JP4719596B2 - Machine tool headstock - Google Patents
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この発明は,例えば,主軸台に回転自在に取り付けられた主軸を構成するスピンドルを主軸台とは別置きのモータによって回転駆動するNC旋盤や旋盤の工作機械の主軸台装置に関する。 The present invention relates to a headstock device for a NC lathe or a lathe machine tool in which a spindle constituting a spindle rotatably attached to a headstock is driven by a motor separately from the headstock, for example.
通常,工作機械における主軸は,軸受メーカから供給されるユニット(クイル式主軸台)を使用して主軸を構成している。これらのクイル式主軸台は,ほとんどがチャックが装着される負荷側に主軸を構成するクイルを機械本体に取り付けるため,クイルを回転自在に支持するスピンドルケースにフランジ部を設け,該フランジ部を主軸台即ちヘッドストックにボルトで固定する構造を有している。言い換えれば,クイル式主軸台は,クイルを回転自在に支持するスピンドルケースを主軸台に対してフランジ部で固定した片持ち構造に構成されている。このようなクイル式主軸台は,利点として,主軸台に対する熱による変位(熱膨張差)を反負荷側(通常,駆動用ベルトの取り付ける側)に逃がせることである。 Normally, a spindle in a machine tool is configured by using a unit (quill spindle head) supplied from a bearing manufacturer. Most of these quill headstocks are equipped with a flange on the spindle case that supports the quill so that the quill that constitutes the main shaft is attached to the machine body on the load side where the chuck is mounted. It has a structure that is bolted to a base or headstock. In other words, the quill headstock is configured in a cantilever structure in which a spindle case that rotatably supports the quill is fixed to the spindle stock by a flange portion. An advantage of such a quill headstock is that the displacement (thermal expansion difference) due to heat with respect to the headstock can be released to the anti-load side (usually the side where the drive belt is attached).
また,アルミホイールのディスク部表面を切削加工によって鏡面状に仕上げることができるNC旋盤が知られている。該NC旋盤は,ベッド,主軸を有する主軸台,主軸を回転させる駆動モータ,主軸の前方端に装着されたチャック,主軸に対して往復動する往復台,及び往復台上で往復移動する刃物台を有し,主軸は駆動モータからの回転力をベルトを介して回転駆動される(例えば,特許文献1参照)。 An NC lathe capable of finishing the disk surface of the aluminum wheel into a mirror surface by cutting is known. The NC lathe includes a bed, a headstock having a main shaft, a drive motor that rotates the main shaft, a chuck mounted on the front end of the main shaft, a reciprocating table that reciprocates with respect to the main shaft, and a tool post that reciprocates on the reciprocating table. The main shaft is rotationally driven via a belt by a rotational force from a drive motor (see, for example, Patent Document 1).
また,工作機械の主軸装置として,ビルトインモータ式のものが多数知られている。該工作機械の主軸装置は,先端に工具が取り付けられる中空状の主軸,主軸内に主軸に対して回転しない軸方向に移動しうるように同軸上に配され,軸方向の移動により主軸先端への工具の着脱を行うドローバー,ドローバーを主軸に対して工具を掴む方向に付勢する皿ばねとを備えている。主軸は,その両端部が固定ハウジングに軸受を介して回転自在に取り付けられている。主軸を回転駆動するモータは,主軸と固定ハウジングとの間に配設されている。モータは,主軸に取り付けられたロータと固定ハウジングに取り付けられたステータとから構成されている(例えば,特許文献2参照)。
ところで,上記のようなビルトインモータ式工作機械の主軸装置では,モータは,主軸の両端を固定ハウジングに回転自在にそれぞれ支持する軸受の間に位置しているので,モータによる回転駆動の運転状態では,主軸は回転駆動力によって共振や撓みを起こすことがなく,切削加工ではワークに対してビビリ等による不具合が発生することがない。 By the way, in the spindle device of the built-in motor type machine tool as described above, the motor is positioned between the bearings that rotatably support both ends of the spindle on the fixed housing. , The main shaft does not resonate or bend due to the rotational driving force, and the workpiece does not suffer from problems such as chatter during cutting.
