專利名稱：主軸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于機(jī)床的主軸裝置，具體地，涉及一種形成于主軸 與殼體之間的迷宮狀的復(fù)雜的迷宮式密封結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
機(jī)床的主軸裝置中所使用的主軸插入殼體內(nèi)，并由軸承支承，以便能 夠相對(duì)于殼體旋轉(zhuǎn).工具、工件或類似物保持于主軸的頂端以便進(jìn)行加工， 通常，為了防止被加工部分處的咬死、提高平面精度等目的，在將冷卻液 等(切削液等)噴射在工具、工件或類似物上的同時(shí)進(jìn)行加工。但是，冷 卻液、異物(碎屑)等能夠容易地穿過殼體與主軸之間的空隙并到達(dá)軸承。 當(dāng)冷卻液等到達(dá)軸承時(shí)，存在發(fā)生軸承的咬死的可能性。為此，已經(jīng)使用 各種密封結(jié)構(gòu)以防止冷卻液、異物等通過殼體與主軸之間的空隙i4^并到 達(dá)軸承，而且通常是使用空氣密封。
例如，使用圖4A、圖4B以及圖5所示空氣密封結(jié)構(gòu)的常規(guī)的主軸裝 置101設(shè)置有非接觸式空氣密封結(jié)構(gòu)，其通it^殼體與主軸110之間的空 隙排出壓縮空氣(以下稱為"空氣")來實(shí)現(xiàn)密封，所述殼體包括殼體本 體20和軸承保持蓋構(gòu)件130。圖4A示出了沿包括主軸110的旋轉(zhuǎn)軸線ZT 在內(nèi)的平面所截取的截面圖(注意，工具T和工具保持件H未以截面方式 示出)。圖4B示出了在從圖4A中省略工具T和工具保持件H的情況下， 從箭頭BB所指方向觀察時(shí)的圖。圖5是圖4A中的AS1部分的放大視圖。 如圖4A所示，工具T裝配于工具保持件H，所述工具保持件H進(jìn)而裝配 于主軸110的頂部。主軸110插入包括殼體本體20和軸承保持蓋構(gòu)件130 的殼體內(nèi)，并由軸承J支承以便能夠相對(duì)于殼體本體20繞旋轉(zhuǎn)軸線ZT旋 轉(zhuǎn).
在其中形成有供主軸110插入的孔的軸承保持蓋構(gòu)件130沿旋轉(zhuǎn)軸線 ZT的方向裝配在殼體本體20中，并且在軸承保持蓋構(gòu)件130的內(nèi)周表面 與主軸110的外周表面之間形成空氣密封結(jié)構(gòu).如作為圖4A中的AS1部 分的放大視圖的圖5所示，第一環(huán)狀槽Ml、第二環(huán)狀槽M2以及第三環(huán)狀槽M3沿著圓周方向形成于主軸110的外周表面上.在軸承保持蓋構(gòu)件 130的內(nèi)周表面的面向第一環(huán)狀槽M1的部分上，沿圓周方向形成內(nèi)側(cè)空 氣接收槽MA。在軸承保持蓋構(gòu)件130的內(nèi)周表面的面向第二環(huán)狀槽M2 的部分上，沿圓周方向形成內(nèi)側(cè)空氣接收槽MB。在軸承保持蓋構(gòu)件130 的內(nèi)周表面的面向第三環(huán)狀槽M3的部分上，沿圓周方向形成內(nèi)側(cè)空氣接 收槽MC 。由第 一環(huán)狀槽Ml和內(nèi)側(cè)空氣接收槽MA形成空氣接收區(qū)AK1, 由第二環(huán)狀槽M2和內(nèi)側(cè)空氣接收槽MB形成收集空間AK2，并且由笫三 環(huán)狀槽M3和內(nèi)側(cè)空氣接收槽MC形成空氣接收區(qū)AK3 。從空氣供給源(未 示出)供給的空氣被分配至空氣供給通道AL1和AL2并被供給至第一環(huán) 狀槽Ml (空氣接收區(qū)AK1)以及笫三環(huán)狀槽M3 (空氣接收區(qū)AK3 ).供 給至空氣接收區(qū)AK1的空氣通過空氣密封空隙AG1和AG2排出以實(shí)現(xiàn)空 氣密封，供給至空氣接收區(qū)AK3的空氣通過空氣密封空隙AG3和AG4 排出以實(shí)現(xiàn)空氣密封。在冷卻液等通過空氣密封空隙AG1和AG2的情況 下，用于將^的冷卻液等排出的排出通道DL形成于殼體的內(nèi)周表面的 面向收集空間AK2的下部，由此防止冷卻液等iiyV軸承J。
如在日本專利申請(qǐng)公開No. 2006-043883 (JP-A-2006-043883 )中所描 述的現(xiàn)有技術(shù)，公開了一種用于機(jī)床的主軸端部密封結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中， 大體環(huán)狀的內(nèi)密封構(gòu)件裝配至主軸上，大體環(huán)狀的外密封構(gòu)件裝配至殼體 內(nèi)，迷宮式密封部形成于所述內(nèi)密封構(gòu)件與所述外密封構(gòu)件之間，且所述 外密封構(gòu)件和所述內(nèi)密封構(gòu)件的端面由蓋構(gòu)件覆蓋。如在日本專利申請(qǐng)公 開No. 2006-125554 (JP-A-2006-l25554 )中所描述的現(xiàn)有技術(shù)，7〉開了一 種用于旋轉(zhuǎn)軸的非接觸式密封結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，殼體的頂部的端面由蓋 構(gòu)件覆蓋，環(huán)狀的密封構(gòu)件附接至主軸以使羞蓋所述蓋構(gòu)件的徑向內(nèi)部的 一部分，并且由所述密封構(gòu)件、蓋構(gòu)件以及殼體的頂部形成空隙，所述空 隙包括復(fù)雜的狹窄部分和空氣接收區(qū)。
