一种高密封性直联主轴的制作方法

本发明涉及数控加工领域，尤其涉及一种高密封性直联主轴。

背景技术：

机床主轴是指机床上带动工件或刀具旋转的轴，除了刨床、拉床等主运动为直线运动的机床外，大多数机床都有主轴部件。主轴部件的主要功能有：1、保证支撑刚性；2、保证回转精度(径向跳动精度及轴向窜动精度)；3、连接作用(卡盘、花盘等)；4、内锥及端面的耐磨性(刚度要求)；5、对主轴组件的静平衡和动平衡。

目前，市面上绝大多数机床主轴为皮带或机械直联主轴，齿轮式主轴已逐渐退出舞台，而电主轴以其独特的优势正不断扩大市场份额。皮带主轴的电机在主轴后上方，通过皮带、连接座等部件连接主轴；直联主轴的电机与主轴在同一轴线，通过联轴器连接主轴；电主轴的电机装配于主轴内部，与主轴结合成一体。主轴与驱动电机联接两种机械联接方式：1、直联式，驱动电机+联轴器+主轴；2、齿轮变速式，驱动电机+联轴器+变速箱+联轴器+主轴。通过联轴器连接可以杜绝电机和主轴之间的游离间隙，同时联轴器的柔性变形也很小，所以角度定位精度较高；热稳定性也相对较好；由于振动低转速高，所以加工精度比皮带主轴高。同时机床主轴设备总成本＝主轴及配件成本+维护运行成本+人工成本。

目前，由于国内机床设备起步较晚，受技术封闭、政策等限制因素，设备主要还是依靠进口来满足需求，因此配套核心部件特别是主轴等几乎为空白。随着我国国民经济的不断发展，制造业装备自动化程度不断提高及市场强烈的需求空间，目前，国内配套的设备均得到了快速、稳步的发展，直联高速主轴设备取得了很好的市场应用效果。

但现有主轴存在以下缺陷：

1、主轴下端部只有气幕密封，且气密性不够，有气体动能损耗，需一直提供能量，消耗电能；2、密封性能有待提高，部分金属切削液能够绕过主轴端部挡板进入主轴轴承间隙中，进而降低主轴轴承的性能和使用寿命；3、主轴上端部受限于主轴空间结构只有一重密封，增加了气体泄漏量，提高了主轴维护运行成本。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种密封性能良好的高密封性直联主轴。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种高密封性直联主轴，包括机体组件、分别安装于所述机体组件两端的上端盖及下端盖、转动安装于所述机体组件的轴芯，所述上端盖及所述下端盖与所述轴芯之间均形成密封型腔，所述高密封性直联主轴还包括均布密封内套、密封圈及密封碟环垫，所述均布密封内套位于所述密封型腔一侧并且气源从所述均布密封内套进入所述密封型腔并形成气幕密封，所述密封圈位于所述密封型腔一端并与所述轴芯过盈配合形成密封，所述密封碟环垫包括若干重碟环垫，所述密封碟环垫位于所述密封型腔另一端并与所述轴芯配合形成齿迷宫密封。

进一步地，所述密封圈设有若干密封槽，每两相邻密封槽之间形成尖部，所述尖部与所述轴芯过盈配合。

进一步地，所述密封槽截面呈梯形。

进一步地，所述尖部截面呈三角形。

进一步地，所述密封圈由聚四氟乙烯制成。

进一步地，所述密封碟环垫包括三重碟环垫，每一所述碟环垫由金属制成。

进一步地，所述轴芯包括凸齿，所述上端盖设有凹槽，所述凸齿位于所述凹槽中形成非接触式迷宫密封。

进一步地，所述上端盖处的迷宫密封及所述密封圈密封位于所述轴芯的同一端面，所述密封碟环垫的齿迷宫密封位于所述轴芯的另一端面，两所述端面垂直，所述上端盖处的迷宫密封位于所述密封圈密封及所述密封碟环垫的齿迷宫密封之间。

进一步地，所述下端盖处的气幕密封位于所述密封碟环垫的齿迷宫密封及所述密封圈密封之间。

相比现有技术，本发明高密封性直联主轴的上端盖及下端盖与轴芯之间均形成密封型腔，均布密封内套位于密封型腔一侧并且气源从均布密封内套进入密封型腔并形成气幕密封，密封圈位于密封型腔一端并与轴芯过盈配合形成密封，密封碟环垫包括若干重碟环垫，密封碟环垫位于密封型腔另一端并与轴芯配合形成齿迷宫密封。

