JP2010105066A - Headstock of cam grooving machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はカム溝加工機の主軸台に関する。 The present invention relates to a headstock for a cam groove machine.
従来のNC旋盤の主軸台の主軸には、ころがり軸受(ベアリング)が採用されてきた。ころがり軸受は、これまでグリース潤滑からオイルエア潤滑等、数々の潤滑方法が開発されて高速回転のニーズに対応してきた。また、ころがり軸受は、旋削加工の普通一般のワークの加工精度には問題はなく、コスト、メンテナンス等のニーズから、多用されてきた。しかし、面粗度が0.1μ以内というナノの領域の超高精度加工が要求されるレベルになると、ころがり軸受では転動体(主にボール)を介した接触であるため、軸受の幾何誤差(うねり)の影響が、削り面に引き目となって現れ、見栄えを下げるという問題があった。さらに、商品の性能を下げる恐れがあるという問題があった。
そこで、とくに、超高精度な回転運動による加工精度を要求される超精密NC旋盤の主軸には、非接触の軸受が採用されている。非接触軸受には静圧軸受があり、エアやオイルの流体を介在させるためにこの幾何誤差(うねり)が平均化され、影響が小さくなることが知られている(例えば、特許文献1を参照)。
Rolling bearings (bearings) have been used for the spindles of the headstock of conventional NC lathes. Rolling bearings have been developed in response to the need for high-speed rotation by developing various lubrication methods such as grease lubrication and oil-air lubrication. In addition, the rolling bearing has no problem in the processing accuracy of a general workpiece for turning, and has been frequently used because of needs such as cost and maintenance. However, at the level that requires ultra-high precision machining in the nano-region where the surface roughness is within 0.1μ, in rolling bearings, contact is made via rolling elements (mainly balls), so the bearing geometric error ( There was a problem that the influence of the swell) appeared on the cut surface as a catch and lowered the appearance. Furthermore, there is a problem that the performance of the product may be lowered.
Therefore, in particular, a non-contact bearing is adopted for the spindle of an ultra-precise NC lathe that requires machining accuracy by ultra-high precision rotational motion. There is a hydrostatic bearing as a non-contact bearing, and it is known that this geometric error (swell) is averaged to intervene air or oil fluid, and the influence is reduced (for example, see Patent Document 1). ).
しかしながら、空気静圧軸受では、軸受の剛性(スラスト、ラジアル)が低いという問題があった。さらに、油静圧軸受では、軸受の高い剛性(スラスト、ラジアル)を確保することができるが、オイルの供給に際して、オイル冷却装置やオイル供給装置等によるオイル管理に多くのコストと管理が発生するという問題があった。 However, the hydrostatic bearing has a problem that the rigidity (thrust, radial) of the bearing is low. Furthermore, with hydrostatic bearings, high rigidity (thrust, radial) of the bearing can be secured. However, when oil is supplied, much cost and management are required for oil management by an oil cooling device or an oil supply device. There was a problem.
そこで、本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、油静圧軸受に必要なオイル冷却やオイル供給装置等オイルを管理する専用機器を使用しないで、シンプルで、コンパクト、かつ高剛性とし、引き目のない高精度加工を実現できるカム溝加工機の主軸台を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention has been made in view of these problems, and is simple, compact, and high without using dedicated equipment for managing oil such as oil cooling and oil supply devices required for hydrostatic bearings. It is an object of the present invention to provide a headstock for a cam groove processing machine that is rigid and can realize high-precision machining without any stitches.
請求項1に係る発明は、ワーク(W)を回転させて、刃物台(18)に設けられた回転工具により加工を行うカム溝加工機(20)の主軸台(10)であって、ベッド(11)に固定され、ベッド(11)に向かって左右方向に配置された筒状のボディー(1)と、前記ボディー(1)に回転自在に挿通された主軸(2)と、前記主軸(2)の両端部に形成され、前記端部から中央に向かって拡径されたテーパ面を有するテーパ部(2a,2b)と、前記ボディー(1)に固定され、前記テーパ部(2a,2b)に適合するテーパ面を有し、前記主軸(2)を支持する軸受部(3,4)と、を備えたことを特徴とする。
The invention according to
請求項2に係る発明は、請求項1に記載のカム溝加工機(20)の主軸台(10)であって、前記軸受部(3,4)のテーパ面にはモリブデンが溶射され、かつ、前記軸受部(3,4)に潤滑給油孔(3b,4b)を配置されたことを特徴とする。
The invention according to
請求項1に係る発明によれば、ベッドに固定され、左右方向に配置された筒状のボディーと、このボディーに回転自在に挿通された主軸と、主軸の両端部に形成され、端部から中央に向かって拡径されたテーパ面を有するテーパ部と、ボディーに固定され、テーパ部に適合するテーパ面を有し、主軸を支持する軸受部とを備えたことにより、油静圧軸受仕様の専用機器を使用しないで、シンプルで、コンパクト、かつ高剛性とし、引き目のない高精度加工を実現できるカム溝加工機の主軸台を提供することができる。 According to the first aspect of the present invention, a cylindrical body fixed to the bed and arranged in the left-right direction, a main shaft rotatably inserted in the body, and formed at both end portions of the main shaft, from the end portion Hydrostatic bearing specifications with a tapered part with a taper surface expanded toward the center and a bearing part that is fixed to the body and has a tapered surface that fits the tapered part and supports the spindle Without using special equipment, it is possible to provide a headstock for a cam groove processing machine that is simple, compact, highly rigid, and capable of realizing high-accuracy machining without striking.