しかしながら,上記のクイル式主軸台は,主軸台に対する熱による変位を反負荷側に逃がせるという利点が有るものの,スピンドルケースの主軸台への取付け構造が片持ち構造であるため,共振数,減衰性等の数値には不利に作用し,旋盤については,突っ切り加工,突っ切り刃物の幅,送り量,端面から加工する場所までの長さ等に対して不利に作用することになり,例えば,くし歯旋盤の加工では,突っ切りバイトの加工においてビビリが発生することになる。 However, although the above quill type headstock has the advantage that the displacement due to heat to the headstock can be released to the non-load side, the mounting structure of the spindle case to the headstock is a cantilever structure. For lathes, for lathes, it has a detrimental effect on parting, the width of the parting tool, the feed amount, the length from the end face to the machining location, etc. In the machining of a tooth lathe, chattering occurs in the parting tool machining.
この発明の目的は,上記の問題を解決することであり,クイルを主軸台に片持ち構造で支持していた従来のクイル式主軸台において切削加工で発生していたビビリ等を防止し,共振数,減衰性等の数値の不利を排除するため,クイルをあたかも両持ち構造で支持したような支持構造に構成し,旋盤における突っ切り加工,突っ切り刃物の幅,送り量,端面から加工する場所までの長さ等に有利になるように改善したことを特徴とする工作機械の主軸台装置を提供することである。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem, and to prevent chattering and the like that have occurred during cutting in a conventional quill headstock in which the quill is supported by a cantilever structure on the spindle stock. In order to eliminate the disadvantages of numerical values such as number and damping properties, the quill is constructed as if it were supported by a double-supported structure, and the parting process in the lathe, the width of the parting tool, the feed amount, and the end surface It is an object of the present invention to provide a head stock apparatus for a machine tool, which is improved so as to be advantageous for the length of the machine tool.
この発明は,主軸台に軸受を介して回転可能に支持された主軸を構成する中空状のクイル,前記クイルの一端部に取り付けられたワークを取り付けるためのチャック,前記クイルの他端部に設けられた動力伝達手段,前記動力伝達手段を回転駆動するモータ,及び前記ワークを加工するバイトを装着するためX軸方向とY軸方向に往復移動する刃物台を備えた工作機械において,
前記主軸台は,前記クイルを前記軸受を介して回転自在に支持する中空部を備えたスピンドルケース,前記スピンドルケースを中空部に挿通して前記スピンドルケースの端部に設けたフランジ部を第1ボルトによって軸方向に締め付けて固定したヘッドストック,及び前記ヘッドストックに取付け取外し可能に固定されるすり割りリングを備えており,前記ヘッドストックに固定された前記すり割りリングは,前記すり割りリングの内周面が前記スピンドルケースの他端部の外周面に接触して前記スピンドルケースの前記他端部を支持しており,
前記すり割りリングは,前記スピンドルケースの前記外周面に対して内径を縮径する第3ボルトによって前記スピンドルケースの前記外周面に締め上げられると共に,第2ボルトによって前記ヘッドストックに軸方向に締め付けられて前記ヘッドストックに固定されることを特徴とする工作機械の主軸台装置に関する。
The present invention provides a hollow quill that constitutes a main shaft that is rotatably supported on a main shaft via a bearing, a chuck for attaching a work attached to one end of the quill, and provided at the other end of the quill A machine tool comprising a turret that reciprocates in the X-axis direction and the Y-axis direction for mounting a power transmission means, a motor that rotationally drives the power transmission means, and a tool for machining the workpiece;
The headstock includes a spindle case having a hollow portion for rotatably supporting the quill via the bearing, and a flange portion provided at an end portion of the spindle case by inserting the spindle case into the hollow portion. A head stock that is tightened and fixed in the axial direction by bolts, and a slit ring that is fixed to the head stock so as to be removable. The slit ring fixed to the head stock is An inner peripheral surface is in contact with an outer peripheral surface of the other end of the spindle case to support the other end of the spindle case ;
The slit ring is fastened to the outer peripheral surface of the spindle case by a third bolt having a reduced inner diameter with respect to the outer peripheral surface of the spindle case, and is tightened axially to the head stock by the second bolt. It is related with the headstock apparatus of the machine tool characterized by being fixed to the said headstock.
また,前記モータの回転駆動力を前記クイルに伝達する前記動力伝達手段は,前記クイルの前記端部に取り付けたプーリー,前記モータの出力軸に取り付けたプーリー,及び前記両プーリーにかけられたベルトから構成されている。 The power transmission means for transmitting the rotational driving force of the motor to the quill includes a pulley attached to the end of the quill, a pulley attached to the output shaft of the motor, and a belt hung on both pulleys. It is configured.
