专利名称：主轴装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于机床的主轴装置，具体地，涉及一种形成于主轴 与壳体之间的迷宫状的复杂的迷宫式密封结构。
背景技术：
机床的主轴装置中所使用的主轴插入壳体内，并由轴承支承，以便能 够相对于壳体旋转.工具、工件或类似物保持于主轴的顶端以便进行加工， 通常，为了防止被加工部分处的咬死、提高平面精度等目的，在将冷却液 等(切削液等)喷射在工具、工件或类似物上的同时进行加工。但是，冷 却液、异物(碎屑)等能够容易地穿过壳体与主轴之间的空隙并到达轴承。 当冷却液等到达轴承时，存在发生轴承的咬死的可能性。为此，已经使用 各种密封结构以防止冷却液、异物等通过壳体与主轴之间的空隙i4^并到 达轴承，而且通常是使用空气密封。
例如，使用图4A、图4B以及图5所示空气密封结构的常规的主轴装 置101设置有非接触式空气密封结构，其通it^壳体与主轴110之间的空 隙排出压缩空气(以下称为"空气")来实现密封，所述壳体包括壳体本 体20和轴承保持盖构件130。图4A示出了沿包括主轴110的旋转轴线ZT 在内的平面所截取的截面图(注意，工具T和工具保持件H未以截面方式 示出)。图4B示出了在从图4A中省略工具T和工具保持件H的情况下， 从箭头BB所指方向观察时的图。图5是图4A中的AS1部分的放大视图。 如图4A所示，工具T装配于工具保持件H，所述工具保持件H进而装配 于主轴110的顶部。主轴110插入包括壳体本体20和轴承保持盖构件130 的壳体内，并由轴承J支承以便能够相对于壳体本体20绕旋转轴线ZT旋 转.
在其中形成有供主轴110插入的孔的轴承保持盖构件130沿旋转轴线 ZT的方向装配在壳体本体20中，并且在轴承保持盖构件130的内周表面 与主轴110的外周表面之间形成空气密封结构.如作为图4A中的AS1部 分的放大视图的图5所示，第一环状槽Ml、第二环状槽M2以及第三环状槽M3沿着圆周方向形成于主轴110的外周表面上.在轴承保持盖构件 130的内周表面的面向第一环状槽M1的部分上，沿圆周方向形成内侧空 气接收槽MA。在轴承保持盖构件130的内周表面的面向第二环状槽M2 的部分上，沿圆周方向形成内侧空气接收槽MB。在轴承保持盖构件130 的内周表面的面向第三环状槽M3的部分上，沿圆周方向形成内侧空气接 收槽MC 。由第 一环状槽Ml和内侧空气接收槽MA形成空气接收区AK1, 由第二环状槽M2和内侧空气接收槽MB形成收集空间AK2，并且由笫三 环状槽M3和内侧空气接收槽MC形成空气接收区AK3 。从空气供给源(未 示出)供给的空气被分配至空气供给通道AL1和AL2并被供给至第一环 状槽Ml (空气接收区AK1)以及笫三环状槽M3 (空气接收区AK3 ).供 给至空气接收区AK1的空气通过空气密封空隙AG1和AG2排出以实现空 气密封，供给至空气接收区AK3的空气通过空气密封空隙AG3和AG4 排出以实现空气密封。在冷却液等通过空气密封空隙AG1和AG2的情况 下，用于将^的冷却液等排出的排出通道DL形成于壳体的内周表面的 面向收集空间AK2的下部，由此防止冷却液等iiyV轴承J。
如在日本专利申请公开No. 2006-043883 (JP-A-2006-043883 )中所描 述的现有技术，公开了一种用于机床的主轴端部密封结构，在该结构中， 大体环状的内密封构件装配至主轴上，大体环状的外密封构件装配至壳体 内，迷宫式密封部形成于所述内密封构件与所述外密封构件之间，且所述 外密封构件和所述内密封构件的端面由盖构件覆盖。如在日本专利申请公 开No. 2006-125554 (JP-A-2006-l25554 )中所描述的现有技术，7〉开了一 种用于旋转轴的非接触式密封结构，在该结构中，壳体的顶部的端面由盖 构件覆盖，环状的密封构件附接至主轴以使羞盖所述盖构件的径向内部的 一部分，并且由所述密封构件、盖构件以及壳体的顶部形成空隙，所述空 隙包括复杂的狭窄部分和空气接收区。
