JP2015217496A - Main spindle device - Google Patents

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松永 茂
Shigeru Matsunaga
茂 松永
良太 棚瀬
Ryota Tanase
良太 棚瀬
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a main spindle that can reduce machining error of a workpiece caused by anisotropy of rigidity of a machine tool or of the workpiece.SOLUTION: A main spindle device 5 is provided in which, a first X-direction adjusting part 81, a first Y-direction adjusting part 82, a second X-direction adjusting part 83 and a second Y-direction adjusting part 84 of a numerical control device 8 control a first X-direction adjusting valve 61, a first Y-direction adjusting valve 62, a second X-direction adjusting valve 63 and a second Y-direction adjusting valve 64 respectively to thereby change rigidity of a machine tool 1 or of a workpiece W through a damping addition bearing 50. This allows the numerical value control device 8 to reduce amounts of deviation of an actual machining position relative to an ideal machining position in the workpiece W caused by anisotropy of the rigidity to thereby improve machining accuracy of the workpiece W.

Description

本発明は、工作機械に使用される主軸装置に関する。   The present invention relates to a spindle device used in a machine tool.

例えば、特許文献1には、主軸を支持する転がり軸受と、転がり軸受における減衰係数より大きな減衰係数を有する減衰付加軸受とを備え、主軸の振動を抑制する主軸装置が開示される。また、特許文献2には、主軸を支持するハウジングの円筒内周面の周方向に複数の油排出開口部を設け、各油排出開口部に供給する油の圧力や量を制御して主軸の振動を抑制する主軸装置が開示される。   For example, Patent Document 1 discloses a main shaft device that includes a rolling bearing that supports a main shaft and a damping additional bearing that has a damping coefficient larger than that of the rolling bearing and suppresses vibration of the main shaft. In Patent Document 2, a plurality of oil discharge openings are provided in the circumferential direction of the cylindrical inner peripheral surface of the housing that supports the main shaft, and the pressure and amount of oil supplied to each oil discharge opening are controlled to control the main shaft. A spindle device for suppressing vibration is disclosed.

特開2014−637号公報JP 2014-637 A 特開2011−235404号公報JP 2011-235404 A

一般的に、主軸装置を備える工作機械の構成物自体の剛性、工作機械の構成物間の支持剛性、工作機械で加工される被加工物自体の剛性は、主軸の回転軸線に直交する平面において異方性をそれぞれ有する。すなわち、工作機械の構成物自体及び被加工物自体は、形状や材質等により剛性の異方性を有し、工作機械の構成物間は、構成物同士の組付けのずれ等により剛性の異方性を有する。   In general, the rigidity of the machine tool component including the spindle device, the support rigidity between the machine tool components, and the rigidity of the workpiece processed by the machine tool are determined in a plane perpendicular to the rotation axis of the spindle. Each has anisotropy. That is, the machine tool component itself and the workpiece itself have rigidity anisotropy depending on the shape, material, etc., and the machine tool components differ in rigidity due to misalignment of the components. Has a direction.

被加工物の加工においては、上記剛性の異方性に起因して、主軸の回転軸線に直交する平面において被加工物における理想加工位置に対する実加工位置のずれ量が加工負荷方向、すなわち主軸の回転軸線に直交する平面での加工時における合成した全負荷の方向に応じて異なる場合、被加工物の加工精度を悪化させるという問題がある。なお、被加工物における理想加工位置は、上記剛性の異方性がない場合における実加工位置である。   In machining a workpiece, due to the rigidity anisotropy, the deviation amount of the actual machining position from the ideal machining position on the workpiece in the plane perpendicular to the rotation axis of the spindle is the machining load direction, that is, the spindle axis. When it differs according to the direction of the total load combined at the time of machining on a plane perpendicular to the rotation axis, there is a problem that the machining accuracy of the workpiece is deteriorated. The ideal machining position on the workpiece is an actual machining position when there is no rigidity anisotropy.

