楊樹生，李 坤，王晶星

（沈機(jī)集團(tuán)昆明機(jī)床股份有限公司，云南 昆明 650203）

臥式鏜床鏜軸密封結(jié)構(gòu)形式

楊樹生，李 坤，王晶星

（沈機(jī)集團(tuán)昆明機(jī)床股份有限公司，云南 昆明 650203）

介紹了鏜床鏜軸密封結(jié)構(gòu)及其原理，分析了臥式銑鏜床鏜軸的密封結(jié)構(gòu)，并給出了各結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。

鏜軸；密封；結(jié)構(gòu)

0 引言

鏜軸密封的目的是為了阻止鐵屑、冷卻液、灰塵等污物進(jìn)入鏜軸組件內(nèi)部，同時(shí)阻止鏜軸軸承潤滑油或潤滑脂外漏。臥式鏜床鏜軸呈水平布置，這種結(jié)構(gòu)使得污物更易進(jìn)入，從而對(duì)臥式鏜床鏜軸密封設(shè)計(jì)提出更加苛刻的要求。鑒于此，本文介紹了臥式銑鏜床鏜軸4種密封結(jié)構(gòu)，并分析了各結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)。

1 臥式鏜床鏜軸密封結(jié)構(gòu)

常見的臥式鏜床鏜軸密封結(jié)構(gòu)形式可總結(jié)為以下4種：縫隙密封、曲路密封、甩油環(huán)密封和氣體密封。這4種密封結(jié)構(gòu)形式都屬于非接觸式旋轉(zhuǎn)密封。非接觸式密封是通過在被密封的流體中產(chǎn)生壓降達(dá)到密封。這種密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耐用、運(yùn)行可靠。但是，鏜床的鏜軸屬于精密機(jī)構(gòu)，單一的密封形式作用有一定的局限性。因此，本文介紹了實(shí)際中如何把幾種密封形式組合使用。

縫隙密封結(jié)構(gòu)是鏜軸與軸承壓蓋通孔之間僅保留狹小縫隙，在鏜軸端頭上和軸承壓蓋上開有幾道極窄的間隙，半徑間隙通常為0.1mm～0.3mm。利用極小間隙產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)從而達(dá)到密封效果，這種密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但密封效果相對(duì)較差。

曲路密封是由旋轉(zhuǎn)的和固定的密封零件之間拼合成的曲折的隙縫所組合而成。利用流體在經(jīng)過狹窄而曲折的曲路時(shí)的節(jié)流效應(yīng)產(chǎn)生的密封效果。根據(jù)密封曲路凹凸的方向判斷，可把密封曲路分為徑向曲路和軸向曲路。通過理論分析得知，曲路長度越長、間隙越小，密封效果越好。但間隙越小，相關(guān)零件加工周期越長，成本越高，且隨零件溫度升高，由于熱長冷縮出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)零件和固定零件脹死現(xiàn)象。關(guān)于曲路間隙在設(shè)計(jì)時(shí)的具體取值，設(shè)計(jì)者可結(jié)合鏜床實(shí)際使用情況來確定，也可通過查詢相關(guān)軸承樣本來確定。

甩油環(huán)密封是在鏜軸端部上加工6道鋸齒形環(huán)槽，利用鏜軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力將流體甩出再經(jīng)軸承端蓋的集油腔及與軸承腔相通的油孔流回進(jìn)行密封。通常鋸齒環(huán)槽可采用等邊的，也可采用不等邊的。當(dāng)采用不等邊鋸齒環(huán)槽時(shí)，應(yīng)注意鋸齒的方向與流體方向相反。

