CN118088698B - 一种主轴的密封装置及车床主轴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数控车床主轴技术领域，公开了一种主轴的密封装置及车床主轴，密封装置包括：密封部件，套设在芯轴外，且与芯轴之间具有设定密封间隙，密封部件固定于外壳的前端，密封部件的内周侧设置有密封环槽，密封环槽适于与外部进气机构连通以通入密封气体，芯轴的外周壁上相应密封环槽设置有环状的第一V型槽；第一环形阻挡部，设置在芯轴的外周，且沿污染介质从密封部件和芯轴的间隙流入的方向，第一环形阻挡部与密封部件之间形成有第一排放腔，第一排放腔连通密封装置外部，用于排放污染介质。密封装置通过采用上述设计，能达到有效的密封作用，保护主轴内部轴承不被切削液或雾化气体污染，提高主轴的使用寿命。

Description

一种主轴的密封装置及车床主轴

技术领域

本发明涉及数控车床主轴技术领域，具体涉及一种主轴的密封装置及车床主轴。

背景技术

车床主轴又称为工件轴，主要应用于车床或者是车铣复合机床，车床主轴一般为卧式安装，加工时会使用大量切削液用于冷却和润滑，其中夹杂着铁屑的切削液在加工过程中的冲击路径无法控制。现有的车床主轴由于其转速不高，通常使用油脂润滑轴承，然而在实际工作过程中夹杂着铁屑的切削液或高速加工过程中产生的雾化气体非常容易进入到主轴内部，污染轴承，影响主轴的使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种主轴的密封装置及车床主轴，以解决现有技术中切削液或高速加工过程中产生的雾化气体非常容易进入到主轴内部，污染轴承，影响主轴的使用寿命的问题。

第一方面，本发明提供了一种主轴的密封装置，主轴包括外壳和芯轴，密封装置包括第一道密封结构，第一道密封结构包括：

密封部件，套设在芯轴外，且与芯轴之间具有设定密封间隙，密封部件固定于外壳的前端，密封部件的内周侧设置有密封环槽，密封环槽适于与外部进气机构连通以通入密封气体，芯轴的外周壁上设置有环状的第一V型槽，第一V型槽与密封环槽相对应；

第一环形阻挡部，设置在芯轴的外周，且沿污染介质从密封部件和芯轴的间隙流入的方向，第一环形阻挡部位于第一V型槽的下游，第一环形阻挡部与密封部件之间形成有第一排放腔，第一排放腔连通密封装置外部，用于排放污染介质。

有益效果：当压力气体通过密封环槽内进入第一密封间隙，由于第一密封间隙的空间相对于密封环槽要狭窄很多，所以密封气体在由密封环槽进入第一密封间隙时会因受到一定的压缩而增大气压，所以密封气体经由第一密封间隙进入到外界时是带有一定压力的，从而达到密封效果，阻挡外界污染物进入第一密封间隙。当外界污染物穿过第一层气体密封或通过爬壁效应通过第一密封间隙时，密封环槽、第一V型槽会进行第一道阻挡，具体地，芯轴在高速旋转状态下，在第一V型槽处的污染物会在离心作用下被甩入密封环槽内，然后在重力作用下排向外界；若外界污染物进一步进入第二密封间隙到达第一排放腔，经第二密封间隙挤压过的污染介质，在进入第一排放腔的一刻会突然得到释放，由于污染介质的压力降低，不足以支撑其进一步进入到主轴内部，且第一环形阻挡部的外径要大于芯轴的外径大，也起到一定阻碍作用，从而能达到有效的密封作用，保护主轴内部轴承不被切削液或雾化气体污染，提高主轴的使用寿命，有效的解决现有技术中切削液或雾化气体非常容易进入到主轴内部，污染轴承，影响主轴的使用寿命的问题。

在一种可选的实施方式中，密封部件包括：

密封座，固定设置在外壳上；

密封套，密封套的外周过盈装配在密封座内，内周套设在芯轴上，密封环槽设置在密封套的内周；

第一环形阻挡部与密封套的里侧端面之间具有设定间隔空间以形成第一排放腔。

有益效果：密封部件通过采用密封座和密封套的结构形式，既方便密封部件的安装固定，又能够有效保证密封效果。

在一种可选的实施方式中，密封套的内周侧间隔设置有至少两个密封环槽，芯轴的外周壁上对应设置有至少两个第一V型槽。

有益效果：密封环槽与第一V型槽一一对应设置，通过设置的至少两个密封环槽和至少两个第一V型槽，能够进一步提高密封效果。

在一种可选的实施方式中，密封套的外周设置有环状的布气槽，布气槽与密封环槽之间通过第一进气通道连通，第一进气通道具有多个，多个第一进气通道沿布气槽的周向间隔排布。

有益效果：通过在密封套的外周设置的环状的布气槽，密封气体在进入到布气槽内后，环状的布气槽能将气体均匀化，然后再经第一进气通道通入到密封环槽内，使得密封气体能够均匀地分布在密封环槽内，从而在主轴的整个周向上均能形成良好的密封效果。

