CN213997812U - 一种旋转接头和电主轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种旋转接头和电主轴，包括：静密封组件，包括第一壳体和静密封部件，第一壳体设有进液口和第一轴向孔，第一轴向孔与进液口相通，静密封部件浮动地而非转动地装配于第一轴向孔，静密封部件具有与第一轴向孔相通的第一通孔，静密封部件于第一通孔的端部形成第一环形端面；动密封组件，包括第二壳体、轴芯和动密封部件，第一壳体与第二壳体连接，轴芯转动地装配于第二壳体，轴芯设有第二轴向孔，动密封部件连接于轴芯随轴芯旋转，动密封部件具有与第二轴向孔相通的第二通孔，静密封部件于第二通孔的端部形成第二环形端面；弹性部件，提供轴向力驱动静密封部件压在动密封部件。其密封效果更好，流量范围更宽、对过滤精度要求更低。

Description

一种旋转接头和电主轴

技术领域

本实用新型用于旋转连接装置领域，特别是涉及一种旋转接头和电主轴。

背景技术

旋转接头密封端由动密封端和静密封端组成，目前市面上很多旋转接头静密封端都是浮动的。当冷却液流入旋转接头时，靠冷却液的压力差提供轴向力从而将静密封端与动密封端紧密贴合到一起，来实现接触式密封。但这种情况在冷却液压力高时还可以满足要求在冷却液压力低或流量较小时就会出现泄漏现象。

此外，静密封端浮动的旋转接头对通入的冷却液过滤精度要求较高，一般过滤精度要达到25μm以下。通入过滤精度25μm以上的冷却液时，冷却液间微粒会进入动静密封端间隙处，有漏液、卡死的风险。

实用新型内容

本实用新型的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种旋转接头和电主轴，其密封效果更好，流量范围更宽、对过滤精度要求更低。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

第一方面，一种旋转接头，包括：

静密封组件，包括第一壳体和静密封部件，所述第一壳体设有进液口和第一轴向孔，所述第一轴向孔与进液口相通，所述静密封部件浮动地而非转动地装配于所述第一轴向孔，所述静密封部件具有与所述第一轴向孔相通的第一通孔，所述静密封部件于所述第一通孔的端部形成第一环形端面；

动密封组件，包括第二壳体、轴芯和动密封部件，所述第一壳体与所述第二壳体连接，所述轴芯转动地装配于所述第二壳体，所述轴芯设有第二轴向孔，所述动密封部件连接于所述轴芯随所述轴芯旋转，所述动密封部件具有与所述第二轴向孔相通的第二通孔，所述静密封部件于所述第二通孔的端部形成第二环形端面；

弹性部件，提供轴向力驱动静密封部件压在动密封部件上，使第一环形端面和第二环形端面紧密贴合。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述静密封部件的外圆面设有与所述第一壳体配合的第一扁位，所述动密封部件装配于所述第二轴向孔，所述动密封部件的外圆面设有与所述轴芯配合的第二扁位，所述静密封部件和动密封部件均采用碳化硅陶瓷材料制作。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述静密封部件的外圆面设有第一凸环，所述第一凸环设有所述第一扁位，所述第一轴向孔包括具有大孔段和小孔段的T形孔，所述第一轴向孔的大孔段设有与所述第一扁位配合的第一限位面，所述弹性部件包括套设于所述静密封部件的压缩弹簧，所述压缩弹簧设置于所述第一凸环和第一壳体之间。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述动密封部件的外圆面设有第二凸环，所述第二凸环设有所述第二扁位，所述第二轴向孔包括具有大孔段和小孔段的T形孔，所述第二轴向孔的大孔段设有与所述第二扁位配合的第二限位面。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，还包括中空的输液杆，所述输液杆穿置于所述第二轴向孔，所述输液杆与所述轴芯配合实现同步转动，所述第二轴向孔中于输液杆与所述轴芯之间设有密封圈组件，所述密封圈组件包括密封圈和唇形保持环，所述密封圈的内侧端面上设有与所述输液杆贴合的第一密封唇和与所述轴芯配合第二密封唇，所述密封圈的内侧端面上于所述第一密封唇和第二密封唇之间设有保持环安装槽，所述唇形保持环设置于所述保持环安装槽。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述轴芯通过轴承支承于所述第二壳体，所述轴芯连接锁紧螺母，所述锁紧螺母抵住所述轴承的内圈，还包括密封座，所述第一壳体设有薄壁凸台，所述薄壁凸台将所述密封座压紧于所述轴承的外圈，所述锁紧螺母设有环形凹槽，所述密封座与环形凹槽配合形成迷宫结构。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述薄壁凸台设置过孔，所述第二壳体于所述过孔的外侧设有环形槽，所述环形槽与溢流口相通。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述密封座与所述轴承之间设有波形弹簧和调整垫片。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述锁紧螺母上设有多个动平衡螺钉孔。