近年來都以較高壓力使用諸如冷卻液之類的切削液，結(jié)果，存在切削 液以大于常規(guī)空氣密封所能阻擋的動(dòng)量濺回的情況。在圖4和圖5所示現(xiàn) 有技術(shù)的情形中，當(dāng)冷卻液或類似物沿著旋轉(zhuǎn)軸ZT的方向朝向主軸110 與殼體之間的空隙有力地賊回時(shí)，因?yàn)橹鬏S110與殼體之間的空隙不具有 復(fù)雜形狀，即，該空隙是直的，所以存在這樣的冷卻液能夠ii^到內(nèi)部深 處的可能性。在JP-A-2006-043883和JP-A-2006-125554所描述的現(xiàn)有技 術(shù)的情形中，盡管主軸110與殼體之間的空隙具有復(fù)雜形狀，但是需要將密封構(gòu)件裝配(安裝)至要旋轉(zhuǎn)的主軸上，因此，調(diào)節(jié)主軸的旋轉(zhuǎn)平衡是 4艮麻煩的。注意，因?yàn)殡y以將主軸與沿著該主軸的徑向方向突出的密封部
一體形成，所以，在JP-A-2006-043883和JP-A-2006-125554所描述的裝 置中將單獨(dú)的環(huán)狀密封構(gòu)件裝配到主軸上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種主軸裝置，在所述主軸裝置中，不用將密封構(gòu)件裝 配到主軸上，迷宮狀復(fù)雜的迷宮式密封部形成于主軸與殼體之間，因此能 夠更有效地抑制諸如冷卻液之類的切削液進(jìn)入到主軸與殼體之間的空隙 內(nèi)。
才艮據(jù)本發(fā)明一方面的主軸裝置包括殼體和主軸，主軸插入殼體內(nèi)并 由軸承支承，以便能夠相對(duì)于殼體旋轉(zhuǎn)。在該主軸裝置中，在主軸的沿著 主軸的旋轉(zhuǎn)軸線于前側(cè)從殼體伸出的伸出部上，沿著主軸的圓周方向形成 用于形成迷宮的環(huán)狀槽；殼體蓋構(gòu)件具有凸部，凸部沿主軸的徑向方向插 入用于形成迷宮的環(huán)狀槽內(nèi)，在整個(gè)外圍上未到接觸用于形成迷宮的環(huán)狀 槽的內(nèi)表面的程度，在凸部插入用于形成迷宮的環(huán)狀槽的狀態(tài)下殼體蓋構(gòu) 件在殼體前側(cè)固定至殼體；凸部與用于形成迷宮的環(huán)狀槽之間的空隙形成 迷宮式密封部；并且，殼體蓋構(gòu)件構(gòu)造為使得殼體蓋構(gòu)件能夠相對(duì)于用于 形成迷宮的環(huán)狀槽的圓周被劃分成至少兩個(gè)部件。
根據(jù)具有這種構(gòu)造的主軸裝置，所述迷宮式密封部是在不用將單獨(dú)的 密封構(gòu)件裝配至所述主軸上的情況下，通過在所述主軸上形成所述用于形 成迷宮的環(huán)狀槽來獲得的。盡管難以將主軸與沿著主軸的徑向方向突出的 密封部一體形成，但是卻容易在主軸上形成槽。為了使所述用于形成迷宮 的環(huán)狀槽能夠形成迷宮狀復(fù)雜空隙，需要將所述凸部沿所述主軸的徑向方 向插入至所述用于形成迷宮的環(huán)狀槽內(nèi)，由此，將所述殼體蓋構(gòu)件劃分成 至少兩個(gè)部件，它們沿徑向方向插入所述槽內(nèi)。以此方式，能在所述主軸 與所述殼體之間形成迷宮狀復(fù)雜的迷宮式密封部，以使在不用將密封構(gòu)件 裝配至所述主軸上的情況下，減小冷卻液或類似物的動(dòng)量以及量，由此能 進(jìn)一步抑制冷卻液等的i^。
在以上方面的主軸裝置中，主軸的旋轉(zhuǎn)軸線可以定向于水平方向，或 者定向于相對(duì)于豎直方向傾斜預(yù)定的角度的方向，而且，當(dāng)殼體蓋構(gòu)件固 定至殼體時(shí)，構(gòu)造為使得能夠?qū)んw蓋構(gòu)件劃分成至少兩個(gè)部件的殼體蓋構(gòu)件的分割線可以從殼體蓋構(gòu)件的徑向內(nèi)側(cè)向徑向外側(cè)向下傾斜。
根據(jù)具有這種構(gòu)造的主軸裝置，為了防止冷卻液或類似物在分割線處 穿過分開的殼體蓋構(gòu)件到達(dá)主軸與殼體之間的空隙，將分割線設(shè)定為4吏得 所述分割線從所述殼體蓋構(gòu)件的徑向內(nèi)側(cè)向徑向外側(cè)向下傾斜。以此方 式，能更有效地抑制諸如冷卻液之類的切削液i^到主軸與殼體之間的空 隙內(nèi)。
在以上方面的主軸裝置中，將通過所述殼體與所述主軸之間的所述空
相反的所述迷宮式密封部的后側(cè)形成于所述殼體的下部中。
通過具有以上構(gòu)造的主軸裝置，即使當(dāng)冷卻液或類似物越過所述迷宮 式密封部進(jìn)入時(shí)，也能夠通過所述排出通道將冷卻液或類似物排出。
以上方面的主軸裝置可以構(gòu)造為使得在迷宮式密封部的后側(cè)沿主軸的 外周表面形成收集空間，所述收集空間AA寸大于所述迷宮式密封部的空 隙的空間，其中，所述排出通道連接至所述收集空間。