近年来都以较高压力使用诸如冷却液之类的切削液，结果，存在切削 液以大于常规空气密封所能阻挡的动量溅回的情况。在图4和图5所示现 有技术的情形中，当冷却液或类似物沿着旋转轴ZT的方向朝向主轴110 与壳体之间的空隙有力地賊回时，因为主轴110与壳体之间的空隙不具有 复杂形状，即，该空隙是直的，所以存在这样的冷却液能够ii^到内部深 处的可能性。在JP-A-2006-043883和JP-A-2006-125554所描述的现有技 术的情形中，尽管主轴110与壳体之间的空隙具有复杂形状，但是需要将密封构件装配(安装)至要旋转的主轴上，因此，调节主轴的旋转平衡是 4艮麻烦的。注意，因为难以将主轴与沿着该主轴的径向方向突出的密封部
一体形成，所以，在JP-A-2006-043883和JP-A-2006-125554所描述的装 置中将单独的环状密封构件装配到主轴上。
发明内容
本发明提供了一种主轴装置，在所述主轴装置中，不用将密封构件装 配到主轴上，迷宫状复杂的迷宫式密封部形成于主轴与壳体之间，因此能 够更有效地抑制诸如冷却液之类的切削液进入到主轴与壳体之间的空隙 内。
才艮据本发明一方面的主轴装置包括壳体和主轴，主轴插入壳体内并 由轴承支承，以便能够相对于壳体旋转。在该主轴装置中，在主轴的沿着 主轴的旋转轴线于前侧从壳体伸出的伸出部上，沿着主轴的圆周方向形成 用于形成迷宫的环状槽；壳体盖构件具有凸部，凸部沿主轴的径向方向插 入用于形成迷宫的环状槽内，在整个外围上未到接触用于形成迷宫的环状 槽的内表面的程度，在凸部插入用于形成迷宫的环状槽的状态下壳体盖构 件在壳体前侧固定至壳体；凸部与用于形成迷宫的环状槽之间的空隙形成 迷宫式密封部；并且，壳体盖构件构造为使得壳体盖构件能够相对于用于 形成迷宫的环状槽的圆周被划分成至少两个部件。
根据具有这种构造的主轴装置，所述迷宫式密封部是在不用将单独的 密封构件装配至所述主轴上的情况下，通过在所述主轴上形成所述用于形 成迷宫的环状槽来获得的。尽管难以将主轴与沿着主轴的径向方向突出的 密封部一体形成，但是却容易在主轴上形成槽。为了使所述用于形成迷宫 的环状槽能够形成迷宫状复杂空隙，需要将所述凸部沿所述主轴的径向方 向插入至所述用于形成迷宫的环状槽内，由此，将所述壳体盖构件划分成 至少两个部件，它们沿径向方向插入所述槽内。以此方式，能在所述主轴 与所述壳体之间形成迷宫状复杂的迷宫式密封部，以使在不用将密封构件 装配至所述主轴上的情况下，减小冷却液或类似物的动量以及量，由此能 进一步抑制冷却液等的i^。
在以上方面的主轴装置中，主轴的旋转轴线可以定向于水平方向，或 者定向于相对于竖直方向倾斜预定的角度的方向，而且，当壳体盖构件固 定至壳体时，构造为使得能够将壳体盖构件划分成至少两个部件的壳体盖构件的分割线可以从壳体盖构件的径向内侧向径向外侧向下倾斜。
根据具有这种构造的主轴装置，为了防止冷却液或类似物在分割线处 穿过分开的壳体盖构件到达主轴与壳体之间的空隙，将分割线设定为4吏得 所述分割线从所述壳体盖构件的径向内侧向径向外侧向下倾斜。以此方 式，能更有效地抑制诸如冷却液之类的切削液i^到主轴与壳体之间的空 隙内。
在以上方面的主轴装置中，将通过所述壳体与所述主轴之间的所述空
相反的所述迷宫式密封部的后侧形成于所述壳体的下部中。
通过具有以上构造的主轴装置，即使当冷却液或类似物越过所述迷宫 式密封部进入时，也能够通过所述排出通道将冷却液或类似物排出。