第二方面，一种电主轴，包括第一方面中任一实现方式所述的旋转接头。

上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：弹性部件提供轴向力驱动静密封部件压在动密封部件上，使其紧密贴合，实现动、静密部件端接口处的密封。静密封部件外圆与第一壳体第一轴向孔之间间隙配合，当动密封部件、静密封部件轻微磨损时可以得到补偿，使二者还能很好的紧密贴合。本申请通过安装弹性部件，使静密封部件主要靠弹性部件产生的力使动密封组件与静密封组件贴合，因此在低压时旋转接头也能有很好的密封效果。

此外，静密封组件浮动的旋转接头会当通入冷却液后，动密封部件与静密封部件之间完全贴合需要一个短暂的过程，此时冷却液中的杂质微粒可能会进入动密封部件与静密封部件之间，若杂质微粒较大，会使静密封部件与动密封部件不能紧密贴合，就会有卡滞、漏液风险。这种旋转接头因靠弹性部件的压力使静密封部件与动密封部件始终贴合在一起没有缝隙，所以只需通入的冷却液密封等级在50μm以下即可，不会出现漏液卡死的现象。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型旋转接头的一个实施例结构示意图；

图2是图1所示的一个实施例第一壳体和静密封部件配合结构示意图；

图3是图1所示的一个实施例静密封部件和静密封部件配合结构示意图；

图4是图1所示的一个实施例第二壳体和动密封部件配合结构示意图；

图5是图1所示的一个实施例连接输液杆后结构示意图；

图6是图1所示的一个实施例输液杆与轴芯配合结构示意图；

图7是图1所示的一个实施例密封圈组件结构示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

本实用新型中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，其仅是为了便于描述本实用新型的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征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实用新型的限制。

本实用新型中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”“小于”“超过”等理解为不包括本数；“以上”“以下”“以内”等理解为包括本数。在本实用新型的描述中，如果有描述到“第一”“第二”仅用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型中，除非另有明确的限定，“设置”“安装”“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接或能够互相通讯；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

其中，图1给出了本实用新型实施例的参考方向坐标系，以下结合图1所示的方向，对本实用新型的实施例进行说明。

结合图1，本实用新型的实施例提供了一种旋转接头，包括静密封组件1、弹性部件2和动密封组件3，其中，静密封组件1包括第一壳体11和静密封部件12，第一壳体11设有进液口13和第一轴向孔14，进液口13根据需要可以设置于顶部、侧方或其它位置，第一轴向孔14与进液口13相通，静密封部件12浮动地而非转动地装配于第一轴向孔14，换言之，沿轴向静密封部件12能够沿第一轴向孔14往复运动，沿旋转方向，静密封部件12与第一壳体11相对静止。静密封部件12具有与第一轴向孔14相通的第一通孔15，静密封部件12于第一通孔15的端部形成第一环形端面16，用于与动密封组件3实现接触密封。

其中，结合图1，动密封组件3包括第二壳体31、轴芯32和动密封部件33，第一壳体11连接于第二壳体31上端，第一壳体11与第二壳体31可采用钢丝挡圈6实现连接，接触面由密封圈进行密封。轴芯32转动地装配于第二壳体31，轴芯32设有第二轴向孔34，动密封部件33连接于轴芯32随轴芯32旋转，与轴芯32保持静止，动密封部件33具有与第二轴向孔34相通的第二通孔35，静密封部件12于第二通孔35的端部形成第二环形端面36。弹性部件2提供轴向力驱动静密封部件12压在动密封部件33上，使第一环形端面16和第二环形端面36紧密贴合。

参见图1，工作时冷却液由第一壳体11的进液口13进入旋转接头内部依次经过静密封部件12、动密封部件33、轴芯32等部件后，流入旋转设备，实现冷却液的输送与密封。

弹性部件2提供轴向力驱动静密封部件12压在动密封部件33上，使其紧密贴合，实现动、静密部件接口处的密封。静密封部件12外圆与第一壳体11第一轴向孔14之间间隙配合，当动密封部件33、静密封部件12轻微磨损时可以得到补偿，使二者还能很好的紧密贴合。本申请通过安装弹性部件2，使静密封部件12主要靠弹性部件2产生的力使动密封组件3与静密封组件1贴合，因此在低压时旋转接头也能有很好的密封效果。

