主軸裝置的制作方法

專利名稱：主軸裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于機床的主軸裝置，具體地，涉及一種形成于主軸 與殼體之間的迷宮狀的復雜的迷宮式密封結構。
背景技術：
機床的主軸裝置中所使用的主軸插入殼體內，并由軸承支承，以便能 夠相對于殼體旋轉.工具、工件或類似物保持于主軸的頂端以便進行加工， 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進行加工。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軸承。 當冷卻液等到達軸承時，存在發生軸承的咬死的可能性。為此，已經使用 各種密封結構以防止冷卻液、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所示空氣密封結構的常規的主軸裝 置101設置有非接觸式空氣密封結構，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")來實現密封，所述殼體包括殼體本 體20和軸承保持蓋構件130。圖4A示出了沿包括主軸110的旋轉軸線ZT 在內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和軸承保持蓋構件130 的殼體內，并由軸承J支承以便能夠相對于殼體本體20繞旋轉軸線ZT旋 轉.
在其中形成有供主軸110插入的孔的軸承保持蓋構件130沿旋轉軸線 ZT的方向裝配在殼體本體20中，并且在軸承保持蓋構件130的內周表面 與主軸110的外周表面之間形成空氣密封結構.如作為圖4A中的AS1部 分的放大視圖的圖5所示，第一環狀槽Ml、第二環狀槽M2以及第三環狀槽M3沿著圓周方向形成于主軸110的外周表面上.在軸承保持蓋構件 130的內周表面的面向第一環狀槽M1的部分上，沿圓周方向形成內側空 氣接收槽MA。在軸承保持蓋構件130的內周表面的面向第二環狀槽M2 的部分上，沿圓周方向形成內側空氣接收槽MB。在軸承保持蓋構件130 的內周表面的面向第三環狀槽M3的部分上，沿圓周方向形成內側空氣接 收槽MC 。由第 一環狀槽Ml和內側空氣接收槽MA形成空氣接收區AK1, 由第二環狀槽M2和內側空氣接收槽MB形成收集空間AK2，并且由笫三 環狀槽M3和內側空氣接收槽MC形成空氣接收區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 狀槽Ml (空氣接收區AK1)以及笫三環狀槽M3 (空氣接收區AK3 ).供 給至空氣接收區AK1的空氣通過空氣密封空隙AG1和AG2排出以實現空 氣密封，供給至空氣接收區AK3的空氣通過空氣密封空隙AG3和AG4 排出以實現空氣密封。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。
如在日本專利申請公開No. 2006-043883 (JP-A-2006-043883 )中所描 述的現有技術，公開了一種用于機床的主軸端部密封結構，在該結構中， 大體環狀的內密封構件裝配至主軸上，大體環狀的外密封構件裝配至殼體 內，迷宮式密封部形成于所述內密封構件與所述外密封構件之間，且所述 外密封構件和所述內密封構件的端面由蓋構件覆蓋。如在日本專利申請公 開No. 2006-125554 (JP-A-2006-l25554 )中所描述的現有技術，7〉開了一 種用于旋轉軸的非接觸式密封結構，在該結構中，殼體的頂部的端面由蓋 構件覆蓋，環狀的密封構件附接至主軸以使羞蓋所述蓋構件的徑向內部的 一部分，并且由所述密封構件、蓋構件以及殼體的頂部形成空隙，所述空 隙包括復雜的狹窄部分和空氣接收區。
近年來都以較高壓力使用諸如冷卻液之類的切削液，結果，存在切削 液以大于常規空氣密封所能阻擋的動量濺回的情況。在圖4和圖5所示現 有技術的情形中，當冷卻液或類似物沿著旋轉軸ZT的方向朝向主軸110 與殼體之間的空隙有力地賊回時，因為主軸110與殼體之間的空隙不具有 復雜形狀，即，該空隙是直的，所以存在這樣的冷卻液能夠ii^到內部深 處的可能性。在JP-A-2006-043883和JP-A-2006-125554所描述的現有技 術的情形中，盡管主軸110與殼體之間的空隙具有復雜形狀，但是需要將密封構件裝配(安裝)至要旋轉的主軸上，因此，調節主軸的旋轉平衡是 4艮麻煩的。注意，因為難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 置中將單獨的環狀密封構件裝配到主軸上。

發明內容
本發明提供了一種主軸裝置，在所述主軸裝置中，不用將密封構件裝 配到主軸上，迷宮狀復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入到主軸與殼體之間的空隙 內。
才艮據本發明一方面的主軸裝置包括殼體和主軸，主軸插入殼體內并 由軸承支承，以便能夠相對于殼體旋轉。在該主軸裝置中，在主軸的沿著 主軸的旋轉軸線于前側從殼體伸出的伸出部上，沿著主軸的圓周方向形成 用于形成迷宮的環狀槽；殼體蓋構件具有凸部，凸部沿主軸的徑向方向插 入用于形成迷宮的環狀槽內，在整個外圍上未到接觸用于形成迷宮的環狀 槽的內表面的程度，在凸部插入用于形成迷宮的環狀槽的狀態下殼體蓋構 件在殼體前側固定至殼體；凸部與用于形成迷宮的環狀槽之間的空隙形成 迷宮式密封部；并且，殼體蓋構件構造為使得殼體蓋構件能夠相對于用于 形成迷宮的環狀槽的圓周被劃分成至少兩個部件。