以上方面的主轴装置可以构造为使得在迷宫式密封部的后侧沿主轴的 外周表面形成收集空间，所述收集空间AA寸大于所述迷宫式密封部的空 隙的空间，其中，所述排出通道连接至所述收集空间。
通过具有以上构造的主轴装置，即使当冷却液或类似物越过所述迷宫 式密封部进入时，也能够通过所述排出通道将冷却液或类似物从所述收集 空间朝^出。
在以上方面的主轴装置中，限定收集空间的主轴的外周表面可以是倾 斜的，〗吏得主轴的直径从后侧向前侧增大。
根据具有这种构造的主轴装置，^所述收集空间且处于正在旋转的 主轴的外周表面上的冷却液或类似物，会由于离心力而沿着所述主轴的直 径增大的方向移动。在这种情况下，冷却液或类似物是沿着从后侧向前侧 的方向、即与冷却液或类似物ii7v的方向相反的方向移动.由此，可防止 ^所述收集空间的冷却液或类似物进入得更深。
以上方面的主轴装置可构造为使得所述主轴装置进一步包括喷射冷 却液的冷却液喷嘴；在壳体的前端部中对应于冷却液喷嘴从前侧向后侧形 成的容置孔，该容置孔容置冷却液喷嘴，使得冷却液喷嘴不从壳体中伸出， 固定至壳体的壳体盖构件在前端部上拍*接壳体；以及，在对应于容置孔的 位置处在壳体盖构件中形成的开口。
^L据具有这种构造的主轴装置，当沿着所述主轴的径向方向安装所述
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分开的壳体盖构件时，因为与所述冷却液喷嘴不存在任何干涉，所以易于 安装所述壳体盖构件。
在以上方面的主轴装置中，可以在壳体中具有空气供给通道，空气供
给源连接至空气供给通道；从迷宫式密封部的后侧到轴承的前侧，在主轴 的外周表面上沿主轴的圆周方向形成第一环状槽、第二环状槽以及第三环 状槽，第一环状槽至笫三环状槽以此顺序平行地^:置；并且，第一环状槽 和第三环状槽可以连接至空气供给通道。另外，主轴装置可以设有非接触 式空气密封部，在非接触式空气密封部中，通过空气供给通道供给的空气 排出至以下空气密封空隙内由主轴的处于第一环状槽的前侧和后侧的外 周表面与壳体的面向主轴的外周表面的对应内周表面所限定的空气密封 空隙；以及，由主轴的处于第三环状槽的前侧和后侧的外周表面与壳体的 面向主轴的外周表面的对应内周表面所限定的空气密封空隙。
在主轴与壳体之间且在迷宫式密封部与轴承之间，具有这种构造的主 轴装置包括将空气从第一环状槽排出的空气密封部，以及将空气从第三 环状槽排出的空气密封部。由此，能更适当地抑制冷却液等进入轴承。
本发明的特征、优点、以及技术和工业上的意义将在以下参考附图对 本发明的示例性实施方式的详细描述中进^t描述，在所述附图中，相同的 标号表示相同的元件，其中
图1A是用于说明本发明的主轴装置1的实施方式的结构的截面图1B是用于说明本发明的主轴装置1的实施方式的结构的正视图2是图1A中的AS部分的放大视图3A是用于说明在图1B中设置多个冷却液喷嘴CN的状态的正视
图3B是图3A的A-A截面图3C是与图3A的A-A截面图相对应的现有技术的截面图 图4A是用于说明现有技术的主轴装置101的结构的截面图 图4B是用于说明现有技术的主轴装置101的结构的正视图
以及图5是现有技术的主轴装置101的AS1部分的放大视图。
具体实施例方式
以下将参考附图对用于实施本发明的示例性实施方式进行描述。图1A 示出了本发明的主轴装置l的侧视截面图的示例。图1B示出了当从图1A 中的箭头AA所指方向观察时的图(正视图)的示例.图1A示出了沿包 括主轴10的旋转轴线ZT在内的平面所截取的截面图(注意，工具T和工 具保持件H未以截面方式示出)。在图IB中，省略了工具T和工具保持 件H。在所有附图中，X轴、Y轴以及Z轴相互正交。Y轴表示竖直方向， 且X轴和Z轴表示水平方向，其中，Z轴表示沿主轴10的旋转轴线ZT 的方向.
