數控曲軸內銑機床主軸密封結構設計與應用
2016-3-24 來源：沈陽機床成套設備有限責任公司 作者：盧成斌
摘 要：簡述了數控曲軸內銑機床主軸箱結構，設計了新型的甩油環結構，有效的保證主軸的穩定運行。
關鍵詞：內銑；數控；曲軸；密封；阿基米德
數控曲軸內銑機床是我廠總結了多年設計曲軸加工生產線的經驗，結合內銑技術和數控技術，設計制造出來的曲軸加工高精度，高效率機床。此機床的核心部件是主軸箱，刀盤安裝在主軸端面上，主軸旋轉后，通過刀盤內孔上安裝的合金刀片包羅出所要加工軸頸的外圓（見圖1）。
圖1 主軸箱外形圖
1 主軸結構
主軸通過前后兩個角接觸軸承支撐，軸承內環壓蓋把合在主軸上，通過配磨調整墊的厚度改變主軸的預緊力。前后各一個軸承外環壓蓋把合在主軸上，固定住軸承外環（見圖2）。主軸箱通過一組皮帶輪和兩組斜齒輪將電機的動力傳輸到主軸上，主軸設計有一套自循環潤滑冷卻系統，通過一個擺線齒輪泵將主軸箱下部潤滑油箱的潤滑油抽出，經過流量監測開關和冷卻風扇將潤滑油從主軸箱上部澆下，這些潤滑油將完成主軸箱內軸承齒輪的潤滑和冷卻的功能。
圖2 主軸箱結構圖
主軸轉速可達到180r/min，在主軸運轉過程中主軸箱內會有大量的潤滑油到處飛濺，最終再匯聚到主軸箱底部，這樣主軸的密封結構就顯得極其重要。
2 主軸密封設計
經過分析由于主軸甩油環端面和軸承外環壓蓋端面之間的縫隙不均勻，在主軸旋轉過程中使油產生了壓力差，主軸潤滑油將會從主軸和軸承外環壓蓋的縫隙中甩出。必須設計一種可以回油的結構，將從軸承流出的潤滑油再甩回主軸箱內（見圖3）。
圖3 甩油槽外形圖
在軸承外環壓蓋端面上加工6條均布的阿基米德螺旋線(等速螺旋線)甩油槽，根據主軸的旋轉方向螺旋線分為r=470+0.165θ和r=470-0.165θ兩種，阿基米德螺旋線甩油槽使得主軸旋轉時潤滑油是甩向主軸內部，而不會從主軸前段甩出（見圖4）。
圖4 螺旋線圖
3 總結
主軸箱是該機床的核心部件，它承擔機床的切削功能，主軸的精度和性能是機床加工精度和穩定性的關鍵。
數控曲軸內銑機床的加工環境比較的惡劣，經常24小時連續運轉，由于主軸尺寸過大如果使用常用的密封圈結，就必須特殊定制進口密封圈，這樣必須提高主軸和主軸箱的精度，還要定期更換密封圈，照成機床維修保養成本的大大提高。螺旋槽主軸甩油槽最大的優點是結構簡單可靠，只用一個法蘭盤不僅可以完成壓蓋的作用還能產生密封的效果，且不管工作多長時間效果都是一樣的，不會像密封圈結構那樣產生磨損，安裝工藝簡單方便，對于此中機構是最佳密封結構。
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