原文出处:
CN204221008U 具气幂式挡水装置的工具机主轴
Inventor 谢侑霖赖益璋张雯琳 
Original Assignee 罗翌科技股份有限公司 
Priority date 2014-09-25
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一般工具机进行切削等加工作业时，大多利用一工具机主轴带动刀具转动，该工具机主轴包含一主轴座及一可于主轴座内转动的转动主轴，该转动主轴并可供该刀具装设。而切削加工进行的同时并对加工处喷射加工液，以做为降温及冲刷多余切屑之用。

可防止加工物因高温或切屑磨擦造成不良影响。而同时为了防止切削液等水气侵入工具机主 轴内部，多于主轴座的前端设置有防水盖或迷宫等结构，以防止切削液直接自细缝处喷溅 侵入。文章源自 solidworks教程网 http://gocae.comsolidworks教程网-http://gocae.com/3665.html

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然而由于主轴座与转动主轴间需具有相当的间隙来保持转动。虽间隙越小防水效果 越好，但相对地加工精度及成本也会大幅上扬。造成此种被动式防水结构，对于水气渗入防 止的效果仍极为有限。文章源自 solidworks教程网 http://gocae.comsolidworks教程网-http://gocae.com/3665.html

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因此，业界开发出的工具机主轴，其主要是由一设于主轴 座 1 内及前端盖 2 的管路 3 直接输入气体，使气体经过前端盖 2 后，自转动主轴 4 与前端盖 2 间的间隙排出，气体持续排出的过程便能完全阻绝切削液或粉尘进入主轴内部，能完全避 免主轴内部构件锈蚀或卡死的状况发生，提高该主轴的使用寿命。文章源自 solidworks教程网 http://gocae.comsolidworks教程网-http://gocae.com/3665.html

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然而，由于此种主动气幂式挡水装置其气体的排放通道平行于工具机主轴，切削 液自加工物反溅时容易顺向侵入转动主轴 4 与前端盖 2 间的间隙，因此须于加工过程中、后 不间断地以大量气体喷出以阻绝切削液或粉尘，不但得耗费大量高压气体，一旦气体来源 故障或操作者忘记开启作动时，则无任何其他可以阻绝切削液或粉尘的手段。文章源自 solidworks教程网 http://gocae.comsolidworks教程网-http://gocae.com/3665.html

气幂防水的数控机床主轴的优点

通过此结构，本气幂通道沿主轴座的径向方向设置，可大幅降低 切削液反溅侵入的问题，可降低所需吹气强度及吹气量，即使气体来源故障或未作动，当切 削液自加工物表面反溅时，亦难以自气幂通道进入工具机主轴内部，可有效达到阻绝的效 果。文章源自 solidworks教程网 http://gocae.comsolidworks教程网-http://gocae.com/3665.html

主轴座更包含有一座体，该座体中央穿设有一可供转动轴心设置 的轴孔，该座体一端为一开口端，另一端为一驱动端，且该进气通道自座体的外周缘延伸至 该开口端 ；以及一主轴前盖，其设置于该座体的开口端处，且其中央设有一供转动轴心穿设 的开孔，该主轴前盖内设有至少一连通通道，该连通通道一端系连通于该进气通道 ；再者， 该主轴前盖内环设有一与连通通道相接的气室，且该气室与气幂通道相连通。藉由该气室 的环状设计，当气体自孔状的连通通道进入气室后，可使气体于气室均匀分布再自气幂通 道排出，避免有气体排出强弱不均的状况发生。文章源自 solidworks教程网 http://gocae.comsolidworks教程网-http://gocae.com/3665.html

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更进一步包含有一气环，其设置于该开孔与转动轴心间，其中，该气环 与主轴前盖间设有一流通间隙，该流通间隙系连通于气室与气幂通道间。且该气环与防尘 盖间具有一回风空间，该回风空间与气幂通道相对准，且该流通间隙沿主轴座的轴向方向 设置。藉此，气体可于回风空间产生一蓄压效果，增强气幂挡水效果，更可有效防止切削液 或粉尘自气幂通道进入流通间隙。

用气幂防水的数控机床主轴结构设计

主轴，包含 ：一主轴座 10，其中央穿设有一可转动的转动轴心 11，且主轴座 10 的壁面内设有一 进气通道 12，该进气通道 12 一端连通于一气体源 ( 图未示 ) ；以及 一防尘盖 20，其设置于该转动轴心 11 的端部处，该防尘盖 20 与主轴座 10 间设有 一气幂通道 21，且该气幂通道 21 连通于该进气通道 12 的另一端 ；其中，该气幂通道 21 沿 主轴座 10 的径向方向设置，且该防尘盖 20 周缘为一锥度面 22。

再者，该主轴座 10 更包含有 ： 一座体 13，该座体 13 中央穿设有一可供转动轴心 11 设置的轴孔 131，该座体 13 一端为一开口端 132，另一端为一驱动端 133，且该进气通道 12 自座体 13 的外周缘延伸至 该开口端 132。一主轴前盖 14，其设置于该座体 13 的开口端 132 处，且其中央设有一供转动轴心 11 穿设的开孔 141，该主轴前盖 14 内设有至少一连通通道 142，该连通通道 142 一端连通 于该进气通道 12 ；

再者，该主轴前盖 14 于开孔 141 内环设有一与连通通道 142 相接的气室 143，且该气室 143 与气幂通道 21 相连通。 一气环 15，其设置于该开孔 141 与转动轴心 11 间，其中，该气环 15 与主轴前盖 14 间设有一流通间隙 151，该流通间隙 151 连通于气室 143 与气幂通道 21 间，且该流通间隙 151 沿主轴座 10 的轴向方向设置。再者，该气环 15 与防尘盖 20 间具有一回风空间 152，该 回风空间 152 与气幂通道 21 相对准。至少一迷宫环 16，其设置于该气环 15 与开口端 132 处间，其表面设有多个迷宫结 构，以防止切削液或粉尘进入工具机主轴内部。

更进一步地，该气环 15 于相邻于防尘盖 20、主轴前盖 14 及迷宫环 16 处凸伸设有 至少一第一凸环部153、一第二凸环部154以及一第三凸环部155，并与防尘盖20、主轴前盖 14 及迷宫环 16 相互嵌合，以强化防水、防尘效果。

明了上述的详细结构后，以下针对动作原理做一详细说 明 ：如图 5 所示，当气体自进气通道 12 流经连通通道 142 进入气室 143 后，藉由该气 室 143 的环状设计，可使气体于气室 143 均匀分布后，再经由流通间隙 151 自气幂通道 21 排出。该气室 143 的缓冲设计可避免气体自气幂通道 21 排出时有接近连通通道 142 气压 较强而远离者气压较弱的状况，有效达到匀化气幂通道 21 排出气体强弱一致的效果。而气 体排出时可于回风空间 152 产生一蓄压效果，增强气幂挡水效果，更可有效防止切削液或 粉尘自气幂通道 21 进入流通间隙 151。 再者，由于该气幂通道 21 沿主轴座 10 的径向方向设置，且防尘盖 20 周缘为锥度 面 22，即使气体来源故障或未作动，当切削液自加工物表面反溅时，亦难以自气幂通道 21 进入工具机主轴内部，可有效达到阻绝的效果。 再加上，回风空间 152 与气幂通道 21 相对准，即使水气进入气幂通道 21 也会顺势 进入回风空间 152 而非流通间隙 151，形成第二道阻绝防线。 此外，该气环 15 的第一凸环部 153、第二凸环部 154 以及第三凸环部 155 设计，使各零件的隙缝间产生转角设计，亦可防止切削液、水气或粉尘进入。