(主轴装置的总体结构)
如图1A所示，本实施方式的主轴装置1包括壳体(在本实施方式 中，所述壳体包括壳体本体20和轴承保持盖构件30)，其设置有空气供给 通道AL1和AL2;以及主轴10，其插入所述壳体内并由轴承J支承，以 便能够相对于所述壳体绕旋转轴线ZT旋转。空气供给通道AL1和AL2 连接至空气供给源(未示出)并^L供给以空气。工具T (在图1所示示例 中为端铣刀)装配至工具保持件H。工具保持件H装配于主轴10的前侧 顶部(使得能够替换工具保持件H)。注意，这里的"前，，意味着沿旋转 轴线ZT从轴承侧指向工具侧的方向，即，例如，图1中的Z轴的方向或 者左侧方向。此外，这里的"空气密封"意味着经由空气实现的非接触式 密封。
大体环状的轴承j沿旋转轴线ZT的方向(从图1A中的左侧)装配于 壳体本体20的内壁中。另夕卜，沿旋转轴线ZT的方向保持轴承J的轴承保 持盖构件30沿旋转轴线ZT的方向(从图1A中的左侧)装配于壳体本体 20内。在轴承保持盖构件30中形成有孔，主轴10能够通过该孔插入。大 体环状的空气密封构件50沿旋转轴线ZT的方向(从图1A中的左侧)以 可拆卸方式固定至轴^^保持盖构件30。例如，将空气密封构件50通过以 下方式固定至轴承保持盖构件30:通过过渡配合，这有利于轻松拆除并且 空气泄漏量小；或者通过螺栓，i^目当有利于拆卸空气密封构件50。注意， 空气密封构件50在进行调节之后固定，使得空气密封构件50的内周表面 与主轴IO的外周表面之间的空隙变得在整个周长上大体均匀.然后，将主轴10沿旋转轴线ZT的方向(从图1A中的左侧)插入壳体(包括壳体本 体20和轴承保持盖构件30 )和轴承J内。另外，附接有壳体盖构件40使 得壳体盖构件40遮盖空气密封构件50和轴承保持盖构件30的前侧面，其 中壳体盖构件40设置有孔，主轴10通过该孔插入。壳体盖构件40在图 1B所示示例中的分割线40a处划分成上壳体盖构件40U和下壳体盖构件 40D。在轴承保持盖构件30 (即，壳体)中，形成有用于将通过壳体与主 轴10之间的空隙^的冷却液和/或异物排出的排出通道DL。另外，在相 对于排出通道DL的前侧，在壳体盖构件40与轴承保持盖构件30之间的 分界部分处形成排出通道DL2。
(空气密封结构部分的细节)
在主轴装置1中，从空气供给源通过空气供给通道AL1和AL2供给 空气(压缩空气)，并通过主轴10的外周表面与壳体的内周表面之间的空 隙将所供给的空气排出，籍此实现非接触式空气密封。将参考图2对实现 空气密封的结构进行描述。图2是图1A中的AS部分的放大视图。在主轴 10插入壳体中的部分的外周表面上，在相对于轴承J的前侧，沿主轴10 的圆周方向形成第一环状槽M1、笫二环状槽M2以及第三环状槽M3，所 述第一环状槽Ml、第二环状槽M2以及第三环状槽M3按照从前侧到后 侧(与前侧相反的一侧)的顺序平行地布置(在图2所示示例中为从左至 右)。用于将通过壳体与主轴10之间的空隙1的流体(冷却液等)排出 的排出通道DL形成在壳体的面向第二环状槽M2的下部(参见图1A和 1B)。
图2所示空气密封构件50的设置位置4吏得空气密封构件50不覆盖第 二环状槽M2和笫三环状槽M3，但是覆盖第一环状槽Ml,因此，空气密 封构件50形成得相对较小。在空气密封构件50的内周表面的面向第一环 状槽M1的部分上，沿圆周方向形成第一内侧空气接收槽MA，并且在空 气密封构件50的外周表面的面向笫一内侧空气接收槽MA的部分上，沿 圆周方向形成笫一外侧空气接收槽MAA。第一外侧空气接收槽MAA与 笫一内侧空气接收槽MA经由多个连通孔HA (或多个切口等)相互连通。 优选地，在整个周长上以规则的间隔形成所述多个连通孔HA (或多个切 口等)。