請求項2に係る発明によれば、軸受部のテーパ面にモリブデンを溶射し、かつ、軸受部に潤滑孔を配置したことにより、油静圧軸受仕様の専用機器を使用しないで、シンプルで、コンパクト、かつ高剛性とし、引き目のない高精度加工を実現できるカム溝加工機の主軸台を提供することができる。
According to the invention according to
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の主軸台の断面図、図2は図1の右側面図である。図3の(a)は主軸台を搭載したカム溝加工機を示す正面図、(b)は右側面図である。
なお、工作機械の座標系はJISB6310に規定されている。横形旋盤に関しては、主軸台の主軸の軸(左右)方向はZ軸、Z軸に直交する前後方向はX軸、Z軸とX軸に直交する上下方向はY軸と規定されている。また、Z軸回りの回転はC軸と規定されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view of the head stock of the present invention, and FIG. 2 is a right side view of FIG. FIG. 3A is a front view showing a cam groove processing machine equipped with a headstock, and FIG. 3B is a right side view.
The coordinate system of the machine tool is defined in JIS B6310. Regarding the horizontal lathe, the axis (left and right) direction of the main shaft of the headstock is defined as the Z axis, the front and rear direction perpendicular to the Z axis is defined as the X axis, and the vertical direction perpendicular to the Z axis and the X axis is defined as the Y axis. The rotation around the Z axis is defined as the C axis.
カム溝加工機20の全体の配置から説明する。
図3の(a)に示すように、ベッド11の上面には、左側に主軸台10が配置され、右側には、直立した立クロススライド17が配置されている。この立クロススライド17は、主軸台10の主軸2に対して、左右(Z軸)方向、前後(X軸)方向、上下(Y軸)方向の3方向へ移動可能な3軸構成になっている。この立クロススライド17の正面には外カム溝加工用の回転工具18、および、内カム溝加工用の回転工具19が配置されている。
詳しくは、ベッド11は、矩形に形成され、ベッド11の左側の上部にベース11aが固定され、このベース11a上に主軸台10が載置されている。
図3の(b)に示すように、ベッド11の上部には、サドル13を左右(Z軸)方向にガイドするためのZ軸用すべりガイド11bが設けられ、図示しないボールねじと、ボールねじに螺入されたナットと、ボールねじを回転駆動するサーボモータとからなるZ軸移動機構12が配置されている。
Z軸用すべりガイド11bの上面にはサドル13が摺動自在に載置され、このサドル13の上面にはL形スライドベース(図示せず)を前後(X軸)方向にガイドするためのX軸用すべりガイドが設けられている。また、サドル13の上面にはボールねじ、ナット、サーボモータ14cからなるX軸移動機構14が配置されている。X軸用すべりガイドの上面にはL形スライドベース(図示せず)が摺動自在に載置されている。
The overall arrangement of the cam
As shown in FIG. 3A, on the upper surface of the
Specifically, the
As shown in FIG. 3B, a Z-
A
L形スライドベースの直立した正面には立クロススライド17を上下方向にガイドするY軸用すべりガイドが設けられている。また、L形スライドベースの正面にはボールねじ、ナット、サーボモータからなるY軸移動機構(図示せず)がプーリと歯付きベルトを介して配置されている。そして、Y軸用すべりガイドの正面には立クロススライド17が摺動自在に当接されている。
A Y-axis slide guide that guides the
本発明の主軸台10を詳細に説明する。図1に示すように、主軸台10は、回転自在の主軸2を備え、主軸2は、主軸台10の本体であるボディー1に軸受部3,4によって両端支持され、その軸受部3,4の間には、ビルトインサーボモータ5が搭載されている。つまり、主軸台10は、主軸台10の本体であるボディー1と、ボディー1の穴に挿通して支持された主軸2と、主軸2の両端部に形成されたテーパ部2a,2bと、このテーパ部2a,2bを回転自在に支持する軸受部3,4と、主軸2を回転駆動するビルトインサーボモータ5とから主に構成されている。
The
<ボディー>
図2に示すように、ボディー1は主軸台10の本体である。ボディー1は左右対称のシンメトリ構造になっている。ボディー1はベッド11(図3参照)の上に載置されたベース11aにボディー1に下面に延設したフランジ部1f(図2参照)がボルト10b,10b…によって固定されている。また、ボディー1の下面の一端にはピン10pが装着されている。そのピン10pは軸線(Z軸)方向の芯出し調整の際の回動の支点になっている。
図1に示すように、ボディー1は筒状に形成されており、左右の軸線方向に、右端面1aには穴1cが形成され、左端面1bには大穴1dが形成されている。また、上部には冷却オイルを巡回させるための油路に連通するネジ穴1e,1eが設けられており、供給用と排出用の配管用ジョイントが装着される。
