王鋼
（大連機床集（jí）團自動化裝備（bèi）所，遼寧大連 116033）
隨著（zhe）機床行業（yè）的快速發展，越來越（yuè）多的組合（hé）機床及加（jiā）工中心努力使主軸高速（sù）化，而且為提高（gāo）自動化（huà）及刀具的耐（nài）用度（dù），大都采用外部大流量冷卻。這樣（yàng）就對主軸（zhóu）密（mì）封結構提出了新的要求。密封裝置的主要目的是防止外部水（shuǐ）分、切屑（xiè）、塵埃等物質侵入軸（zhóu）承，並保證（zhèng）軸承內部潤（rùn）滑劑不（bú）發生泄露，同時（shí）還要考慮安裝維修的快（kuài）捷與方（fāng）便。在軸承樣本中，對軸承的密封（fēng）都做了介紹，本文不再贅（zhuì）述。在這裏隻介紹三種新的主軸密封形式。
1 V形密封圈密封
V形密封圈是一種（zhǒng）軸向作用的彈性（xìng）橡膠圈，用作（zuò）轉軸無（wú）壓密封。它由本體、密封唇、頸部三部（bù）分組成。
工（gōng）作原理：V型密封圈（quān）借助彈性（xìng）可靠地抱緊在相配零件上；錐形密封唇在軸向與垂直於（yú）軸線零件的表麵相接觸，可補償轉軸的微（wēi）量角度偏移；頸部在本體和密封唇之間起到形似（sì）彈簧連接的作用，它可使密封唇對接觸表麵（miàn）產生輕微的壓力（lì），從（cóng）而形成（chéng）可靠（kào）的密封（見圖1）。
特（tè）性（xìng）：和一般的油封不同，V形密封圈形成軸向密封作用。密（mì）封（fēng）唇有較好的彈性，可補償（cháng）相配件較大的公差和轉軸（zhóu）所產生的角度偏差。
主要優點：
1）對於工作條件相對較好的情況（如對潤滑油及潤滑（huá）脂的密封），可以降低與密封圈相（xiàng）配零件密封表麵的質量或對軸硬度的要求；密封表麵可以不必淬硬，減少加（jiā）工工序。
2）安裝簡便。不要（yào）求特殊的準備工作，不需要安裝倒角，也不需其它結構（gòu）措施。安裝時，V形圈可拉（lā）長達20%，將之裝到相配零件（jiàn）上。
3）由於密封表麵不在軸上，對軸沒有磨損，從而延長軸的壽命（mìng）。
4）摩（mó）擦力小，摩擦損失小，壽命長。密封唇很（hěn）小的接觸壓力（lì）確保有很小的磨擦損失。啟動轉矩要比徑向油封的值小的（de）多。
5）可（kě）適（shì）用於高速，密封接觸點（diǎn）Z高線速度可達40m/s。
由於使用方便和工作可靠，以及所需的設計工作量小（xiǎo），使V形密封圈的應用領域十分廣泛，它可用於防塵，防汙，防油脂，防濺油、水（shuǐ）和其它介質。在一些特殊場合，也可用作靜（jìng）止（zhǐ）部件上的密封。
2 GMN無接觸（chù）密封（fēng）圈密封
這是由德國GMN公司生產的一（yī）種新型密封圈。它Z大的優點就是在（zài）高速情況下密封情況良好，而安裝（zhuāng）卻十分方便。這種密封圈可用於多種條件甚至高溫和高速下，通常我們隻需考慮（lǜ）密封（fēng）圈鋁製外環所容許的Z高溫度（170℃），而（ér）對於軸和（hé）內環溫度則可以更高。
工作原理：它是由高精度的鋼製內環和鋁製外環通過特殊的生產工藝（已獲專利），使之成為具有迷宮形式，在高速旋轉時（shí）產生離心力將水分、切屑（xiè）、塵埃（āi）等物質甩到排泄油（yóu）溝中來實現密封（fēng）的（見圖2）。