通過具有以上構(gòu)造的主軸裝置，即使當(dāng)冷卻液或類似物越過所述迷宮 式密封部進(jìn)入時(shí)，也能夠通過所述排出通道將冷卻液或類似物從所述收集 空間朝^出。
在以上方面的主軸裝置中，限定收集空間的主軸的外周表面可以是傾 斜的，〗吏得主軸的直徑從后側(cè)向前側(cè)增大。
根據(jù)具有這種構(gòu)造的主軸裝置，^所述收集空間且處于正在旋轉(zhuǎn)的 主軸的外周表面上的冷卻液或類似物，會(huì)由于離心力而沿著所述主軸的直 徑增大的方向移動(dòng)。在這種情況下，冷卻液或類似物是沿著從后側(cè)向前側(cè) 的方向、即與冷卻液或類似物ii7v的方向相反的方向移動(dòng).由此，可防止 ^所述收集空間的冷卻液或類似物進(jìn)入得更深。
以上方面的主軸裝置可構(gòu)造為使得所述主軸裝置進(jìn)一步包括噴射冷 卻液的冷卻液噴嘴；在殼體的前端部中對(duì)應(yīng)于冷卻液噴嘴從前側(cè)向后側(cè)形 成的容置孔，該容置孔容置冷卻液噴嘴，使得冷卻液噴嘴不從殼體中伸出， 固定至殼體的殼體蓋構(gòu)件在前端部上拍*接殼體；以及，在對(duì)應(yīng)于容置孔的 位置處在殼體蓋構(gòu)件中形成的開口。
^L據(jù)具有這種構(gòu)造的主軸裝置，當(dāng)沿著所述主軸的徑向方向安裝所述
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分開的殼體蓋構(gòu)件時(shí)，因?yàn)榕c所述冷卻液噴嘴不存在任何干涉，所以易于 安裝所述殼體蓋構(gòu)件。
在以上方面的主軸裝置中，可以在殼體中具有空氣供給通道，空氣供
給源連接至空氣供給通道；從迷宮式密封部的后側(cè)到軸承的前側(cè)，在主軸 的外周表面上沿主軸的圓周方向形成第一環(huán)狀槽、第二環(huán)狀槽以及第三環(huán) 狀槽，第一環(huán)狀槽至笫三環(huán)狀槽以此順序平行地^:置；并且，第一環(huán)狀槽 和第三環(huán)狀槽可以連接至空氣供給通道。另外，主軸裝置可以設(shè)有非接觸 式空氣密封部，在非接觸式空氣密封部中，通過空氣供給通道供給的空氣 排出至以下空氣密封空隙內(nèi)由主軸的處于第一環(huán)狀槽的前側(cè)和后側(cè)的外 周表面與殼體的面向主軸的外周表面的對(duì)應(yīng)內(nèi)周表面所限定的空氣密封 空隙；以及，由主軸的處于第三環(huán)狀槽的前側(cè)和后側(cè)的外周表面與殼體的 面向主軸的外周表面的對(duì)應(yīng)內(nèi)周表面所限定的空氣密封空隙。
在主軸與殼體之間且在迷宮式密封部與軸承之間，具有這種構(gòu)造的主 軸裝置包括將空氣從第一環(huán)狀槽排出的空氣密封部，以及將空氣從第三 環(huán)狀槽排出的空氣密封部。由此，能更適當(dāng)?shù)匾种评鋮s液等進(jìn)入軸承。


本發(fā)明的特征、優(yōu)點(diǎn)、以及技術(shù)和工業(yè)上的意義將在以下參考附圖對(duì) 本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的詳細(xì)描述中進(jìn)^t描述，在所述附圖中，相同的 標(biāo)號(hào)表示相同的元件，其中
圖1A是用于說明本發(fā)明的主軸裝置1的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的截面圖1B是用于說明本發(fā)明的主軸裝置1的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的正視圖2是圖1A中的AS部分的放大視圖3A是用于說明在圖1B中設(shè)置多個(gè)冷卻液噴嘴CN的狀態(tài)的正視
圖3B是圖3A的A-A截面圖3C是與圖3A的A-A截面圖相對(duì)應(yīng)的現(xiàn)有技術(shù)的截面圖 圖4A是用于說明現(xiàn)有技術(shù)的主軸裝置101的結(jié)構(gòu)的截面圖 圖4B是用于說明現(xiàn)有技術(shù)的主軸裝置101的結(jié)構(gòu)的正視圖
以及圖5是現(xiàn)有技術(shù)的主軸裝置101的AS1部分的放大視圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參考附圖對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的示例性實(shí)施方式進(jìn)行描述。圖1A 示出了本發(fā)明的主軸裝置l的側(cè)視截面圖的示例。圖1B示出了當(dāng)從圖1A 中的箭頭AA所指方向觀察時(shí)的圖(正視圖)的示例.圖1A示出了沿包 括主軸10的旋轉(zhuǎn)軸線ZT在內(nèi)的平面所截取的截面圖(注意，工具T和工 具保持件H未以截面方式示出)。在圖IB中，省略了工具T和工具保持 件H。在所有附圖中，X軸、Y軸以及Z軸相互正交。Y軸表示豎直方向， 且X軸和Z軸表示水平方向，其中，Z軸表示沿主軸10的旋轉(zhuǎn)軸線ZT 的方向.