<Body>
As shown in FIG. 2, the
As shown in FIG. 1, the
<主軸>
主軸2は、後記するビルトインサーボモータ5の回転駆動により回転する軸である。図1に示すように、主軸2は、ボディー1に挿通され、主軸2の両端部には、端部から中央に向かって拡径されたテーパ面を有するテーパ部2a,2bが形成されている。つまり、主軸2の両端部には、右テーパ部2aと左テーパ部2bが形成されている。この右テーパ部2aと左テーパ部2bのテーパ角θは、ここではどちらも同じ60度である。
なお、テーパ角θは、90度であってもよいし、それ以外の角度であっても構わない。
また、主軸2に貫通穴2dが形成されており、図示しないクーラント給水装置によって切削中の工具刃先へクーラント水を供給し、冷却とチャック部材10c内の切粉の排出をしている。主軸2の右端部にはワークWを保持するチャック部材10cが装着される。
<Spindle>
The
The taper angle θ may be 90 degrees or any other angle.
Further, a
<軸受部>
軸受部3,4は、ボディー1に固定され、前記した主軸2のテーパ部2a,2bに適合するテーパ面を有し、主軸2を回転自在に支持する軸受けである。
図1に示すように、右軸受部3は、スペーサ3cを介してボディー1の右端面1aに固定され、穴1cに嵌合されており、主軸2の右テーパ部2aが同じテーパ角θでテーパ面合わせされている。また、右軸受部3は、右テーパ部2aを回転自在に軸支している。
右軸受部3のテーパ面にはモリブデンが溶射されており、かつ、右軸受部3には潤滑給油孔3bが配置されている。テーパ面同士のスキマは1〜3μが好適である。
<Bearing part>
The bearing
As shown in FIG. 1, the right bearing portion 3 is fixed to the
Molybdenum is sprayed on the tapered surface of the right bearing portion 3, and the lubricating oil supply hole 3 b is disposed in the right bearing portion 3. The clearance between the tapered surfaces is preferably 1 to 3 μm.
左軸受部4は、スペーサ4cを介してボディー1の左端面1bの大穴1dを閉鎖するエンドカバー8の穴8aの位置に合わせて固定されている。左軸受部4は、主軸2の左テーパ部2bに同じテーパ度θで嵌合され、左テーパ部2bを回転自在に軸支している。
左軸受部4のテーパ面には前記同様にモリブデンが溶射されており、かつ、左軸受部4には潤滑給油孔4bが配置されている。テーパ面同士のスキマは1〜3μが好適である。
The
Molybdenum is sprayed on the tapered surface of the
<ビルトインサーボモータ>
ビルトインサーボモータ5は、スピンドルモータとは異なり、サーボモータである。ビルトインサーボモータ5のロータ5aは、主軸2の外周の中央部に装着され、フランジ部2cにボルトによって固定されている。また、このロータ5aの位置に合わせて、ボディー1の内周面にステータ5b,5bが配置されている。
また、サポート9及びリング6の左側には主軸2aの回転位置を検出するセンサヘッド7aと検出リング7bからなる回転角、回転速度検出用のエンコーダが配置されている。
主軸2の左側の後端部にはリング6が固定されており、このリング6に検出リング7bが複数のボルトによって固定されている。また、この検出リング7bに近接した位置にはセンサヘッド7aが配置されている。このセンサヘッド7aは、エンドカバー8の端面に固定したサポート9の端面に固定されている。
<Built-in servo motor>
Unlike the spindle motor, the built-in
Further, on the left side of the
A ring 6 is fixed to the left end of the
主軸台10は、主軸2にC軸のビルトインサーボモータ5と、C軸回転を検出するエンコーダを備えたことにより、カム溝加工に求められる高精度の複合加工を可能にする。つまり、主軸台10は、より正確な回転と同期回転ができるので、3軸の連携した動きにより、回転工具により複合加工を行うことができる。また、本発明は、シンプルで、コンパクト、かつ高剛性で高精度加工を実現できるカム溝加工機20の主軸台10を提供することができる。
The
ここで、主軸台10の動作について説明する。ひとたび、主軸台10に回転指令が発せられると、図1に示すように、ビルトインサーボモータ5はロータ5aを回転駆動させ、ロータ5aに一体になった主軸2を回転駆動させる。そのとき、主軸2の右テーパ部2aと左テーパ部2bへは、図示しない潤滑装置によって潤滑給油孔3a,4aから潤滑油が供給されるため、主軸2の右テーパ部2a、左テーパ部2bと、軸受の右軸受部3と左軸受部4のテーパ面とは完全に油膜で隔離され、流体潤滑となり、摩耗はない。すべり軸受の右軸受部3と左軸受部4のテーパ面には、低摩擦係数を有するモリブデンを採用している。
主軸2の軸線に直角方向の力であるラジアル荷重は、右軸受部3のテーパ面と、左軸受部4のテーパ面で受ける。さらに、軸線方向の右から左へ押圧するスラスト力は、左軸受部4のテーパ面で受ける。さらに、軸線方向の左から右へ引張るスラスト力は、右軸受部3のテーパ面で受けるため、あらゆる方向からの力に対して対抗する剛性がある。
カム溝加工の場合、主軸2は、毎分60回転程度であり、低速回転であるため、主軸2の熱膨張はない。そのため、隙間の1〜3μは充分確保できる。
Here, the operation of the