特性：它是一種徑向（xiàng）密封，內外環（huán）無接觸，而且內外環是不可分的，突破傳統接觸密封的（de）原理，尤其適合大直徑、高轉（zhuǎn）速的主軸密封。
主要優點：
1）結構緊湊，其外型尺寸等於或類似於軸承或接觸密封圈（quān）。可用於內環和/ 或外環旋轉。
2）由於無接觸，因此無由（yóu）密封所引起的磨損和發熱（rè），無磨擦所引起的功率損耗。
3）由於無接觸，因此無需維修和更換，壽命長。
4）安裝方便經濟，對軸和孔要求的公差帶很寬，對相配零件沒有（yǒu）熱處理（lǐ）及磨削要求，減（jiǎn）少加工工（gōng）時。
5）由於是金屬材質，可應用於環境溫度170℃的高溫，速度可以達到50m/s。
下麵就接觸（chù）密（mì）封（fēng）圈與無接觸密封圈做一下比較：
3 密封圈與氣（qì）密（mì）封（fēng）結合使用的密封
對於大多數組合機床來說，許多工序是鑽孔和攻絲，其主軸（zhóu）直徑一般不大，線速度也不會很高，這就使得此類主軸使用（yòng）接觸密封圈成為可能。這樣不僅能夠滿足使用上的要求，而且大大降低費（fèi）用，非常經濟（jì）。但對於（yú）隻（zhī）使用單層接觸密封圈來說，很難使外部的（de）冷卻水和汙物不進入到（dào）箱體內。對於無大流量冷卻排屑的（de）主軸，一般采用雙唇密封圈就可以很好的解決問題（tí）。
而對於大流量冷卻衝屑的主軸，經常發生冷卻液進入到主軸箱體內部，這是（shì）我們所不願（yuàn）看到的。為（wéi）此，我（wǒ）們采用了雙層密封圈（quān）與氣密封相結合的使（shǐ）用（yòng）方法，以使結構更（gèng）為可靠。
工作（zuò）原理：在兩層密封圈之間加入壓縮空氣，形成（chéng）氣腔，氣腔中氣體的壓力大於外部壓力，保證了外界的冷卻液和鐵屑及其它（tā）雜質不會進入箱體內，而實現密封（見圖3）。還可以避免由於虹吸現象而使雜質（zhì）滲入到箱體內部（bù）。
另外，由於氣源中不（bú）可避免的會夾雜著水分，所以在兩層密封圈之間應開一個排泄口，保證水分能夠及（jí）時的排出。對於使用雙層密（mì）封（fēng）圈，發熱量會增（zēng）大很多，因此（cǐ）需要（yào）對軸（zhóu）徑加以控製，具體數值如圖3所示。
特性：對於線（xiàn）速度低的主軸可（kě）以采用雙層接觸密（mì）封（fēng）圈及氣（qì）密（mì）封（fēng）來防止冷卻液和鐵屑的進入。比較經濟，易於實現。
綜上所述，主軸的密封（fēng）有各種各樣（yàng）的方法，如何選用，需要與具體實際情況（kuàng）結合起來。對於鏜、銑類主軸，由於線速度非常高，宜采用GMN密封圈密封，既保證了密封效果，又不會引起高的溫升，但其缺點是價（jià）格相對較貴，而且需要進（jìn）口（kǒu），周期較長。對於鑽、 擴、鉸和攻絲類主軸，就可以采用（yòng）雙層密封圈（quān）和氣密封結合使用，其優點是價格便宜，易於實現，密封效果也比較好。如果（guǒ）在一個主軸箱中使用了兩種潤滑脂（油（yóu）和油脂），就可以考慮使用V形密封圈來密封。這幾種密封形式都已經具體應用在實踐中，並能夠（gòu）很好的滿足使用要求。
來源：《組合（hé）機床與自（zì）動化加工技術》2002年04期
