JP2008240857A - Angular contact ball bearing for machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、マシニングセンタや複合加工機などの工作機械の主軸支持に用いられる工作機械用アンギュラ玉軸受に関する。 The present invention relates to an angular ball bearing for a machine tool used for supporting a spindle of a machine tool such as a machining center or a multi-task machine.
工作機械の主軸を玉軸受で支持する場合、主軸リア側の支持には主軸の熱膨張などを吸収し得る構造のサポート軸受が用いられる。主軸リア側を支持するサポート軸受としては、ボールが転動する内輪あるいは外輪の転走面を直線軌道とすることにより主軸の軸方向への移動を許容し、主軸の熱膨張を吸収するようにしたものが提案されている(例えば特許文献1)。
上記したサポート軸受はアキシアル荷重を支持できないので、この軸受をアキシアル荷重が負荷される主軸フロント側の支持に適用することはできない。主軸フロント側の支持には、図5(A)に示すようなアンギュラ玉軸受40が用いられる。このアンギュラ玉軸受40は、外輪42の転走面のすぐ側に、ボール43の軸方向移動阻止用のカウンタ突部44が形成されている。
Since the above-mentioned support bearing cannot support an axial load, this bearing cannot be applied to support on the front side of the main shaft to which the axial load is applied. An angular ball bearing 40 as shown in FIG. 5A is used for supporting the spindle front side. In this angular ball bearing 40, a
ところで、マシニングセンタや複合加工機において、工具交換時には主軸とハウジングとの間に相対変位が生じる。この場合、主軸とハウジングの間に、主軸フロント側を支持する軸受として図5(A)のアンギュラ玉軸受40が用いられるが、内外輪41,42間の軸方向許容変位量δは、図5(B)に示すようにわずかである。そのため、ボール43がカウンタ突部44に接触してボール43に圧痕が生じ、回転精度の低下を招くという問題がある。
By the way, in a machining center or a multi-task machine, a relative displacement occurs between the main shaft and the housing when changing tools. In this case, the angular ball bearing 40 of FIG. 5A is used as a bearing for supporting the front side of the main shaft between the main shaft and the housing, but the allowable axial displacement δ between the inner and
この発明の目的は、工具交換時に転動体に圧痕が生じるのを防止できる工作機械用アンギュラ玉軸受を提供することである。 An object of the present invention is to provide an angular ball bearing for a machine tool that can prevent indentation from occurring on a rolling element during tool change.
この発明の第1の発明にかかる工作機械用アンギュラ玉軸受は、内輪と外輪の転走面間に、保持器に保持された複数のボールが介在し、前記内輪の転走面を最小径部分の両側が大径となる溝状に形成したアンギュラ玉軸受において、前記外輪の転走面における最大径部分から、軸受正面側に続く外輪内周面部分を、前記最大径と同径の円筒面部、およびこの円筒部分の端から外輪端面側へ拡径するテーパ面部が順に続く形状とし、または前記外輪内周面部分の全体を外輪端面側へ拡径するテーパ面部とし、前記外輪内周面部分を凹凸のない平坦な断面形状としたことを特徴とする。
この構成によると、内外輪分離型の軸受となるので、工作機械の主軸フロント側の支持に用いた場合、工具交換において主軸とハウジングの間に生じる相対変位に応じて、外輪に対して内輪が軸受正面側に自由に相対移動して前記相対変位を吸収できる。このため、上記相対変位に伴いボールが外輪の内周面のカウンタ突部等と接触して、ボールに圧痕が生じるのを防止でき、圧痕に起因する回転精度の低下を回避できる。
An angular contact ball bearing for machine tools according to a first aspect of the present invention includes a plurality of balls held by a cage between rolling surfaces of an inner ring and an outer ring, and the rolling surface of the inner ring is a minimum diameter portion. In the angular ball bearing formed in a groove shape with both sides having a large diameter, a cylindrical surface portion having the same diameter as the maximum diameter is formed from the maximum diameter portion on the rolling surface of the outer ring to the inner peripheral surface portion of the outer ring continuing from the bearing front side. And a tapered surface portion that expands in order from the end of the cylindrical portion toward the outer ring end surface side, or a tapered surface portion that expands the entire outer ring inner peripheral surface portion toward the outer ring end surface, and the outer ring inner peripheral surface portion. It is characterized by having a flat cross-sectional shape without unevenness.