空气供给通道AL1连接至第一外侧空气接收槽MAA,且所供给的空 气充填于由第一外侧空气接收槽MAA形成的空气接收区AKA内。用于充填于空气接收区AKA内的空气的出口仅是连通孔HA，且通过适当设定 连通孔HA的数目和尺寸，能使充填于空气接收区AKA内的空气的压力 在整个周长上大体均匀。另外，被充填为使得空气压力在空气接收区AKA 中在整个周长上变得大体均匀的空气经过连通孔HA并被引入至由第一 内 侧空气接收槽MA和第一环状槽Ml形成的空气接收区AK1内，使得空 气在整个周长上大体均匀地散布。另夕卜，被引入至空气接收区AK1内的空 气通过第一空气密封空隙AG1排出，所述笫一空气密封空隙AG1由主轴 10的位于第一环状槽Ml前侧的外周表面与空气密封构件50的位于第一 内侧空气接收槽MA前侧的内周表面所限定，使得排出的空气量在整个周 长上大体均匀.由此，能在整个周长上实现大体均匀的空气密封效果。相 似地，空气通过第二空气密封空隙AG2排出，所述第二空气密封空隙AG2 由主轴10的位于第一环状槽Ml后侧的外周表面与空气密封构件50的位 于第一内侧空气接收槽MA后侧的内周表面所限定，使得排出的空气量在 整个周长上大体均匀。由此，能在整个周长上实现大体均匀的空气密封效 果。
对于第一空气密封空隙AGl，空气沿从后侧至前侧的方向排出，而另 一方面，对于第二空气密封空隙AG2，空气沿从前侧至后侧的方向排出。 因为冷却液、异物等通过壳体与主轴lO之间的空隙从空隙的前侧iiyV，所 以优选地，通过第一空气密封空隙AGl排出的空气量大于通过第二空气密 封空隙AG2排出的空气量。由此，第一空气密封空隙AGl和笫二空气密 封空隙AG2形成为使得对通过第二空气密封空隙AG2排出空气的阻力小 于对通过笫一空气密封空隙AG1排出空气的阻力。例如，将第一空气密封 空隙AGl的空气密封构件50的内周表面与主轴10的外周表面之间的距离 设定为与第二空气密封空隙AG2的空气密封构件50的内周表面与主轴10 的外周表面之间的距离大体相等。另外，第一空气密封空隙AG1和第二空 气密封空隙AG2形成为〗吏得第二空气密封空隙AG2在旋转轴线ZT的方 向上的长度LG2大于第一空气密封空隙AGl在旋转轴线ZT的方向上的 长度LG1。通过这种方式，能使通过笫一空气密封空隙AGl排出的空气 量大于通过第二空气密封空隙AG2排出的空气量，从而改善密封性能。
另外，采用这样的构造空气供给通道AL1和AL2在壳体内相互不 连接，且空气从空气供给源分别供给至空气供给通道AL1和空气供给通道 AL2。空气供给通道AL1连接至第一环状槽Ml以〗更向第一环状槽Ml供给空气，且空气供给通道AL2连接至第三环状槽M3以便向第三环状槽 M3供给空气。通过这种方式，可允许从由第一环状槽Ml和第一内侧空 气接收槽MA所形成的空气接收区AK1以及从由第三环状槽M3和作为 第二内侧空气接收槽的内侧空气接收槽MC所形成的空气接收区AK3排 出恒定量的空气。如果空气供给通道AL1和AL2相互连接，那么，当通 过其中一个空气接收区排出空气的阻力相对较低时，则从这个空气接收区 排出的空气量增加且从另 一 空气接收区排出的空气量减少，这不是优选 的。由第二环状槽M2和内侧空气接收槽MB所限定的收集空间AK2收 集来自第二空气密封空隙AG2的空气和来自第三空气密封空隙AG3的空 气，还收集已经进入的冷却液、异物等，并且收集的空气、冷却液、异物 等都通过排出通道DL排出。