この工作機械の主軸台装置は,上記のように,クイルがその両端部がボルトとすり割りリングとによってヘッドストックに取り付けられる両持ち支持構造に構成されるので,モータによって回転駆動されるクイルは,撓んだり,振動を発生させることなく,ヘッドストックに安定して強固に支持され,クイルに装着されるワークがバイトによって切削加工される場合に加工精度にビビリ等が発生したり,共振数,減衰数の数値等が不利に作用することがなく,高精度にワークを切削加工することができ,例えば,旋盤において突っ切り加工の工具の幅を大きくすることができ,加工中の工具の送り量を大きく設定できた。また,従来のクイル式主軸台ではビビリ等が出て,チャック爪端面位置での突っ切りしか加工できなかったが,本発明の工作機械の主軸台装置は,例えば,φ60のSCM45材の外径において,幅4.5mm突っ切りバイトを爪端面から45mm離したところでもビビリ等が発生せず,良好に切削加工ができた。 As described above, the headstock device of this machine tool is configured as a both-end support structure in which both ends of the quill are attached to the headstock by bolts and slit rings. , Without being bent or generating vibration, the headstock is stably and firmly supported, and when the workpiece mounted on the quill is cut with a cutting tool, chattering or the like occurs in the machining accuracy, Therefore, the workpiece can be cut with high accuracy without adversely affecting the numerical value of the damping number, for example, the width of the parting tool can be increased on a lathe, and the feed of the tool during machining can be increased. The amount could be set large. In addition, the conventional quill type headstock has chatter and the like, and can only be cut off at the position of the end surface of the chuck claw. However, the headstock device of the machine tool of the present invention has, for example, an outer diameter of SCM45 material of φ60. Even when the cut-off tool with a width of 4.5 mm was separated from the end face of the nail by 45 mm, chattering did not occur and cutting could be performed satisfactorily.
以下,図1〜図5を参照して,この発明による工作機械の主軸台装置の実施例を説明する。この発明による主軸台装置が設けられた工作機械は,特に,NC旋盤や旋盤に適用して好ましいものであり,概して,ベース27にベッド14が配設されると共に,サーボモータ等のモータ4が配設されている。ベッド14には,ヘッドスペーサ21を介して主軸台50を構成するヘッドストック1,及びZ軸方向に往復動するZ軸スライド29が配設されている。Z軸スライド29には,サドル30が設置されている。サドル30には,X軸方向に往復移動するX軸スライド28が配設されている。X軸スライド28には,図示していないが,ワークを切削加工するバイトを取り付ける刃物台やタレットが設置されている。主軸台50は,主軸台50に設けられた基準ブロック25をヘッドスペーサ21に設けた調整ブロック24によって位置調整して,ベッド14に固定されたヘッドスペーサ21に高精度にセットされるように構成されている。この実施例では,モータ4の回転駆動力をクイル3に伝達する動力伝達手段は,クイル3に取り付けられたプーリー6とモータ4の出力軸53に取り付けられたプーリー7とにかけられたV型ベルト等のベルト10から構成されている。動力伝達手段は,ベルトに限らず,場合によっては,歯車伝達装置で構成することもできる。また,ヘッドストック1には,ウエイト23によってバランスが取られるように構成されている。
Hereinafter, an embodiment of a head stock apparatus for a machine tool according to the present invention will be described with reference to FIGS. The machine tool provided with the headstock device according to the present invention is particularly preferable when applied to an NC lathe or a lathe. In general, a