(主軸裝置的總體結(jié)構(gòu))
如圖1A所示，本實(shí)施方式的主軸裝置1包括殼體(在本實(shí)施方式 中，所述殼體包括殼體本體20和軸承保持蓋構(gòu)件30)，其設(shè)置有空氣供給 通道AL1和AL2;以及主軸10，其插入所述殼體內(nèi)并由軸承J支承，以 便能夠相對(duì)于所述殼體繞旋轉(zhuǎn)軸線ZT旋轉(zhuǎn)。空氣供給通道AL1和AL2 連接至空氣供給源(未示出)并^L供給以空氣。工具T (在圖1所示示例 中為端銑刀)裝配至工具保持件H。工具保持件H裝配于主軸10的前側(cè) 頂部(使得能夠替換工具保持件H)。注意，這里的"前，，意味著沿旋轉(zhuǎn) 軸線ZT從軸承側(cè)指向工具側(cè)的方向，即，例如，圖1中的Z軸的方向或 者左側(cè)方向。此外，這里的"空氣密封"意味著經(jīng)由空氣實(shí)現(xiàn)的非接觸式 密封。
大體環(huán)狀的軸承j沿旋轉(zhuǎn)軸線ZT的方向(從圖1A中的左側(cè))裝配于 殼體本體20的內(nèi)壁中。另夕卜，沿旋轉(zhuǎn)軸線ZT的方向保持軸承J的軸承保 持蓋構(gòu)件30沿旋轉(zhuǎn)軸線ZT的方向(從圖1A中的左側(cè))裝配于殼體本體 20內(nèi)。在軸承保持蓋構(gòu)件30中形成有孔，主軸10能夠通過該孔插入。大 體環(huán)狀的空氣密封構(gòu)件50沿旋轉(zhuǎn)軸線ZT的方向(從圖1A中的左側(cè))以 可拆卸方式固定至軸^^保持蓋構(gòu)件30。例如，將空氣密封構(gòu)件50通過以 下方式固定至軸承保持蓋構(gòu)件30:通過過渡配合，這有利于輕松拆除并且 空氣泄漏量?。换蛘咄ㄟ^螺栓，i^目當(dāng)有利于拆卸空氣密封構(gòu)件50。注意， 空氣密封構(gòu)件50在進(jìn)行調(diào)節(jié)之后固定，使得空氣密封構(gòu)件50的內(nèi)周表面 與主軸IO的外周表面之間的空隙變得在整個(gè)周長(zhǎng)上大體均勻.然后，將主軸10沿旋轉(zhuǎn)軸線ZT的方向(從圖1A中的左側(cè))插入殼體(包括殼體本 體20和軸承保持蓋構(gòu)件30 )和軸承J內(nèi)。另外，附接有殼體蓋構(gòu)件40使 得殼體蓋構(gòu)件40遮蓋空氣密封構(gòu)件50和軸承保持蓋構(gòu)件30的前側(cè)面，其 中殼體蓋構(gòu)件40設(shè)置有孔，主軸10通過該孔插入。殼體蓋構(gòu)件40在圖 1B所示示例中的分割線40a處劃分成上殼體蓋構(gòu)件40U和下殼體蓋構(gòu)件 40D。在軸承保持蓋構(gòu)件30 (即，殼體)中，形成有用于將通過殼體與主 軸10之間的空隙^的冷卻液和/或異物排出的排出通道DL。另外，在相 對(duì)于排出通道DL的前側(cè)，在殼體蓋構(gòu)件40與軸承保持蓋構(gòu)件30之間的 分界部分處形成排出通道DL2。
(空氣密封結(jié)構(gòu)部分的細(xì)節(jié))
在主軸裝置1中，從空氣供給源通過空氣供給通道AL1和AL2供給 空氣(壓縮空氣)，并通過主軸10的外周表面與殼體的內(nèi)周表面之間的空 隙將所供給的空氣排出，籍此實(shí)現(xiàn)非接觸式空氣密封。將參考圖2對(duì)實(shí)現(xiàn) 空氣密封的結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。圖2是圖1A中的AS部分的放大視圖。在主軸 10插入殼體中的部分的外周表面上，在相對(duì)于軸承J的前側(cè)，沿主軸10 的圓周方向形成第一環(huán)狀槽M1、笫二環(huán)狀槽M2以及第三環(huán)狀槽M3，所 述第一環(huán)狀槽Ml、第二環(huán)狀槽M2以及第三環(huán)狀槽M3按照從前側(cè)到后 側(cè)(與前側(cè)相反的一側(cè))的順序平行地布置(在圖2所示示例中為從左至 右)。用于將通過殼體與主軸10之間的空隙1的流體(冷卻液等)排出 的排出通道DL形成在殼體的面向第二環(huán)狀槽M2的下部(參見圖1A和 1B)。
圖2所示空氣密封構(gòu)件50的設(shè)置位置4吏得空氣密封構(gòu)件50不覆蓋第 二環(huán)狀槽M2和笫三環(huán)狀槽M3，但是覆蓋第一環(huán)狀槽Ml,因此，空氣密 封構(gòu)件50形成得相對(duì)較小。在空氣密封構(gòu)件50的內(nèi)周表面的面向第一環(huán) 狀槽M1的部分上，沿圓周方向形成第一內(nèi)側(cè)空氣接收槽MA，并且在空 氣密封構(gòu)件50的外周表面的面向笫一內(nèi)側(cè)空氣接收槽MA的部分上，沿 圓周方向形成笫一外側(cè)空氣接收槽MAA。第一外側(cè)空氣接收槽MAA與 笫一內(nèi)側(cè)空氣接收槽MA經(jīng)由多個(gè)連通孔HA (或多個(gè)切口等)相互連通。 優(yōu)選地，在整個(gè)周長(zhǎng)上以規(guī)則的間隔形成所述多個(gè)連通孔HA (或多個(gè)切 口等)。