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、工作機械又は被加工物の剛性の異方性により生じる被加工物の加工誤差を低減できる主軸装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a spindle device that can reduce a machining error of a workpiece caused by anisotropy of rigidity of a machine tool or a workpiece.

(請求項1)本手段に係る主軸装置は、回転工具を保持して回転駆動される主軸と、前記主軸を回転可能に支持する軸受と、を備えた工作機械の主軸装置において、前記軸受よりも前記回転工具側に設けられ、円筒内周において周方向に間隔をあけて三個以上のポケットが設けられ、前記各ポケットに流体が供給されることにより前記主軸に減衰を付加しつつ前記主軸を回転可能に支持する減衰付加軸受と、前記各ポケットに供給する前記流体の圧力及び量の少なくとも一方をそれぞれ調整して、前記主軸に対する減衰力及び支持力を変化させる調整手段と、前記工作機械又は被加工物の剛性の異方性に起因して、前記被加工物における理想加工位置に対する実加工位置のずれ量が加工負荷方向に応じて異なる場合に、前記加工負荷方向に応じて前記調整手段を制御する制御手段と、を備える。   (Claim 1) A spindle device according to the present means is a spindle device of a machine tool comprising: a spindle that is driven to rotate by holding a rotary tool; and a bearing that rotatably supports the spindle. Is provided on the rotary tool side, and three or more pockets are provided at intervals in the circumferential direction on the inner circumference of the cylinder, and fluid is supplied to the pockets to add damping to the main shaft. A damping additional bearing for rotatably supporting the shaft, an adjusting means for adjusting at least one of a pressure and an amount of the fluid supplied to each pocket to change a damping force and a supporting force with respect to the main shaft, and the machine tool Or, due to the rigidity anisotropy of the workpiece, the deviation of the actual machining position with respect to the ideal machining position of the workpiece varies depending on the machining load direction. And a control means for controlling said adjusting means Te.

制御手段は、調整手段を制御することにより、減衰付加軸受を介して工作機械又は被加工物の剛性を変更できる。よって、制御手段は、上記剛性の異方性に起因する被加工物における理想加工位置に対する実加工位置のずれ量を低減でき、被加工物の加工精度を向上できる。   The control means can change the rigidity of the machine tool or the workpiece through the damping additional bearing by controlling the adjusting means. Therefore, the control means can reduce the deviation amount of the actual machining position with respect to the ideal machining position in the workpiece due to the rigidity anisotropy, and can improve the machining accuracy of the workpiece.

(請求項2)また、前記制御手段は、前記工作機械の構成物のうち少なくとも1つの構成物の剛性の異方性に起因して、前記被加工物における理想加工位置に対する実加工位置のずれ量が加工負荷方向に応じて異なる場合に、前記加工負荷方向に応じて前記調整手段を制御するとよい。
これにより、制御手段は、工作機械の構成物の形状や材質等により構成物自体に剛性の異方性があっても位置ずれ量を低減でき、被加工物の加工精度を向上できる。
(Claim 2) Further, the control means causes a deviation of an actual machining position with respect to an ideal machining position in the workpiece due to anisotropy of rigidity of at least one of the machine tool components. When the amount varies depending on the machining load direction, the adjusting means may be controlled according to the machining load direction.
Thereby, the control means can reduce the amount of misalignment even if the structure itself has rigidity anisotropy due to the shape and material of the structure of the machine tool, and can improve the processing accuracy of the workpiece.

(請求項3)また、前記制御手段は、前記工作機械の構成物間の支持剛性の異方性に起因して、前記被加工物における理想加工位置に対する実加工位置のずれ量が加工負荷方向に応じて異なる場合に、前記加工負荷方向に応じて前記調整手段を制御するとよい。
これにより、制御手段は、工作機械の構成物同士の組付けのずれ等により構成物間に剛性の異方性があっても位置ずれ量を低減でき、被加工物の加工精度を向上できる。
(Claim 3) Further, the control means has a deviation amount of an actual machining position with respect to an ideal machining position in the workpiece due to anisotropy of a support rigidity between components of the machine tool. When it differs according to, it is good to control the said adjustment means according to the said process load direction.
As a result, the control means can reduce the amount of positional deviation even if there is rigidity anisotropy between the components due to misalignment between the components of the machine tool, and can improve the machining accuracy of the workpiece.