根據具有這種構造的主軸裝置，所述迷宮式密封部是在不用將單獨的 密封構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 的環狀槽能夠形成迷宮狀復雜空隙，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狀槽內，由此，將所述殼體蓋構件劃分成 至少兩個部件，它們沿徑向方向插入所述槽內。以此方式，能在所述主軸 與所述殼體之間形成迷宮狀復雜的迷宮式密封部，以使在不用將密封構件 裝配至所述主軸上的情況下，減小冷卻液或類似物的動量以及量，由此能 進一步抑制冷卻液等的i^。
在以上方面的主軸裝置中，主軸的旋轉軸線可以定向于水平方向，或 者定向于相對于豎直方向傾斜預定的角度的方向，而且，當殼體蓋構件固 定至殼體時，構造為使得能夠將殼體蓋構件劃分成至少兩個部件的殼體蓋構件的分割線可以從殼體蓋構件的徑向內側向徑向外側向下傾斜。
根據具有這種構造的主軸裝置，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件到達主軸與殼體之間的空隙，將分割線設定為4吏得 所述分割線從所述殼體蓋構件的徑向內側向徑向外側向下傾斜。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。
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形成于所述殼體的下部中。
通過具有以上構造的主軸裝置，即使當冷卻液或類似物越過所述迷宮 式密封部進入時，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造為使得在迷宮式密封部的后側沿主軸的 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。
通過具有以上構造的主軸裝置，即使當冷卻液或類似物越過所述迷宮 式密封部進入時，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向前側增大。
根據具有這種構造的主軸裝置，^所述收集空間且處于正在旋轉的 主軸的外周表面上的冷卻液或類似物，會由于離心力而沿著所述主軸的直 徑增大的方向移動。在這種情況下，冷卻液或類似物是沿著從后側向前側 的方向、即與冷卻液或類似物ii7v的方向相反的方向移動.由此，可防止 ^所述收集空間的冷卻液或類似物進入得更深。
以上方面的主軸裝置可構造為使得所述主軸裝置進一步包括噴射冷 卻液的冷卻液噴嘴；在殼體的前端部中對應于冷卻液噴嘴從前側向后側形 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件在前端部上拍*接殼體；以及，在對應于容置孔的 位置處在殼體蓋構件中形成的開口。
^L據具有這種構造的主軸裝置，當沿著所述主軸的徑向方向安裝所述
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分開的殼體蓋構件時，因為與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到軸承的前側，在主軸 的外周表面上沿主軸的圓周方向形成第一環狀槽、第二環狀槽以及第三環 狀槽，第一環狀槽至笫三環狀槽以此順序平行地^:置；并且，第一環狀槽 和第三環狀槽可以連接至空氣供給通道。另外，主軸裝置可以設有非接觸 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由主軸的處于第一環狀槽的前側和后側的外 周表面與殼體的面向主軸的外周表面的對應內周表面所限定的空氣密封 空隙；以及，由主軸的處于第三環狀槽的前側和后側的外周表面與殼體的 面向主軸的外周表面的對應內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，具有這種構造的主 軸裝置包括將空氣從第一環狀槽排出的空氣密封部，以及將空氣從第三 環狀槽排出的空氣密封部。由此，能更適當地抑制冷卻液等進入軸承。


本發明的特征、優點、以及技術和工業上的意義將在以下參考附圖對 本發明的示例性實施方式的詳細描述中進^t描述，在所述附圖中，相同的 標號表示相同的元件，其中
圖1A是用于說明本發明的主軸裝置1的實施方式的結構的截面圖1B是用于說明本發明的主軸裝置1的實施方式的結構的正視圖2是圖1A中的AS部分的放大視圖3A是用于說明在圖1B中設置多個冷卻液噴嘴CN的狀態的正視
圖3B是圖3A的A-A截面圖3C是與圖3A的A-A截面圖相對應的現有技術的截面圖 圖4A是用于說明現有技術的主軸裝置101的結構的截面圖 圖4B是用于說明現有技術的主軸裝置101的結構的正視圖
以及圖5是現有技術的主軸裝置101的AS1部分的放大視圖。
具體實施例方式
以下將參考附圖對用于實施本發明的示例性實施方式進行描述。圖1A 示出了本發明的主軸裝置l的側視截面圖的示例。圖1B示出了當從圖1A 中的箭頭AA所指方向觀察時的圖(正視圖)的示例.圖1A示出了沿包 括主軸10的旋轉軸線ZT在內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的旋轉軸線ZT 的方向.