According to this configuration, since the inner and outer rings are separated from each other, when used for supporting the front side of the main spindle of the machine tool, the inner ring has an inner ring with respect to the outer ring according to the relative displacement generated between the main spindle and the housing during tool change. The relative displacement can be absorbed by freely moving relative to the front side of the bearing. For this reason, it can prevent that a ball | bowl contacts with the counter protrusion part of the internal peripheral surface of an outer ring | wheel with the said relative displacement, and an indentation arises in a ball | bowl, and the fall of the rotation precision resulting from an indentation can be avoided.
この発明の第2の発明にかかる工作機械用アンギュラ玉軸受は、内輪と外輪の転走面間に、保持器に保持された複数のボールが介在し、前記外輪の転走面を最大径部分の両側が小径となる溝状に形成したアンギュラ玉軸受において、前記内輪の転走面における最小径部分から、軸受背面側に続く内輪内周面部分を、前記最小径と同径の円筒面部、およびこの円筒部分の端から内輪端面側へ縮径するテーパ面部が順に続く形状とし、または前記内輪外周面部分の全体を内輪端面側へ縮径するテーパ面部とし、前記内輪外周面部分を凹凸のない平坦な断面形状としたことを特徴とする。
この構成によると、内外輪分離型となるので、工作機械の主軸フロント側の支持に用いた場合、工具交換において主軸とハウジングの間に生じる相対変位に応じて、外輪に対して内輪が軸受正面側に自由に相対移動して前記相対変位を吸収できる。このため、上記相対変位に伴いボールが内輪の外周面のカウンタ突部等と接触して、ボールに圧痕が生じるのを防止でき、圧痕に起因する回転精度の低下を回避できる。
An angular contact ball bearing for a machine tool according to a second aspect of the present invention includes a plurality of balls held by a cage between the rolling surfaces of the inner ring and the outer ring, and the rolling surface of the outer ring has a maximum diameter portion. In the angular contact ball bearing formed in a groove shape having a small diameter on both sides of the inner ring, the inner ring inner peripheral surface portion continuing from the minimum diameter portion on the rolling surface of the inner ring to the bearing back side is a cylindrical surface portion having the same diameter as the minimum diameter, And a tapered surface portion that decreases in diameter from the end of the cylindrical portion to the inner ring end face side in order, or a tapered surface portion that reduces the diameter of the entire inner ring outer peripheral surface portion toward the inner ring end surface, and the inner ring outer peripheral surface portion is uneven. It is characterized by having no flat cross-sectional shape.
According to this configuration, since the inner and outer rings are separated, when used for supporting the spindle front side of the machine tool, the inner ring is in front of the bearing with respect to the outer ring according to the relative displacement generated between the spindle and the housing during tool change. The relative displacement can be absorbed by freely moving relative to the side. For this reason, it can prevent that a ball | bowl contacts with the counter protrusion part of the outer peripheral surface of an inner ring | wheel with the said relative displacement, and an indentation arises in a ball | bowl, and the fall of the rotation precision resulting from an indentation can be avoided.