(請求項4)また、前記制御手段は、前記加工負荷方向に応じた前記ずれ量を、前記工作機械又は前記被加工物に実際に負荷を与えた時の前記工作機械又は前記被加工物の変位量を実測することにより、又は、前記工作機械又は前記被加工物のモデルに負荷を与えた時の前記工作機械又は前記被加工物の変位量を解析することにより、予め求めて記憶するとよい。
これにより、制御手段は、正確な位置ずれ量を反映した制御を容易に実行できる。
(Claim 4) Further, the control means is configured so that the amount of deviation according to the machining load direction is applied to the machine tool or the workpiece when the load is actually applied to the machine tool or the workpiece. It may be obtained and stored in advance by measuring the amount of displacement or by analyzing the amount of displacement of the machine tool or the workpiece when a load is applied to the model of the machine tool or the workpiece. .
Thereby, the control means can easily execute the control reflecting the accurate amount of positional deviation.

(請求項5)また、前記制御手段は、前記加工負荷方向に応じた前記ずれ量を、加工結果により予め求めて記憶するとよい。
これにより、制御手段は、実加工に即したずれ量を反映した制御を容易に実行できる。
(Claim 5) Moreover, the said control means is good to obtain | require and memorize | store the said deviation | shift amount according to the said process load direction previously by a process result.
Thereby, the control means can easily execute the control reflecting the deviation amount in accordance with the actual machining.

(請求項6)また、前記制御手段は、前記主軸の回転軸線に直交する前記被加工物の断面が楕円状となるように、前記調整手段を制御して前記被加工物を加工するとよい。
これにより、制御手段は、加工困難な楕円の穴等を高精度に加工できる。
(Claim 6) Further, the control means may process the workpiece by controlling the adjusting means so that a cross section of the workpiece orthogonal to the rotation axis of the main shaft is elliptical.
Thereby, the control means can process an elliptical hole or the like which is difficult to process with high accuracy.

本発明の実施形態の主軸装置が取り付けられる工作機械の概略図である。1 is a schematic view of a machine tool to which a spindle device of an embodiment of the present invention is attached. 図1の主軸装置の軸方向の断面図である。It is sectional drawing of the axial direction of the main axis | shaft apparatus of FIG. 図2の主軸装置の減衰付加軸受を軸線方向から見た断面図及び数値制御装置のブロック線図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the damping additional bearing of the spindle device of FIG. 2 viewed from the axial direction and a block diagram of the numerical control device. 真円の穴の加工を行う場合の図3の数値制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of the numerical control apparatus of FIG. 3 in the case of processing a perfect circle hole. 楕円の穴の加工を行う場合の図3の数値制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of the numerical control apparatus of FIG. 3 in the case of processing an elliptical hole. 工作機械の剛性の異方性に起因する被加工物における理想加工位置に対する実加工位置の位置ずれ量を被加工物の軸線方向から見た図である。It is the figure which looked at the amount of position shift of the actual processing position with respect to the ideal processing position in the work piece resulting from the rigidity anisotropy of the machine tool from the axial direction of the work piece. 被加工物に楕円の穴を加工するときの楕円の穴の基準となる真円の穴の加工状態を被加工物の軸線方向から見た図である。It is the figure which looked at the processing state of the perfect hole used as the reference | standard of the elliptical hole when processing an elliptical hole in a workpiece from the axial direction of the workpiece. 基準となる真円の穴から楕円の穴を加工するときの加工方法を説明するため被加工物を軸線方向から見た図である。It is the figure which looked at the to-be-processed object from the axial direction in order to demonstrate the processing method when processing an elliptical hole from the perfect circular hole used as a reference | standard. 被加工物に加工する楕円の穴の加工状態を被加工物の軸線方向から見た図である。It is the figure which looked at the processing state of the elliptical hole processed into a workpiece from the axial direction of the workpiece. 真円の穴から楕円の穴を加工するときの真円の穴の位相に対する加工量の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the processing amount with respect to the phase of a perfect circle hole when machining an elliptical hole from a perfect circle hole.

