原文出處:
CN204221008U 具氣冪式擋水裝置的工具機(jī)主軸
Inventor 謝侑霖賴益璋張雯琳 
Original Assignee 羅翌科技股份有限公司 
Priority date 2014-09-25
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一般工具機(jī)進(jìn)行切削等加工作業(yè)時(shí)，大多利用一工具機(jī)主軸帶動(dòng)刀具轉(zhuǎn)動(dòng)，該工具機(jī)主軸包含一主軸座及一可于主軸座內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)主軸，該轉(zhuǎn)動(dòng)主軸并可供該刀具裝設(shè)。而切削加工進(jìn)行的同時(shí)并對加工處噴射加工液，以做為降溫及沖刷多余切屑之用。

可防止加工物因高溫或切屑磨擦造成不良影響。而同時(shí)為了防止切削液等水氣侵入工具機(jī)主 軸內(nèi)部，多于主軸座的前端設(shè)置有防水蓋或迷宮等結(jié)構(gòu)，以防止切削液直接自細(xì)縫處噴濺 侵入。文章源自solidworks教程網(wǎng)-http://m.66kg.cn/3665.html

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然而由于主軸座與轉(zhuǎn)動(dòng)主軸間需具有相當(dāng)?shù)拈g隙來保持轉(zhuǎn)動(dòng)。雖間隙越小防水效果 越好，但相對地加工精度及成本也會(huì)大幅上揚(yáng)。造成此種被動(dòng)式防水結(jié)構(gòu)，對于水氣滲入防 止的效果仍極為有限。文章源自solidworks教程網(wǎng)-http://m.66kg.cn/3665.html

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因此，業(yè)界開發(fā)出的工具機(jī)主軸，其主要是由一設(shè)于主軸 座 1 內(nèi)及前端蓋 2 的管路 3 直接輸入氣體，使氣體經(jīng)過前端蓋 2 后，自轉(zhuǎn)動(dòng)主軸 4 與前端蓋 2 間的間隙排出，氣體持續(xù)排出的過程便能完全阻絕切削液或粉塵進(jìn)入主軸內(nèi)部，能完全避 免主軸內(nèi)部構(gòu)件銹蝕或卡死的狀況發(fā)生，提高該主軸的使用壽命。文章源自solidworks教程網(wǎng)-http://m.66kg.cn/3665.html

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然而，由于此種主動(dòng)氣冪式擋水裝置其氣體的排放通道平行于工具機(jī)主軸，切削 液自加工物反濺時(shí)容易順向侵入轉(zhuǎn)動(dòng)主軸 4 與前端蓋 2 間的間隙，因此須于加工過程中、后 不間斷地以大量氣體噴出以阻絕切削液或粉塵，不但得耗費(fèi)大量高壓氣體，一旦氣體來源 故障或操作者忘記開啟作動(dòng)時(shí)，則無任何其他可以阻絕切削液或粉塵的手段。文章源自solidworks教程網(wǎng)-http://m.66kg.cn/3665.html

氣冪防水的數(shù)控機(jī)床主軸的優(yōu)點(diǎn)

通過此結(jié)構(gòu)，本氣冪通道沿主軸座的徑向方向設(shè)置，可大幅降低 切削液反濺侵入的問題，可降低所需吹氣強(qiáng)度及吹氣量，即使氣體來源故障或未作動(dòng)，當(dāng)切 削液自加工物表面反濺時(shí)，亦難以自氣冪通道進(jìn)入工具機(jī)主軸內(nèi)部，可有效達(dá)到阻絕的效 果。文章源自solidworks教程網(wǎng)-http://m.66kg.cn/3665.html

主軸座更包含有一座體，該座體中央穿設(shè)有一可供轉(zhuǎn)動(dòng)軸心設(shè)置 的軸孔，該座體一端為一開口端，另一端為一驅(qū)動(dòng)端，且該進(jìn)氣通道自座體的外周緣延伸至 該開口端 ；以及一主軸前蓋，其設(shè)置于該座體的開口端處，且其中央設(shè)有一供轉(zhuǎn)動(dòng)軸心穿設(shè) 的開孔，該主軸前蓋內(nèi)設(shè)有至少一連通通道，該連通通道一端系連通于該進(jìn)氣通道 ；再者， 該主軸前蓋內(nèi)環(huán)設(shè)有一與連通通道相接的氣室，且該氣室與氣冪通道相連通。藉由該氣室 的環(huán)狀設(shè)計(jì)，當(dāng)氣體自孔狀的連通通道進(jìn)入氣室后，可使氣體于氣室均勻分布再自氣冪通 道排出，避免有氣體排出強(qiáng)弱不均的狀況發(fā)生。文章源自solidworks教程網(wǎng)-http://m.66kg.cn/3665.html

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更進(jìn)一步包含有一氣環(huán)，其設(shè)置于該開孔與轉(zhuǎn)動(dòng)軸心間，其中，該氣環(huán) 與主軸前蓋間設(shè)有一流通間隙，該流通間隙系連通于氣室與氣冪通道間。且該氣環(huán)與防塵 蓋間具有一回風(fēng)空間，該回風(fēng)空間與氣冪通道相對準(zhǔn)，且該流通間隙沿主軸座的軸向方向 設(shè)置。藉此，氣體可于回風(fēng)空間產(chǎn)生一蓄壓效果，增強(qiáng)氣冪擋水效果，更可有效防止切削液 或粉塵自氣冪通道進(jìn)入流通間隙。