在以上描述中，已描述了将相对较小的空气密封构件50的位置设置成 使得空气密封构件50^盖第一环状槽M1的情况.但是，尽管对空气密 封构件50的尺寸进行少量增加，也可以采用这样的构造增大其中的空气 密封构件50的尺寸(空气密封构件50在旋转轴线ZT的方向上的长度)， 使得空气密封构件50覆盖第一环状槽Ml至第三环状槽M3。在这种情况 下，将内侧空气接收槽MB和作为第二内侧空气接收槽的内侧空气接收槽 MC形成于空气密封构件50中。如同在空气密封构件50中与第一环状槽 Ml相背离的部分的情况，在与内侧空气接收槽MC相背离的外周表面上 形成作为第二外侧空气接收槽的外侧空气接收槽，且所述外侧空气接收槽 与内侧空气接收槽MC经由多个连通孔或多个切口相互连通。于是，空气 供给通道AL2连接至外侧空气接收槽。
空气密封构件50由铸铁或炮铜制成，且主轴10由铁制成。通过这种 方式，用于空气密封构件50的材料与用于主轴10的材料彼此不同。这就 减小了在空气密封构件50和主轴10相互接触时发生粘结(咬死等)的可 能性。优选地，用于空气密封构件50的材料具有相对较低的机械强度(较 高的脆性)，因为当主轴10和空气密封构件50由于例如工具与工件之间的 碰撞而相互接触时，替换本身为相对较小部件的空气密封构件50与替换主 轴IO相比所需的成本和时间非常少。
(迷宫式结构部分的细节)
接下来将参考图2对提供了迷宫状复杂空间的迷宫式结构进行描述， 所述迷宫状复杂空间形成于主轴10与壳体之间的空隙的一部分中以l更减少冷却液、异物等的i^。主轴10的在前侧从壳体中伸出的伸出部的外周 表面上，沿主轴10的圆周方向形成用于形成迷宫的环状槽MR。另外，壳 体盖构件40内侧上的凸部40T沿主轴10的径向方向在整个周长上插入所 述用于形成迷宫的环状槽MR内，并且未到接触用于形成迷宫的环状槽 MR的程度，由此在用于形成迷宫的环状槽MR与所述凸部40T之间形成 的迷宫式空隙AGR具有迷宫状复杂形式。
如图2所示，由于壳体盖构件40的凸部40T与主轴10的用于形成迷 宫的环状槽MR之间的位置关系，甚至在其中心部分设有供主轴10穿过 的孔的圆盘状壳体盖构件40也不能从前侧向后侧沿旋转轴线ZT附接至轴 承保持盖构件30.相应地，将壳体盖构件40分成两个或更多部件。在本 实施方式中，壳体盖构件40在分割线40a处分成上壳体盖构件40U和下 壳体盖构件40D。上壳体盖构件40U和下壳体盖构件40D安装成使得凸部 40T沿正交于旋转轴线ZT的方向插入用于形成迷宫的环状槽MR内，并 由螺栓等固定至轴承保持盖构件30 。
主轴10的旋转轴线ZT是水平方向，或者^1相对于竖直方向以不等于 零的预定角度倾斜的方向，并且，在将壳体盖构件40划分成上、下两半时， 构造成使得壳体盖构件40被划分成两个或更多部件的壳体盖构件40的分 割线40a位于下半部分中。分割线40a设定为从壳体盖构件40的径向内侧 向径向外侧往下倾斜。由此，即4吏当冷却液或类似物在分割线40a处ii^ 时，i4^的冷却液向下流动且不会到达主轴10与壳体之间的空隙。
接下来，将参考图3A至图3C对用于喷射冷却液的喷射装置进行描述。 图3A示出了对应于图1所示主轴装置的主轴装置，所述主轴装置包括多 个冷却液喷嘴CN，用于在壳体的前面上喷射(排出)冷却液。注意，冷 却液喷嘴CN的数目可以是一个.图3B示出了图3A的A-A截面，所述 截面示出了在本实施方式的情况下如何容置冷却液喷嘴CN的示例。图3C 示出了容置冷却液喷嘴CN的常规方式，用于与图3B所示容置方式相比 较。多个容置孔30K从前侧向后侧形成于壳体的抵接壳体盖构件40的前 端部(在这种情况下为轴^c保持盖构件30的前端部)中，所述容置孔30K 容置冷却液喷嘴以便不让冷却液喷嘴从壳体中伸出。另外，在壳体盖构件 40中对应于容置孔30K的位置处形成开口 40K。每个冷却液喷嘴CN的轴 线方向和每个容置孔30K的轴线方向都倾斜地指向喷射冷却液的方向。如 上所述，被划分成两个或更多部件的壳体盖构件40 ;i从正交于旋转轴线ZT的方向安装的，因此，为了避免冷却液喷嘴CN的干涉，设计成使得 在壳体的抵接壳体盖构件40的前端部上不存在任何凹部(凸部)。