空氣供給通道AL1連接至第一外側(cè)空氣接收槽MAA,且所供給的空 氣充填于由第一外側(cè)空氣接收槽MAA形成的空氣接收區(qū)AKA內(nèi)。用于充填于空氣接收區(qū)AKA內(nèi)的空氣的出口僅是連通孔HA，且通過適當(dāng)設(shè)定 連通孔HA的數(shù)目和尺寸，能使充填于空氣接收區(qū)AKA內(nèi)的空氣的壓力 在整個(gè)周長(zhǎng)上大體均勻。另外，被充填為使得空氣壓力在空氣接收區(qū)AKA 中在整個(gè)周長(zhǎng)上變得大體均勻的空氣經(jīng)過連通孔HA并被引入至由第一 內(nèi) 側(cè)空氣接收槽MA和第一環(huán)狀槽Ml形成的空氣接收區(qū)AK1內(nèi)，使得空 氣在整個(gè)周長(zhǎng)上大體均勻地散布。另夕卜，被引入至空氣接收區(qū)AK1內(nèi)的空 氣通過第一空氣密封空隙AG1排出，所述笫一空氣密封空隙AG1由主軸 10的位于第一環(huán)狀槽Ml前側(cè)的外周表面與空氣密封構(gòu)件50的位于第一 內(nèi)側(cè)空氣接收槽MA前側(cè)的內(nèi)周表面所限定，使得排出的空氣量在整個(gè)周 長(zhǎng)上大體均勻.由此，能在整個(gè)周長(zhǎng)上實(shí)現(xiàn)大體均勻的空氣密封效果。相 似地，空氣通過第二空氣密封空隙AG2排出，所述第二空氣密封空隙AG2 由主軸10的位于第一環(huán)狀槽Ml后側(cè)的外周表面與空氣密封構(gòu)件50的位 于第一內(nèi)側(cè)空氣接收槽MA后側(cè)的內(nèi)周表面所限定，使得排出的空氣量在 整個(gè)周長(zhǎng)上大體均勻。由此，能在整個(gè)周長(zhǎng)上實(shí)現(xiàn)大體均勻的空氣密封效 果。
對(duì)于第一空氣密封空隙AGl，空氣沿從后側(cè)至前側(cè)的方向排出，而另 一方面，對(duì)于第二空氣密封空隙AG2，空氣沿從前側(cè)至后側(cè)的方向排出。 因?yàn)槔鋮s液、異物等通過殼體與主軸lO之間的空隙從空隙的前側(cè)iiyV，所 以優(yōu)選地，通過第一空氣密封空隙AGl排出的空氣量大于通過第二空氣密 封空隙AG2排出的空氣量。由此，第一空氣密封空隙AGl和笫二空氣密 封空隙AG2形成為使得對(duì)通過第二空氣密封空隙AG2排出空氣的阻力小 于對(duì)通過笫一空氣密封空隙AG1排出空氣的阻力。例如，將第一空氣密封 空隙AGl的空氣密封構(gòu)件50的內(nèi)周表面與主軸10的外周表面之間的距離 設(shè)定為與第二空氣密封空隙AG2的空氣密封構(gòu)件50的內(nèi)周表面與主軸10 的外周表面之間的距離大體相等。另外，第一空氣密封空隙AG1和第二空 氣密封空隙AG2形成為〗吏得第二空氣密封空隙AG2在旋轉(zhuǎn)軸線ZT的方 向上的長(zhǎng)度LG2大于第一空氣密封空隙AGl在旋轉(zhuǎn)軸線ZT的方向上的 長(zhǎng)度LG1。通過這種方式，能使通過笫一空氣密封空隙AGl排出的空氣 量大于通過第二空氣密封空隙AG2排出的空氣量，從而改善密封性能。
另外，采用這樣的構(gòu)造空氣供給通道AL1和AL2在殼體內(nèi)相互不 連接，且空氣從空氣供給源分別供給至空氣供給通道AL1和空氣供給通道 AL2。空氣供給通道AL1連接至第一環(huán)狀槽Ml以〗更向第一環(huán)狀槽Ml供給空氣，且空氣供給通道AL2連接至第三環(huán)狀槽M3以便向第三環(huán)狀槽 M3供給空氣。通過這種方式，可允許從由第一環(huán)狀槽Ml和第一內(nèi)側(cè)空 氣接收槽MA所形成的空氣接收區(qū)AK1以及從由第三環(huán)狀槽M3和作為 第二內(nèi)側(cè)空氣接收槽的內(nèi)側(cè)空氣接收槽MC所形成的空氣接收區(qū)AK3排 出恒定量的空氣。如果空氣供給通道AL1和AL2相互連接，那么，當(dāng)通 過其中一個(gè)空氣接收區(qū)排出空氣的阻力相對(duì)較低時(shí)，則從這個(gè)空氣接收區(qū) 排出的空氣量增加且從另 一 空氣接收區(qū)排出的空氣量減少，這不是優(yōu)選 的。由第二環(huán)狀槽M2和內(nèi)側(cè)空氣接收槽MB所限定的收集空間AK2收 集來自第二空氣密封空隙AG2的空氣和來自第三空氣密封空隙AG3的空 氣，還收集已經(jīng)進(jìn)入的冷卻液、異物等，并且收集的空氣、冷卻液、異物 等都通過排出通道DL排出。