この発明の第1の発明にかかる工作機械用アンギュラ玉軸受は、内輪と外輪の転走面間に、保持器に保持された複数のボールが介在し、前記内輪の転走面を最小径部分の両側が大径となる溝状に形成したアンギュラ玉軸受において、前記外輪の転走面における最大径部分から、軸受正面側に続く外輪内周面部分を、前記最大径と同径の円筒面部、およびこの円筒部分の端から外輪端面側へ拡径するテーパ面部が順に続く形状とし、または前記外輪内周面部分の全体を外輪端面側へ拡径するテーパ面部とし、前記外輪内周面部分を凹凸のない平坦な断面形状としたため、工具交換時にボールに圧痕が生じるのを防止できる。 この発明の第2の発明にかかる工作機械用アンギュラ玉軸受は、内輪と外輪の転走面間に、保持器に保持された複数のボールが介在し、前記外輪の転走面を最大径部分の両側が小径となる溝状に形成したアンギュラ玉軸受において、前記内輪の転走面における最小径部分から、軸受背面側に続く内輪内周面部分を、前記最小径と同径の円筒面部、およびこの円筒部分の端から内輪端面側へ縮径するテーパ面部が順に続く形状とし、または前記内輪外周面部分の全体を内輪端面側へ縮径するテーパ面部とし、前記内輪外周面部分を凹凸のない平坦な断面形状としたため、工具交換時にボールに圧痕が生じるのを防止できる。 An angular contact ball bearing for machine tools according to a first aspect of the present invention includes a plurality of balls held by a cage between rolling surfaces of an inner ring and an outer ring, and the rolling surface of the inner ring is a minimum diameter portion. In the angular ball bearing formed in a groove shape with both sides having a large diameter, a cylindrical surface portion having the same diameter as the maximum diameter is formed from the maximum diameter portion on the rolling surface of the outer ring to the inner peripheral surface portion of the outer ring continuing from the bearing front side. And a tapered surface portion that expands in order from the end of the cylindrical portion toward the outer ring end surface side, or a tapered surface portion that expands the entire outer ring inner peripheral surface portion toward the outer ring end surface, and the outer ring inner peripheral surface portion. Because of the flat cross-sectional shape without unevenness, it is possible to prevent indentation from occurring on the ball when changing the tool. An angular contact ball bearing for a machine tool according to a second aspect of the present invention includes a plurality of balls held by a cage between the rolling surfaces of the inner ring and the outer ring, and the rolling surface of the outer ring has a maximum diameter portion. In the angular contact ball bearing formed in a groove shape having a small diameter on both sides of the inner ring, the inner ring inner peripheral surface portion continuing from the minimum diameter portion on the rolling surface of the inner ring to the bearing back side is a cylindrical surface portion having the same diameter as the minimum diameter, And a tapered surface portion that decreases in diameter from the end of the cylindrical portion to the inner ring end surface side sequentially, or a tapered surface portion that reduces the diameter of the entire inner ring outer peripheral surface portion toward the inner ring end surface, and the inner ring outer peripheral surface portion is uneven. Due to the flat cross-sectional shape, the ball can be prevented from being indented when changing the tool.
