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      摘 要：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)。

      關(guān)鍵詞：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(rùn)滑油或潤(rùn)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(guò)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(guò)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(guò)理論分析得知，曲路長(zhǎng)度越長(zhǎng)、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(zhǎng)，成本越高，且隨零件溫度升高，由于熱長(zhǎng)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(lái)確定，也可通過(guò)查詢相關(guān)軸承樣本來(lái)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(lái)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(lái)的雜質(zhì)，同時(shí)曲路密封還可防止軸承潤(rùn)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(lái)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(rùn)滑油或潤(rùn)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(yǔ)

     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(lái)綜合確定。綜上，通過(guò)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。