在一种可选的实施方式中，密封座的内周设置有第一阶梯部，密封套嵌设安装在第一阶梯部内，第一阶梯部具有呈设定落差设置的第一环壁和第二环壁，第一环壁的内径大于第二环壁的内径，第一环形阻挡部的外周壁与第二环壁之间形成有密封间隙，且第一环形阻挡部与第二环壁、密封套的里侧端面、芯轴的外周壁之间围合形成第一排放腔。

有益效果：通过在密封座内设置的第一阶梯部，第一阶梯部不仅能够容置密封套，还能够对密封套进行定位，提高密封套的装配效率和固定效果。此外，第一阶梯部不仅能够安装密封套，还能够与第一环形阻挡部配合形成第一排放腔。

在一种可选的实施方式中，密封部件的外周壁上设有与密封装置外部相连通的排放口；

密封部件内设置有分别连通排放口与第一排放腔和密封环槽的导流结构。

有益效果：通过在密封部件的外周壁上设置的排放口，并且对应设置的导流结构，能够将第一排放腔、密封环槽内的污染介质引导至主轴外部，从而不仅能够阻碍杂质进入主轴内部，还能够疏导进入到主轴内部的杂质，防止其进入到主轴内部，从而起到保护主轴内部轴承的作用。

在一种可选的实施方式中，芯轴的外周壁上设置有环状的第一凸台，外壳与芯轴之间设置有前轴承，前轴承与第一凸台之间设置有前压盖和前隔套；

密封装置还包括设置在第一道密封结构下游的第二道密封结构，第二道密封结构包括第二排放腔，第一凸台靠近前压盖和前隔套的一侧端面部分内凹设置，第一凸台的内凹部分与前压盖和前隔套之间围合形成第二排放腔。

有益效果：第一环形阻挡部的外周壁与密封座的内周壁之间形成第三密封间隙，当污染介质从第一排放腔经第三密封间隙进入到第二排放腔时，经第三密封间隙挤压过的污染介质，在进入第二排放腔的一刻会突然得到释放，由于污染介质的压力降低，不足以支撑其进一步进入到主轴内部，从而可有效阻碍外部污染介质进入主轴内部。

在一种可选的实施方式中，前压盖固定在外壳上，前隔套套设在芯轴上，第二道密封结构还包括：

第二环形阻挡部，设置在前隔套的外周，且位于前隔套靠近第二排放腔的一端；

第三排放腔，前压盖内周设置有第二阶梯部，第二阶梯部位于靠近第二排放腔的一端，第二环形阻挡部与第二阶梯部、前隔套的外周壁之间围合形成第三排放腔。

有益效果：通过设置的第二环形阻挡部，其外径要大于第二排放腔的内径，能够起到一定阻挡作用，防止污染介质进一步进入到主轴内部，第二环形阻挡部与前压盖的内周形成第四密封间隙，当污染介质从第四密封间隙进入到第三排放腔时，经第四密封间隙挤压过的污染介质，在进入第三排放腔的一刻会突然得到释放，由于污染介质的压力降低，不足以支撑其进一步进入到主轴内部，从而可进一步地阻碍外部污染介质进入主轴内部。

在一种可选的实施方式中，第二阶梯部具有呈设定落差设置的第三环壁和第四环壁、以及连接在第三环壁和第四环壁之间的第一连接端壁；

第三环壁的内径大于第四环壁的内径，第二环形阻挡部的外周壁与第三环壁之间形成有密封间隙，第三环壁、第一连接端壁、第二环形阻挡部远离第二排放腔的一侧端面、前隔套的外周壁围合形成第三排放腔。

有益效果：第二阶梯部通过采用第三环壁、第四环壁以及第一连接端壁的设计，一方面能够实现前隔套与前压盖之间的定位，另一方面也方便形成第三排放腔。

在一种可选的实施方式中，前压盖靠近第一凸台的端面设置有第一环形插接凹槽，第一环形插接凹槽与前压盖的内周壁之间形成有第一环形插接凸部；

前隔套远离第一凸台的一侧端面设置有第二环形插接凹槽，第二环形插接凹槽与前隔套的外周壁之间形成有第二环形插接凸部；

第二环形插接凸部适于插接到第一环形插接凹槽内，第一环形插接凸部适于插接到第二环形插接凹槽内。

有益效果：通过第二环形插接凸部与第一环形插接凹槽、以及第一环形插接凸部与第二环形插接凹槽的插接配合，形成类似于S型的迂回阻挡效果，从而不仅能实现在主轴的轴向上对污染介质进行阻挡，还能够在径向上进一步阻挡污染介质进入主轴内部，使得整个主轴的密封效果更好。