现有技术中，旋转接头静密封端很多为浮动的，靠冷却液的压力差提供使两密封环贴合轴向力，实现动态密封在冷却液压力较高时密封效果尚可，但冷却液压力低时就会泄漏。本申请旋转接头采用弹性部件2提供使动静密封端贴合轴向力，不会出现这种现象，这种旋转接头可密封0-8MPa的冷却液，而泄漏量几乎为0。无论在高液压还是在低液压的情况下都能有比较好的密封效果，对冷却液过滤精度要求低。

此外，静密封组件1浮动的旋转接头会当通入冷却液后，动密封部件33与静密封部件12之间完全贴合需要一个短暂的过程，此时冷却液中的杂质微粒可能会进入动密封部件33与静密封部件12之间，若杂质微粒较大，会使静密封部件12与动密封部件33不能紧密贴合，就会有卡滞、漏液风险。这种旋转接头因靠弹性部件2的压力使静密封部件12与动密封部件33始终贴合在一起没有缝隙，所以只需通入的冷却液密封等级在50μm以下即可，不会出现漏液卡死的现象。

在一些实施例中，静密封部件12和动密封部件33均采用碳化硅陶瓷材料制作，碳化硅陶瓷材料，表面光滑、耐高温、耐磨损、抗腐蚀性强，更能够满足旋转接头的使用需要。

现有技术中静密封端浮动的旋转接头一般静密封端有一金属活塞，在长期通入冷却液的情况下活塞会腐蚀，甚至生锈，造成活塞卡滞，引起漏液，影响旋转接头的寿命，降低后期维护成本。这种旋转接头直接将碳化硅的密封环插入第一壳体11，不会出现这种现象，同时这样所需的零件少，可接节省空间、节约成本。

参见图2、图4，静密封部件12的外圆面设有与第一壳体11配合的第一扁位17，动密封部件33装配于第二轴向孔34，动密封部件33的外圆面设有与轴芯32配合的第二扁位37。静密封部件12通过第一扁位17与第一壳体11保持静止，实现在第一壳体11上的旋转锁定，动密封部件33通过第二扁位37随轴芯32旋转。其中，第一扁位17和第二扁位37即静密封部件12或动密封部件33的至少部分横截面呈非圆形。采用扁位相互定位，结构简单，节约空间，节省成本。

可以理解的是，为了实现静密封部件12浮动地而非转动地装配于第一轴向孔14，静密封部件12与第一壳体11还可采用键配合等方式实现。

具体地，参见图1、图2、图3，静密封部件12的外圆面设有第一凸环18，第一凸环18沿静密封部件12的外圆面周向设置，静密封部件12沿轴线截面呈类似T形，第一凸环18通过铣成平面形成至少一个第一扁位17，第一轴向孔14包括具有大孔段和小孔段的T形孔，第一轴向孔14的大孔段设有与第一扁位17配合的第一限位面19，以限定静密封部件12相对于第一壳体11的旋转位移。其中，第一凸环18靠近静密封部件12靠近第一环形端面16的一端(图1中的下端)，具有防呆作用，更便于静密封部件12在第一壳体的安装。

为了方便弹性部件2的安装和定位，在一些实施例中，结合图1、图3，弹性部件2包括套设于静密封部件12的压缩弹簧，压缩弹簧设置于第一凸环18和第一壳体11之间，压缩的一端抵住第一凸环18，另一端抵住T形孔的台阶面，将作用力沿轴向作用于静密封部件12。

可以理解的是，弹性部件2并不限于压缩弹簧以及上述安装方式，其还可以采用设置于静密封部件12与第一壳体11之间任意位置的其他弹性结构。

与静密封部件12相类似的，参见图1、图4，动密封部件33的外圆面设有第二凸环38，动密封部件33沿轴线截面呈类似T形，第二凸环38通过铣成平面形成至少一个第二扁位37，第二轴向孔34包括具有大孔段和小孔段的T形孔，第二轴向孔34的大孔段设有与第二扁位37配合的第二限位面39，以限定动密封部件33相对于轴芯32的旋转位移，动密封部件33的第二凸环38抵住第二轴向孔34的阶梯面，实现轴向限位。其中，第二凸环38靠近动密封部件33靠近第二环形端面36的一端(图1中的上端)，具有防呆作用，更便于动密封部件33的安装。