(工作機械の概略構成)
以下、本発明の実施形態の主軸装置が取り付けられる工作機械について図面を参照しつつ説明する。工作機械としては、3軸マシニングセンタを例に挙げて説明する。つまり、当該工作機械は、駆動軸として相互に直交する3つの直進軸(X,Y,Z軸)を有する工作機械である。なお、図3においては、図示右方向をX+方向、図示左方向をX−方向、図示上方向をY+方向、図示下方向をY−方向という。
(Schematic configuration of machine tool)
Hereinafter, a machine tool to which a spindle device of an embodiment of the present invention is attached will be described with reference to the drawings. As a machine tool, a three-axis machining center will be described as an example. That is, the machine tool is a machine tool having three rectilinear axes (X, Y, Z axes) orthogonal to each other as drive axes. In FIG. 3, the right direction in the drawing is referred to as the X + direction, the left direction in the drawing is referred to as the X− direction, the upward direction in the drawing is referred to as the Y + direction, and the downward direction in the drawing is referred to as the Y− direction.

図1に示すように、工作機械1は、ベッド2と、コラム3と、サドル4と、主軸装置5と、テーブル6と、数値制御装置8等とを備える。
ベッド2は、床面に設置されており、上面にX軸方向(水平方向)に延在する一対のレール11及びX軸方向と直交するZ軸方向(水平方向)に延在する一対のレール12が設けられる。
As shown in FIG. 1, the machine tool 1 includes a bed 2, a column 3, a saddle 4, a spindle device 5, a table 6, a numerical control device 8, and the like.
The bed 2 is installed on the floor, and has a pair of rails 11 extending on the top surface in the X-axis direction (horizontal direction) and a pair of rails extending in the Z-axis direction (horizontal direction) orthogonal to the X-axis direction. 12 is provided.

コラム3は、図略のX軸モータによりベッド2に対してX軸方向に移動可能に一対のレール11に係合される。コラム3の前側面には、X軸方向及びZ軸方向と直交するY軸方向(垂直方向)に延在する一対のレール13が設けられる。
サドル4は、図略のY軸モータによりコラム3に対してY軸方向に移動可能に一対のレール13に係合される。
The column 3 is engaged with a pair of rails 11 so as to be movable in the X-axis direction with respect to the bed 2 by an unillustrated X-axis motor. A pair of rails 13 extending in the X-axis direction and the Y-axis direction (vertical direction) orthogonal to the Z-axis direction are provided on the front side surface of the column 3.
The saddle 4 is engaged with a pair of rails 13 so as to be movable in the Y-axis direction with respect to the column 3 by an unillustrated Y-axis motor.

主軸装置5は、Z軸方向に突出するようにサドル4に設けられる。主軸装置5は、主軸20(図2参照)を内蔵の主軸モータ30(図2参照)により軸線回りに回転可能に支持する。回転工具7は、主軸20の先端に保持され、主軸20の回転に伴って回転する。また、回転工具7は、コラム3及びサドル4の移動に伴ってベッド2に対してX軸方向及びY軸方向に移動する。なお、回転工具7としては、例えば、ボールエンドミル、エンドミル、ドリル、タップ等である。
テーブル6は、図略のZ軸モータによりベッド2に対してZ軸方向に移動可能に一対のレール12に係合される。テーブル6の上面には、被加工物Wが図示しないクランプ装置により固着される。
The spindle device 5 is provided on the saddle 4 so as to protrude in the Z-axis direction. The spindle device 5 supports the spindle 20 (see FIG. 2) so as to be rotatable around an axis by a built-in spindle motor 30 (see FIG. 2). The rotary tool 7 is held at the tip of the main shaft 20 and rotates as the main shaft 20 rotates. The rotary tool 7 moves in the X-axis direction and the Y-axis direction with respect to the bed 2 as the column 3 and the saddle 4 move. The rotating tool 7 is, for example, a ball end mill, an end mill, a drill, or a tap.
The table 6 is engaged with a pair of rails 12 so as to be movable in the Z-axis direction with respect to the bed 2 by a Z-axis motor (not shown). A workpiece W is fixed to the upper surface of the table 6 by a clamping device (not shown).