在一种可选的实施方式中，第二道密封结构还包括：

第四排放腔，第二环形插接凸部的端部与第一环形插接凹槽的端壁之间预留有设定间隔空间以形成第四排放腔；

第五排放腔，第一环形插接凸部的端部与第二环形插接凹槽的端壁之间预留有设定间隔空间以形成第五排放腔。

有益效果：第二环形插接凸部的外周壁与第一环形插接凹槽的内周形成第五密封间隙、第二环形插接凸部的内周壁与第一环形插接凸部的外周壁之间形成第六密封间隙、第一环形插接凸部的内周壁与第二环形插接凹槽之间形成第七密封间隙，第二环形插接凸部的端部与第一环形插接凹槽之间形成的第四排放腔、第一环形插接凸部与第二环形插接凹槽之间形成的第五排放腔，如此设计，在污染介质从第五密封间隙进入到第四排放腔内时，污染介质受第五密封间隙的挤压，在进入到第四排放腔时会突然释放，污染介质的压力会降低，不会继续前进，若污染介质进入到第五排放腔内，压力会进一步被降低，从而更能达到有效的密封作用。

在一种可选的实施方式中，前隔套包括：

隔套主体，第二环形插接凸部位于隔套主体的外周侧，且第二环形插接凸部与隔套主体之间具有设定间隔以形成第二环形插接凹槽；

第二道密封结构还包括：

环状的第二V型槽，设置在第二环形插接凸部的外周壁上；

环状的第三V型槽，设置在隔套主体的外周壁上，第二V型槽和第三V型槽分别具有斜边和直边，斜边朝向主轴外部。

有益效果：通过设置的第二V型槽和第三V型槽，并且第二V型槽和第三V型通过采用斜边朝向主轴外部的设计，能够起到一定的导向作用，在主轴高速旋转时，会引导污染介质向主轴外部的方向攀爬移动，从而避免污染介质向主轴内部流动，进一步提高密封效果。

第二方面，本发明还提供了一种车床主轴，包括：

外壳；

芯轴，可转动地设置在外壳内；

上述任一实施方式的主轴的密封装置，设置在外壳和芯轴之间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中主轴前端密封装置处的剖视图；

图2为图1中A处放大图；

图3为图1中A处不同剖切位置的结构示意图；

图4为图1中B处放大图；

图5为本发明实施例中密封环槽与导流通道、集流槽连通处的结构放大图；

图6为本发明实施例中密封套的结构示意图；

图7为本发明实施例中前隔套的部分结构示意图。

附图标记说明：

10、外壳；

11、芯轴；112、第一环形阻挡部；113、第一V型槽；114、第一凸台；

14、前轴承；15、前压盖；151、第一环形插接凸部；16、前隔套；160、隔套主体；1601、第三V型槽；161、第二环形阻挡部；162、第二环形插接凹槽；163、第二环形插接凸部；1631、第二V型槽；

30、密封装置；301、第一排放腔；302、第二排放腔；303、第三排放腔；304、第四排放腔；305、第五排放腔；

3001、第一密封间隙；3002、第二密封间隙；3003、第三密封间隙；3004、第四密封间隙；3005、第五密封间隙；3006、第六密封间隙；3007、第七密封间隙；

31、密封部件；

311、密封座；3111、第一排放口；3112、第二排放口；3113、集流槽；3114、第二进气通道；

312、密封套；3120、密封环槽；3121、布气槽；3122、第一进气通道；3123、导流通道；31231、第一导流通道；31232、第二导流通道；31233、第三导流通道；31234、第四导流通道；31235、第五导流通道。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

下面结合图1至图7，描述本发明的实施例。

根据本发明的实施例，一方面，本发明提供了一种主轴的密封装置30，主轴包括外壳10和芯轴11，密封装置30包括第一道密封结构，第一道密封结构包括密封部件31、第一环形阻挡部112。

其中，密封部件31套设在芯轴11外，且与芯轴11之间具有设定密封间隙，密封部件31固定于外壳10的前端，密封部件31的内周侧设置有密封环槽3120，密封环槽3120适于与外部进气机构连通以通入密封气体，芯轴11的外周壁上设置有环状的第一V型槽113，第一V型槽113与密封环槽3120相对应；第一环形阻挡部112设置在芯轴11的外周，且沿污染介质从密封部件31和芯轴11的间隙流入的方向，第一环形阻挡部112位于第一V型槽113的下游，第一环形阻挡部112与密封部件31之间形成有第一排放腔301，第一排放腔301连通密封装置30外部，用于排放污染介质。