この発明の一実施形態を図1および図2と共に説明する。図1(A)において、この工作機械用アンギュラ玉軸受10は、内輪1、外輪2、およびこれら内外輪1,2の転走面1a,2a間に介在した複数のボール3を有する。複数のボール3は、保持器4に保持されている。内輪1は、図示しない主軸に嵌合して回転可能とされ、外輪2は図示しないハウジングの内周に嵌合状態で固定支持される。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 1 (A), this angular contact ball bearing 10 for machine tools has an
図1(B)に拡大断面図で示すように、外輪2の転走面2aにおける最大径部分2aaから軸受正面側に続く外輪内周面部分2bは、カウンタ突部等の凹凸の無い平坦な断面形状であり、前記最大径と同径の円筒面部2ba、およびこの円筒面部2baの端から外輪端面側へ拡径するテーパ面部2bbが順に続く形状とされている。内輪1の転走面1aは、最小径部分1aaの両側が大径となる溝状に形成されている。これにより、この工作機械用アンギュラ玉軸受10は、外輪2に対して内輪1が軸受正面側に相対移動できる内外輪分離型となる。
As shown in an enlarged cross-sectional view in FIG. 1B, the outer ring inner
この工作機械用アンギュラ玉軸受10は、上記した構造の内外輪分離型とされているので、工作機械の主軸フロント側の支持に用いた場合、工具交換において主軸とハウジングの間に生じる相対変位に応じて、図2のように外輪2に対して内輪1が軸受正面側に相対移動して前記相対変位を吸収できる。このため、上記相対変位に伴いボール3が外輪2の内周面のカウンタ突部等と接触して、ボール3に圧痕が生じるのを防止でき、圧痕に起因する回転精度の低下を回避できる。
Since this angular contact ball bearing 10 for machine tools is of the inner and outer ring separation type having the above-described structure, when used for supporting the front side of the spindle of the machine tool, the relative displacement that occurs between the spindle and the housing during tool change is detected. Accordingly, as shown in FIG. 2, the
なお、上記実施形態では、外輪内周面部分2bを、外輪転走面2aの最大径と同径の円筒面部2ba、およびこの円筒面部2baの端から外輪端面側へ拡径するテーパ面部2bbが順に続く形状としているが、これに限らず、前記外輪内周面部分2bの全体を外輪端面側へ拡径するテーパ面部2bbとしても良く、この場合にも工作機械用アンギュラ玉軸受10を内外輪分離型とできる。
In the above-described embodiment, the outer ring inner
図3は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態の工作機械用アンギュラ玉軸受10Aでは、図1に示す実施形態において、図3(B)に拡大断面図で示すように、内輪1の転走面1aにおける最小径部分1aaから軸受背面側に続く内輪内周面部分1bは、凹凸の無い平坦な断面形状で、前記最小径と同径の円筒面部1ba、およびこの円筒面部1baの端から内輪端面側へ縮径するテーパ面部1bbが順に続く形状とされている。図3(A)のように、外輪2の転走面2aは、最大径部分2aaの両側が小径となる溝状に形成されている。その他の構成は図1の実施形態の場合と同様である。これにより、この工作機械用アンギュラ玉軸受10Aは、外輪2に対して内輪1が軸受正面側に相対移動できる内外輪分離型となる。
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. In the angular contact ball bearing 10A for machine tools of this embodiment, in the embodiment shown in FIG. 1, as shown in an enlarged sectional view in FIG. 3 (B), from the smallest diameter portion 1aa in the
この工作機械用アンギュラ玉軸受10Aも、上記した構造の内外輪分離型とされているので、工作機械の主軸フロント側の支持に用いた場合、工具交換において主軸とハウジングの間に生じる相対変位に応じて、外輪2に対して内輪1が軸受正面側に相対移動して前記相対変位を吸収できる。このため、上記相対変位に伴いボール3が内輪1の外周面のカウンタ突部等と接触して、ボール3に圧痕が生じるのを防止でき、圧痕に起因する回転精度の低下を回避できる。
This angular contact ball bearing for
なお、上記実施形態では、内輪内周面部分1bを、内輪転走面1aの最小径と同径の円筒面部1ba、およびこの円筒面部1baの端から内輪端面側へ縮径するテーパ面部1bbが順に続く形状としているが、これに限らず、前記内輪内周面部分1bの全体を内輪端面側へ縮径するテーパ面部1bbとしても良く、この場合にも工作機械用アンギュラ玉軸受10Aを内外輪分離型とできる。
In the above-described embodiment, the inner ring inner
