CN104875074A - 机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用安装有刀具的主轴加工工件的机床。机床包括主轴头，主轴头容纳有主轴，主轴以能够旋转的方式被多个轴承支承。轴承包括内圈和外圈，涂布有润滑脂。润滑脂包括增稠剂和润滑油。隔离件在多个轴承之间配置于主轴的外周，且具有能够与主轴一同旋转的内圈和固定于主轴头的外圈。在隔离件的内圈和外圈之间形成有引导路。利用引导路自主轴头的外部向润滑脂的增稠剂补充润滑油而维持轴承的润滑性。

Description

机床

技术领域

本发明涉及用安装有刀具的主轴加工工件的机床。

背景技术

日本特许公开公报之特开2013－252573号公开了一种机床。机床将工件保持在工作台上，利用安装于主轴的刀具来加工工件。多个轴承以主轴能够旋转的方式支承该主轴。为了确保工件的高加工精度，轴承需要高精度。由于轴承支承主轴，因此，工件加工时产生的切削阻力会经由主轴作用于轴承。由于轴承处在离工件较近的位置，因此，作用于轴承的切削阻力大。因此，存在轴承的精度在短期内就会下降的问题。防止该问题的方法是维持轴承的润滑性。日本特许公开公报之特开平4－54313号公开了具有外圈和内圈的隔离件。隔离件设于在主轴的轴向上分开的两个轴承之间。在外圈和内圈之间形成有供润滑油(润滑液)通过的油通路。油通路抵达各轴承。在外圈形成有连通供油口和油通路的通路。各轴承与排油口相连。润滑油通过供油口和油通路抵达轴承，对轴承进行润滑。剩余的润滑油自排油口排出。用于排出剩余润滑油的结构复杂。润滑轴承的另一方法是向轴承涂布润滑脂。润滑脂在长期使用中会丧失润滑性。

发明内容

本发明的目的在于，提供能维持轴承的润滑性的机床。

技术方案1的机床包括：主轴，其安装有刀具从而加工工件；主轴头，其容纳上述主轴；多个轴承，它们以上述主轴能够相对于上述主轴头旋转的方式支承该主轴且配置为在该主轴的轴向上彼此隔开间隔；隔离件，其在上述轴承之间配置于上述主轴的外周，且具有能够与该主轴一同旋转的内圈和固定于上述主轴头的外圈；以及引导路，其设于上述隔离件且引导向上述轴承供给的润滑油，其中，上述轴承涂布有包括增稠剂和润滑油的润滑脂；该机床具有自上述主轴头的外部与上述轴承或上述引导路相连通的联接路；该机床包括借助上述联接路向上述润滑脂的增稠剂供给润滑油的润滑油供给部。

主轴安装有刀具从而加工工件。轴承以主轴能够旋转的方式支承该主轴，轴承在主轴的轴向上彼此隔开间隔，且涂布有润滑脂。隔离件在轴承之间位于上述主轴的外周，且具有能与主轴一同旋转的内圈和固定于主轴头的外圈。引导路设于隔离件。润滑油供给部借助联接路和引导路自主轴头的外部供给润滑油。通过联接路和引导路的润滑油抵达涂布于轴承的润滑脂的增稠剂。润滑脂能够吸收润滑油而维持润滑性。

技术方案2的机床的润滑油供给部包括润滑容器，该润滑容器具有储存上述润滑液的储存室；该润滑容器包括排出润滑液的排出口以及将该排出口和上述联接路连接起来的排出路；该机床包括自上述排出路间歇性地排出润滑油的排出机构。

排出机构通过排出路间歇性地自润滑容器排出润滑油。当一直供给润滑油时，增稠剂有时会与润滑油一同流出到主轴头外部，但由于是间歇性地供给润滑油，因此，增稠剂不会流出到外部。

技术方案3的机床的上述润滑容器包括：注入口，其供空气源的压缩空气注入；连通路，其将上述排出口和上述注入口连通起来，且该连通路的外径比上述排出口的直径和注入口的直径都小；连接路，其将上述连通路和上述储存室连接起来；通气路，其连接于上述空气源和上述注入口，将该空气源的压缩空气导向上述注入口；电磁阀，其安装于上述通气路上，用于开闭上述通气路；以及控制部，其控制上述电磁阀；上述排出机构由上述通气路、上述电磁阀和上述控制部构成。