この工作機械の主軸台装置は,主として,主軸台50に軸受8,9を介して回転可能に支持された主軸を構成する中空部12を備えたクイル3,クイル3の一方の端部52に取り付けられたワーク(図示せず)を取り付けルためのチャック47,クイル3の他方の端部51に固定されたプーリー6,及びプーリー6をVベルト等のベルト10を介して回転駆動するモータ4を備えており,特に,主軸台50の構成に特徴を有している。ベルト10は,モータ4の出力軸に取り付けられたプーリー7にかけられと共に,クイル3の端部に固定されたプーリー6にかけられている。従って,モータ4の回転駆動力は,プーリー7,ベルト10,及びプーリー6を通じてクイル3に伝達される。また,クイル3の端部に固定されたポジションプーリー58にはベルト49がかけられ,クイル3の回転情報は,ベルト49を通じてポジションコーダ26に入力されるように構成されている。クイル3の中空部12は,例えば,ワークを把持するチャックを開閉するためのドローバを通したり,冷却液を供給する通路として機能する。また,ドローバは,クイル3の端部51に取り付けられた回転シリンダ54等で作動されるように構成されている。
The headstock device of this machine tool is mainly provided at one
この工作機械の主軸台装置において,主軸台50は,特に,クイル3を軸受8,9を介して回転自在に支持する中空部12を備えたスピンドルケース2,スピンドルケース2のチャック側の端部31に設けたフランジ部15がボルト16(第1ボルト)によって軸方向に締め付けて固定されたヘッドストック1,及びヘッドストック1に取付け取外し可能に固定されるすり割りリング5を備えており,ヘッドストック1に固定されたすり割りリング5は,すり割りリング5の内周面33がスピンドルケース2のプーリー側端部32の外周面34に接触状態で,スピンドルケース2のプーリー側端部32を支持することを特徴としている。
In the head stock apparatus of the machine tool, the
この工作機械の主軸台装置において,すり割りリング5は,クイル3を運転状態にして,ヘッドストック1にボルト17(第2ボルト)によって軸方向に締め付けられてヘッドストック1に固定されている。更に,すり割りリング5は,図3又は図4に示すように,スピンドルケース2の外周面34に対して内径を縮径するボルト18(第3ボルト)を備えており,ボルト18によってすり割りリング5をスピンドルケース2の外周面34に締め上げた状態でボルト18によってヘッドストック1に固定されている。
In the headstock device of this machine tool, the
この工作機械の主軸台装置は,クイル3の運転状態において,スピンドルケース2の熱膨張とヘッドストック1の熱膨張とに差が無い場合,即ち,熱膨張差に変動が無い場合に,すり割りリング5をヘッドストック1に固定してスピンドルケース2の端部32を支持し,スピンドルケース2をすり割りリング5とフランジ部15に挿通したボルト16とで両持ち構造にし,ワークの加工にビビリ等が発生しないようにする。しかしながら,スピンドルケース2とヘッドストック1との間の熱膨張差が変動する場合には,すり割りリング5をヘッドストック1に固定すると,例えば,スピンドルケース2及び/又はヘッドストック1に撓み等が発生し,ワークの加工精度に悪影響を与えることになるので,スピンドルケース2とヘッドストック1との間の熱膨張差が変動する場合には,すり割りリング5をヘッドストック1から取り外すものである。
The headstock device of this machine tool is split when there is no difference between the thermal expansion of the
また,この工作機械の主軸台装置について,クイル3をヘッドストック1に取り付ける組立の一例を,図5を参照して,説明する。クイル3のチャック側の端部52は,前カバー35によって係止するため係止用フランジ部38が設けられている。また,クイル3の端部52の端面には,ワーク取付け用チャックを装着する面板を取り付けるためのねじ穴40が形成されている。クイル3の端部52側の外周面にねじ55が形成され,クイル3の端部51側の外周面にねじ56が形成されている。クイル3には,軸受押さえ19を係止用フランジ部38に当接して嵌入し,そこで,一対の軸受8,スペーサ45をクイル3の外周面に嵌入し,端部52側のねじ55にナット43を螺入してセットねじ44で固定し,軸受8をクイル3に固定する。クイル3の外周面に軸受押さえ19,軸受8,スペーサ45,及びナット43を取り付けた後に,クイル3をスピンドルケース2の中空部13に挿通し,軸受押さえ19をボルト36によってスピンドルケース2の前端面に固定する。次いで,クイル3の外周面にスペーサ59,軸受9,及びスペーサ42を嵌入し,端部51側のねじ56にナット41を螺入して留めねじ46で固定し,それによって軸受9をクイル3に固定する。更に,ナット41とスペーサ42の外周面に後カバー20を嵌合し,後カバー20をボルト57によってスピンドルケース2の後端面に固定する。また,前カバー35をクイル3の負荷側の端部52の係止用フランジ部38に係止して,前カバー35をボルト37によって軸受押さえ19に固定する。次いで,クイル3に取り付けたスピンドルケース2を,ヘッドストック1の中空部11に挿通し,スピンドルケース2をボルト16によってヘッドストック1に固定する。そこで,ヘッドストック1とスピンドルケース2との後端面から後方へ突出しているクイル3の端部51に,プーリー6を取り付ける。また,クイル3の端部52の端面に形成されたねじ穴40には,スピンドルユニット22を構成する面板等を取り付けるものであり,ワークは,スピンドルユニット22を構成するチャック等に装着されることは勿論である。
An example of the assembly for attaching the