在上述实施例中，第一道密封结构由结构密封和气体密封共同组成，第一道密封结构包括密封环槽3120、第一V型槽113、第一排放腔301、以及密封部件31的内周与芯轴11外周壁形成的第一密封间隙3001、第二密封间隙3002、其中，第一密封间隙3001位于密封环槽3120的上游，第二密封间隙3002位于密封环槽3120的下游。气体密封如下：当压力气体通过密封环槽3120内进入第一密封间隙3001，由于第一密封间隙3001的空间相对于密封环槽3120要狭窄很多，所以密封气体在由密封环槽3120进入第一密封间隙3001时会因受到一定的压缩而增大气压，所以密封气体经由第一密封间隙3001进入到外界时是带有一定压力的，从而达到密封效果，阻挡外界污染物进入第一密封间隙3001。结构密封如下：当外界污染物穿过第一层气体密封或通过爬壁效应通过第一密封间隙3001时，密封环槽3120、第一V型槽113会进行第一道阻挡，具体地，芯轴11在高速旋转状态下，在第一V型槽113处的污染物会在离心作用下被甩入密封环槽3120内，然后在重力作用下排向外界；若外界污染物进一步进入第二密封间隙3002到达第一排放腔301，经第二密封间隙3002挤压过的污染介质，在进入第一排放腔301的一刻会突然得到释放，由于污染介质的压力降低，不足以支撑其进一步进入到主轴内部，能达到有效的密封作用，保护主轴内部轴承不被切削液或雾化气体污染，提高主轴的使用寿命，有效的解决现有技术中切削液或雾化气体非常容易进入到主轴内部，污染轴承，影响主轴的使用寿命的问题。

可选地，本实施例中，密封环槽3120为截面呈矩形的环形凹槽，密封环槽3120与主轴外部空间相连通。第一V型槽113由一个斜边和一个立边构成，其中，斜边朝向主轴外部，斜边位于靠近第一密封间隙3001的一侧，在旋转状态下，在第一V型槽113位置的外界污染物会在离心作用下在斜边上产生反向爬壁，从第一密封间隙3001被甩出，同时立边既能够阻挡污染介质继续向下走，又能够将污染介质甩入密封环槽3120，并经密封环槽3120排到主轴外部。

可选地，本实施例中，第一环形阻挡部112为固定设置在芯轴11外周的凸台结构，第一环形阻挡部112与芯轴11一体成型设置。

在一些实施例中，密封部件31包括密封座311和密封套312，密封座311固定设置在外壳10上；密封套312的外周过盈装配在密封座311内，密封套312内周套设在芯轴11上，密封环槽3120设置在密封套312的内周；第一环形阻挡部112与密封套312的里侧端面之间具有设定间隔空间以形成第一排放腔301。

在上述实施例中，密封部件31通过采用密封座311和密封套312的结构形式，既方便密封部件31的安装固定，又能够有效保证密封效果。

具体地，密封座311为塑胶件，密封套312为橡胶件，密封套312过盈装配在密封座311内，以实现其与密封座311的固定。密封座311和密封套312均为环形构件，密封套312具有相对设置的里侧端面和外侧端面，其中，外侧端面露在主轴外，里侧端面位于靠近第一环形阻挡部112的一侧。

在一些实施例中，密封套312的内周侧间隔设置有至少两个密封环槽3120，芯轴11的外周壁上对应设置有至少两个第一V型槽113。

在上述实施例中，密封环槽3120与第一V型槽113一一对应设置，通过设置的至少两个密封环槽3120和至少两个第一V型槽113，能够进一步提高密封效果。

优选地，密封环槽3120与第一V型槽113分别为两个，两个密封环槽3120沿密封套312的轴向间隔设置，两个第一V型槽113沿芯轴11的轴向间隔设置。

在一些实施例中，密封套312的外周设置有环状的布气槽3121，布气槽3121与密封环槽3120之间通过第一进气通道3122连通，第一进气通道3122具有多个，多个第一进气通道3122沿布气槽3121的周向间隔排布。

在上述实施例中，通过在密封套312的外周设置的环状的布气槽3121，密封气体在进入到布气槽3121内后，环状的布气槽3121能将气体均匀化，然后再经第一进气通道3122通入到密封环槽3120内，使得密封气体能够均匀地分布在密封环槽3120内，从而在主轴的整个周向上均能形成良好的密封效果。

可选地，多个第一进气通道3122沿布气槽3121的周向均匀间隔排布，第一进气通道3122为开设在密封套312内的斜孔，斜孔的两端分别与布气槽3121和密封环槽3120连通。

可选地，密封座311内设置有与第一进气通道3122相连通的第二进气通道3114，外壳10上也设置有连通第二进气通道3114和外部进气机构的进气通道。

在一些实施例中，密封座311的内周设置有第一阶梯部，密封套312嵌设安装在第一阶梯部内，第一阶梯部具有呈设定落差设置的第一环壁和第二环壁，第一环壁的内径大于第二环壁的内径，第一环形阻挡部112的外周壁与第二环壁之间形成有密封间隙，且第一环形阻挡部112与第二环壁、密封套312的里侧端面、芯轴11的外周壁之间围合形成第一排放腔301。

在上述实施例中，通过在密封座311内设置的第一阶梯部，第一阶梯部不仅能够容置密封套312，还能够对密封套312进行定位，提高密封套312的装配效率和固定效果。此外，第一阶梯部不仅能够安装密封套312，还能够与第一环形阻挡部112配合形成第一排放腔301。