对于图1B所示主轴装置1的正视图(在图1B中省略了工具T和工具 保持件H)，喷射至工具T的顶部、工件W的被加工部分等处的冷却液沿 着各种方向以各种速度飞向各种位置。当冷却液或类似物通过主轴10与壳 体(在这种情况下为壳体盖构件40)之间的空隙ii^时，t的冷却液不 能进入到更内部的区域，除非该冷却液首先经过由用于形成迷宫的环状槽 MR和凸部40T所提供的具有复杂结构的迷宫式密封部。因为迷宫式密封 部具有复杂结构，所以即使是沿旋转轴线ZT的方向以高速飞行的冷却液 也会动量减小并丧失冷却液进入时的速度，另外，会因为散射而使冷却液 量减少，籍此使得这样的冷却液难以^到更内部的区域中。
在迷宫式密封部的后侧，用于将通过壳体与主轴10之间的空隙ii/v的 诸如冷却液之类的流体以及异物排出的排出通道DL2 (参见图1A和1B) 形成在壳体的下部。在迷宫式密封部的后侧，沿主轴10的圆周方向在整个 外围上形成收集空间AKK,该收集空间AKK在尺寸上大于迷宫式空隙 AGR中的空间。收集空间AKK由沿圆周方向形成于壳体盖构件40的内 周表面上的环状槽Ma以及沿圆周方向形成于主轴10的外周表面上的环状 槽MK所限定(在图2所示示例中，环状槽Ma部分地由空气密封构件50 形成)。主轴10的面向收集空间AKK的外周表面(环状槽MK的底部) 形成为倾斜的表面，〗吏得从后侧向前侧主轴10的直径增大。由于所述倾斜 的表面，即使当冷却液或类似物ii^收集空间AKK时，进入的冷却液由 于主轴10的旋转所产生的离心力而沿所述倾斜的表面沿着向上方向移动 (即，从后侧向前侧的方向)。由此，所述倾斜的表面提供了使得冷却液 难以i^到更内部的区域的结构。排出通道DL2在壳体盖构件40与轴承 保持盖构件30之间的分界部分处形成于面向环状槽MK的下部(参见图 1A和1B)，并与收集空间AKK连通。在相对于收集空间AKK的更内部 的区域中，设置上述空气密封空隙AG1至AG4,且几乎没有冷却液或类 似物经过所有空隙并到达轴承J。由此，可能适当防止轴承J的咬死，并 改善主轴装置1的可靠性。
本发明不局限于由实施方式和各种改型所描述的外观、结构等，且能 够在本发明的精神范围内实现元件的添加和移除。另外，在实施方式的描 述中所使用的值是通过示例的方式给出的，本发明并不局限于这些值。
权利要求
1.一种主轴装置(1)，包括壳体(20，30)和主轴(10)，所述主轴(10)插入所述壳体(20，30)内，并由轴承(J)支承以便能够相对于所述壳体(20、30)旋转，所述主轴装置(1)的特征在于，在所述主轴(10)的沿着所述主轴(10)的旋转轴线(ZT)于前侧从所述壳体(20，30)伸出的伸出部上，沿着所述主轴(10)的圆周方向形成用于形成迷宫的环状槽(MR)；壳体盖构件(40)具有凸部(40T)，所述凸部(40T)沿所述主轴(10)的径向方向插入所述用于形成迷宫的环状槽(MR)内，在整个外围上未到接触所述用于形成迷宫的环状槽(MR)的内表面的程度，在所述凸部(40T)插入所述用于形成迷宫的环状槽(MR)的状态下所述壳体盖构件(40)在所述壳体(20，30)前侧固定至所述壳体(20，30)；所述凸部(40T)与所述用于形成迷宫的环状槽(MR)之间的空隙形成迷宫式密封部(60)；并且，所述壳体盖构件(40)构造为使得所述壳体盖构件(40)能够相对于所述用于形成迷宫的环状槽(MR)的圆周被划分成至少两个部件。
2. 如权利要求l所述的主轴装置(1)，其中，所迷主轴(10)的旋转轴线(ZT)定向于水平方向，或者定向于相对 于竖直方向倾斜预定的角度的方向，而且，当所述壳体盖构件(40)固定至所述壳体(20， 30)时，构造为使得 能够将所述壳体盖构件(40 )划分成至少两个部件的所述壳体盖构件(40 ) 的分割线(40a)从所述壳体盖构件(40 )的径向内侧到径向外侧向下倾斜。
