一种车床主轴密封的新结构

高速旋转的机床主轴，主轴前后端部分伸出主轴箱，主轴轴径与箱体孔之间存在着间隙。为防止箱内油液的渗出及箱外含有粉尘的空气进入，许多机床采用径向或端面迷宫式密封。这种密封形式具有结构简单、工艺性好等优点。目前在各种型号的卧式车床、铣床、钻床上得到广泛的应用。在进行数控车床的主轴设计时，优先采用这种结构。但在使用机床中发现，由于主轴箱的温升和冷却，使箱体内的空气体积发生膨胀或收缩。在迷宫式密封的间隙中产生了空气流动的现象，因而使周围空气中的粉尘，如切屑微粒等杂物进入主轴轴承和主轴箱，致使主轴轴承和箱内其它零件发生严重磨损，进而导致主轴回转精度降低，影响了机床的加工性能。

我公司研制了一种被称为空气隔离气密封的结构，经使用检验后证明，该结构具有结构简单、工艺性好的优点，同时较好地克服了迷宫式密封存在的缺点。在一汽大众的年产30万辆轿车的齿轮、轴的加工项目招标中，我公司的机床凭借这种气密封结构一举中标，为机床产品赢得了市场。

空气隔离气密封原理，即在迷宫式密封的基础上，加大箱体内的空气压力，使密封区间隙中的空气始终保持由箱体内向箱体外流动。这样不仅阻止了粉尘等杂物进入箱内，而且也吹走了间隙中残留的污物，保持了箱内的清洁，如图1所示。

1，7.向外气环 2，9.向内气环 3，5.轴承 4.机床主轴 6.前内隔环 8.鼻端罩 10.外压环 11.后轴承压环

图1 CL-20高速全功能数控车床主轴空气隔离气密封

在采用空气隔离气密封时应注意以下几点：

当主轴前端采用迷宫式密封时，主轴后端也应采用迷宫式密封或类似结构。箱体内其它部位处于密闭状态时，主轴前后端也应同时采用空气隔离气密封，以保证主轴密封的可靠性。由于主轴前后端同时增加了气体压力，在该气体压力作用下，主轴箱内的压力处于平衡状态或接近平衡状态，箱体内不会产生大流速的空气对流现象。

在设计时应考虑，向内气环上的气阻应大于向外气环上的气阻;向内气环的间隙应为0.08～0.12mm，而向外气环的间隙应为0.15～0.20mm，以保证主轴密封处的气体压力大于箱体外的压力。这样，空气中的粉尘等杂物在气压的作用下不会进入主轴密封环。

设计时应考虑到压缩空气的净化及其干燥。

在一般情况下，作用于气体隔离环上的气体压力为0.2～0.4MPa。

箱体内气压的建立与主轴旋转启动应同步联锁，以确保机床运行中箱体内压力高于箱体外压力。

由于一般的机械加工现场均配有压缩空气气源接口，故很容易实现空气隔离气密封。

                                                                    大连大力电脑机床公司 李志明