JP2011156597A - 中ぐり盤の主軸装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】中ぐり主軸の冷却及び潤滑を効果的に行うことにより、加工精度の向上を図ることができる中ぐり盤の主軸装置を提供する。
【解決手段】ラム15の内周面に複数の軸受32を介して回転可能に支持されるスリーブ31と、スリーブ31の内周面にその軸方向に移動可能に支持され、当該スリーブ31と共にその軸心周りに回転する中ぐり主軸16と、主軸前端側に配置される軸受32に対向するスリーブ31内に形成され、主軸軸方向に沿って潤滑油を供給する供給通路41と、スリーブ31の内周面に主軸軸方向に沿って螺旋状に形成され、供給通路41から供給された潤滑油を主軸前端側から主軸後端側に向けて流す螺旋溝42とを備える。
【選択図】図3
【解決手段】ラム15の内周面に複数の軸受32を介して回転可能に支持されるスリーブ31と、スリーブ31の内周面にその軸方向に移動可能に支持され、当該スリーブ31と共にその軸心周りに回転する中ぐり主軸16と、主軸前端側に配置される軸受32に対向するスリーブ31内に形成され、主軸軸方向に沿って潤滑油を供給する供給通路41と、スリーブ31の内周面に主軸軸方向に沿って螺旋状に形成され、供給通路41から供給された潤滑油を主軸前端側から主軸後端側に向けて流す螺旋溝42とを備える。
【選択図】図3
Description
本発明は、中ぐり主軸の冷却及び潤滑を効果的に行うことができる中ぐり盤の主軸装置に関する。
近年、工作機械においては、加工時間の短縮化等の目的から、主軸の高速化及び高出力化が図られている。また、それに伴って、機械の発熱量が増加傾向にあるため、それと同時に、機械の熱変位対策も重要な開発テーマとなっている。中でも、工具を装着する主軸の熱変位は、加工精度に大きな影響を与えるものであり、機械運転中における機械各部の発熱に起因しており、その発熱源としては、ワークを加工する工具や、主軸を回転させるための軸受及び歯車等がある。
そこで、従来から、主軸の熱変位対策の1つとして、主軸の内側に冷却液を供給するものが提供されている。このような、工作機械の主軸装置は、例えば、特許文献1に開示されている。
工作機械の中でも、中ぐり盤においては、小径孔加工や内周面加工を可能とするために、中ぐり主軸をその軸方向に移動可能としている。これにより、中ぐり主軸に対しては、冷却だけでなく、十分な潤滑も行う必要がある。
従って、本発明は上記課題を解決するものであって、中ぐり主軸の冷却及び潤滑を効果的に行うことにより、加工精度の向上を図ることができる中ぐり盤の主軸装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決する第1の発明に係る中ぐり盤の主軸装置は、
ハウジングに複数の軸受を介して回転可能に支持される円筒状の円筒部材と、
前記円筒部材の内周面にその軸方向に移動可能に支持され、前記円筒部材と共にその軸心周りに回転する中ぐり主軸と、
少なくとも最も主軸前端側に配置される前記軸受に対向する前記円筒部材内に形成され、主軸軸方向に沿って油を供給する供給通路と、
前記円筒部材の内周面に主軸軸方向に沿って螺旋状に形成され、前記供給通路から供給された油を主軸前端側から主軸後端側に向けて流す螺旋溝とを備える
ことを特徴とする。
ハウジングに複数の軸受を介して回転可能に支持される円筒状の円筒部材と、
前記円筒部材の内周面にその軸方向に移動可能に支持され、前記円筒部材と共にその軸心周りに回転する中ぐり主軸と、
少なくとも最も主軸前端側に配置される前記軸受に対向する前記円筒部材内に形成され、主軸軸方向に沿って油を供給する供給通路と、
前記円筒部材の内周面に主軸軸方向に沿って螺旋状に形成され、前記供給通路から供給された油を主軸前端側から主軸後端側に向けて流す螺旋溝とを備える
ことを特徴とする。
上記課題を解決する第2の発明に係る中ぐり盤の主軸装置は、
前記ハウジングの内周面に設けられる環状の固定側環状部材と、
前記円筒部材の外周面に設けられる環状の回転側環状部材と、
前記固定側環状部材の内周面に環状に形成され、その内端が前記回転側環状部材の外周面に摺接可能な内側環状部と、