注入口供空气源的压缩空气注入。由于连通路将排出口和注入口连通起来，且其外径比排出口的直径和注入口的直径都小，因此，连通路具有文丘里效应。由于连接路将连通路和储存室连接起来，因此，储存室内的润滑液在文丘里效应的作用下混合着压缩空气自排出路排出。机床能够向主轴头内部供给雾状的润滑油，因此，能够定期供给少量的润滑油。因此，机床能够高效地供给润滑油。

技术方案4的机床的上述引导路形成在上述内圈和上述外圈之间；上述内圈的外径随着自与上述联接路相对的部位朝向上述各轴承侧去而增大。因此，引导路的内圈侧形成有自与联接路相对的部位朝向两轴承侧去的倾斜面，因此，附着于引导面的润滑液随着主轴的旋转而向各轴承侧移动。

技术方案5的机床的上述主轴头的端部具有支承上述轴承的轴承盖；上述联接路设于上述轴承盖。

对于没有供给润滑油的机构的机床来说，在后期追加设置供给润滑油的机构时，不需要为了形成联接路而对主轴头进行钻孔加工，仅更换轴承盖即可。

附图说明

图1是实施方式的机床的立体图。

图2是机床的主视图。

图3是机床的右视图。

图4是省略了覆盖导轨的罩体等的机床的立体图。

图5是概略表示主轴附近的结构的俯视图。

图6是概略表示主轴附近的结构的剖视图和配管图。

图7是表示润滑油的喷出结果的表。

图8是概略表示变形例的主轴附近的结构的剖视图和配管图。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的实施方式的机床。在以下的说明中，使用图中箭头所示的上下、左右、前后。如图1～图4所示，机床100包括机座10、Y方向移动装置20、X方向移动装置21、立柱22、Z方向移动装置23、主轴头25和工件支承装置30等。机床100用工件支承装置30支承工件，利用安装于主轴28的刀具26来加工工件。刀具26以能够装卸的方式安装于主轴28的下端部，且能够利用换刀装置(省略图示)进行更换。主轴头25能够沿X方向、Y方向、Z方向移动。X、Y、Z各轴是表示主轴头25的移动方向的轴。在工件绕着平行于X、Y、Z各轴的轴旋转时，工件的旋转轴与X、Y、Z各轴相应地分别被称作A轴、B轴、C轴。工件在摆动体31的摆动下绕A轴旋转，在固定于摆动体31的C轴驱动部32的驱动下绕C轴旋转。工件能够绕两个轴旋转。

机座10包括架台11、主轴基台13和一对工件基台14等。架台11是前后方向长的大致长方体状的结构体。主轴基台13呈前后方向长的大致长方体状，配置于架台11上的后方部。在主轴基台13设有X方向移动装置21和Y方向移动装置20。X方向移动装置21沿X方向驱动立柱22。Y方向移动装置20沿Y方向驱动立柱22。一对工件基台14配置于架台11上的前方部的左右。各工件基台14包括前方侧的支承台14a和后方侧的支承台14b。各支承台14a、14b呈柱状，在各支承台14a、14b的上表面固定有工件支承装置30。在立柱22的前表面设有Z方向移动装置23。Z方向移动装置23沿上下方向驱动主轴头25。主轴头25以沿上下方向延伸的主轴28(参照图6)能够旋转的方式容纳有该主轴28。主轴28与设于主轴头25的上端的主轴马达27相连接。主轴28在主轴马达27的驱动下绕轴心旋转，从而使安装于主轴28下端的刀具26旋转。因此，机床100能够对固定于工件支承装置30上的工件进行切削加工。

如图6所示，机床100能够与产生压缩空气的空气源60相连接。空气源60借助第1配管61与主轴28相连接。开闭第1配管61的第1电磁阀67设于第1配管61。第1电磁阀67根据控制部(省略图示)的指令开闭。在第1电磁阀67打开时，机床100向主轴28的周围供给压缩空气，防止异物进入到主轴28的周围。

机床100具有容器73，容器73储存有用于冷却刀具的冷却液。该容器73的上部借助第2配管62与空气源60相连接。加压阀69设于第2配管62。加压阀69在空气压力的作用下打开。