用氣冪防水的數(shù)控機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

主軸，包含 ：一主軸座 10，其中央穿設(shè)有一可轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸心 11，且主軸座 10 的壁面內(nèi)設(shè)有一 進(jìn)氣通道 12，該進(jìn)氣通道 12 一端連通于一氣體源 ( 圖未示 ) ；以及 一防塵蓋 20，其設(shè)置于該轉(zhuǎn)動(dòng)軸心 11 的端部處，該防塵蓋 20 與主軸座 10 間設(shè)有 一氣冪通道 21，且該氣冪通道 21 連通于該進(jìn)氣通道 12 的另一端 ；其中，該氣冪通道 21 沿 主軸座 10 的徑向方向設(shè)置，且該防塵蓋 20 周緣為一錐度面 22。

再者，該主軸座 10 更包含有 ： 一座體 13，該座體 13 中央穿設(shè)有一可供轉(zhuǎn)動(dòng)軸心 11 設(shè)置的軸孔 131，該座體 13 一端為一開口端 132，另一端為一驅(qū)動(dòng)端 133，且該進(jìn)氣通道 12 自座體 13 的外周緣延伸至 該開口端 132。一主軸前蓋 14，其設(shè)置于該座體 13 的開口端 132 處，且其中央設(shè)有一供轉(zhuǎn)動(dòng)軸心 11 穿設(shè)的開孔 141，該主軸前蓋 14 內(nèi)設(shè)有至少一連通通道 142，該連通通道 142 一端連通 于該進(jìn)氣通道 12 ；

再者，該主軸前蓋 14 于開孔 141 內(nèi)環(huán)設(shè)有一與連通通道 142 相接的氣室 143，且該氣室 143 與氣冪通道 21 相連通。 一氣環(huán) 15，其設(shè)置于該開孔 141 與轉(zhuǎn)動(dòng)軸心 11 間，其中，該氣環(huán) 15 與主軸前蓋 14 間設(shè)有一流通間隙 151，該流通間隙 151 連通于氣室 143 與氣冪通道 21 間，且該流通間隙 151 沿主軸座 10 的軸向方向設(shè)置。再者，該氣環(huán) 15 與防塵蓋 20 間具有一回風(fēng)空間 152，該 回風(fēng)空間 152 與氣冪通道 21 相對準(zhǔn)。至少一迷宮環(huán) 16，其設(shè)置于該氣環(huán) 15 與開口端 132 處間，其表面設(shè)有多個(gè)迷宮結(jié) 構(gòu)，以防止切削液或粉塵進(jìn)入工具機(jī)主軸內(nèi)部。

更進(jìn)一步地，該氣環(huán) 15 于相鄰于防塵蓋 20、主軸前蓋 14 及迷宮環(huán) 16 處凸伸設(shè)有 至少一第一凸環(huán)部153、一第二凸環(huán)部154以及一第三凸環(huán)部155，并與防塵蓋20、主軸前蓋 14 及迷宮環(huán) 16 相互嵌合，以強(qiáng)化防水、防塵效果。

明了上述的詳細(xì)結(jié)構(gòu)后，以下針對動(dòng)作原理做一詳細(xì)說 明 ：如圖 5 所示，當(dāng)氣體自進(jìn)氣通道 12 流經(jīng)連通通道 142 進(jìn)入氣室 143 后，藉由該氣 室 143 的環(huán)狀設(shè)計(jì)，可使氣體于氣室 143 均勻分布后，再經(jīng)由流通間隙 151 自氣冪通道 21 排出。該氣室 143 的緩沖設(shè)計(jì)可避免氣體自氣冪通道 21 排出時(shí)有接近連通通道 142 氣壓 較強(qiáng)而遠(yuǎn)離者氣壓較弱的狀況，有效達(dá)到勻化氣冪通道 21 排出氣體強(qiáng)弱一致的效果。而氣 體排出時(shí)可于回風(fēng)空間 152 產(chǎn)生一蓄壓效果，增強(qiáng)氣冪擋水效果，更可有效防止切削液或 粉塵自氣冪通道 21 進(jìn)入流通間隙 151。 再者，由于該氣冪通道 21 沿主軸座 10 的徑向方向設(shè)置，且防塵蓋 20 周緣為錐度 面 22，即使氣體來源故障或未作動(dòng)，當(dāng)切削液自加工物表面反濺時(shí)，亦難以自氣冪通道 21 進(jìn)入工具機(jī)主軸內(nèi)部，可有效達(dá)到阻絕的效果。 再加上，回風(fēng)空間 152 與氣冪通道 21 相對準(zhǔn)，即使水氣進(jìn)入氣冪通道 21 也會(huì)順勢 進(jìn)入回風(fēng)空間 152 而非流通間隙 151，形成第二道阻絕防線。 此外，該氣環(huán) 15 的第一凸環(huán)部 153、第二凸環(huán)部 154 以及第三凸環(huán)部 155 設(shè)計(jì)，使各零件的隙縫間產(chǎn)生轉(zhuǎn)角設(shè)計(jì)，亦可防止切削液、水氣或粉塵進(jìn)入。