3. 如权利要求1或2所述的主轴装置(1 )，其中，将通过所述壳体(20， 30)与所述主轴(10)之间的空隙ift^的流体 和异物排出的排出通道(DL2)在与所述迷宫式密封部(60)的前侧相反 的所述迷宫式密封部(60)的后侧形成于所述壳体(20， 30)的下部中。
4.如权利要求3所述的主轴装置(1 )，其中，在所述迷宫式密封部(60)的后侧沿所述主轴(10)的外周表面形成 收集空间(AKK )，所述收集空间(AKK)是尺寸大于所述迷宫式密封部 (60)的空隙的空间，其中，所述排出通道(DL2)连接至所述收集空间 (AKK)。
5.如权利要求4所述的主轴装置(1 )，其中，限定所述收集空间(AKK)的所述主轴(10)的外周表面是倾斜的， 4吏得所述主轴(10)的直径从后侧向前侧增大。
6. 如权利要求1或2所述的主轴装置(1 )，进一步包括喷射冷却液 的冷却液喷嘴(CN)，其中，在所述壳体(20， 30)的前端部中，对应于所述冷却液喷嘴(CN) 从前侧向后侧形成容置孔(30K)，所述容置孔(30K)容置所述冷却液喷 嘴(CN),使得所述冷却液喷嘴(CN)不从所述壳体(20， 30)中伸出， 固定至所述壳体(20， 30)的所述壳体盖构件(40)在所述前端部上M 所述壳体(20， 30),而且，在对应于所述容置孔(30K)的位置处在所述壳体盖构件(40)中形 成开口 (40K)。
7. 如权利要求1或2所述的主轴装置(1 )，其中，在所述壳体(20， 30)中具有空气供给通道(AL1、 AL2)，空气供给 源连接至所述空气供给通道(AL1、 AL2);从所述迷宫式密封部(60)的后侧到所述轴承(J)的前侧，在所述主 轴(10 )的外周表面上沿所述主轴(10 )的圆周方向形成第一环状槽(Ml )、 第二环状槽(M2)以及第三环状槽(M3)，所述第一环状槽(Ml)至笫 三环状槽(M3)以此顺序平行地i更置；所述第一环状槽(Ml)和所述第三环状槽(M3)连接至所述空气供 给通道(AL1、 AL2);并且，所述主轴装置(1 )设有非接触式空气密封部，在所述非接触式空气密封部中，通过所述空气供给通道(AL1、 AL2)供给的空气排出至以下空 气密封空隙内由所述主轴(10)的处于所述第一环状槽(Ml)的前侧和 后侧的外周表面与所述壳体(20， 30)的面向所述主轴(10)的外周表面 的对应内周表面所限定的空气密封空隙；以及，由所述主轴(10)的处于 所述第三环状槽(M3)的前侧和后侧的外周表面与所述壳体(20， 30)的 面向所述主轴(10)的外周表面的对应内周表面所限定的空气密封空隙。
全文摘要
一种主轴装置(1)，设置有壳体(20，30)和主轴(10)，在主轴(10)的于前侧从壳体(20，30)伸出的伸出部的外周表面上，沿着主轴(10)的圆周方向形成用于形成迷宫的环状槽(MR)。具有凸部的壳体盖构件(40)在所述壳体的前侧固定至所述壳体(20，30)，并在所述凸部与所述用于形成迷宫的环状槽(MR)之间形成迷宫式密封部(60)，所述凸部插入所述用于形成迷宫的环状槽(MR)内，在整个外围上未到接触所述用于形成迷宫的环状槽(MR)的内表面的程度。所述壳体盖构件(40)构造为使得能够相对于所述用于形成迷宫的环状槽(MR)的圆周将所述壳体盖构件(40)划分成至少两个部件。
文档编号F16J15/40GK101561046SQ20091013448
公开日2009年10月21日 申请日期2009年4月17日 优先权日2008年4月18日
发明者大川雄司, 高岛利治 申请人:株式会社捷太格特