具体地，第一阶梯部贯通密封套312的外侧端面，第一环壁和第二环壁之间通过环状纵壁连接，第一环壁位于靠近密封套312的外侧端面的一侧，第二环壁位于靠近第一环形阻挡部112的一侧，第二环壁的内径与第一环形阻挡部112的外径相匹配，且第二环壁的内径大于芯轴11的外径，确切地说，第二环壁的内径大于芯轴11上的第一凸台114的外径。

在一些实施例中，密封部件31的外周壁上设有与密封装置30外部相连通的排放口；密封部件31内设置有分别连通排放口与第一排放腔301和密封环槽3120的导流结构。

在上述实施例中，通过在密封部件31的外周壁上设置的排放口，并且对应设置的导流结构，能够将第一排放腔301、密封环槽3120内的污染介质引导至主轴外部，从而不仅能够阻碍杂质进入主轴内部，还能够疏导进入到主轴内部的杂质，防止其进入到主轴内部，从而起到保护主轴内部轴承的作用。

可选地，第一排放腔301与密封环槽3120可以与同一排放口连通，或者第一排放腔301与密封环槽3120可以分别各自连通一个排放口。密封环槽3120也可以与排放口一一对应设置，或者多对一设置。

具体地，排放口开设在密封座311的外壁上，导流结构包括开设在密封套312内的导流通道3123。本实施例中，一个密封环槽3120对应一个排放口，一个密封环槽3120对应两个导流通道3123，且第一排放腔301与其距离更近的一个导流通道3123连通。

优选地，本实施例中，密封环槽3120具有两个，每个密封环槽3120对应两个导流通道3123，导流结构还包括开设在密封座311内的集流槽3113，集流槽3113与上述两个导流通道3123相连通，进入到密封环槽3120内的污染介质通过与其连通的两个导流通道3123进入到集流槽3113中汇合后，从排放口排出。

进一步地，导流通道3123包括沿密封套312的第一周圈间隔设置的第一导流通道31231和第二导流通道31232、以及沿密封套312的第二周圈间隔设置的第三导流通道31233和第四导流通道31234，集流槽3113包括对应设置在密封座311上的第一集流槽和第二集流槽，排放口包括第一排放口3111和第二排放口3112，其中，第一导流通道31231和第二导流通道31232的一端分别与两个密封环槽3120中的一个连通，另一端与第一集流槽连通；第三导流通道31233和第四导流通道31234的一端分别与另一个密封环槽3120连通，另一端与第二集流槽连通，第一集流槽与第一排放口3111连通，第二集流槽与第二排放口3112连通。

在芯轴11旋转状态下，外界污染介质在第一V型槽113位置会在离心作用下在斜边上产生反向爬壁或在立边上被甩入密封环槽3120，然后在重力作用下沿密封环槽3120经由导流通道3123、集流槽3113通过排放口排向外界。同时第一排放腔301通过第五导流通道31235与第一排放口3111或第二排放口3112连通，优选地，第五导流通道31235与距离其更近的第二排放口3112相连，所以在第一排放腔301内积攒的污染介质可以通过第五导流通道31235和第二排放口3112排出。

在一些实施例中，芯轴11的外周壁上设置有环状的第一凸台114，外壳10与芯轴11之间设置有前轴承14，前轴承14与第一凸台114之间设置有前压盖15和前隔套16；密封装置30还包括设置在第一道密封结构下游的第二道密封结构，第二道密封结构包括第二排放腔302，第一凸台114靠近前压盖15和前隔套16的一侧端面部分内凹设置，第一凸台114的内凹部分与前压盖15和前隔套16之间围合形成第二排放腔302。

在上述实施例中，第一环形阻挡部112的外周壁与密封座311的内周壁之间形成第三密封间隙3003，当污染介质从第一排放腔301经第三密封间隙3003进入到第二排放腔302时，经第三密封间隙3003挤压过的污染介质，在进入第二排放腔302的一刻会突然得到释放，由于污染介质的压力降低，不足以支撑其进一步进入到主轴内部，从而可有效阻碍外部污染介质进入主轴内部。

在一些实施例中，前压盖15固定在外壳10上，前隔套16套设在芯轴11上，第二道密封结构还包括第二环形阻挡部161、第三排放腔303，第二环形阻挡部161设置在前隔套16的外周，且位于前隔套16靠近第二排放腔302的一端；前压盖15内周设置有第二阶梯部，第二阶梯部位于靠近第二排放腔302的一端，第二环形阻挡部161与第二阶梯部、前隔套16的外周壁之间围合形成第三排放腔303。

在上述实施例中，通过设置的第二环形阻挡部161，其外径要大于第二排放腔302的内径，能够起到一定阻挡作用，防止污染介质进一步进入到主轴内部，第二环形阻挡部161与前压盖15的内周形成第四密封间隙3004，当污染介质从第四密封间隙3004进入到第三排放腔303时，经第四密封间隙3004挤压过的污染介质，在进入第三排放腔303的一刻会突然得到释放，由于污染介质的压力降低，不足以支撑其进一步进入到主轴内部，从而可进一步地阻碍外部污染介质进入主轴内部。