(主軸裝置的總體結構)
如圖1A所示，本實施方式的主軸裝置1包括殼體(在本實施方式 中，所述殼體包括殼體本體20和軸承保持蓋構件30)，其設置有空氣供給 通道AL1和AL2;以及主軸10，其插入所述殼體內并由軸承J支承，以 便能夠相對于所述殼體繞旋轉軸線ZT旋轉。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 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 軸線ZT從軸承側指向工具側的方向，即，例如，圖1中的Z軸的方向或 者左側方向。此外，這里的"空氣密封"意味著經由空氣實現的非接觸式 密封。
大體環狀的軸承j沿旋轉軸線ZT的方向(從圖1A中的左側)裝配于 殼體本體20的內壁中。另夕卜，沿旋轉軸線ZT的方向保持軸承J的軸承保 持蓋構件30沿旋轉軸線ZT的方向(從圖1A中的左側)裝配于殼體本體 20內。在軸承保持蓋構件30中形成有孔，主軸10能夠通過該孔插入。大 體環狀的空氣密封構件50沿旋轉軸線ZT的方向(從圖1A中的左側)以 可拆卸方式固定至軸^^保持蓋構件30。例如，將空氣密封構件50通過以 下方式固定至軸承保持蓋構件30:通過過渡配合，這有利于輕松拆除并且 空氣泄漏量小；或者通過螺栓，i^目當有利于拆卸空氣密封構件50。注意， 空氣密封構件50在進行調節之后固定，使得空氣密封構件50的內周表面 與主軸IO的外周表面之間的空隙變得在整個周長上大體均勻.然后，將主軸10沿旋轉軸線ZT的方向(從圖1A中的左側)插入殼體(包括殼體本 體20和軸承保持蓋構件30 )和軸承J內。另外，附接有殼體蓋構件40使 得殼體蓋構件40遮蓋空氣密封構件50和軸承保持蓋構件30的前側面，其 中殼體蓋構件40設置有孔，主軸10通過該孔插入。殼體蓋構件40在圖 1B所示示例中的分割線40a處劃分成上殼體蓋構件40U和下殼體蓋構件 40D。在軸承保持蓋構件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 對于排出通道DL的前側，在殼體蓋構件40與軸承保持蓋構件30之間的 分界部分處形成排出通道DL2。
(空氣密封結構部分的細節)
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周表面之間的空 隙將所供給的空氣排出，籍此實現非接觸式空氣密封。將參考圖2對實現 空氣密封的結構進行描述。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，在相對于軸承J的前側，沿主軸10 的圓周方向形成第一環狀槽M1、笫二環狀槽M2以及第三環狀槽M3，所 述第一環狀槽Ml、第二環狀槽M2以及第三環狀槽M3按照從前側到后 側(與前側相反的一側)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狀槽M2的下部(參見圖1A和 1B)。
圖2所示空氣密封構件50的設置位置4吏得空氣密封構件50不覆蓋第 二環狀槽M2和笫三環狀槽M3，但是覆蓋第一環狀槽Ml,因此，空氣密 封構件50形成得相對較小。在空氣密封構件50的內周表面的面向第一環 狀槽M1的部分上，沿圓周方向形成第一內側空氣接收槽MA，并且在空 氣密封構件50的外周表面的面向笫一內側空氣接收槽MA的部分上，沿 圓周方向形成笫一外側空氣接收槽MAA。第一外側空氣接收槽MAA與 笫一內側空氣接收槽MA經由多個連通孔HA (或多個切口等)相互連通。 優選地，在整個周長上以規則的間隔形成所述多個連通孔HA (或多個切 口等)。
空氣供給通道AL1連接至第一外側空氣接收槽MAA,且所供給的空 氣充填于由第一外側空氣接收槽MAA形成的空氣接收區AKA內。用于充填于空氣接收區AKA內的空氣的出口僅是連通孔HA，且通過適當設定 連通孔HA的數目和尺寸，能使充填于空氣接收區AKA內的空氣的壓力 在整個周長上大體均勻。另外，被充填為使得空氣壓力在空氣接收區AKA 中在整個周長上變得大體均勻的空氣經過連通孔HA并被引入至由第一 內 側空氣接收槽MA和第一環狀槽Ml形成的空氣接收區AK1內，使得空 氣在整個周長上大體均勻地散布。另夕卜，被引入至空氣接收區AK1內的空 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的位于第一環狀槽Ml前側的外周表面與空氣密封構件50的位于第一 內側空氣接收槽MA前側的內周表面所限定，使得排出的空氣量在整個周 長上大體均勻.由此，能在整個周長上實現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的位于第一環狀槽Ml后側的外周表面與空氣密封構件50的位 于第一內側空氣接收槽MA后側的內周表面所限定，使得排出的空氣量在 整個周長上大體均勻。由此，能在整個周長上實現大體均勻的空氣密封效 果。