旋转接头在中心出水电主轴上有重要作用，相对于普通电主轴，中心出水电主轴能降低加工时产生的切削热、冲去工件表面残屑，保证精度，延长刀具使用寿命。当旋转接头应用于类似电主轴等装置上时，需要将冷却液输送至电主轴前端。在一些实施例中，结合图5、图6，旋转接头还包括中空的输液杆4，输液杆4的一端穿置于第二轴向孔34，输液杆4与轴芯32配合可通过固定连接或通过八角位310配合实现同步转动，输液杆4的另一端插入需输入冷却液的设备中，带动轴芯32随之一起旋转。

其中，第二轴向孔34中于输液杆4与轴芯32之间设有密封圈组件5，密封圈组件5设置一个或多个。工作时冷却液由第一壳体11侧面的进液口13进入旋转接头内部依次经过静密封部件12、动密封部件33、轴芯32，流入与轴芯32相连的细长输液杆4通入旋转设备，实现冷却液的输送与密封。

参见图7，密封圈组件5包括密封圈51和唇形保持环52，密封圈51的内侧端面上设有与输液杆4贴合的第一密封唇53和与轴芯32配合第二密封唇54，密封圈51的内侧端面上于第一密封唇53和第二密封唇54之间设有保持环安装槽，唇形保持环52设置于保持环安装槽。通过采用增加唇形保持环52的唇形密封圈51，在通入液体压力小时，由唇形保持环52保持唇形主体的形状，用于输液杆4密封，避免漏水，在通入大压力冷却液后，密封圈51主体由于受到液体压力，密封圈51会受力变形，第一密封唇53和第二密封唇54向两侧张开，使之第一密封唇53与输液杆4贴合更加紧密，密封的更加可靠，保证产品可以使用在很宽裕的压力下，避免漏水的情况发生。

结合图1、图2、图3，轴芯32通过轴承支承于第二壳体31，轴承包括上轴承311和下轴承312，使用的轴承为两个角接触球轴承，下轴承312内圈过盈安装在轴芯32下端的轴肩上，上轴承311和下轴承312内圈之间安装一隔套313用于增大轴承跨距。轴芯32连接锁紧螺母314，锁紧螺母314抵住上轴承311的内圈。旋转接头还包括密封座315，第一壳体11设有薄壁凸台110，薄壁凸台110呈圆筒状，薄壁凸台110沿轴向向下延伸，薄壁凸台110将密封座315压紧于轴承的外圈，密封座315与第二壳体之间设有密封圈，密封座315、锁紧螺母314、第二壳体31、轴芯32之间形成一相对密闭的空间安装轴承。锁紧螺母314设有环形凹槽316，密封座315与环形凹槽316配合形成迷宫结构，防止有液体进入安装轴承的空间，锁紧螺母314凹槽与密封座315凸台之间有选取合适间隙，保证轴芯32能正常旋转不会卡死的同时保证密封。上述结构能有效地防止极端使用环境下液体进入损坏轴承，影响旋转接头寿命。

进一步地，结合图1、图2、图3，薄壁凸台110设置过孔111，第二壳体31于过孔111的外侧设有环形槽319，环形槽319与溢流口320相通，若动密封部件33与静密封部件12之间液体泄露，可通过过孔111经过环形槽319由溢流口处排出旋转接头外。

传统角接触轴承的刚性预紧，这种预紧方式仅适用于低速旋转时，在高速时定位轴承的零件因热胀冷缩使轴承预紧力增加，使得摩擦升热也随之增加，从而陷入恶性循环，影响产品寿命。鉴于此，结合图1，在一些实施例中，密封座315与轴承之间设有波形弹簧317和调整垫片318。调整垫片318对轴承受力大小进行调节，保证轴承预紧力为受控状态。采用波形弹簧317与调节垫片为轴承提供额定预紧力，波形弹簧317预紧可延长轴承使用寿命、消除滚动体打滑的现象、减震、实现轴承精确定位、可在各轴承之间分配更大的载荷、保证回转精度。这种旋转接头转速最高可以达到36000rpm。波形弹簧317相对于普通弹簧相比，结构尺寸紧凑，同样设计参数条件下所需的安装空间更小；相对于碟簧相比，波形弹簧317强度高、柔性，耐冲击力强好。