具体地，本实施例中，第一排放腔301、第二排放腔302、第三排放腔303均呈环状，第二环形阻挡部161的外径大于第二排放腔302的内径小于第二排放腔302的外径，第二环形阻挡部161为一体成型地设置在前隔套16上的凸台结构，第二环形阻挡部161位于前隔套16靠近第一凸台114的一端，且第二环形阻挡部161与前隔套16靠近第一凸台114的一侧端面的外周部分凹陷设置，凹陷部分与前压盖15的端面相齐平，前隔套16的凹陷部分、前压盖15的端面与第一凸台114的内凹部分共同围合形成第二排放腔302，进一步增大第二排放腔302的体积。

在一些实施例中，第二阶梯部具有呈设定落差设置的第三环壁和第四环壁、以及连接在第三环壁和第四环壁之间的第一连接端壁；第三环壁的内径大于第四环壁的内径，第二环形阻挡部161与第三环壁之间形成有密封间隙，第三环壁、第一连接端壁、第二环形阻挡部161远离第二排放腔302的一侧端面、前隔套16的外周壁围合形成第三排放腔303。

在上述实施例中，第二阶梯部通过采用第三环壁、第四环壁以及第一连接端壁的设计，一方面能够实现前隔套16与前压盖15之间的定位，另一方面也方便形成第三排放腔303。

在一些实施例中，前压盖15靠近第一凸台114的端面设置有第一环形插接凹槽，第一环形插接凹槽与前压盖的内周壁之间形成有第一环形插接凸部151；前隔套16远离第一凸台114的一侧端面设置有第二环形插接凹槽162，第二环形插接凹槽162与前隔套16的外周壁之间形成有第二环形插接凸部163；第二环形插接凸部163适于插接到第一环形插接凹槽内，第一环形插接凸部151适于插接到第二环形插接凹槽162内。

在上述实施例中，通过第二环形插接凸部163与第一环形插接凹槽、以及第一环形插接凸部151与第二环形插接凹槽162的插接配合，形成类似于S型的迂回阻挡效果，从而不仅能实现在主轴的轴向上对污染介质进行阻挡，还能够在径向上进一步阻挡污染介质进入主轴内部，使得整个主轴的密封效果更好。

在一些实施例中，第二道密封结构还包括第四排放腔304、第五排放腔305，第二环形插接凸部163的端部与第一环形插接凹槽的端壁之间预留有设定间隔空间以形成第四排放腔304；第一环形插接凸部151的端部与第二环形插接凹槽162的端壁之间预留有设定间隔空间以形成第五排放腔305。

在上述实施例中，第二环形插接凸部163的外周壁与第一环形插接凹槽的内周形成第五密封间隙3005、第二环形插接凸部163的内周壁与第一环形插接凸部151的外周壁之间形成第六密封间隙3006、第一环形插接凸部151的内周壁与第二环形插接凹槽162之间形成第七密封间隙3007，第二环形插接凸部163的端部与第一环形插接凹槽之间形成的第四排放腔304、第一环形插接凸部151与第二环形插接凹槽162之间形成的第五排放腔305，如此设计，在污染介质从第五密封间隙3005进入到第四排放腔304内时，污染介质受第五密封间隙3005的挤压，在进入到第四排放腔304时会突然释放，污染介质的压力会降低，不会继续前进，若污染介质进入到第五排放腔305内，压力会进一步被降低，从而更能达到有效的密封作用。

在一些实施例中，前隔套16包括隔套主体160，第二环形插接凸部163位于隔套主体160的外周侧，且第二环形插接凸部163与隔套主体160之间具有设定间隔以形成第二环形插接凹槽162；第二道密封结构还包括环状的第二V型槽1631、环状的第三V型槽1601，环状的第二V型槽1631设置在第二环形插接凸部163的外周壁上；环状的第三V型槽1601设置在隔套主体160的外周壁上，第二V型槽1631和第三V型槽1601分别具有斜边和直边，斜边朝向主轴外部。

在上述实施例中，通过设置的第二V型槽1631和第三V型槽1601，并且第二V型槽1631和第三V型通过采用斜边朝向主轴外部的设计，能够起到一定的导向作用，在主轴高速旋转时，会引导污染介质向主轴外部的方向攀爬移动，从而避免污染介质向主轴内部流动，进一步提高密封效果。

优选地，隔套主体160上沿轴向间隔设置有两个第三V型槽1601，第二环形插接凸部163上沿轴向间隔设置有两个第二V型槽1631。

可选地，本实施例中，第一排放腔301、第二排放腔302、第三排放腔303、第四排放腔304、第五排放腔305均通过第五导流通道31235与排放口连通，进一步简化内部流道，第五导流通道31235的一端连通在第三密封间隙3003处，另一端与第二排放口连通，第一排放腔301、第二排放腔302、第三排放腔303、第四排放腔304内的污染介质均可沿着密封间隙流至第五导流通道31235处，并通过第二排放口排出。