在以上描述中，已描述了將相對(duì)較小的空氣密封構(gòu)件50的位置設(shè)置成 使得空氣密封構(gòu)件50^蓋第一環(huán)狀槽M1的情況.但是，盡管對(duì)空氣密 封構(gòu)件50的尺寸進(jìn)行少量增加，也可以采用這樣的構(gòu)造增大其中的空氣 密封構(gòu)件50的尺寸(空氣密封構(gòu)件50在旋轉(zhuǎn)軸線ZT的方向上的長(zhǎng)度)， 使得空氣密封構(gòu)件50覆蓋第一環(huán)狀槽Ml至第三環(huán)狀槽M3。在這種情況 下，將內(nèi)側(cè)空氣接收槽MB和作為第二內(nèi)側(cè)空氣接收槽的內(nèi)側(cè)空氣接收槽 MC形成于空氣密封構(gòu)件50中。如同在空氣密封構(gòu)件50中與第一環(huán)狀槽 Ml相背離的部分的情況，在與內(nèi)側(cè)空氣接收槽MC相背離的外周表面上 形成作為第二外側(cè)空氣接收槽的外側(cè)空氣接收槽，且所述外側(cè)空氣接收槽 與內(nèi)側(cè)空氣接收槽MC經(jīng)由多個(gè)連通孔或多個(gè)切口相互連通。于是，空氣 供給通道AL2連接至外側(cè)空氣接收槽。
空氣密封構(gòu)件50由鑄鐵或炮銅制成，且主軸10由鐵制成。通過這種 方式，用于空氣密封構(gòu)件50的材料與用于主軸10的材料彼此不同。這就 減小了在空氣密封構(gòu)件50和主軸10相互接觸時(shí)發(fā)生粘結(jié)(咬死等)的可 能性。優(yōu)選地，用于空氣密封構(gòu)件50的材料具有相對(duì)較低的機(jī)械強(qiáng)度(較 高的脆性)，因?yàn)楫?dāng)主軸10和空氣密封構(gòu)件50由于例如工具與工件之間的 碰撞而相互接觸時(shí)，替換本身為相對(duì)較小部件的空氣密封構(gòu)件50與替換主 軸IO相比所需的成本和時(shí)間非常少。
(迷宮式結(jié)構(gòu)部分的細(xì)節(jié))
接下來將參考圖2對(duì)提供了迷宮狀復(fù)雜空間的迷宮式結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述， 所述迷宮狀復(fù)雜空間形成于主軸10與殼體之間的空隙的一部分中以l更減少冷卻液、異物等的i^。主軸10的在前側(cè)從殼體中伸出的伸出部的外周 表面上，沿主軸10的圓周方向形成用于形成迷宮的環(huán)狀槽MR。另外，殼 體蓋構(gòu)件40內(nèi)側(cè)上的凸部40T沿主軸10的徑向方向在整個(gè)周長(zhǎng)上插入所 述用于形成迷宮的環(huán)狀槽MR內(nèi)，并且未到接觸用于形成迷宮的環(huán)狀槽 MR的程度，由此在用于形成迷宮的環(huán)狀槽MR與所述凸部40T之間形成 的迷宮式空隙AGR具有迷宮狀復(fù)雜形式。
如圖2所示，由于殼體蓋構(gòu)件40的凸部40T與主軸10的用于形成迷 宮的環(huán)狀槽MR之間的位置關(guān)系，甚至在其中心部分設(shè)有供主軸10穿過 的孔的圓盤狀殼體蓋構(gòu)件40也不能從前側(cè)向后側(cè)沿旋轉(zhuǎn)軸線ZT附接至軸 承保持蓋構(gòu)件30.相應(yīng)地，將殼體蓋構(gòu)件40分成兩個(gè)或更多部件。在本 實(shí)施方式中，殼體蓋構(gòu)件40在分割線40a處分成上殼體蓋構(gòu)件40U和下 殼體蓋構(gòu)件40D。上殼體蓋構(gòu)件40U和下殼體蓋構(gòu)件40D安裝成使得凸部 40T沿正交于旋轉(zhuǎn)軸線ZT的方向插入用于形成迷宮的環(huán)狀槽MR內(nèi)，并 由螺栓等固定至軸承保持蓋構(gòu)件30 。
主軸10的旋轉(zhuǎn)軸線ZT是水平方向，或者^1相對(duì)于豎直方向以不等于 零的預(yù)定角度傾斜的方向，并且，在將殼體蓋構(gòu)件40劃分成上、下兩半時(shí)， 構(gòu)造成使得殼體蓋構(gòu)件40被劃分成兩個(gè)或更多部件的殼體蓋構(gòu)件40的分 割線40a位于下半部分中。分割線40a設(shè)定為從殼體蓋構(gòu)件40的徑向內(nèi)側(cè) 向徑向外側(cè)往下傾斜。由此，即4吏當(dāng)冷卻液或類似物在分割線40a處ii^ 時(shí)，i4^的冷卻液向下流動(dòng)且不會(huì)到達(dá)主軸10與殼體之間的空隙。
接下來，將參考圖3A至圖3C對(duì)用于噴射冷卻液的噴射裝置進(jìn)行描述。 圖3A示出了對(duì)應(yīng)于圖1所示主軸裝置的主軸裝置，所述主軸裝置包括多 個(gè)冷卻液噴嘴CN，用于在殼體的前面上噴射(排出)冷卻液。注意，冷 卻液噴嘴CN的數(shù)目可以是一個(gè).圖3B示出了圖3A的A-A截面，所述 截面示出了在本實(shí)施方式的情況下如何容置冷卻液噴嘴CN的示例。圖3C 示出了容置冷卻液噴嘴CN的常規(guī)方式，用于與圖3B所示容置方式相比 較。多個(gè)容置孔30K從前側(cè)向后側(cè)形成于殼體的抵接殼體蓋構(gòu)件40的前 端部(在這種情況下為軸^c保持蓋構(gòu)件30的前端部)中，所述容置孔30K 容置冷卻液噴嘴以便不讓冷卻液噴嘴從殼體中伸出。另外，在殼體蓋構(gòu)件 40中對(duì)應(yīng)于容置孔30K的位置處形成開口 40K。每個(gè)冷卻液噴嘴CN的軸 線方向和每個(gè)容置孔30K的軸線方向都傾斜地指向噴射冷卻液的方向。如 上所述，被劃分成兩個(gè)或更多部件的殼體蓋構(gòu)件40 ;i從正交于旋轉(zhuǎn)軸線ZT的方向安裝的，因此，為了避免冷卻液噴嘴CN的干涉，設(shè)計(jì)成使得 在殼體的抵接殼體蓋構(gòu)件40的前端部上不存在任何凹部(凸部)。
