CN109707746B - 轴承密封结构及包括该密封结构的电主轴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了轴承密封结构和具有该密封结构的电主轴，属于加工机床设备领域。该轴承密封结构包括下盖、锁紧件和防护盖；锁紧件与防护盖连接形成转动组件，下盖与转动组件之间具有间隙通道；下盖设有若干倾斜通道，倾斜通道往接近第二侧面侧延伸，倾斜通道接近第二侧面侧具有第一出气口，第一出气口与间隙通道连通；转动组件上设有斜槽，斜槽具有槽口与侧槽面，侧槽面往接近防护盖的方向倾斜延伸，槽口与间隙通道连通；该电主轴包括上述轴承密封结构，还包括轴芯、轴承和机体本体；该轴承密封结构通过倾斜通道和斜槽的配合，使得既保证了密封效果又避免吹干轴承内的润滑介质；具有该密封结构的电主轴，性能稳定且寿命长。

Description

轴承密封结构及包括该密封结构的电主轴

技术领域

本发明涉及加工机床设备，尤其涉及轴承密封结构和包括该轴承密封结构的电主轴。

背景技术

目前，随着现代机械的发展，工业领域提出工业4.0的概念，电主轴的应用范围也越来越广。电主轴是精密部件，广泛应用于高转速、高精度的加工中心上，其中的核心部件是高速精密的主轴轴承，在高速运行情况下，任何微小杂质进入到主轴轴承，均可能引起主轴振动，甚至损坏轴承，对主轴的工作精度和寿命产生影响，电主轴的轴承密封结构对电主轴的精度、可靠性和工作寿命而言，起到至关重要的作用。

但是，现有的轴承密封结构存在以下缺陷：

(1)采用迷宫密封结构，采用错列型的密封件，形成曲折或阶梯形的密封通道，对杂质形成多层阻隔，以达到防尘防水的效果，但该密封结构还存在一定的泄漏风险，部分微小轻质杂质或水分仍然可以经过迷宫密封通道进入轴承；

(2)采用气幕密封结构，采用套设在主轴上的气封环，气封环连通外部高压气体，气封环上均匀的分布出气孔，出气孔出气吹出杂质，以达到防尘防水的效果；但该气幕密封结构，吹气的时候，部分气体会往轴承方向吹，不仅会将杂质带向轴承；当轴承为采用脂润滑的轴承时，还会吹干轴承上的润滑脂；从而降低轴承性能，影响电主轴的使用寿命。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种密封效果好的轴承密封结构。

本发明的目的之二在于提供一种工作精度提高和主轴寿命增长的电主轴。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

轴承密封结构，包括下盖、锁紧件和防护盖；所述锁紧件与所述防护盖连接形成转动组件，所述转动组件具有相对的第一侧面与第二侧面；所述下盖设于所述转动组件的第二侧面侧，所述下盖与所述转动组件之间具有间隙通道；

所述下盖设有若干倾斜通道，所述倾斜通道往接近所述第二侧面侧延伸，所述倾斜通道接近所述第二侧面侧具有第一出气口，所述第一出气口与所述间隙通道连通；所述转动组件上设有斜槽，所述斜槽具有槽口与侧槽面，所述侧槽面往接近所述防护盖的方向倾斜延伸，所述槽口与所述间隙通道连通。

进一步地，所述间隙通道包括第一过渡间隙和第二过渡间隙；

所述锁紧件与所述下盖之间形成所述第一过渡间隙，所述防护盖与所述下盖之间形成所述第二过渡间隙；所述斜槽设于所述锁紧件，所述第一出气口通过所述第二过渡间隙与所述第一过渡间隙连通。

进一步地，所述下盖包括下盖本体和下盖内套，所述下盖内套套设于所述转动组件外，所述下盖内套的内壁与所述转动组件间隙配合，所述下盖内套的外壁与所述下盖本体连接；

所述倾斜通道设于所述下盖内套，所述下盖本体设有进气通道，所述进气通道与所述倾斜通道连通。

进一步地，所述防护盖包括防护盖本体和伞状延伸体，所述防护盖本体的第二侧面往远离所述第一侧面的方向延伸设有所述伞状延伸体，所述伞状延伸体具有往接近所述锁紧件方向凸出的弧形延伸面。