前記回転側環状部材の外周面に環状に形成され、その外端が前記固定側環状部材の内周面に摺接可能な外側環状部とを備え、
前記固定側環状部材と前記回転側環状部材と前記内側環状部と前記外側環状部とによって囲まれた油溜まり部を介して、油を前記供給通路に供給する
ことを特徴とする。
前記ハウジングの内周面に設けられる環状の固定側環状部材と、
前記円筒部材の外周面に設けられる環状の回転側環状部材と、
前記固定側環状部材の内周面に環状に形成され、その内端が前記回転側環状部材の外周面に摺接可能な内側環状部と、
前記回転側環状部材の外周面に環状に形成され、その外端が前記固定側環状部材の内周面に摺接可能な外側環状部とを備え、
前記固定側環状部材と前記回転側環状部材と前記内側環状部と前記外側環状部とによって囲まれた油溜まり部を介して、油を前記供給通路に供給する
ことを特徴とする。
従って、本発明に係る中ぐり盤の主軸装置によれば、加工時に発熱した工具からの輻射熱の影響を最も受ける中ぐり主軸及び円筒部材の主軸前端側や、円筒部材と軸受との間の摺動部を、効果的に冷却することができると共に、その冷却に使用した油によって、中ぐり主軸全体を潤滑することができる。これにより、中ぐり主軸のその軸方向の熱変位を抑制することができると共に、中ぐり主軸の摺動性を向上させることができるので、加工精度の向上を図ることができる。
以下、本発明に係る中ぐり盤の主軸装置について、図面を用いて詳細に説明する。
先ず、本発明に係る中ぐり盤の主軸装置が適用される横中ぐり盤1の構成について、図1及び図2を用いて説明する。
図1及び図2に示すように、横中ぐり盤1には、床面に固定されるベッド11が設けられており、このベッド11の上面には、コラムベース12が水平なX軸方向に移動可能に支持されている。また、コラムベース12の上面には、コラム13が立設されており、このコラム13の側面には、サドル14が鉛直なY軸方向に昇降可能に支持されている。更に、サドル14内には、ラム(ハウジング)15が水平なZ軸方向に移動可能に支持されており、このラム15内には、中ぐり主軸16が、その軸方向(Z軸方向と平行なW軸方向)に移動(摺動)可能で、且つ、その軸心周りに回転可能に支持されている。そして、中ぐり主軸16の先端(前端)には、工具Tが着脱可能に装着されている。
ここで、横中ぐり盤1においては、中ぐり主軸16に対する冷却及び潤滑を行うために、当該中ぐり主軸16に対して、サドル14及びラム15を介して、潤滑油の給排を行うようにしている。
そこで、横中ぐり盤1には、潤滑油が貯蔵される貯蔵タンク21が設けられており、この貯蔵タンク21には、供給管22及び排出管23がサドル14との間において接続されている。このうち、供給管22には、ポンプ24が接続されている。更に、貯蔵タンク21には、オイルクーラ24が接続されている。従って、貯蔵タンク21に貯蔵された潤滑油は、オイルクーラ25との間で常時循環され、当該オイルクーラによって所定温度に調整されるようになっている。
次に、横中ぐり盤1の主軸装置について、図3を用いて説明する。
図3に示すように、ラム15の内周面には、円筒状のスリーブ(円筒部材)31が複数の軸受32,33を介して回転可能に支持されており、このスリーブ31の内側には、中ぐり主軸16が嵌入されている。そして、スリーブ31の内周面と中ぐり主軸16の外周面とは、スプライン結合またはキー結合されており、中ぐり主軸16の後端は、軸受34を介して、ラム15の内周面に回転可能に支持されている。これにより、中ぐり主軸16は、スリーブ31に対してW軸方向に移動可能で、且つ、スリーブ31と共にその軸心周りに回転可能となっている。
また、ラム15の内周面における軸受32の主軸後端側には、環状の固定側環状部材35が固定されており、中ぐり主軸16の外周面における軸受32の主軸後端側には、環状の回転側環状部材36が固定されている。そして、固定側環状部材35と、この固定側環状部材35の主軸径方向内側に配置される回転側環状部材36とは、主軸径方向において、対向するように配置されている。
