。

当然为了工艺性需求，固定主体1还可以加工工艺孔，工艺孔上可以设置有堵头7。

另外，旋转轴2还可以具有中空通孔2a。旋转轴2的第一轴段20局部位置还可以设置密封圈8，以实现其与机床主轴相应位置的密封连接。

另外，本申请还提供了一种机床主轴，装配有上述任一实施例所述的旋转接头。

本申请的机床主轴具有上述旋转接头，故机床主轴也具有旋转接头的上述技术效果。

关于机床主轴的其他资料请参考当前技术内容。

以上对本申请所提供的一种旋转接头及机床主轴进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种旋转接头，其特征在于，包括以下部件：

固定主体，所述固定主体的外表面设置有至少一个接口，所述固定主体具有中心孔，形成所述中心孔的孔壁具有N条环槽流道，所述N条环槽流道沿所述中心孔的轴向排布，每一所述环槽流道通过所述固定主体的内部流路能够与一个所述接口连通；所述环槽流道沿中心孔的孔壁上还具有集液槽，所述固定主体的内部还设置有回流道，所述集液槽能够通过所述回流道连通所述固定主体内部的低压流路；

旋转轴，与所述中心孔转动配合，所述旋转轴包括伸出所述中心孔外部的第一轴段，所述旋转轴设置有N条连通流道，分别与N条所述环槽流道一一对应，每一所述连通流道的入口连通相应所述环槽流道，出口位于所述第一轴段的外壁面；其中N为大于或者等于1的整数；

所述固定主体包括第一端和第二端，所述第二端靠近所述第一轴段，N条所述环槽流道沿所述第一端至所述第二端方向依次为：第一环槽流道至第N环槽流道，所述第一环槽流道与所述第一端之间的所述中心孔孔壁上设置有第一集液槽；

所述第N环槽流道与所述第二端之间的所述中心孔孔壁上设置有第二集液槽；

所述回流道包括第一回流道和第二回流道，所述第一集液槽能够通过所述第一回流道连通所述固定主体内部的低压流路；所述第二集液槽能够通过所述第二回流道连通所述固定主体内部的低压流路；

每一所述内部流路包括径向延伸的输入流道，所述接口通过所述输入流道连通相应所述环槽流道；

所述第一集液槽通过所述第一回流道与所述第N环槽流道的输入流道连通，所述第二集液槽通过所述第二回流道与所述第一环槽流道的输入流道连通；

所述第一回流道和所述第二回流道上均设置有单向阀，以使液体自所述集液槽单向流动至所述低压流路。

2.如权利要求1所述的旋转接头，其特征在于，所述接口的数量为多个，一个所述接口能够通过相应所述输入流道连通一个所述环槽流道，多个所述接口沿所述固定主体周向间隔布置。

3.如权利要求1至2任一项所述的旋转接头，其特征在于，还包括防尘端盖，设置于所述固定主体远离所述第一轴段的端部，所述防尘端盖和所述固定主体固定连接，所述防尘端盖具有供所述旋转轴穿过的通孔。

4.如权利要求3所述的旋转接头，其特征在于，所述第一轴段具有环形凸台，所述环形凸台设置有安装结构，用于与旋转机构固定连接。

5.如权利要求1至2任一项所述的旋转接头，其特征在于，还包括第一轴承和第二轴承，所述旋转轴通过所述第一轴承和所述第二轴承转动支撑于所述中心孔的两端部。

6.如权利要求5所述的旋转接头，其特征在于，所述中心孔的两端部均具有台阶孔，包括大径孔段和小径孔段，所述大径孔段位于所述小径孔段的外端，所述第一轴承和所述第二轴承分别安装于两所述大径孔段，所述小径孔段内部设置有密封圈，用于动态密封所述旋转轴和所述固定主体。

7.一种机床主轴，其特征在于，装配有权利要求1-6任一项所述的旋转接头。