进一步地，所述间隙通道还包括第三间隙通道，所述锁紧件顶部与所述下盖本体之间形成所述第三间隙通道，所述第三间隙通道为具有至少两处弯折的曲折形间隙通道。

进一步地，所述下盖内套具有第一套部和第二套部，所述第一套部与所述锁紧件之间间隙配合，所述第二套部与所述防护盖之间间隙配合；所述第一出气口设于所述第二套部。

进一步地，所述进气通道具有往接近所述防护盖方向倾斜的过渡通道段，所述过渡通道段与所述倾斜通道连通。

进一步地，所述间隙通道还包括出气间隙通道；所述下盖与所述防护盖的第二侧面之间形成所述出气间隙通道，所述出气间隙通道与所述第二过渡间隙连通，所述出气间隙通道为曲折形间隙通道。

进一步地，所述防护盖的第二侧面往远离所述锁紧件的方向上依次连接延伸有第一竖直面、第一水平面、第二竖直面和第二水平面；所述第一竖直面、所述第一水平面、所述锁紧件、所述下盖本体之间形成配合腔，所述下盖内套设于所述配合腔内；所述下盖本体具有往接近所述防护盖方向延伸的凸块；

所述下盖内套与所述第一水平面之间形成第一间隙段，所述凸块与所述第二竖直面之间形成第二间隙段，所述凸块与所述第二水平面之间形成的第三间隙段；所述出气间隙通道由所述第一间隙段、所述第二间隙段和所述第三间隙段依次连通形成，所述第一间隙段与所述第二过渡间隙连接。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种电主轴，包括上述方案所述的轴承密封结构，还包括轴芯、轴承和机体本体；所述轴芯穿设于所述机体本体内，所述轴芯与所述机体本体之间设有所述轴承，所述轴承包括外环、内环和滚动组件；

所述锁紧件为锁紧螺母，所述锁紧螺母套设于所述轴芯上且与所述轴芯螺纹连接，所述内环通过所述锁紧螺母与所述轴芯固定，所述防护盖套设于所述轴芯上且与锁紧螺母连接；所述下盖本体与所述机体本体连接，所述外环通过所述下盖本体与所述机体本体固定；所述滚动组件与所述下盖本体之间存在转动间隙；

所述机体本体设有气流通道，所述气流通道与所述进气通道连通，所述进气通道远离所述下盖本体的一端用于与气源连通。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)在下盖上设置倾斜通道，倾斜通道的第一出气口与间隙通道连通；在转动组件上设有斜槽，且斜槽往接近防护盖的方向延伸，斜槽的槽口与间隙通道连通；该轴承密封装置在使用时，由倾斜通道吹出的气体往间隙通道远离轴承的方向吹气，具有更好的方向性，可以起到更好的密封的效果；

(2)转动组件绕其旋转轴线旋转时，在斜槽内因离心力不同产生气压差，使得斜槽内可以形成远离旋转轴线方向的气流，由斜槽槽口吹出的气流能够往接近防护盖的方向吹，用于抵消由倾斜通道吹出的可能由气幕密封结构往轴承方向吹的气体，即往接近锁紧件顶部的方向吹的气体，即接近轴承的方向吹的气体，起到防止气幕密封用的风流吹干轴承润滑脂的效果；

(3)斜槽的侧槽面和下盖的倾斜通道均往接近防护盖的方向延伸，使得由气压差产生(在斜槽内产生)的抵消气流，与流经倾斜通道的用于实现气幕密封效果的气幕密封气流配合，具有更好的方向性，使得气幕密封气流能够顺利快速地沿间隙通道往轴承密封结构外部的方向(往远离轴承的方向)流动，增强防水防尘的效果。