A radial load that is a force perpendicular to the axis of the
In the case of cam groove machining, the
なお、本発明はその技術思想の範囲内で種々の改造、変更が可能である。本発明は、カム溝加工機の主軸台としたが、例えば、旋盤の主軸台、研削盤の主軸台であっても構わない。 The present invention can be modified and changed in various ways within the scope of the technical idea. In the present invention, the head stock of the cam groove processing machine is used. However, for example, a head stock of a lathe or a head stock of a grinding machine may be used.
1 ボディー
1a 右端面
1b 左端面
1c 穴
1d 大穴
1e ネジ穴
1f フランジ部
2 主軸
2a 右テーパ部
2b 左テーパ部
2c フランジ部
2d 貫通孔
3 右軸受部
3a テーパ部
3b,4b 潤滑給油孔
3c スペーサ
4 左軸受部
4a テーパ部
4c スペーサ
5 ビルトインサーボモータ
5a ロータ
5b ステータ
6 リング
7 エンコーダ
7a ヘッドセンサ
7b 検出リング
8 エンドカバー
8a 穴
9 サポート
10 主軸台
10b ボルト
10c チャック部材
10p ピン
11 ベッド
11a ベース
11b Z軸用すべりガイド
12 Z軸移動機構
13 サドル
14 X軸移動機構
15 L形スライドベース
15a Y軸用すべりガイド
16 Y軸移動機構
17 立クロススライド
18 外溝加工用X軸回転工具
19 内溝加工用X軸回転工具
20 カム溝加工機
DESCRIPTION OF
Claims (2)
ベッド(11)に固定され、ベッド(11)に向かって左右方向に配置された筒状のボディー(1)と、
前記ボディー(1)に回転自在に挿通された主軸(2)と、
前記主軸(2)の両端部に形成され、前記両端部から中央に向かって拡径されたテーパ面を有するテーパ部(2a,2b)と、
前記ボディー(1)に固定され、前記テーパ部(2a,2b)に適合するテーパ面を有し、前記主軸(2)を支持する軸受部(3,4)と、
を備えたことを特徴とするカム溝加工機(20)の主軸台(10)。 A spindle stock (10) of an optical cam processing machine (20) that rotates a workpiece (W) and performs processing with a rotary tool provided on a tool rest (18),
A cylindrical body (1) fixed to the bed (11) and arranged in the left-right direction toward the bed (11);
A main shaft (2) rotatably inserted in the body (1);
Tapered portions (2a, 2b) having tapered surfaces formed at both ends of the main shaft (2) and having a diameter increased from the both ends toward the center;
Bearing parts (3, 4) fixed to the body (1) and having tapered surfaces adapted to the tapered parts (2a, 2b) and supporting the main shaft (2);
A headstock (10) of a cam groove processing machine (20), comprising:
2. The taper surface of the bearing part (3, 4) is thermally sprayed with molybdenum, and the lubricating oil hole (3b, 4b) is disposed in the bearing part (3, 4). The headstock (10) of the described cam groove processing machine (20).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008277001A JP2010105066A (en) | 2008-10-28 | 2008-10-28 | Headstock of cam grooving machine |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104772512A (en) * | 2015-04-15 | 2015-07-15 | 吴江市宏宇机械有限公司 | Cutter bar assembly of multi-edge angle-milling machine |
-
2008
- 2008-10-28 JP JP2008277001A patent/JP2010105066A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN104772512A (en) * | 2015-04-15 | 2015-07-15 | 吴江市宏宇机械有限公司 | Cutter bar assembly of multi-edge angle-milling machine |
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