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　　摘　要：介紹了數(shù)控車(chē)床主軸前軸承密封結(jié)構(gòu)在實(shí)際生產(chǎn)中存在的問(wèn)題，并分析了原因，設(shè)計(jì)了改進(jìn)方案。經(jīng)使用證明，該改進(jìn)方案提高了主軸前端軸承使用壽命和主軸精度的保持性，保證了數(shù)控車(chē)床長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)加工的可靠性。
　　關(guān)鍵詞：軸承密封；迷宮密封；冷卻液；防屑罩
　　數(shù)控車(chē)床主軸的轉(zhuǎn)數(shù)一般都在4000～6000r/min，為提高機(jī)床的加工速度，主軸轉(zhuǎn)速不斷在提高。而機(jī)床主軸的精度保持性就變得尤為重要，影響精度保持性的因數(shù)很多，其中主軸前軸承密封的好壞直接影響主軸精度的保持性。本文作者經(jīng)過(guò)對(duì)主軸前端密封的改進(jìn)，徹底解決了原密封原因造成的前軸承損壞。
　　1　存在的問(wèn)題
　　數(shù)控車(chē)床在加工時(shí)，是長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)加工，切削量大，因而要求冷卻充分（高壓、大流量）和在全密封狀況下工作。數(shù)控車(chē)床的主軸，特別是夾頭式主軸，廠家為了提高主軸精度，軸伸設(shè)計(jì)的特別短，造成冷卻液在冷卻工件時(shí)很容易直接把微小的屑末（在0.01mm以下）噴射到主軸密封處。由于主軸密封結(jié)構(gòu)的缺陷（見(jiàn)圖1），在短時(shí)間內(nèi)，屑末和冷卻液在高壓、高速下，易穿過(guò)迷宮形成的空氣膜，進(jìn)入主軸軸承，造成軸承的潤(rùn)滑脂大量流失，且屑末進(jìn)入軸承滾道，加速滾珠、滾道、保持架的磨損，還可能造成軸承的疲勞破壞，使軸承的精度急劇降低甚至報(bào)廢。在生產(chǎn)中，通常2～3個(gè)月主軸就出現(xiàn)雜音、振動(dòng)等現(xiàn)象。拆卸主軸檢查軸承時(shí)發(fā)現(xiàn)，主軸內(nèi)有大量的冷卻液和屑末，滾道內(nèi)沒(méi)有潤(rùn)滑脂，滾珠表面發(fā)暗（有點(diǎn)象磨沙），且個(gè)別滾珠表面有劃痕。對(duì)軸承做轉(zhuǎn)動(dòng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)雜音大，轉(zhuǎn)動(dòng)力不均勻，這表明此軸承已不能正常使用。 　　2　原因分析
　　圖1所示的主軸前端的迷宮密封結(jié)構(gòu)的工作原理是通過(guò)迷宮來(lái)阻止冷卻液直接進(jìn)入軸承，再利用主軸高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，把少量進(jìn)入迷宮的冷卻液甩到迷宮外槽，通過(guò)外槽下方的小孔流出。目前機(jī)床普遍采用該密封結(jié)構(gòu)，在一定的條件下該結(jié)構(gòu)也是合理的。但由于機(jī)床的使用條件不同，且受迷宮密封結(jié)構(gòu)的限制，去除冷卻液的能力是一定的。當(dāng)進(jìn)入迷宮的冷卻液大于排出的冷卻液，勢(shì)必造成部分冷卻液（含屑末）進(jìn)入軸承內(nèi)，造成軸承的損壞。
　　3　改進(jìn)方案
　　根據(jù)上述分析，解決問(wèn)題的關(guān)鍵是采取措施減少進(jìn)入迷宮內(nèi)的冷卻液。一種改進(jìn)方法是改變加工條件，即減小冷卻液的流速和流量，但這樣勢(shì)必要造成加工件質(zhì)量的下降，且不能保證迷宮內(nèi)不進(jìn)冷卻液，此種辦法不可取。另一種改進(jìn)方法是不讓冷卻液進(jìn)入迷宮，為此設(shè)計(jì)了一種密封盤(pán)，如圖2所示，密封盤(pán)用3個(gè)螺釘鎖緊與主軸緊配合，這樣大流量的冷卻液也不可能進(jìn)入主軸迷宮內(nèi)，再加上密封盤(pán)外徑有一槽，蓋住主軸法蘭，把垂直縫隙改為水平縫隙，使邊緣上的冷卻液被高速旋轉(zhuǎn)的密封盤(pán)所產(chǎn)生的離心力甩走，確保主軸迷宮不進(jìn)冷卻液。這種改進(jìn)方法防止了主軸迷宮進(jìn)冷卻液，但同時(shí)也帶來(lái)了問(wèn)題。由于密封盤(pán)加工和安裝不可能非常理想，造成主軸產(chǎn)生輕微的振動(dòng)，主軸動(dòng)平衡不好，主軸軸承精度下降，滿足不了精密零部件尺寸加工的要求。同時(shí)由于密封盤(pán)的高速旋轉(zhuǎn)，把冷卻液甩到外罩壁濺起大量的油霧，造成機(jī)床和環(huán)境的污染，此種方法也不太理想。 　　從前面分析可知，迷宮密封的結(jié)構(gòu)是合理的，只是排量小，為增加迷宮密封的排液量，作者設(shè)計(jì)了一種防屑罩，如圖3所示。該防屑罩把主軸外伸部分全部罩上，只有被加工件露在外面，解決了冷卻液飛濺的問(wèn)題。另外該防屑罩在外伸主軸表面設(shè)計(jì)了兩道迷宮密封結(jié)構(gòu)，它空間大，排出口大，中間加隔板，使進(jìn)入防屑罩內(nèi)的冷卻液絕大部分在道迷宮流出，少部分進(jìn)入第二道迷宮，主軸原有的迷宮幾乎沒(méi)有冷卻液流入。經(jīng)過(guò)測(cè)算，進(jìn)入道迷宮的流量是進(jìn)入防屑罩流量的90％，進(jìn)入第二道迷宮的只有10％。經(jīng)過(guò)一年多的試驗(yàn)使用，裝有防屑罩的主軸沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有雜音，拆下檢查，前軸承的潤(rùn)滑脂變化不大，軸承完好，徹底解決了主軸密封問(wèn)題。 　　4　結(jié)論
　　上述改進(jìn)結(jié)構(gòu)我們已經(jīng)在數(shù)控車(chē)床批量生產(chǎn)中采用，并改裝了以前的一些數(shù)控車(chē)床均收到了令人滿意的效果。因此即使在理論上比較成熟的結(jié)構(gòu)，在不同的實(shí)踐環(huán)境中也應(yīng)不斷改進(jìn)，日益完善理論，使這些工藝系統(tǒng)具有廣泛的適應(yīng)性。