附图说明

图1为本发明的轴承密封结构的剖视图；

图2为本发明的设有轴承密封结构的电主轴的剖视图；

图3为本发明的下盖内套的结构示意图；

图4为本发明的下盖内套的剖视图；

图5为本发明的锁紧件的剖视图；

图中：100、转动组件；101、斜槽；1011、侧槽面；110、锁紧件；1101、第一凸块；1102、第一凹槽；120、防护盖；1201、伞状延伸体；1202、弧形延伸面；200、下盖；201、倾斜通道；2011、第一出气口；210、下盖本体；2101、进气通道；220、下盖内套；301、第三间隙通道；3021、第一间隙段；3022、第二间隙段；3023、第三间隙段；400、轴芯；500、轴承；600、机体本体；601、气流通道。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

需要说明的是，本发明的轴承密封结构不仅可以用于电主轴以实现对轴承的密封(如可用于卧式加工中心的电主轴)，还可以用于其他轴结构以实现密封。

如图1～5所示，本实施例提供了轴承密封结构，包括下盖200、锁紧件110和防护盖120，锁紧件110与防护盖120连接形成转动组件100，转动组件100具有相对的第一侧面与第二侧面，下盖200设于转动组件100的第二侧面侧，下盖200与转动组件100之间具有间隙通道；该轴承密封结构在使用时，用于安装于主轴上，转动组件100的第一侧面与主轴连接以实现与主轴的同步转动，下盖200与机体连接，下盖200用于配合转动组件100实现密封效果，以对轴承500实现密封，转动组件100与下盖200之间留有间隙通道，间隙通道的内部端口与轴承500底面连通，间隙通道外部端口与轴承密封结构(或主轴外部)连通，以保证主轴相对机体转动时，转动组件100与下盖200能发生相对绕轴转动。

具体地，为了提高对轴承500的密封效果，克服现有技术中迷宫密封结构和气幕密封结构所存在的缺陷，如图1、3、4所示，下盖200设有若干倾斜通道201，倾斜通道201用于与气源连通，以通入气体或高压气体，倾斜通道201往接近第二侧面侧延伸，倾斜通道201接近第二侧面侧具有第一出气口2011，第一出气口2011与间隙通道连通，气体沿倾斜通道201往间隙通道的外部端口吹出，以避免杂质或水分沿间隙通道进入轴承500内，保证轴承500的密封效果；转动组件100上设有斜槽101，斜槽101可以设于锁紧件110上，也可以设于防护盖120上，如图1、5所示，斜槽101具有槽口与侧槽面1011，侧槽面1011往接近防护盖120的方向倾斜延伸，槽口与间隙通道连通，当转动组件100与主轴轴芯400配合同步转动时，由于侧槽面1011上端比下端更加接近旋转轴线，转动组件100转动时，产生侧槽面1011两端具有气压差，形成了远离旋转轴线方向的气流，气流吹向间隙通道，使得斜槽101槽口吹出的抵消气流可以抵消可能由倾斜通道201往轴承500方向吹的气流(气幕密封气流)，避免了气流吹向轴承500，吹干轴承500内的润滑脂或其他润滑介质，以在保证轴承500密封时保证轴承500的正常工作。

具体地，当该轴承密封结构在使用时，由斜槽101槽口往间隙通道吹出的气流为抵消气流，由倾斜通道201吹出并往间隙通道外部端口流动的气流为气幕密封气流，由倾斜通道201吹出并往间隙通道内部端口流动的气流为干扰气流。