喷射冷却液的喷嘴72设于主轴28的下端部附近。喷嘴72借助供冷却液流经的流路71与容器73相连接。供液阀70设于流路71。供液阀70在空气压力的作用下打开。

第3配管63的一端连接在第2配管62的处于空气源60和加压阀69之间的部位，第3配管63的另一端连接于供液阀70。第2电磁阀68(电磁阀)设于第3配管63。第4配管64的一端连接在第3配管63的处于第2电磁阀68和供液阀70之间的部位，第4配管64的另一端连接于加压阀69。

润滑容器50设于主轴头25的左侧。第5配管65将润滑容器50和第4配管64连接起来。

第2电磁阀68根据控制部的指令开闭。在第2电磁阀68打开时，空气源60的压缩空气通过第2配管62和第3配管63而作用于供液阀70，因此，供液阀70打开。第2配管62和第3配管63相当于第1通气路。

在第2电磁阀68打开时，压缩空气通过第4配管64并使加压阀69打开。由于加压阀69打开，因此，压缩空气作用于容器73的内部，从而使存储在容器73中的冷却液向流路71排出。如上所述，供液阀70是打开的，因此，冷却液自喷嘴72喷射。

控制部在例如换刀时使冷却液自喷嘴72喷射，从而清洗换刀过程中的刀具。除必要时以外，控制部使第2电磁阀68关闭而不使冷却液自喷嘴72喷射。因此，喷嘴72间歇性地喷射冷却液。

在压缩空气流通于第4配管64中时，压缩空气通过第5配管65抵达润滑容器50。由于第5配管65与第4配管64相连接，因此，向润滑容器50供给压缩空气的时间取决于冷却液的喷射时间。因此，压缩空气间歇性地供给到润滑容器50。第5配管65相当于第2通气路。

储存润滑油(润滑液)的储存室51形成于润滑容器50的内部。储存室51的上表面呈顶点朝向上侧的铅锤状。供压缩空气注入的注入口52设于润滑容器50的左侧面且是位于储存室51的上方的位置。注入口52呈在润滑容器50的左部内沿左右延伸的管状，与储存室51相连通。连结管53嵌入于注入口52的左端部。连结管53将注入口52和第5配管65连接起来。

供压缩空气和润滑油排出的排出口54在储存室51的上方设于润滑容器50的右侧面。排出口54呈在润滑容器50的右部内沿左右延伸的管状。润滑喷嘴57(排出路)嵌入于排出口54的右端部。润滑油使用运动粘度为0.4mm²/s以上且200mm²/s以下的润滑油。运动粘度是基于JIS K2283的在温度为40℃时的值。

注入口52的右部和排出口54的左部通过连通路55连通。连通路55的直径比注入口52的直径和排出口54的直径都小。换言之，连通路55使形成于注入口52和排出口54之间的通路缩窄。连接路56将储存室51的顶点部分和连通路55连接起来。连接路56的直径小于连通路55的直径。

在主轴头25的内侧上下隔开间隔地配设的多个轴承40以主轴28能够旋转的方式支承该主轴28。如图6所示，上下各配置有两个轴承40。滚动体设于轴承40的内圈和外圈之间。润滑脂预先涂布于滚动体的周围。

润滑脂包括具有金属皂类(例如，锂皂、铝皂、钙皂、锂复合皂、铝复合皂、钙复合皂等)或非皂类(例如尿素、硅粉(fine silica)、有机皂土)的增稠剂(多孔性物质)、基油(润滑油)、添加剂(例如结构稳定剂或增稠剂等各种聚合物、防氧化剂、高压润滑油添加剂、防锈剂、防腐剂、二硫化钼、石墨、三聚氰胺氰脲酸盐、PTFE、氮化硼、氟化石墨、各种金属粉)。

使用稠度等级为2级～3级的润滑脂。稠度基于JIS K2220。稠度是表示润滑脂的硬度的单位，稠度等级为2级～3级表示比前述的润滑油要硬。因此，润滑油的流动性高于润滑脂的流动性。

