[实用新型]电主轴的滑动轴承密封结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及机械制造领域，尤其涉及电机内装式电主轴的滑动轴承密封结构。

背景技术

以高切削速度、高进给速度、高加工精度为主要特征的高速精密加工是当代四大先进制造技术之一，是继数控技术之后使制造技术产生第二次革命性飞跃的一项高新技术。高速精密加工机床不仅具有极高的生产效率，而且可显著地提高零件的加工精度和表面质量。高速精密机床的主轴作为核心功能部件，其性能的高低直接影响到高速精密加工机床的整体发展水平。高速精密电主轴是一种基于轴承技术、精密制造与装配技术的高度机电一体化的高科技产品。其特点在于，将电机的功能与机床主轴功能从结构上融为一体，省去了复杂的中间传动环节，具有调速范围宽、转动惯量小、可快速起动和停车、易于实现无级调速和精密控制等优点。随着现代制造业向高速度、高精度、高效率方向的飞速发展，对机床主轴单元的性能要求越来越高，电主轴正逐步取代传统的皮带传动式机械主轴，成为现代机床主轴的主流结构。目前，应用于高速精密电主轴的轴承主要有磁悬浮轴承、空气轴承、滚动轴承和液体滑动轴承。其中，磁悬浮轴承转速高，磨损小，但由于其控制系统复杂，造价高，其作为电主轴的实用性受到限制。空气轴承具有转速高，磨损小，精度高的优点，但由于其刚度小，承载能力有限，只能用于微小切削力加工的小功率主轴上。滚动轴承是目前电主轴的主要支撑结构，具有速度高、结构简单、可批量生产、维修时可以整体更换等优点，但是存在两个固有的不足：一是由于滚动轴承是在接触状态下高频率旋转工作，不可避免地存在摩擦磨损和疲劳磨损，使用寿命较短，工作一段时间之后，必须拆开主轴进行维修，并且主轴的维修及装配工艺复杂，对维修人员的水平要求很高，维修或更换主轴需要花费很多的时间和成本，对机床的生产作业效率造成不良影响；二是由于滚动轴承是依靠有限个滚动体的刚性接触提供承载力，在轴承内外滚道与滚珠接触到的地方应力很高，而没有接触到的地方应力较小，在圆周方向上必然存在着变形不均匀的现象，因此采用滚动轴承作为支撑的电主轴不适用于对加工精度和表面光洁度要求非常高的场合，如精密磨床、精密镗床等。

液体滑动轴承由于承载能力强、润滑介质具有阻尼减振和“均化”误差的作用，因此采用液体滑动轴承作为支撑的机床主轴刚性好、回转精度高，非常适合于作为精密机床如精密磨床和精密镗床的主轴部件。目前工程上采用液体滑动轴承作为支撑的电主轴常为电机后置式结构或电机直联式结构，即电机定转子位于前后轴承的后端，这种结构存在以下弱点：一是结构尺寸大、轴承受力情况差、不利于机床结构紧凑化；二是重量大，插补响应慢，轮廓形面加工精度难以保证；三是后置电机容易造成载荷偏载，偏载负荷容易导致轴承温升升高，不利于提高速度和精度。如果采用电机内装式液体动静压电主轴结构，则具有如下明显优点：一是重量减小约50％，当主轴头作为机床的移动部件实行全数控插补运动中，系统响应速度很快，工件轮廓加工精度更高；二是结构尺寸减小约50％，有利于机床头架和尾架的布置，由于可以很方便地避免加工过程中后置电机与尾架或工件干涉，可提高机床的加工工件的尺寸范围，减小机床结构尺寸；三是轴承受力状况明显改善，温升明显降低，转速和精度更高。

但是，电机内装式电主轴在使用过程中存在前后滑动轴承泄漏的液体难以密封的问题，如果泄漏的油或水等液体侵入电机定子和电机转子，容易导致腐蚀和绝缘损坏，缩短电主轴的使用寿命，导致维修成本增高。现有一种密封结构，在主轴上开设环形槽，在滑动轴承上开设与环形槽对应的挡液槽，这种结构要求滑动轴承要有足够的长度，不便于滑动轴承的加工，精度难以保证；环形槽与挡液槽之间的空间小，不利于滑动轴承泄液循环，泄液流量少，散热效果差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种装配维修工艺性好、结构合理、能够对滑动轴承端部泄漏的液体进行有效密封、避免泄露液体腐蚀电机定转子的电主轴的滑动轴承密封结构。

为解决上述技术问题，本实用新型采用下述技术方案。

本实用新型的电主轴的滑动轴承密封结构，它包括电机转子装于中部、滑动轴承套设于两端的主轴上所设甩液环和挡液环，主轴上设有环形沟槽，构成甩液环，该甩液环位于滑动轴承和电机转子之间，挡液环套于甩液环外，并固定于滑动轴承的端面，该挡液环的内孔为阶梯孔，阶梯孔的小孔段与主轴套接，大孔段则与甩液环之间形成挡液腔，大孔段的下部设有排液口。

所述挡液环的小孔段设有沟槽。