摘　要：介绍了数控车床主轴前轴承密封结构在实际生产中存在的问题，并分析了原因，设计了改进方案。经使用证明，该改进方案提高了主轴前端轴承使用寿命和主轴精度的保持性，保证了数控车床长时间连续加工的可靠性。
　　关键词：轴承密封；迷宫密封；冷却液；防屑罩
　　数控车床主轴的转数一般都在4000～6000r/min，为提高机床的加工速度，主轴转速不断在提高。而机床主轴的精度保持性就变得尤为重要，影响精度保持性的因数很多，其中主轴前轴承密封的好坏直接影响主轴精度的保持性。本文作者经过对主轴前端密封的改进，彻底解决了原密封原因造成的前轴承损坏。
　　1　存在的问题
　　数控车床在加工时，是长时间连续加工，切削量大，因而要求冷却充分（高压、大流量）和在全密封状况下工作。数控车床的主轴，特别是夹头式主轴，厂家为了提高主轴精度，轴伸设计的特别短，造成冷却液在冷却工件时很容易直接把微小的屑末（在0.01mm以下）喷射到主轴密封处。由于主轴密封结构的缺陷（见图1），在短时间内，屑末和冷却液在高压、高速下，易穿过迷宫形成的空气膜，进入主轴轴承，造成轴承的润滑脂大量流失，且屑末进入轴承滚道，加速滚珠、滚道、保持架的磨损，还可能造成轴承的疲劳破坏，使轴承的精度急剧降低甚至报废。在生产中，通常2～3个月主轴就出现杂音、振动等现象。拆卸主轴检查轴承时发现，主轴内有大量的冷却液和屑末，滚道内没有润滑脂，滚珠表面发暗（有点象磨沙），且个别滚珠表面有划痕。对轴承做转动试验，发现杂音大，转动力不均匀，这表明此轴承已不能正常使用。 　　2　原因分析
　　图1所示的主轴前端的迷宫密封结构的工作原理是通过迷宫来阻止冷却液直接进入轴承，再利用主轴高速旋转产生的离心力，把少量进入迷宫的冷却液甩到迷宫外槽，通过外槽下方的小孔流出。目前机床普遍采用该密封结构，在一定的条件下该结构也是合理的。但由于机床的使用条件不同，且受迷宫密封结构的限制，去除冷却液的能力是一定的。当进入迷宫的冷却液大于排出的冷却液，势必造成部分冷却液（含屑末）进入轴承内，造成轴承的损坏。
　　3　改进方案
　　根据上述分析，解决问题的关键是采取措施减少进入迷宫内的冷却液。一种改进方法是改变加工条件，即减小冷却液的流速和流量，但这样势必要造成加工件质量的下降，且不能保证迷宫内不进冷却液，此种办法不可取。另一种改进方法是不让冷却液进入迷宫，为此设计了一种密封盘，如图2所示，密封盘用3个螺钉锁紧与主轴紧配合，这样大流量的冷却液也不可能进入主轴迷宫内，再加上密封盘外径有一槽，盖住主轴法兰，把垂直缝隙改为水平缝隙，使边缘上的冷却液被高速旋转的密封盘所产生的离心力甩走，确保主轴迷宫不进冷却液。这种改进方法防止了主轴迷宫进冷却液，但同时也带来了问题。由于密封盘加工和安装不可能非常理想，造成主轴产生轻微的振动，主轴动平衡不好，主轴轴承精度下降，满足不了精密零部件尺寸加工的要求。同时由于密封盘的高速旋转，把冷却液甩到外罩壁溅起大量的油雾，造成机床和环境的污染，此种方法也不太理想。 　　从前面分析可知，迷宫密封的结构是合理的，只是排量小，为增加迷宫密封的排液量，作者设计了一种防屑罩，如图3所示。该防屑罩把主轴外伸部分全部罩上，只有被加工件露在外面，解决了冷却液飞溅的问题。另外该防屑罩在外伸主轴表面设计了两道迷宫密封结构，它空间大，排出口大，中间加隔板，使进入防屑罩内的冷却液绝大部分在道迷宫流出，少部分进入第二道迷宫，主轴原有的迷宫几乎没有冷却液流入。经过测算，进入道迷宫的流量是进入防屑罩流量的90％，进入第二道迷宫的只有10％。经过一年多的试验使用，装有防屑罩的主轴没有发现有杂音，拆下检查，前轴承的润滑脂变化不大，轴承完好，彻底解决了主轴密封问题。 　　4　结论
　　上述改进结构我们已经在数控车床批量生产中采用，并改装了以前的一些数控车床均收到了令人满意的效果。因此即使在理论上比较成熟的结构，在不同的实践环境中也应不断改进，日益完善理论，使这些工艺系统具有广泛的适应性。