図4は、図1および図2に示す実施形態の工作機械用アンギュラ玉軸受10を用いた工作機械用スピンドル装置の一例を示す。この工作機械用スピンドル装置24では、主軸25のフロント側端部(同図の左側)に工具またはワークのチャックが取付けられる。主軸25のフロント側は背面組合せとした上記工作機械用アンギュラ玉軸受10の2個で支持されている。主軸リア側は、2個のサポート軸受11で支持されている。リア側のサポート軸受11は、図示の例ではアンギュラ玉軸受を使用しているが、円筒ころ軸受であっても良い。主軸フロント側の両アンギュラ玉軸受10,10の間には、軸受潤滑用間座12が介在している。
FIG. 4 shows an example of a machine tool spindle device using the machine tool
前記両アンギュラ玉軸受10の内輪1は主軸25の外径面に嵌合し、外輪2はハウジング26の内径面に嵌合している。主軸リア側を支持するサポート軸受11の内輪13も主軸25の外径面に嵌合し、外輪14もハウジング26の内径面に嵌合している。ハウジング26内における軸方向の中間位置には、主軸25を駆動するモータ30が配置され、そのモータロータ31が主軸25に固定され、モータステータ32がハウジング26に固定されている。
The
両アンギュラ玉軸受10における主軸軸端側に位置する軸受10の内外輪1,2、および両サポート軸受11における主軸軸端側に位置する軸受11の内外輪13,14は、それぞれ内輪押さえ27および外輪押さえ28によりハウジング26内に固定されている。ハウジング26は、内周ハウジング26A、および外周ハウジング26Bからなる二重構造とされている。
主軸フロント側には、内輪押さえ27に押し当ててアンギュラ玉軸受10を固定する軸受固定ナット33が螺着されている。内周ハウジング26Aには前記軸受潤滑用間座12の給油路に連通する給油路34A,34Bと、軸受潤滑用間座12の潤滑油排出経路に連通する排油回収路35が設けられている。スピンドル装置の外部から、前記給油路34A,34Bを経て供給される潤滑油は、軸受潤滑用間座12のノズルから各アンギュラ玉軸受10の内輪転走面1aに向けて吐出されることで、これらアンギュラ玉軸受10の潤滑が行われる。軸受潤滑用間座12のノズルから吐出された潤滑油のうち、内輪転走面1aに供給されなった潤滑油は、軸受潤滑用間座12の潤滑排出経路から前記排油回収路35を経て、スピンドル装置の外部の図示しない油回収タンクに回収される。
The inner and
A
この構成のスピンドル装置24によると、主軸フロント側での工具交換時に、主軸25とハウジング26の相対変位が生じても、その変位を許容するようにアンギュラ玉軸受10において、外輪2に対して内輪1が相対移動できるので、アンギュラ玉軸受10のボール3に圧痕が生じず、圧痕に起因して回転精度が低下するのを防止できる。
According to the
1…内輪
2…外輪
1a,2a…転走面
1aa…内輪転走面の最小径部分
1b…内輪外周面部分
1ba…内輪外周面部分の円筒面部
1bb…内輪外周面部分のテーパ面部
2aa…外輪転走面の最大径部分
2b…外輪内周面部分
2ba…外輪内周面部分の円筒面部
2bb…外輪内周面部分のテーパ面部
3…ボール
4…保持器
10,10A…工作機械用アンギュラ玉軸受
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JP2007081011A JP2008240857A (en) | 2007-03-27 | 2007-03-27 | Angular contact ball bearing for machine tool |
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JP2007081011A JP2008240857A (en) | 2007-03-27 | 2007-03-27 | Angular contact ball bearing for machine tool |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102996649A (en) * | 2012-12-26 | 2013-03-27 | 浙江五洲新春集团有限公司 | Processing method of outer ring of light-narrow series precision angular contact ball bearing |
CN104165188A (en) * | 2014-07-30 | 2014-11-26 | 洛阳维斯格轴承有限公司 | Uniform-cross-section super-thin-wall angular contact ball bearing self-carried sealing structure |
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2007
- 2007-03-27 JP JP2007081011A patent/JP2008240857A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN102996649A (en) * | 2012-12-26 | 2013-03-27 | 浙江五洲新春集团有限公司 | Processing method of outer ring of light-narrow series precision angular contact ball bearing |
CN104165188A (en) * | 2014-07-30 | 2014-11-26 | 洛阳维斯格轴承有限公司 | Uniform-cross-section super-thin-wall angular contact ball bearing self-carried sealing structure |
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