具体地，通过在下盖200上设置倾斜通道201，倾斜通道201的第一出气口2011与间隙通道连通；在转动组件100上设有斜槽101，且斜槽101往接近防护盖120的方向延伸，斜槽101的槽口与间隙通道连通；该轴承500密封装置在使用时，由于倾斜通道201相对间隙通道倾斜设置，气幕密封气流具有更好的方向性，可以起到更好的密封的效果；且斜槽101的侧槽面1011和下盖200的倾斜通道201均往接近防护盖120的方向延伸，斜槽101侧槽面1011相对于间隙通道倾斜设置，使得抵消气流也具有较好的方向性，使得抵消气流不仅可以用于阻挡干扰气流往间隙通道内部端口流动以避免气体吹干轴承500润滑介质，抵消气流还有助于气幕密封气流顺利快速地沿间隙通道往间隙通道外部端口的方向(往远离轴承500的方向)流动，增强防水防尘的密封效果。

优选地，为了能够在转动组件100旋转时产生更强劲的抵消气流，斜槽101的数量为多个，斜槽101沿竖向间隔设置。本实施例的斜槽101数量为2个。

优选地，为了使得抵消气流能够有效阻挡干扰气流往锁紧件110远离防护盖120的一侧流动，斜槽101到锁紧件110顶部的距离大于第一出气口2011到锁紧件110顶部的距离。

当然，还可以通过以下方式实现抵消气流阻挡气幕密封气流往锁紧件110顶部流动：斜槽101侧槽面1011相对于防护盖120底部的倾斜角度小于倾斜通道201相对于防护盖120底部的倾斜角度，且在径向方向上，第一出气口2011相对于斜槽101的槽口更加远离锁紧件110顶部或第一出气口2011在径向上的投影被斜槽101槽口在径向上的投影覆盖；通过将倾斜通道201的倾斜角度设置较大，使得由倾斜通道201吹出的气流相对与抵消气流更具有往间隙通道外部端口方向流通的方向性，使得不容易产生干扰气流，且使得抵消气流更容易阻挡干扰气流。

优选地，为了便于在转动组件100绕起旋转轴线转动时，斜槽101内产生的抵消气流能够更好地阻挡干扰气流，间隙通道包括第一过渡间隙和第二过渡间隙；锁紧件110与下盖200之间形成第一过渡间隙，防护盖120与下盖200之间形成第二过渡间隙；斜槽101设于锁紧件110，第一出气口2011通过第二过渡间隙与第一过渡间隙连通。

具体地，为了有效提高由斜槽101吹出的抵消气流的抵消作用，第一过渡间隙与第二过渡间隙连接形成直线型过渡间隙，通过上述设置，使得由倾斜通道201吹出的气流和抵消气流进入直线型过渡间隙后，抵消气流沿直线型过渡间隙即可作用于由倾斜通道201吹出的气流，既可以实现将斜槽101槽口和第一出气口2011错位设置，又可以使得斜槽101吹出的抵消气流经过最少的损耗，即可用于阻挡干扰气流，有效保证抵消气流的阻挡效率。

优选地，为了方便实现气幕密封，下盖200包括下盖本体210和下盖内套220，下盖内套220套设于转动组件100外，下盖内套220的内壁与转动组件100间隙配合，下盖内套220的外壁与下盖本体210连接；倾斜通道201设于下盖内套220，下盖本体210设有进气通道2101，进气通道2101与倾斜通道201连通。

具体地，下盖内套220为环状内套，且下盖内套220绕其中心轴线均匀地间隔地设置有若干倾斜通道201，以有效提高气幕密封效果。

优选地，为了进一步避免该轴承密封结构在使用时，外部加工环境飞溅的液体或杂质(如切削液、切屑、气体等)进入间隙通道；防护盖120包括防护盖120本体和伞状延伸体1201，防护盖120本体的第二侧面往远离第一侧面的方向延伸设有伞状延伸体1201，伞状延伸体1201具有往接近锁紧件110方向凸出的弧形延伸面1202，弧形延伸面1202为向外翻卷的形状，外部加工环境飞溅的液体可以由弧形延伸面1202的大端外圆甩出，在转动组件100旋转时(在主轴运转时)，弧形延伸面1202配合防护盖120本体所实现的甩水效果更佳。