数値制御装置8は、数値制御データに基づいて、主軸モータ30を駆動制御して回転工具7を回転させるとともに、コラム3、サドル4及びテーブル6の各軸モータを駆動制御して被加工物Wに対して回転工具7を相対移動させ、さらに、流体供給装置70のポンプ72(図2参照)を駆動制御するとともに第一X方向調整弁61、第一Y方向調整弁62、第二X方向調整弁63、第二Y方向調整弁64(図2、図3参照)を調整制御して被加工物Wの加工を行う。各調整弁61〜64は、本発明の「調整手段」に相当する。なお、各調整弁61〜64の調整制御については、後述する。   The numerical control device 8 drives and controls the spindle motor 30 to rotate the rotary tool 7 based on the numerical control data, and drives and controls the axis motors of the column 3, the saddle 4 and the table 6. The rotary tool 7 is relatively moved with respect to the actuator, and the pump 72 (see FIG. 2) of the fluid supply device 70 is driven and controlled, and the first X-direction adjusting valve 61, the first Y-direction adjusting valve 62, and the second X-direction. The workpiece W is processed by adjusting and controlling the adjustment valve 63 and the second Y-direction adjustment valve 64 (see FIGS. 2 and 3). Each adjustment valve 61-64 is equivalent to the "adjustment means" of this invention. The adjustment control of each of the adjustment valves 61 to 64 will be described later.

(主軸装置の概略構成)
上述の主軸装置5の概略構成について図面を参照しつつ説明する。
図2及び図3に示すように、主軸装置5は、ハウジング10と、主軸20と、主軸モータ30と、複数の転がり軸受41〜44と、減衰付加軸受50と、第一X方向調整弁61、第一Y方向調整弁62、第二X方向調整弁63及び第二Y方向調整弁64と、流体供給装置70等とを備える。
(Schematic configuration of spindle device)
A schematic configuration of the above spindle device 5 will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 2 and 3, the spindle device 5 includes a housing 10, a spindle 20, a spindle motor 30, a plurality of rolling bearings 41 to 44, a damping additional bearing 50, and a first X-direction adjusting valve 61. The first Y-direction adjusting valve 62, the second X-direction adjusting valve 63, the second Y-direction adjusting valve 64, the fluid supply device 70, and the like.

ハウジング10は、中空筒状に形成され、その中に主軸20を保持する。主軸20は、先端側(図2の左側)に回転工具7を保持し、主軸モータ30によって回転駆動される。主軸モータ30は、ハウジング10の筒内に配置されており、ハウジング10に固定されたステータ31及び主軸20に固定されたロータ32を備える。   The housing 10 is formed in a hollow cylindrical shape, and holds the main shaft 20 therein. The main shaft 20 holds the rotary tool 7 on the tip side (left side in FIG. 2) and is driven to rotate by a main shaft motor 30. The main shaft motor 30 is disposed in a cylinder of the housing 10 and includes a stator 31 fixed to the housing 10 and a rotor 32 fixed to the main shaft 20.

転がり軸受41〜44は、ハウジング10に対して主軸20を回転可能に支持する。転がり軸受41〜43は、例えば玉軸受を適用し、主軸モータ30よりも回転工具7側に配置される。一方、転がり軸受44は、例えばころ軸受を適用し、主軸モータ30より回転工具7の反対側(後端側)に配置される。つまり、転がり軸受41〜44は、主軸モータ30を軸方向中央に挟むように配置される。   The rolling bearings 41 to 44 rotatably support the main shaft 20 with respect to the housing 10. As the rolling bearings 41 to 43, for example, ball bearings are applied, and the rolling bearings 41 to 43 are arranged closer to the rotary tool 7 than the spindle motor 30. On the other hand, the rolling bearing 44 is a roller bearing, for example, and is arranged on the opposite side (rear end side) of the rotary tool 7 from the spindle motor 30. That is, the rolling bearings 41 to 44 are arranged so as to sandwich the spindle motor 30 at the center in the axial direction.