本实施例中，第一密封间隙3001至第七密封间隙3007的尺寸均在0.2mm~0.3mm，密封间隙通过采用上述尺寸范围的设计，既不会与芯轴11抱死，又能起到良好的密封效果，同时还可以使污染介质排出。

本实施例中，第二道密封结构包括由芯轴11、前隔套16、前压盖15形成的第三密封间隙3003、以及第二排放腔302、第四密封间隙3004、第三排放腔303、第二V型槽1631、第五密封间隙3005、第四排放腔304、第六密封间隙3006、第五排放腔305、第七密封间隙3007、第三V型槽1601组成。第二道密封结构整体上由密封间隙和排放腔交替组合，该结构可有效阻碍外部介质进入主轴内部；前隔套16上设置有四道V型槽，斜边均向主轴外部，在旋转时在离心力作用下均起到反向爬壁作用，防止污染介质进入主轴内部。所有的排放腔均与排放口连通，可用于外部污染介质的排出。

本发明提供的车床主轴的密封装置30具备如下优点：

1、本发明提供的密封装置30采用双层密封结构，密封间隙和排放腔交替组合的设计，使得密封的效果更有保障；

2、本发明提供的密封装置30采用气体密封和结构密封相结合的方式，相较于传统的单气体密封或单结构密封更加可靠；

3、本发明提供的密封装置30从结构上对于外部污染介质进行了阻挡和疏通两方面设计，更加适合卧式使用的车床主轴。

根据本发明的实施例，另一方面，提供了一种车床主轴，包括外壳10、芯轴11，上述任一实施方式的主轴的密封装置30，芯轴11可转动地设置在外壳10内，密封装置30设置在外壳10和芯轴11之间。

本实施例中，外壳10包括前轴承座，前轴承座与外壳10一体成型设置，前轴承座与芯轴11之间设置有前轴承14。主轴包括旋转结构和静止结构，旋转结构包括芯轴11、前隔套16、前轴承14，静止部件包括外壳10、密封套312、密封座311、前压盖15；密封套312过盈装配在密封座311预留腔体内；密封座311通过螺钉固定在前压盖15上，前压盖15通过螺钉固定在外壳10上；前隔套16和前轴承14固定在芯轴11上，可随芯轴11旋转。密封装置30分为两层，第一层由气体密封和结构密封共同组成，第二层为结构密封。气体密封是在旋转结构和静止结构之间的间隙里通入正压气体，以阻挡外部杂质通过主轴的静止结构和旋转结构之间的间隙进入到主轴内部。结构密封是通过零件的直径大小、环形结构、V型槽结构、密封间隙、阻挡部、排放腔、排放口等结构等设计，阻碍、疏导进入主轴内部的杂质，以达到保护主轴内部轴承的作用。

本发明提供的车床主轴通过在主轴的前端采用双层密封结构的设计，具体包括初步防护、污染介质进入第一道密封后的泄压疏导、以及第二道密封的泄压疏导等各种方案，能有效达到密封作用，有效的保护主轴内的轴承不被切削液或雾化气体污染，提高主轴的使用寿命。

优选地，本实施例中的车床主轴为卧式车床主轴。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种主轴的密封装置，所述主轴包括外壳（10）和芯轴（11），其特征在于，所述密封装置（30）包括第一道密封结构，所述第一道密封结构包括：

密封部件（31），套设在所述芯轴（11）外，且与所述芯轴（11）之间具有设定密封间隙，所述密封部件（31）固定于所述外壳（10）的前端，所述密封部件（31）的内周侧设置有密封环槽（3120），所述密封环槽（3120）适于与外部进气机构连通以通入密封气体，所述芯轴（11）的外周壁上设置有环状的第一V型槽（113），所述第一V型槽（113）与所述密封环槽（3120）相对应；

第一环形阻挡部（112），设置在所述芯轴（11）的外周，且沿污染介质从所述密封部件（31）和所述芯轴（11）的间隙流入的方向，所述第一环形阻挡部（112）位于所述第一V型槽（113）的下游，所述第一环形阻挡部（112）与所述密封部件（31）之间形成有第一排放腔（301），所述第一排放腔（301）连通所述密封装置（30）外部，用于排放污染介质；

所述芯轴（11）的外周壁上设置有环状的第一凸台（114），所述外壳（10）与所述芯轴（11）之间设置有前轴承（14），所述前轴承（14）与所述第一凸台（114）之间设置有前压盖（15）和前隔套（16）；

所述密封装置（30）还包括设置在所述第一道密封结构下游的第二道密封结构，所述第二道密封结构包括第二排放腔（302），所述第一凸台（114）靠近所述前压盖（15）和前隔套（16）的一侧端面部分内凹设置，所述第一凸台（114）的内凹部分与所述前压盖（15）和所述前隔套（16）之间围合形成所述第二排放腔（302）。

2.根据权利要求1所述的主轴的密封装置，其特征在于，所述密封部件（31）包括：

密封座（311），固定设置在所述外壳（10）上；

密封套（312），所述密封套（312）的外周过盈装配在所述密封座（311）内，内周套设在所述芯轴（11）上，所述密封环槽（3120）设置在所述密封套（312）的内周；