對于第一空氣密封空隙AGl，空氣沿從后側至前側的方向排出，而另 一方面，對于第二空氣密封空隙AG2，空氣沿從前側至后側的方向排出。 因為冷卻液、異物等通過殼體與主軸lO之間的空隙從空隙的前側iiyV，所 以優選地，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形成為使得對通過第二空氣密封空隙AG2排出空氣的阻力小 于對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的空氣密封構件50的內周表面與主軸10的外周表面之間的距離 設定為與第二空氣密封空隙AG2的空氣密封構件50的內周表面與主軸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在旋轉軸線ZT的方 向上的長度LG2大于第一空氣密封空隙AGl在旋轉軸線ZT的方向上的 長度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，采用這樣的構造空氣供給通道AL1和AL2在殼體內相互不 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連接至第一環狀槽Ml以〗更向第一環狀槽Ml供給空氣，且空氣供給通道AL2連接至第三環狀槽M3以便向第三環狀槽 M3供給空氣。通過這種方式，可允許從由第一環狀槽Ml和第一內側空 氣接收槽MA所形成的空氣接收區AK1以及從由第三環狀槽M3和作為 第二內側空氣接收槽的內側空氣接收槽MC所形成的空氣接收區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，當通 過其中一個空氣接收區排出空氣的阻力相對較低時，則從這個空氣接收區 排出的空氣量增加且從另 一 空氣接收區排出的空氣量減少，這不是優選 的。由第二環狀槽M2和內側空氣接收槽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，還收集已經進入的冷卻液、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，已描述了將相對較小的空氣密封構件50的位置設置成 使得空氣密封構件50^蓋第一環狀槽M1的情況.但是，盡管對空氣密 封構件50的尺寸進行少量增加，也可以采用這樣的構造增大其中的空氣 密封構件50的尺寸(空氣密封構件50在旋轉軸線ZT的方向上的長度)， 使得空氣密封構件50覆蓋第一環狀槽Ml至第三環狀槽M3。在這種情況 下，將內側空氣接收槽MB和作為第二內側空氣接收槽的內側空氣接收槽 MC形成于空氣密封構件50中。如同在空氣密封構件50中與第一環狀槽 Ml相背離的部分的情況，在與內側空氣接收槽MC相背離的外周表面上 形成作為第二外側空氣接收槽的外側空氣接收槽，且所述外側空氣接收槽 與內側空氣接收槽MC經由多個連通孔或多個切口相互連通。于是，空氣 供給通道AL2連接至外側空氣接收槽。
空氣密封構件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件50和主軸10相互接觸時發生粘結(咬死等)的可 能性。優選地，用于空氣密封構件50的材料具有相對較低的機械強度(較 高的脆性)，因為當主軸10和空氣密封構件50由于例如工具與工件之間的 碰撞而相互接觸時，替換本身為相對較小部件的空氣密封構件50與替換主 軸IO相比所需的成本和時間非常少。
(迷宮式結構部分的細節)
接下來將參考圖2對提供了迷宮狀復雜空間的迷宮式結構進行描述， 所述迷宮狀復雜空間形成于主軸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狀槽MR。另外，殼 體蓋構件40內側上的凸部40T沿主軸10的徑向方向在整個周長上插入所 述用于形成迷宮的環狀槽MR內，并且未到接觸用于形成迷宮的環狀槽 MR的程度，由此在用于形成迷宮的環狀槽MR與所述凸部40T之間形成 的迷宮式空隙AGR具有迷宮狀復雜形式。