参见图4，根据需要可以在锁紧螺母314上设有多个动平衡螺钉孔319，可通过加重动平衡降低不平衡量，降低振动延长轴承寿命。

该旋转接头结构具有很强的实用性。这种旋转接头结构简单，仅有上述主要零件，就能实现冷却液的输送、密封功能，结构小巧不占空间的同时大大降低了旋转接头的加工成本。通常传统旋转接头只能密封压力在0.5MPa以上的冷却液，而这种旋转接头可密封0-8MPa冷却液，泄漏量几乎为0，密封效果好，这中旋转接头对冷却液过滤精度要求低，50μm以下即可，这种旋转接头转速最高可达到36000rpm，使用寿命长，性能稳定。

相比于传统旋转接头，这种旋转接头密封效果更好，流量范围宽、对过滤精度要求低、结构简单、体积小巧、产品稳定性强、使用寿命长、后期维护的成本低。

第二方面，一种电主轴，包括以上任一实施例的旋转接头，形成中心出水电主轴，中心出水电主轴能降低加工时产生的切削热、冲去工件表面残屑，保证精度，延长刀具使用寿命。

在本说明书的描述中，参考术语“示例”、“实施例”或“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种旋转接头，其特征在于，包括：

静密封组件，包括第一壳体和静密封部件，所述第一壳体设有进液口和第一轴向孔，所述第一轴向孔与进液口相通，所述静密封部件浮动地而非转动地装配于所述第一轴向孔，所述静密封部件具有与所述第一轴向孔相通的第一通孔，所述静密封部件于所述第一通孔的端部形成第一环形端面；

动密封组件，包括第二壳体、轴芯和动密封部件，所述第一壳体与所述第二壳体连接，所述轴芯转动地装配于所述第二壳体，所述轴芯设有第二轴向孔，所述动密封部件连接于所述轴芯随所述轴芯旋转，所述动密封部件具有与所述第二轴向孔相通的第二通孔，所述静密封部件于所述第二通孔的端部形成第二环形端面；

弹性部件，提供轴向力驱动静密封部件压在动密封部件上，使第一环形端面和第二环形端面紧密贴合。

2.根据权利要求1所述的旋转接头，其特征在于，所述静密封部件的外圆面设有与所述第一壳体配合的第一扁位，所述动密封部件装配于所述第二轴向孔，所述动密封部件的外圆面设有与所述轴芯配合的第二扁位，所述静密封部件和动密封部件均采用碳化硅陶瓷材料制作。

3.根据权利要求2所述的旋转接头，其特征在于，所述静密封部件的外圆面设有第一凸环，所述第一凸环设有所述第一扁位，所述第一轴向孔包括具有大孔段和小孔段的T形孔，所述第一轴向孔的大孔段设有与所述第一扁位配合的第一限位面，所述弹性部件包括套设于所述静密封部件的压缩弹簧，所述压缩弹簧设置于所述第一凸环和第一壳体之间。

4.根据权利要求2所述的旋转接头，其特征在于，所述动密封部件的外圆面设有第二凸环，所述第二凸环设有所述第二扁位，所述第二轴向孔包括具有大孔段和小孔段的T形孔，所述第二轴向孔的大孔段设有与所述第二扁位配合的第二限位面。

5.根据权利要求1所述的旋转接头，其特征在于，还包括中空的输液杆，所述输液杆穿置于所述第二轴向孔，所述输液杆与所述轴芯配合实现同步转动，所述第二轴向孔中于输液杆与所述轴芯之间设有密封圈组件，所述密封圈组件包括密封圈和唇形保持环，所述密封圈的内侧端面上设有与所述输液杆贴合的第一密封唇和与所述轴芯配合第二密封唇，所述密封圈的内侧端面上于所述第一密封唇和第二密封唇之间设有保持环安装槽，所述唇形保持环设置于所述保持环安装槽。

6.据权利要求1所述的旋转接头，其特征在于，所述轴芯通过轴承支承于所述第二壳体，所述轴芯连接锁紧螺母，所述锁紧螺母抵住所述轴承的内圈，还包括密封座，所述第一壳体设有薄壁凸台，所述薄壁凸台将所述密封座压紧于所述轴承的外圈，所述锁紧螺母设有环形凹槽，所述密封座与环形凹槽配合形成迷宫结构。

7.据权利要求6所述的旋转接头，其特征在于，所述薄壁凸台设置过孔，所述第二壳体于所述过孔的外侧设有环形槽，所述环形槽与溢流口相通。

8.据权利要求6所述的旋转接头，其特征在于，所述密封座与所述轴承之间设有波形弹簧和调整垫片。

9.据权利要求6所述的旋转接头，其特征在于，所述锁紧螺母上设有多个动平衡螺钉孔。

10.一种电主轴，其特征在于，包括权利要求1～9中任一项所述的旋转接头。

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