ここで、固定側環状部材35の外径は、軸受32の外径よりも大きく形成されており、その内周面には、主軸径方向内側に突出した環状の内側環状部35aが形成されている。この内側環状部35aの内端は、シール部材37を介して、回転側環状部材36の外周面に接触している。これにより、スリーブ31と共に回転側環状部材36が回転しても、内側環状部35aの内端は、回転側環状部材36の外周面に摺接可能となっている。更に、内側環状部35aには、連通孔35bが主軸軸方向に形成されており、この連通孔35bには、供給管22が接続されている。
一方、回転側環状部材36の前端は、軸受32における内輪の後端に接続されており、その外周面には、主軸径方向外側に突出した環状の外側環状部36aが形成されている。この外側環状部36aは、固定側環状部材35の内側環状部35aよりも主軸前端側に配置されており、その外端は、シール部材37を介して、固定側環状部材35の内周面に接触している。これにより、スリーブ31と共に回転側環状部材36が回転しても、その外側環状部36aの外端は、固定側環状部材35の外周面に摺接可能となっている。
そして、上述したように、内側環状部35aと外側環状部36とを設けることによって、固定側環状部材35と回転側環状部材36との間には、油溜まり部38が形成されることになる。更に、回転側環状部材36における外側環状部36aの主軸後端側には、連通孔36bが、油溜まり部38と連通するように、主軸径方向に形成されている。
また、スリーブ31内における主軸前端側には、供給通路41が軸受34と対向するように、主軸軸方向に形成されている。これに対して、スリーブ31の内周面における主軸前端側には、螺旋状の螺旋溝42が形成されている。
供給通路41の後端には、後端側連通孔41aが主軸径方向に形成されており、この後端側連通孔41aは、回転側環状部材36の連通孔36bと連通している。一方、供給通路41の前端には、前端側連通孔41bが主軸径方向に形成されており、この前端側連通孔41bは、螺旋溝42の前端側連通孔42aと連通している。そして、螺旋溝42の後端側連通孔42bは、スリーブ31の内周面と中ぐり主軸16の外周面との間の隙間を介して、排出管23と連通している。
従って、横中ぐり盤1を用いて加工を行う場合には、先ず、スリーブ31を回転させることにより、中ぐり主軸16と共に工具Tを回転させる。次いで、コラムベース12をX軸方向に移動させ、サドル14をY軸方向に移動させ、ラム15をZ軸方向に移動させる。また、必要に応じて、中ぐり主軸16をW軸方向に移動させる。これにより、工具Tによる図示しないワークへの加工が行われる。
そして、横中ぐり盤1の運転が開始されると同時に、オイルクーラ25が駆動され、貯蔵タンク21内の潤滑油が所定温度に調整された後、ポンプ24が駆動され、潤滑油の供給が開始される。これにより、所定温度に保持された潤滑油は、ポンプ24の駆動によって貯蔵タンク21から汲み上げられ、供給管21から、油溜まり部38を介して、供給通路41に供給される。
なお、中ぐり主軸16がW軸方向へ移動していない(W軸方向への移動量がゼロ)ときには、図3に示すように、供給通路41に供給された潤滑油は、前端側連通孔41b及び前端側連通孔42aを介して、螺旋溝42に流入する。次いで、螺旋溝42に供給された潤滑油は、当該螺旋溝42を主軸後端側に向けて流れた後、その後端側連通孔42bを介して、排出管23に排出される。
また、中ぐり主軸16がW軸方向に移動しているときには、供給通路41に供給された潤滑油は、その前端側連通孔41bを介して、螺旋溝42の途中箇所に流入する。次いで、螺旋溝42に供給された潤滑油は、当該螺旋溝42を主軸後端側に向けて流れた後、その後端側連通孔42bを介して、排出管23に排出される。
そして、排出管23に排出された潤滑油は、貯蔵タンク21に流下された後、オイルクーラ25によって、再度、所定温度に調整される。
ここで、加工時においては、工具Tが発熱し、この工具Tの発熱による輻射熱が、中ぐり主軸16及びスリーブ31の主軸前端側や、主軸前端側に配置される軸受34に伝達されることになる。また、スリーブ31の回転によって、このスリーブ31と軸受34との間の摺動部が、高温に保持されることになる。