所述第一环形阻挡部（112）与所述密封套（312）的里侧端面之间具有设定间隔空间以形成所述第一排放腔（301）。

3.根据权利要求2所述的主轴的密封装置，其特征在于，所述密封套（312）的内周侧间隔设置有至少两个所述密封环槽（3120），所述芯轴（11）的外周壁上对应设置有至少两个所述第一V型槽（113）；

和/或，所述密封套（312）的外周设置有环状的布气槽（3121），所述布气槽（3121）与所述密封环槽（3120）之间通过第一进气通道（3122）连通，所述第一进气通道（3122）具有多个，多个所述第一进气通道（3122）沿所述布气槽（3121）的周向间隔排布；

和/或，所述密封座（311）的内周设置有第一阶梯部，所述密封套（312）嵌设安装在所述第一阶梯部内，所述第一阶梯部具有呈设定落差设置的第一环壁和第二环壁，所述第一环壁的内径大于第二环壁的内径，所述第一环形阻挡部（112）的外周壁与所述第二环壁之间形成有密封间隙，且所述第一环形阻挡部（112）与所述第二环壁、所述密封套（312）的里侧端面、所述芯轴（11）的外周壁之间围合形成所述第一排放腔（301）。

4.根据权利要求1至3任一项所述的主轴的密封装置，其特征在于，所述密封部件（31）的外周壁上设有与密封装置（30）外部相连通的排放口；

所述密封部件（31）内设置有分别连通所述排放口与所述第一排放腔（301）、和所述密封环槽（3120）的导流结构。

5.根据权利要求1所述的主轴的密封装置，其特征在于，所述前压盖（15）固定在所述外壳（10）上，所述前隔套（16）套设在所述芯轴（11）上，所述第二道密封结构还包括：

第二环形阻挡部（161），设置在所述前隔套（16）的外周，且位于所述前隔套（16）靠近所述第二排放腔（302）的一端；

第三排放腔（303），所述前压盖（15）内周设置有第二阶梯部，所述第二阶梯部位于靠近所述第二排放腔（302）的一端，所述第二环形阻挡部（161）与所述第二阶梯部、所述前隔套（16）的外周壁之间围合形成所述第三排放腔（303）。

6.根据权利要求5所述的主轴的密封装置，其特征在于，所述第二阶梯部具有呈设定落差设置的第三环壁和第四环壁、以及连接在所述第三环壁和第四环壁之间的第一连接端壁；

所述第三环壁的内径大于所述第四环壁的内径，所述第二环形阻挡部（161）的外周壁与所述第三环壁之间形成有密封间隙，所述第三环壁、所述第一连接端壁、所述第二环形阻挡部（161）远离所述第二排放腔（302）的一侧端面、所述前隔套（16）的外周壁围合形成所述第三排放腔（303）。

7.根据权利要求1所述的主轴的密封装置，其特征在于，所述前压盖（15）靠近所述第一凸台（114）的端面设置有第一环形插接凹槽，所述第一环形插接凹槽与所述前压盖（15）的内周壁之间形成有第一环形插接凸部（151）；

所述前隔套（16）远离所述第一凸台（114）的一侧端面设置有第二环形插接凹槽（162），所述第二环形插接凹槽（162）与所述前隔套（16）的外周壁之间形成有第二环形插接凸部（163）；

所述第二环形插接凸部（163）适于插接到所述第一环形插接凹槽内，所述第一环形插接凸部（151）适于插接到所述第二环形插接凹槽（162）内。

8.根据权利要求7所述的主轴的密封装置，其特征在于，所述第二道密封结构还包括：

第四排放腔（304），所述第二环形插接凸部（163）的端部与所述第一环形插接凹槽的端壁之间预留有设定间隔空间以形成所述第四排放腔（304）；

第五排放腔（305），所述第一环形插接凸部（151）的端部与所述第二环形插接凹槽（162）的端壁之间预留有设定间隔空间以形成所述第五排放腔（305）。

9.根据权利要求7所述的主轴的密封装置，其特征在于，所述前隔套（16）包括：

隔套主体（160），所述第二环形插接凸部（163）位于所述隔套主体（160）的外周侧，且所述第二环形插接凸部（163）与所述隔套主体（160）之间具有设定间隔以形成所述第二环形插接凹槽（162）；

所述第二道密封结构还包括：

环状的第二V型槽（1631），设置在所述第二环形插接凸部（163）的外周壁上；

环状的第三V型槽（1601），设置在所述隔套主体（160）的外周壁上，所述第二V型槽（1631）和第三V型槽（1601）分别具有斜边和直边，所述斜边朝向主轴外部。

10.一种车床主轴，其特征在于，包括：

外壳（10）；

芯轴（11），可转动地设置在所述外壳（10）内；

上述权利要求1至9中任一项所述的主轴的密封装置（30），设置在所述外壳（10）和芯轴（11）之间。