この工作機械の主軸台装置は,ヘッドストック1とスピンドルケース2とに熱膨張差が発生しないタイプでは,特に,ヘッドストック1にすり割りリング5を取り付けることになる。そこで,クイル3をヘッドストック1に取り付けた後に,ヘッドストック1にすり割りリング5を次のようにして固定する。まず,ヘッドストック1の後端面から突出しているスピンドルケース2の外周面34にすり割りリング5の内周面33を嵌合し,図3及び図4に示すように,すり割りリング5のすり割り部48が近接するように,ボルト18によってすり割りリング5をスピンドルケース2に締め付ける。次いで,すり割りリング5をボルト17によってヘッドストック1に固定する。この工作機械の主軸台装置は,上記のように構成されているので,スピンドルケース2は,フランジ部15に挿通したボルト16とすり割りリング5によって,ヘッドストック1に両持ち構造で支持され,それによって,クイル3がヘッドストック1に両持ち構造で支持されることになる。
In the head stock apparatus of this machine tool, a
この工作機械の主軸台装置は,例えば,工作物をバイトで切削加工する旋盤等の工作機械に使用される。 The headstock device of this machine tool is used for a machine tool such as a lathe for cutting a workpiece with a cutting tool, for example.
1 ヘッドストック(主軸台)
2 スピンドルケース(主軸台)
3 クイル(主軸)
4 モータ
5 すり割りリング
6,7 プーリー
8,9 軸受
10 ベルト
11,12,13 中空部
15 フランジ部
16 ボルト(第1ボルト)
17 ボルト(第2ボルト)
18 ボルト(第3ボルト)
33 内周面
34 外周面
51,52 端部
1 Headstock (headstock)
2 Spindle case (headstock)
3 Quill (spindle)
4
17 bolts (second bolt)
18 bolt (3rd bolt)
33 inner
Claims (2)
前記主軸台は,前記クイルを前記軸受を介して回転自在に支持する中空部を備えたスピンドルケース,前記スピンドルケースを中空部に挿通して前記スピンドルケースの端部に設けたフランジ部を第1ボルトによって軸方向に締め付けて固定したヘッドストック,及び前記ヘッドストックに取付け取外し可能に固定されるすり割りリングを備えており,
前記ヘッドストックに固定された前記すり割りリングは,前記すり割りリングの内周面が前記スピンドルケースの他端部の外周面に接触して前記スピンドルケースの前記他端部を支持しており,
前記すり割りリングは,前記スピンドルケースの前記外周面に対して内径を縮径する第3ボルトによって前記スピンドルケースの前記外周面に締め上げられると共に,第2ボルトによって前記ヘッドストックに軸方向に締め付けられて前記ヘッドストックに固定されることを特徴とする工作機械の主軸台装置。 A hollow quill that constitutes a main shaft that is rotatably supported by a headstock via a bearing, a chuck for attaching a work attached to one end of the quill, and a power transmission provided at the other end of the quill A machine tool provided with a tool post that reciprocates in the X-axis direction and the Y-axis direction for mounting a means, a motor that rotationally drives the power transmission means, and a tool for machining the workpiece;
The headstock includes a spindle case having a hollow portion for rotatably supporting the quill via the bearing, and a flange portion provided at an end portion of the spindle case by inserting the spindle case into the hollow portion. A head stock which is fastened and fixed in the axial direction by bolts, and a slit ring which is fixed to the head stock so as to be removable.
The slit ring fixed to the head stock is supporting the other end of the spindle casing inner circumferential surface of the slit ring in contact with the outer peripheral surface of the other end portion of the spindle case,
The slit ring is fastened to the outer peripheral surface of the spindle case by a third bolt having a reduced inner diameter with respect to the outer peripheral surface of the spindle case, and is tightened axially to the head stock by the second bolt. And a headstock device for a machine tool, wherein the headstock device is fixed to the headstock.
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