これにより、中ぐり主軸16がその軸方向に熱変位するおそれがあるが、供給通路41がスリーブ31内における主軸前端側で、且つ、軸受34と対向するように形成され、更に、この供給通路41から供給された潤滑油が螺旋溝42を主軸前端側から主軸後端側に流れるため、中ぐり主軸16、スリーブ31、軸受34の冷却が効果的に行われる。また、中ぐり主軸16がW軸方向に移動しても、潤滑油が螺旋溝42に常に供給されているため、中ぐり主軸16の潤滑も効果的に行われる。
従って、本発明に係る中ぐり盤の主軸装置によれば、主軸前端側に配置される軸受32に対向するスリーブ31内に、供給通路41を形成すると共に、スリーブ31の内周面に、螺旋溝42を形成することにより、加工時に発熱した工具Tからの輻射熱の影響を最も受ける、中ぐり主軸16及びスリーブ31の主軸前端側や、スリーブ31と軸受34との間の摺動部を、効果的に冷却することができると共に、その冷却に使用した潤滑油によって、中ぐり主軸16全体を潤滑することができる。これにより、中ぐり主軸16のその軸方向の熱変位を抑制することができると共に、中ぐり主軸16の摺動性を向上させることができるので、加工精度の向上を図ることができる。
また、固定側環状部材35をラム15の内周面に設ける一方、回転側環状部材36をスリーブ31の外周面に設け、これらに内側環状部35a及び外側環状部36aを形成して、油溜まり部38を設けることにより、簡素な構成で、潤滑油を中ぐり主軸16及びスリーブ31の主軸前端側に供給することができる。
本発明は、主軸の冷却及び潤滑に油を使用する際に、その使用量を抑制することを目的とした工作機械の主軸装置に適用可能である。
1 横中ぐり盤
11 ベッド
12 コラムベース
13 コラム
14 サドル
15 ラム
16 中ぐり主軸
21 貯蔵タンク
22 供給管
23 排出管
24 ポンプ
25 オイルクーラ
31 スリーブ
32〜34 軸受
35 固定側環状部材
35a 内側環状部
35b 連通孔
36 回転側環状部材
36a 外側環状部
36b 連通孔
37 シール部材
38 油溜まり部
41 供給通路
41a 後端側連通孔
41b 前端側連通孔
42 螺旋溝
42a 前端側連通孔
42b 後端側連通孔
T 工具
11 ベッド
12 コラムベース
13 コラム
14 サドル
15 ラム
16 中ぐり主軸
21 貯蔵タンク
22 供給管
23 排出管
24 ポンプ
25 オイルクーラ
31 スリーブ
32〜34 軸受
35 固定側環状部材
35a 内側環状部
35b 連通孔
36 回転側環状部材
36a 外側環状部
36b 連通孔
37 シール部材
38 油溜まり部
41 供給通路
41a 後端側連通孔
41b 前端側連通孔
42 螺旋溝
42a 前端側連通孔
42b 後端側連通孔
T 工具
Claims (2)
- ハウジングに複数の軸受を介して回転可能に支持される円筒状の円筒部材と、
前記円筒部材の内周面にその軸方向に移動可能に支持され、前記円筒部材と共にその軸心周りに回転する中ぐり主軸と、
少なくとも最も主軸前端側に配置される前記軸受に対向する前記円筒部材内に形成され、主軸軸方向に沿って油を供給する供給通路と、
前記円筒部材の内周面に主軸軸方向に沿って螺旋状に形成され、前記供給通路から供給された油を主軸前端側から主軸後端側に向けて流す螺旋溝とを備える
ことを特徴とする中ぐり盤の主軸装置。 - 請求項1に記載の中ぐり盤の主軸装置において、
前記ハウジングの内周面に設けられる環状の固定側環状部材と、
前記円筒部材の外周面に設けられる環状の回転側環状部材と、
前記固定側環状部材の内周面に環状に形成され、その内端が前記回転側環状部材の外周面に摺接可能な内側環状部と、
前記回転側環状部材の外周面に環状に形成され、その外端が前記固定側環状部材の内周面に摺接可能な外側環状部とを備え、
前記固定側環状部材と前記回転側環状部材と前記内側環状部と前記外側環状部とによって囲まれた油溜まり部を介して、油を前記供給通路に供給する
ことを特徴とする中ぐり盤の主軸装置。
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