如圖2所示，由于殼體蓋構件40的凸部40T與主軸10的用于形成迷 宮的環狀槽MR之間的位置關系，甚至在其中心部分設有供主軸10穿過 的孔的圓盤狀殼體蓋構件40也不能從前側向后側沿旋轉軸線ZT附接至軸 承保持蓋構件30.相應地，將殼體蓋構件40分成兩個或更多部件。在本 實施方式中，殼體蓋構件40在分割線40a處分成上殼體蓋構件40U和下 殼體蓋構件40D。上殼體蓋構件40U和下殼體蓋構件40D安裝成使得凸部 40T沿正交于旋轉軸線ZT的方向插入用于形成迷宮的環狀槽MR內，并 由螺栓等固定至軸承保持蓋構件30 。
主軸10的旋轉軸線ZT是水平方向，或者^1相對于豎直方向以不等于 零的預定角度傾斜的方向，并且，在將殼體蓋構件40劃分成上、下兩半時， 構造成使得殼體蓋構件40被劃分成兩個或更多部件的殼體蓋構件40的分 割線40a位于下半部分中。分割線40a設定為從殼體蓋構件40的徑向內側 向徑向外側往下傾斜。由此，即4吏當冷卻液或類似物在分割線40a處ii^ 時，i4^的冷卻液向下流動且不會到達主軸10與殼體之間的空隙。
接下來，將參考圖3A至圖3C對用于噴射冷卻液的噴射裝置進行描述。 圖3A示出了對應于圖1所示主軸裝置的主軸裝置，所述主軸裝置包括多 個冷卻液噴嘴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的數目可以是一個.圖3B示出了圖3A的A-A截面，所述 截面示出了在本實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的常規方式，用于與圖3B所示容置方式相比 較。多個容置孔30K從前側向后側形成于殼體的抵接殼體蓋構件40的前 端部(在這種情況下為軸^c保持蓋構件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，在殼體蓋構件 40中對應于容置孔30K的位置處形成開口 40K。每個冷卻液噴嘴CN的軸 線方向和每個容置孔30K的軸線方向都傾斜地指向噴射冷卻液的方向。如 上所述，被劃分成兩個或更多部件的殼體蓋構件40 ;i從正交于旋轉軸線ZT的方向安裝的，因此，為了避免冷卻液噴嘴CN的干涉，設計成使得 在殼體的抵接殼體蓋構件40的前端部上不存在任何凹部(凸部)。
對于圖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件40)之間的空隙ii^時，t的冷卻液不 能進入到更內部的區域，除非該冷卻液首先經過由用于形成迷宮的環狀槽 MR和凸部40T所提供的具有復雜結構的迷宮式密封部。因為迷宮式密封 部具有復雜結構，所以即使是沿旋轉軸線ZT的方向以高速飛行的冷卻液 也會動量減小并喪失冷卻液進入時的速度，另外，會因為散射而使冷卻液 量減少，籍此使得這樣的冷卻液難以^到更內部的區域中。
在迷宮式密封部的后側，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，沿主軸10的圓周方向在整個 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件40的內 周表面上的環狀槽Ma以及沿圓周方向形成于主軸10的外周表面上的環狀 槽MK所限定(在圖2所示示例中，環狀槽Ma部分地由空氣密封構件50 形成)。主軸10的面向收集空間AKK的外周表面(環狀槽MK的底部) 形成為傾斜的表面，〗吏得從后側向前側主軸10的直徑增大。由于所述傾斜 的表面，即使當冷卻液或類似物ii^收集空間AKK時，進入的冷卻液由 于主軸10的旋轉所產生的離心力而沿所述傾斜的表面沿著向上方向移動 (即，從后側向前側的方向)。由此，所述傾斜的表面提供了使得冷卻液 難以i^到更內部的區域的結構。排出通道DL2在殼體蓋構件40與軸承 保持蓋構件30之間的分界部分處形成于面向環狀槽MK的下部(參見圖 1A和1B)，并與收集空間AKK連通。在相對于收集空間AKK的更內部 的區域中，設置上述空氣密封空隙AG1至AG4,且幾乎沒有冷卻液或類 似物經過所有空隙并到達軸承J。由此，可能適當防止軸承J的咬死，并 改善主軸裝置1的可靠性。
本發明不局限于由實施方式和各種改型所描述的外觀、結構等，且能 夠在本發明的精神范圍內實現元件的添加和移除。另外，在實施方式的描 述中所使用的值是通過示例的方式給出的，本發明并不局限于這些值。
權利要求