优选地，为了加强密封效果，间隙通道还包括第三间隙通道301，锁紧件110顶部与下盖本体210之间形成第三间隙通道301，第三间隙通道301为具有至少两处弯折的曲折形间隙通道，即使得由间隙通道外部端口往间隙通道内部端口的通道延伸方向上，依次具有气幕密封(气幕密封气流)、动压密封(抵消气流)以及迷宫密封(第三间隙通道301)，使得即使干扰气流受到抵消气流阻挡后还具有部分气体流向间隙通道内部端口时，第三间隙通道301的曲折可以有效减弱残余干扰气流的强度，有效保证“采用气幕密封的轴密封结构不会造成轴承500内的润滑介质干燥”。

具体地，如图1、5所示，锁紧件110远离防护盖120侧具有第一凸块1101和第一凹槽1102，下盖本体210接近防护盖120侧具有第二凸块和第二凹槽，第二凸块***第一凹槽1102，第一凸块1101***第二凹槽，以形成曲折的第三间隙通道301。

优选地，为了方便使得斜槽101槽口与第一出气口2011错开设置，下盖内套220具有第一套部和第二套部，第一套部与锁紧件110之间间隙配合，第二套部与防护盖120之间间隙配合；斜槽101设于锁紧件110，第一出气口2011设于第二套部。

优选地，为了提高倾斜通道201倾斜吹气的效果，进气通道2101具有往接近述防护盖120方向倾斜的过渡通道段，过渡通道段与倾斜通道201连通。

优选地，间隙通道还包括出气间隙通道；下盖200与防护盖120的第二侧面之间形成出气间隙通道，出气间隙通道与第二过渡间隙连通，出气间隙通道为曲折形间隙通道，这样使得杂质若要由外部加工环境进入间隙通道时，既受到曲折的出气间隙通道的阻挡，又受到气幕密封气流的阻挡，大大增大了密封效果。

优选地，为了方便形成曲折的出气间隙通道，防护盖120的第二侧面往远离锁紧件110的方向上依次连接延伸有第一竖直面、第一水平面、第二竖直面和第二水平面；第一竖直面、第一水平面、锁紧件110、下盖本体210之间形成配合腔，下盖内套220设于配合腔内；下盖本体210具有往接近防护盖120方向延伸的凸块；下盖内套220与第一水平面之间形成第一间隙段3021，凸块与第二竖直面之间形成第二间隙段3022，凸块与第二水平面之间形成的第三间隙段3023；出气间隙通道由第一间隙段3021、第二间隙段3022和第三间隙段3023依次连通形成，第一间隙段3021与第二过渡间隙连接。

如图2所示，本实施例还提供了一种电主轴，该电主轴包括上述方案所记载的轴承密封结构，还包括轴芯400、轴承500和机体本体600；轴芯400穿设于机体本体600内，轴芯400与机体本体600之间设有轴承500，轴承500包括外环、内环和滚动组件；锁紧件110为锁紧螺母，锁紧螺母套设于轴芯400上且与轴芯400螺纹连接，内环通过锁紧螺母与轴芯400固定，防护盖120套设于轴芯400上且与锁紧螺母连接；下盖本体210与机体本体600连接，外环通过下盖本体210与机体本体600固定；滚动组件与下盖本体210之间存在转动间隙；机体本体600设有气流通道601，气流通道601与进气通道2101连通，进气通道2101远离下盖本体210的一端用于与气源连通。使用了上述轴承密封结构的电主轴，密封效果好，有利于提高电主轴的工作精度，稳定轴承500性能，增长电主轴使用寿命。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (9)

1.轴承密封结构，其特征在于：

包括下盖、锁紧件和防护盖；所述锁紧件与所述防护盖连接形成转动组件，所述转动组件具有相对的第一侧面与第二侧面；所述下盖设于所述转动组件的第二侧面侧，所述下盖与所述转动组件之间具有间隙通道；