隔离件41配置于上下的轴承40之间，是为了调整轴承40的预压或调整轴承40之间的尺寸而设置的。隔离件41包括能够相对旋转且呈筒状的内圈42和外圈43。

主轴28插入到内圈42的内侧。位于上下的各轴承40的内圈自上下挤压隔离件41的内圈42。内圈42与轴承40的内圈一同旋转。

位于上下的各轴承40的外圈自上下挤压隔离件41的外圈43，且固定于主轴头25内。开口25a设于主轴头25的左侧面且是与隔离件41相对的位置。隔离件41的外圈43的左侧面自开口25a暴露。外圈43在左侧面设有贯通的联接路43a。

引导润滑油的引导面42a形成于隔离件41的内圈42的外周面。引导面42a具有倾斜面。具体而言，如图6所示，内圈42的外径在与联接路43a相对的部位42b最小，在沿轴向远离该部位42b的部位42c、42d处最大。内圈42的外径随着自上述部位42b向部位42c、42d去而变大。

在第4配管64中有压缩空气流通时，压缩空气也通过第5配管65抵达润滑容器50。机床100间歇性地向润滑容器50供给压缩空气。

压缩空气通过连结管53(注入口52)、连通路55和润滑喷嘴57(排出口54)自联接路43a向隔离件41的内圈42和外圈43之间喷射。连通路55的直径比注入口52的直径和排出口54的直径都小。对于连通路55，使形成于注入口52和排出口54之间的通路缩窄。因此，在文丘里效应的作用下，连通路55内的压力小于注入口52和排出口54内的压力。连通路55借助连接路56将存储于储存室51中的润滑油抽取上来。

润滑喷嘴57将抽取上来的润滑油与压缩空气一同喷射，因此，润滑油成为雾状。成为雾状的润滑油附着于内圈42的引导面42a。在内圈42旋转时，润滑油主要受到重力、离心力和科氏力的作用。在离心力大于重力和科氏力时，润滑油在引导面42a中的靠上侧的倾斜面上向上侧移动。润滑油在重力的作用下在引导面42a中的靠下侧的倾斜面上向下侧移动。在内圈42旋转时，附着于内圈42的外周面的润滑油在引导面42a上沿轴向移动，抵达轴承40的内圈和外圈之间。隔离件41的内圈42和外圈43之间的空间构成引导润滑油的引导路44。

润滑油例如在主轴28旋转而加工工件时抵达位于轴承40的内圈和外圈之间的滚动体。轴承40通过润滑油的供给而长期维持顺畅的旋转。

润滑脂预先涂布于滚动体的周围，因此，在初始状态下，轴承40顺畅地旋转。由于轴承40的高速旋转和长时间地持续旋转，涂布于滚动体的周围的润滑脂的增稠剂(多孔性物質)失去基油(润滑油)。因此，润滑脂的润滑性下降。润滑油通过上述的润滑油的供给而进入到增稠剂，使润滑脂的润滑性恢复。润滑脂吸收润滑油而抑制产生剩余的润滑油。润滑油流动性高于润滑脂，因此，实现了润滑油向润滑脂的顺畅供给。

机床100通过间歇性地向注入口52供给压缩空气而间歇性地向轴承40供给润滑油。因此，能够防止润滑油自轴承40漏出。在连续供给润滑油时，会导致润滑油自轴承40大量漏出。

机床100仅通过在使用空气源60自喷射喷嘴72间歇性地喷出冷却液的现有构造上追加设置第5配管65和润滑容器50，即可向轴承40供给润滑油。因此，不会产生大幅度的设计变更和制造费用的增加。

第5配管65连接于第4配管64，但也可以将第5配管65连接于第1配管61，在第5配管65上设置电磁阀，并于适当的时机使电磁阀开闭，从而连续或间歇性地向隔离件41供给润滑油。例如，在换刀时，为了防止异物进入，机床100自第1配管61向主轴28连续地供给空气，进行空气排除。在进行空气排除时，在适当的时机使电磁阀开闭，从而连续或间歇性地向隔离件41供给润滑油。

图7是表示润滑油的喷出结果的表。在运动粘度(基于JIS K2283的温度为40℃时的值)为0.4mm²/s～200mm²/s时，润滑油成为雾状，从而高效地遍布轴承40。在运动粘度超过220mm²/s时，润滑油难以成为雾状。润滑油的运动粘度优选为0.4mm²/s～200mm²/s。运动粘度越高，越不易受到因温度变化而导致的影响，但会因润滑油的阻力而发热。当运动粘度低时，润滑油易于流动，因此，需要不断补充。因此，运动粘度最优选为5.0mm²/s～50mm²/s。润滑油也可以使用润滑脂所用的基油。润滑油是润滑液的一个例子。润滑油也可以包含一部分油以外的液体(例如丙酮或水)。此外，也可以使用油以外的液体作为润滑液来代替润滑油。置入容器的润滑油也可以由操作者直接灌注于联接路43a。