對(duì)于圖1B所示主軸裝置1的正視圖(在圖1B中省略了工具T和工具 保持件H)，噴射至工具T的頂部、工件W的被加工部分等處的冷卻液沿 著各種方向以各種速度飛向各種位置。當(dāng)冷卻液或類似物通過主軸10與殼 體(在這種情況下為殼體蓋構(gòu)件40)之間的空隙ii^時(shí)，t的冷卻液不 能進(jìn)入到更內(nèi)部的區(qū)域，除非該冷卻液首先經(jīng)過由用于形成迷宮的環(huán)狀槽 MR和凸部40T所提供的具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的迷宮式密封部。因?yàn)槊詫m式密封 部具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，所以即使是沿旋轉(zhuǎn)軸線ZT的方向以高速飛行的冷卻液 也會(huì)動(dòng)量減小并喪失冷卻液進(jìn)入時(shí)的速度，另外，會(huì)因?yàn)樯⑸涠估鋮s液 量減少，籍此使得這樣的冷卻液難以^到更內(nèi)部的區(qū)域中。
在迷宮式密封部的后側(cè)，用于將通過殼體與主軸10之間的空隙ii/v的 諸如冷卻液之類的流體以及異物排出的排出通道DL2 (參見圖1A和1B) 形成在殼體的下部。在迷宮式密封部的后側(cè)，沿主軸10的圓周方向在整個(gè) 外圍上形成收集空間AKK,該收集空間AKK在尺寸上大于迷宮式空隙 AGR中的空間。收集空間AKK由沿圓周方向形成于殼體蓋構(gòu)件40的內(nèi) 周表面上的環(huán)狀槽Ma以及沿圓周方向形成于主軸10的外周表面上的環(huán)狀 槽MK所限定(在圖2所示示例中，環(huán)狀槽Ma部分地由空氣密封構(gòu)件50 形成)。主軸10的面向收集空間AKK的外周表面(環(huán)狀槽MK的底部) 形成為傾斜的表面，〗吏得從后側(cè)向前側(cè)主軸10的直徑增大。由于所述傾斜 的表面，即使當(dāng)冷卻液或類似物ii^收集空間AKK時(shí)，進(jìn)入的冷卻液由 于主軸10的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力而沿所述傾斜的表面沿著向上方向移動(dòng) (即，從后側(cè)向前側(cè)的方向)。由此，所述傾斜的表面提供了使得冷卻液 難以i^到更內(nèi)部的區(qū)域的結(jié)構(gòu)。排出通道DL2在殼體蓋構(gòu)件40與軸承 保持蓋構(gòu)件30之間的分界部分處形成于面向環(huán)狀槽MK的下部(參見圖 1A和1B)，并與收集空間AKK連通。在相對(duì)于收集空間AKK的更內(nèi)部 的區(qū)域中，設(shè)置上述空氣密封空隙AG1至AG4,且?guī)缀鯖]有冷卻液或類 似物經(jīng)過所有空隙并到達(dá)軸承J。由此，可能適當(dāng)防止軸承J的咬死，并 改善主軸裝置1的可靠性。
本發(fā)明不局限于由實(shí)施方式和各種改型所描述的外觀、結(jié)構(gòu)等，且能 夠在本發(fā)明的精神范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)元件的添加和移除。另外，在實(shí)施方式的描 述中所使用的值是通過示例的方式給出的，本發(fā)明并不局限于這些值。
權(quán)利要求
1.一種主軸裝置(1)，包括殼體(20，30)和主軸(10)，所述主軸(10)插入所述殼體(20，30)內(nèi)，并由軸承(J)支承以便能夠相對(duì)于所述殼體(20、30)旋轉(zhuǎn)，所述主軸裝置(1)的特征在于，在所述主軸(10)的沿著所述主軸(10)的旋轉(zhuǎn)軸線(ZT)于前側(cè)從所述殼體(20，30)伸出的伸出部上，沿著所述主軸(10)的圓周方向形成用于形成迷宮的環(huán)狀槽(MR)；殼體蓋構(gòu)件(40)具有凸部(40T)，所述凸部(40T)沿所述主軸(10)的徑向方向插入所述用于形成迷宮的環(huán)狀槽(MR)內(nèi)，在整個(gè)外圍上未到接觸所述用于形成迷宮的環(huán)狀槽(MR)的內(nèi)表面的程度，在所述凸部(40T)插入所述用于形成迷宮的環(huán)狀槽(MR)的狀態(tài)下所述殼體蓋構(gòu)件(40)在所述殼體(20，30)前側(cè)固定至所述殼體(20，30)；所述凸部(40T)與所述用于形成迷宮的環(huán)狀槽(MR)之間的空隙形成迷宮式密封部(60)；并且，所述殼體蓋構(gòu)件(40)構(gòu)造為使得所述殼體蓋構(gòu)件(40)能夠相對(duì)于所述用于形成迷宮的環(huán)狀槽(MR)的圓周被劃分成至少兩個(gè)部件。