所述下盖设有若干倾斜通道，所述倾斜通道往接近所述第二侧面侧延伸，所述倾斜通道接近所述第二侧面侧具有第一出气口，所述第一出气口与所述间隙通道连通；所述转动组件上设有斜槽，所述斜槽具有槽口与侧槽面，所述侧槽面往接近所述防护盖的方向倾斜延伸，所述槽口与所述间隙通道连通；所述间隙通道包括第二过渡间隙，所述间隙通道还包括出气间隙通道；所述下盖与所述防护盖的第二侧面之间形成所述出气间隙通道，所述出气间隙通道与所述第二过渡间隙连通，所述出气间隙通道为曲折形间隙通道。

2.如权利要求1所述的轴承密封结构，其特征在于：

所述间隙通道还包括第一过渡间隙；

所述锁紧件与所述下盖之间形成所述第一过渡间隙，所述防护盖与所述下盖之间形成所述第二过渡间隙；所述斜槽设于所述锁紧件，所述第一出气口通过所述第二过渡间隙与所述第一过渡间隙连通。

3.如权利要求2所述的轴承密封结构，其特征在于：

所述下盖包括下盖本体和下盖内套，所述下盖内套套设于所述转动组件外，所述下盖内套的内壁与所述转动组件间隙配合，所述下盖内套的外壁与所述下盖本体连接；

所述倾斜通道设于所述下盖内套，所述下盖本体设有进气通道，所述进气通道与所述倾斜通道连通。

4.如权利要求3所述的轴承密封结构，其特征在于：

所述防护盖包括防护盖本体和伞状延伸体，所述防护盖本体的第二侧面往远离所述第一侧面的方向延伸设有所述伞状延伸体，所述伞状延伸体具有往接近所述锁紧件方向凸出的弧形延伸面。

5.如权利要求3所述的轴承密封结构，其特征在于：

所述间隙通道还包括第三间隙通道，所述锁紧件顶部与所述下盖本体之间形成所述第三间隙通道，所述第三间隙通道为具有至少两处弯折的曲折形间隙通道。

6.如权利要求3所述的轴承密封结构，其特征在于：

所述下盖内套具有第一套部和第二套部，所述第一套部与所述锁紧件之间间隙配合，所述第二套部与所述防护盖之间间隙配合；所述第一出气口设于所述第二套部。

7.如权利要求3所述的轴承密封结构，其特征在于：

所述进气通道具有往接近所述防护盖方向倾斜的过渡通道段，所述过渡通道段与所述倾斜通道连通。

8.如权利要求3所述的轴承密封结构，其特征在于：

所述防护盖的第二侧面往远离所述锁紧件的方向上依次连接延伸有第一竖直面、第一水平面、第二竖直面和第二水平面；所述第一竖直面、所述第一水平面、所述锁紧件、所述下盖本体之间形成配合腔，所述下盖内套设于所述配合腔内；所述下盖本体具有往接近所述防护盖方向延伸的凸块；

所述下盖内套与所述第一水平面之间形成第一间隙段，所述凸块与所述第二竖直面之间形成第二间隙段，所述凸块与所述第二水平面之间形成的第三间隙段；所述出气间隙通道由所述第一间隙段、所述第二间隙段和所述第三间隙段依次连通形成，所述第一间隙段与所述第二过渡间隙连接。

9.一种电主轴，包括如权利要求3-8任一项所述的轴承密封结构，其特征在于：

还包括轴芯、轴承和机体本体；所述轴芯穿设于所述机体本体内，所述轴芯与所述机体本体之间设有所述轴承，所述轴承包括外环、内环和滚动组件；

所述锁紧件为锁紧螺母，所述锁紧螺母套设于所述轴芯上且与所述轴芯螺纹连接，所述内环通过所述锁紧螺母与所述轴芯固定，所述防护盖套设于所述轴芯上且与锁紧螺母连接；所述下盖本体与所述机体本体连接，所述外环通过所述下盖本体与所述机体本体固定；所述滚动组件与所述下盖本体之间存在转动间隙；

所述机体本体设有气流通道，所述气流通道与所述进气通道连通，所述进气通道远离所述下盖本体的一端用于与气源连通。

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