卧式镗床主轴旋转接头泄漏报警装置设计
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摘要 本文分析了造成镗床主轴旋转接头泄漏的主要原因，给出了相应解决办法；介绍了一种由防护罩和液位开关组成的报警装置的设计方法。
关键词 旋转接头；泄漏；报警
中图分类号TG502 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）81-0186-02
0 引言
旋转接头是数控机床的常用零件，比如当镗床主轴需要内冷或吹气的时候，就需要使用旋转接头。在生产实践中，常会出现由于安装或使用不当而造成旋转接头泄漏的情况。由于旋转接头安装在主轴后端，与主轴后轴承、进给丝杠及其轴承距离很近（见图1），一旦发生泄漏而未及时发现，会使轴承及丝杠进水，发生研伤，造成经济损失。因此，除了正确的安装，加强日常维护外，对于存在较大泄漏隐患的使用情况，也可以安装报警装置。本文将对常见的导致泄漏的原因逐一分析并介绍一种适用于卧式镗床主轴的简单实用的报警装置。
图1 镗床主轴结构简图
旋转接头用于有相对转动的管路的连接，可以将流体从静态系统输入到动态旋转系统。它有单进单出型、单进双出型、多路型等多种通路形式[1]。用于数控镗床主轴内冷和吹气的旋转接头属于单进单出型。按照内部有无轴承又可分为轴承内藏式（整体式）和无轴承式（分离式）。目前在数控机床上使用较为普遍的是轴承内藏式。该类型旋转接头是由壳体、轴承、旋转部分和固定部分等部件组成的一体式接头。由于其独立于主轴之外，安装与维护都较为简单。无轴承旋转接头是较为新型的产品，体积小巧，能够适用于小型机床和高转速机床。
2 泄漏原因分析
存在于机床生产环节的导致泄漏的常见原因有以下三点：
1）相关零件加工精度或安装精度低，其中主要包括：旋转接头安装基面与主轴垂直度差；旋转接头安装孔与主轴同轴度差。对于此类原因，处理办法只有提高机床的相关精度，并进行严格的检验。
2）主轴后端悬伸长，旋转接头振动较大
有的镗床主轴后端悬伸较长，在不安装旋转接头时，对于机床并无影响。当安装了旋转接头后，摆动及振动增大，长时间工作后会造成旋转接头损坏。对于这种情况，处理办法是在主轴后端增加定心轴承。
3）旋转接头安装方法不正确
旋转接头应按照安装使用说明书的要求正确安装，这其中包括，充分的安装前检查及准备工作（比如清除管道和接头内污物、对螺纹联接处进行密封处理）、正确的安装顺序、使用适宜的安装工具以保证接头不被损坏等。
存在于机床使用环节的导致泄漏的常见原因有以下三点：
1）未及时加注油脂
2）工况差、切削液脏，有污垢进入接头
对于该种情况，用户应该提高滤网的过滤精度，并经常对其进行检查和清洁。发现滤网有破损或塞死的情况要及时更换，必要时更换切削液。
3）长时间超速、超温运转
针对以上三点原因，用户应遵守机床操作规程，严格执行维护保养计划。这是防止或减少发生故障的保证[2]。发现问题后，应及时停机并妥善处理。
3 报警装置结构介绍
该报警装置的原理是通过防护罩将外泄的冷却水收积并导入底部积水盒，通过安装于积水盒底部的光电式液位开关实现报警，具体结构如图2所示。
图2 报警结构装配图
该结构设计要点主要有以下两点：第一，防护罩应该在长度方向和圆周方向上尽量将旋转接头完全罩住，以增大防护面积；防护罩下部积水盒要尽量小。这样，当发生泄漏时防护罩可将冷却水尽快收积，并且由于积水盒小，液位高度可迅速达到液位开关报警要求，可缩短报警时间，减少损失。第二，应选择结构小巧的液位开关。液位开关的种类很多，有浮子式、电容式、光电式等，其中以浮子式较为常见，且价格便宜。但浮子式一般体积较大，需要较大水量才能将浮子浮起，反应较慢。本文推荐使用光电式液位开关。光电式液位开关无移动部件，结构紧凑，可靠性高，适用于油，水和腐蚀性介质。其检测原理是基于全反射原理，在探头顶部玻璃壳体内安装有一个光电发射器和一个接收器，当没有液体时，发射光会被玻璃顶盖完全反射回来，当有液体时，一部分发射光会逃逸出去，接收器接收到的光会减弱，由此来判断介质的有无。光电式液位开关测头直径只有数毫米，将测头水平安装于积水盒底部，只要液位没过测头便可发讯，响应时间仅为30ms左右，报警迅速、准确。
4 结论
旋转接头泄漏可导致主轴轴承、进给丝杠损坏，不容小视。提高机床本身精度和设计的合理性，正确的使用机床，良好的日常维护才能减少或避免问题的发生。在必要时可增加报警装置。防护罩加光电式液位开关的报警装置结构简单，报警迅速，具有较强的实用性。
参考文献
[1]机械设计手册编委会.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2004.
[2]夏廷栋.杜绍武.液压系统的使用与管理[M].北京：机械工业出版社，1986：299-300.