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，并由軸承(J)支承以便能夠相對于所述殼體(20、30)旋轉，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)的旋轉軸線(ZT)于前側從所述殼體(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狀槽(MR)；殼體蓋構件(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狀槽(MR)內，在整個外圍上未到接觸所述用于形成迷宮的環狀槽(MR)的內表面的程度，在所述凸部(40T)插入所述用于形成迷宮的環狀槽(MR)的狀態下所述殼體蓋構件(40)在所述殼體(20，30)前側固定至所述殼體(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，所述殼體蓋構件(40)構造為使得所述殼體蓋構件(40)能夠相對于所述用于形成迷宮的環狀槽(MR)的圓周被劃分成至少兩個部件。
2. 如權利要求l所述的主軸裝置(1)，其中，所迷主軸(10)的旋轉軸線(ZT)定向于水平方向，或者定向于相對 于豎直方向傾斜預定的角度的方向，而且，當所述殼體蓋構件(40)固定至所述殼體(20， 30)時，構造為使得 能夠將所述殼體蓋構件(40 )劃分成至少兩個部件的所述殼體蓋構件(40 ) 的分割線(40a)從所述殼體蓋構件(40 )的徑向內側到徑向外側向下傾斜。
3. 如權利要求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)的前側相反 的所述迷宮式密封部(60)的后側形成于所述殼體(20， 30)的下部中。
4.如權利要求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)的直徑從后側向前側增大。
6. 如權利要求1或2所述的主軸裝置(1 )，進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，對應于所述冷卻液噴嘴(CN) 從前側向后側形成容置孔(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)的所述殼體蓋構件(40)在所述前端部上M 所述殼體(20， 30),而且，在對應于所述容置孔(30K)的位置處在所述殼體蓋構件(40)中形 成開口 (40K)。
7. 如權利要求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)的后側到所述軸承(J)的前側，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狀槽(Ml )、 第二環狀槽(M2)以及第三環狀槽(M3)，所述第一環狀槽(Ml)至笫 三環狀槽(M3)以此順序平行地i更置；所述第一環狀槽(Ml)和所述第三環狀槽(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 氣密封空隙內由所述主軸(10)的處于所述第一環狀槽(Ml)的前側和 后側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 的對應內周表面所限定的空氣密封空隙；以及，由所述主軸(10)的處于 所述第三環狀槽(M3)的前側和后側的外周表面與所述殼體(20， 30)的 面向所述主軸(10)的外周表面的對應內周表面所限定的空氣密封空隙。
全文摘要
一種主軸裝置(1)，設置有殼體(20，30)和主軸(10)，在主軸(10)的于前側從殼體(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狀槽(MR)。具有凸部的殼體蓋構件(40)在所述殼體的前側固定至所述殼體(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狀槽(MR)內，在整個外圍上未到接觸所述用于形成迷宮的環狀槽(MR)的內表面的程度。所述殼體蓋構件(40)構造為使得能夠相對于所述用于形成迷宮的環狀槽(MR)的圓周將所述殼體蓋構件(40)劃分成至少兩個部件。
文檔編號F16J15/40GK101561046SQ20091013448
公開日2009年10月21日 申請日期2009年4月17日 優先權日2008年4月18日
發明者大川雄司, 高島利治 申請人:株式會社捷太格特