2. 如權(quán)利要求l所述的主軸裝置(1)，其中，所迷主軸(10)的旋轉(zhuǎn)軸線(ZT)定向于水平方向，或者定向于相對(duì) 于豎直方向傾斜預(yù)定的角度的方向，而且，當(dāng)所述殼體蓋構(gòu)件(40)固定至所述殼體(20， 30)時(shí)，構(gòu)造為使得 能夠?qū)⑺鰵んw蓋構(gòu)件(40 )劃分成至少兩個(gè)部件的所述殼體蓋構(gòu)件(40 ) 的分割線(40a)從所述殼體蓋構(gòu)件(40 )的徑向內(nèi)側(cè)到徑向外側(cè)向下傾斜。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的主軸裝置(1 )，其中，將通過所述殼體(20， 30)與所述主軸(10)之間的空隙ift^的流體 和異物排出的排出通道(DL2)在與所述迷宮式密封部(60)的前側(cè)相反 的所述迷宮式密封部(60)的后側(cè)形成于所述殼體(20， 30)的下部中。
4.如權(quán)利要求3所述的主軸裝置(1 )，其中，在所述迷宮式密封部(60)的后側(cè)沿所述主軸(10)的外周表面形成 收集空間(AKK )，所述收集空間(AKK)是尺寸大于所述迷宮式密封部 (60)的空隙的空間，其中，所述排出通道(DL2)連接至所述收集空間 (AKK)。
5.如權(quán)利要求4所述的主軸裝置(1 )，其中，限定所述收集空間(AKK)的所述主軸(10)的外周表面是傾斜的， 4吏得所述主軸(10)的直徑從后側(cè)向前側(cè)增大。
6. 如權(quán)利要求1或2所述的主軸裝置(1 )，進(jìn)一步包括噴射冷卻液 的冷卻液噴嘴(CN)，其中，在所述殼體(20， 30)的前端部中，對(duì)應(yīng)于所述冷卻液噴嘴(CN) 從前側(cè)向后側(cè)形成容置孔(30K)，所述容置孔(30K)容置所述冷卻液噴 嘴(CN),使得所述冷卻液噴嘴(CN)不從所述殼體(20， 30)中伸出， 固定至所述殼體(20， 30)的所述殼體蓋構(gòu)件(40)在所述前端部上M 所述殼體(20， 30),而且，在對(duì)應(yīng)于所述容置孔(30K)的位置處在所述殼體蓋構(gòu)件(40)中形 成開口 (40K)。
7. 如權(quán)利要求1或2所述的主軸裝置(1 )，其中，在所述殼體(20， 30)中具有空氣供給通道(AL1、 AL2)，空氣供給 源連接至所述空氣供給通道(AL1、 AL2);從所述迷宮式密封部(60)的后側(cè)到所述軸承(J)的前側(cè)，在所述主 軸(10 )的外周表面上沿所述主軸(10 )的圓周方向形成第一環(huán)狀槽(Ml )、 第二環(huán)狀槽(M2)以及第三環(huán)狀槽(M3)，所述第一環(huán)狀槽(Ml)至笫 三環(huán)狀槽(M3)以此順序平行地i更置；所述第一環(huán)狀槽(Ml)和所述第三環(huán)狀槽(M3)連接至所述空氣供 給通道(AL1、 AL2);并且，所述主軸裝置(1 )設(shè)有非接觸式空氣密封部，在所述非接觸式空氣密封部中，通過所述空氣供給通道(AL1、 AL2)供給的空氣排出至以下空 氣密封空隙內(nèi)由所述主軸(10)的處于所述第一環(huán)狀槽(Ml)的前側(cè)和 后側(cè)的外周表面與所述殼體(20， 30)的面向所述主軸(10)的外周表面 的對(duì)應(yīng)內(nèi)周表面所限定的空氣密封空隙；以及，由所述主軸(10)的處于 所述第三環(huán)狀槽(M3)的前側(cè)和后側(cè)的外周表面與所述殼體(20， 30)的 面向所述主軸(10)的外周表面的對(duì)應(yīng)內(nèi)周表面所限定的空氣密封空隙。
全文摘要
一種主軸裝置(1)，設(shè)置有殼體(20，30)和主軸(10)，在主軸(10)的于前側(cè)從殼體(20，30)伸出的伸出部的外周表面上，沿著主軸(10)的圓周方向形成用于形成迷宮的環(huán)狀槽(MR)。具有凸部的殼體蓋構(gòu)件(40)在所述殼體的前側(cè)固定至所述殼體(20，30)，并在所述凸部與所述用于形成迷宮的環(huán)狀槽(MR)之間形成迷宮式密封部(60)，所述凸部插入所述用于形成迷宮的環(huán)狀槽(MR)內(nèi)，在整個(gè)外圍上未到接觸所述用于形成迷宮的環(huán)狀槽(MR)的內(nèi)表面的程度。所述殼體蓋構(gòu)件(40)構(gòu)造為使得能夠相對(duì)于所述用于形成迷宮的環(huán)狀槽(MR)的圓周將所述殼體蓋構(gòu)件(40)劃分成至少兩個(gè)部件。
文檔編號(hào)F16J15/40GK101561046SQ20091013448
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月18日
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