图8是将联接路设于轴承盖的图。对于和图6相同的结构标注相同的附图标记而省略其说明，仅说明不同的部分。在主轴头250的下端固定有支承轴承40的外圈的轴承盖251。轴承盖251包括自其外周朝向主轴28的轴心去的盲孔252和与该盲孔252相连通且自该盲孔252端部朝向斜上方去的通孔253。通孔253的一端与轴承40相连通，另一端与盲孔252相连通。在盲孔252的内部形成有内螺纹。排出路57在一端具有管254。管254是在外周形成有外螺纹的金属制的管。管254的外螺纹与盲孔252的内螺纹结合在一起。盲孔252和通孔253相当于联接路。

第6配管600将连结管53和空气源60连接起来。开闭第6配管600的第3电磁阀670设于第6配管600。第3电磁阀670根据控制部500的指令开闭。在第3电磁阀670打开时，空气源60的压缩空气通过第6配管600抵达润滑容器50。控制部500以规定时间间隔使第3电磁阀670开闭。第6配管600相当于通气路。

隔离件410仅内圈420不同。内圈420和外圈43在主轴28的轴向中央部分形成截面为矩形的空间部440。空间部440的上下两端分别具有与轴承40相连通的间隙441。

在润滑容器50成为雾状的润滑油经由管254、通孔253抵达轴承40。第6配管600、第3电磁阀670和控制部500相当于排出机构。排出机构也可以是在润滑容器50上设置泵而成的结构。控制部500以规定周期反复进行驱动该泵和停止驱动该泵的动作。

Claims (5)

1.一种机床，其包括：主轴(28)，其安装有刀具(26)从而加工工件；主轴头(25)，其容纳上述主轴；多个轴承(40)，它们以上述主轴能够相对于上述主轴头旋转的方式支承该主轴且配置为在该主轴的轴向上彼此隔开间隔；隔离件(41)，其在上述轴承之间配置于上述主轴的外周，且具有能够与该主轴一同旋转的内圈(42)和固定于上述主轴头的外圈(43)；以及引导路(44)，其设于上述隔离件且引导向上述轴承供给的润滑油，该机床的特征在于，

上述轴承涂布有包括增稠剂和润滑油的润滑脂；

该机床具有自上述主轴头的外部与上述轴承或上述引导路相连通的联接路(43a、252、253)；

该机床包括借助上述联接路向上述润滑脂的增稠剂供给润滑油的润滑油供给部(50)。

2.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，

上述润滑油供给部包括润滑容器(50)，该润滑容器具有储存上述润滑油的储存室(51)；

该润滑容器包括排出润滑油的排出口(54)，以及

将上述排出口和上述联接路连接起来的排出路(57)；

该机床包括自上述排出路间歇性地排出润滑油的排出机构(600、670、500)。

3.根据权利要求2所述的机床，其特征在于，

上述润滑容器包括：

注入口(52)，其供空气源(60)的压缩空气注入；

连通路(55)，其将上述排出口和上述注入口连通起来，该连通路的外径比上述排出口的直径和注入口的直径都小；

连接路(56)，其将上述连通路和上述储存室连接起来；

通气路(600)，其连接于上述空气源和上述注入口，将该空气源的压缩空气导向上述注入口；

电磁阀(670)，其安装于上述通气路上，用于开闭上述通气路；以及

控制部(500)，其控制上述电磁阀；

上述排出机构由上述通气路、上述电磁阀和上述控制部构成。

4.根据权利要求3所述的机床，其特征在于，

上述引导路形成在上述内圈和上述外圈之间；

上述内圈的外径随着自与上述联接路相对的部位朝向上述轴承侧去而增大。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的机床，其特征在于，

上述主轴头(250)的端部具有支承上述轴承的轴承盖(251)；

上述联接路(252、253)设于上述轴承盖。