附图说明

图1为本发明高密封性直联主轴的一结构示意图；

图2为图1的高密封性直联主轴的另一结构示意图；

图3为图2的高密封性直联主轴A处的放大图；

图4为图2的高密封性直联主轴B处的放大图。

图中：100、高密封性直联主轴；10、机体组件；20、下端盖；22、环气槽；30、上端盖；32、凹槽；40、轴芯；42、凸齿；50、均布密封内套；60、密封型腔；70、密封圈；72、密封槽；80、密封碟环垫；90、非接触式迷宫密封。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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，本领域普通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。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图4，一种高密封性直联主轴100包括机体组件10、下端盖20、上端盖30、轴芯40、均布密封内套50、密封圈70、密封碟环垫80。

下端盖20设有环气槽22。上端盖30设有凹槽32。轴芯40包括若干凸齿42。

均布密封内套50为一种能够为轴芯40提供均匀压力的密闭气幕型腔的高耐磨耐压内套，该内套均布环槽，提供稳定压力，气幕密封效果好。机体组件10外壳侧壁设有进气口，机体组件10外壳的底端面设有与进气口连通的缺槽。下端盖20及上端盖30与机体组件10外壳的装配面之间设有第一环气槽，下端盖20及上端盖30内部沿其圆周方向均匀地设有多个连通第一环气槽的出气管，下端盖20及上端盖30的内套孔壁设有连通多个出气管的第二环气槽。

密封圈70设有若干密封槽72，每两相邻密封槽72之间形成一尖部。在一实施例中，密封槽72截面为梯形。尖部截面为三角形。密封圈70由PTFE(聚四氟乙烯)材料制成。密封圈70为轴用密封单元，截面为两组梯型槽，PTFE密封圈70与轴芯40下端表面过盈接触，PTFE密封圈70经过与轴芯40的磨合，能起到很好的密封效果。因PTFE材料摩擦系数极低，该密封单元具有降低摩擦、降低对安装偏心和轴跳动量的要求，以及密封效果好无气体泄漏、适合于高温条件使用下的特点，不仅适用于气体类密封，对油脂类液体的密封、水溶液及粉尘都有良好的密封作用。

密封碟环垫80包括若干碟环垫。碟环垫由金属制成。在一实施例中，密封碟环垫80为三重密封金属碟环垫，金属碟环垫形成90度齿迷宫密封，气体泄漏量小，大大提高了金属环垫的整体密封可靠性。

组装高密封性直联主轴100时，下端盖20及上端盖30安装于机体组件10的相对两端。轴芯40转动安装于机体组件10。轴芯40与下端盖20及上端盖30之间分别形成密封型腔60。下端盖20与轴芯40之间的密封型腔60内，气源经过均布密封内套50进入密封型腔60形成气幕密封，无气体泄漏，从而使轴芯40获得更佳的气幕密封效果。密封圈70套设于轴芯40一端并且尖部与轴芯40过盈配合，实现密封。密封碟环垫80也位于下端盖20与轴芯40的密封型腔60另一端，实现齿迷宫密封。均布密封内套50位于密封碟环垫80及密封圈70之间。由此下端盖20与轴芯40之间的密封型腔60被完全密封。

上端盖30与轴芯40之间的密封型腔60内，气源经过均布密封内套50进入密封型腔60形成气幕密封，无气体泄漏，从而使轴芯40获得更佳的气幕密封效果。轴芯40的凸齿42位于上端盖30的凹槽32中，实现非接触式密封。密封圈70套设于上端盖30一端并且尖部与轴芯40过盈配合，实现密封。密封碟环垫80也位于上端盖30与轴芯40的密封型腔60另一端，实现齿迷宫密封。此时密封圈70及凸齿42位于轴芯40的一个端面，密封碟环垫80位于轴芯40的另一个端面，两个端面相互垂直。由此上端盖30与轴芯40之间的密封型腔60被完全密封。

通过下端盖20与轴芯40之间的密封及上端盖30与轴芯40之间密封，减少气幕密封泄漏量90％，能大幅度降低运行维护成本，以实现主轴综合性能达到良好的使用效益。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。