氣體密封是利用壓縮空氣在鏜軸和配合零件之間的縫隙內(nèi)產(chǎn)生一道向外的氣簾，從而阻止流體進(jìn)入鏜軸部件內(nèi)部實(shí)現(xiàn)密封。鏜軸前端采用氣體密封時(shí)，鏜軸后端也應(yīng)采用相似結(jié)構(gòu)的氣體密封，從而保證鏜軸內(nèi)部壓力平衡，避免出現(xiàn)大流速空氣對(duì)流現(xiàn)象。壓縮空氣應(yīng)凈化和干燥后才能進(jìn)入鏜軸內(nèi)部[1]。

2 鏜軸密封的組合形式

圖1為從前至后依次采用了不等邊對(duì)稱甩油密封和曲路密封。這種密封結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工和裝配。缺點(diǎn)是鏜軸和軸承蓋之間有一定間隙，由于制造和裝配誤差，很易導(dǎo)致冷卻液、鐵屑等雜質(zhì)進(jìn)入曲路密封。而此類曲路密封僅僅起到一個(gè)阻擋內(nèi)部的作用，當(dāng)鏜軸快速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生離心力，很易把雜質(zhì)甩進(jìn)入鏜軸軸承，失去了密封效果。因此，這種結(jié)構(gòu)的使用越來越少。

圖1 甩油密封和曲路密封

圖2從前至后一次采用了不等邊對(duì)稱甩油密封和雙曲路密封。這種結(jié)構(gòu)和圖1相比較最大的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)雜質(zhì)進(jìn)入曲路后由于采用上下形式的曲路密封，能很好阻擋由于鏜軸高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力帶來的雜質(zhì)，同時(shí)曲路密封還可防止軸承潤滑油外漏的作用。其次，此密封結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單安裝方便的特點(diǎn)。因此這種結(jié)構(gòu)的使用越來越多。

圖2 甩油密封和雙曲路密封

圖3所示的密封結(jié)構(gòu)采用了密封圈、縫隙密封和曲路密封。在縫隙密封和曲路密封的基礎(chǔ)上增加了擋油圈和壓蓋，實(shí)現(xiàn)了阻止污物進(jìn)入鏜軸組件內(nèi)部，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了阻止鏜軸軸承潤滑油或潤滑脂外漏的效果。但是這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)零件加工和裝配要求較高。因此，這種結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用在高精度加工中心上。

圖3 縫隙密封和曲路密封

圖4密封結(jié)構(gòu)采用了曲路密封、縫隙密封和甩油密封結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)能很好防止雜質(zhì)進(jìn)入鏜軸內(nèi)部，但是這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜且對(duì)零件的加工及裝配都具有較高的要求。因此，不建議采用此種結(jié)構(gòu)。

圖4 曲路密封、縫隙密封和甩油密封

3 結(jié)語

鏜床鏜軸密封的方法有很多種，如何合理選用密封結(jié)構(gòu)形式，需要設(shè)計(jì)者根據(jù)鏜床的使用環(huán)境、鏜床加工時(shí)的節(jié)拍等因素來綜合確定。綜上，通過對(duì)比分析可看出，甩油密封和雙曲路密封及縫隙密封和曲路結(jié)構(gòu)更有優(yōu)勢(shì)。因此，這種結(jié)構(gòu)目前被廣泛用于臥式鏜床鏜軸密封結(jié)構(gòu)中。

[1]王建利,姜成偉.落地式銑鏜床鏜軸密封結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)[J].途制造技術(shù)與機(jī)床,2013(4):50-60.

[2]李洪.實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].沈陽:遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,1999:959.

Spindle Seal Structure Form of Horizontal Boring Machine

YANG Shu-sheng,LI Kun,WANG Jing-xing
(Kunming Machine Tool Company,Ltd,Kunming 650203,China)

Boring machine spindle seal structure and its principle are introduced.Horizontal milling and boring machine spindle seal structure are analyzed in detail.The advantages and disadvantages of each structure are presented.

spindle; seal; structure

TH122

A

10.16443/j.cnki.31-1420.2015.04.007

楊樹生（1979-），男，云南大理人，工程師，主要從事機(jī)床設(shè)計(jì)開發(fā)。