減衰付加軸受50は、例えば油などの流体による流体静圧軸受を適用し、最も回転工具7側に位置する転がり軸受41よりもさらに回転工具7側に配置される。減衰付加軸受50は、円筒内周50aにおいて周方向に一定間隔で静圧を発生させるための複数のポケット、本例では、X方向及びY方向に十字状に配置される四個の第一X方向ポケット51、第一Y方向ポケット52、第二X方向ポケット53、第二Y方向ポケット54を備える。   The damping additional bearing 50 is a hydrostatic bearing made of a fluid such as oil, for example, and is disposed further on the rotating tool 7 side than the rolling bearing 41 located on the most rotating tool 7 side. The damping additional bearing 50 is a plurality of pockets for generating static pressure at regular intervals in the circumferential direction on the cylindrical inner periphery 50a, in this example, four first Xs arranged in a cross shape in the X and Y directions. A direction pocket 51, a first Y direction pocket 52, a second X direction pocket 53, and a second Y direction pocket 54 are provided.

すなわち、第一X方向ポケット51は、主軸20に対しX−方向側に配置され、第一Y方向ポケット52は、主軸20に対しY−方向側に配置され、第二X方向ポケット53は、主軸20に対しX+方向側に配置され、第二Y方向ポケット54は、主軸20に対しY+方向側に配置される。減衰付加軸受50は、各ポケット51〜54に流体が供給されることにより主軸20に減衰を付与しつつ主軸20を回転可能に支持する。   That is, the first X-direction pocket 51 is disposed on the X-direction side with respect to the main shaft 20, the first Y-direction pocket 52 is disposed on the Y-direction side with respect to the main shaft 20, and the second X-direction pocket 53 is The second Y-direction pocket 54 is disposed on the Y + direction side with respect to the main shaft 20. The damping additional bearing 50 rotatably supports the main shaft 20 while applying damping to the main shaft 20 by supplying fluid to the pockets 51 to 54.

第一X方向調整弁61、第一Y方向調整弁62、第二X方向調整弁63、第二Y方向調整弁64は、第一X方向ポケット51、第一Y方向ポケット52、第二X方向ポケット53、第二Y方向ポケット54にそれぞれ接続される。各調整弁61〜64は、各ポケット51〜54に供給する流体の圧力や量の調整が可能な弁であり、主軸20に対する減衰力及び支持力を変化させる(本発明の「調整手段」に相当する)。   The first X-direction adjusting valve 61, the first Y-direction adjusting valve 62, the second X-direction adjusting valve 63, and the second Y-direction adjusting valve 64 are a first X-direction pocket 51, a first Y-direction pocket 52, and a second X-direction. Connected to the direction pocket 53 and the second Y-direction pocket 54, respectively. Each of the adjustment valves 61 to 64 is a valve capable of adjusting the pressure and amount of the fluid supplied to each of the pockets 51 to 54, and changes the damping force and the support force with respect to the main shaft 20 (in the “adjustment means” of the present invention). Equivalent to).

流体供給装置70は、貯留タンク71と、貯留タンク71に接続されるポンプ72等とを備える。貯留タンク71には、各ポケット51〜54に供給するための流体が貯留される。ポンプ72は、各調整弁61〜64に接続され、貯留タンク71から各調整弁61〜64に流体を供給する。   The fluid supply device 70 includes a storage tank 71, a pump 72 connected to the storage tank 71, and the like. The storage tank 71 stores a fluid to be supplied to the pockets 51 to 54. The pump 72 is connected to the regulating valves 61 to 64 and supplies a fluid from the storage tank 71 to the regulating valves 61 to 64.

(数値制御装置の概略構成)
上述の数値制御装置8の概略構成について図面を参照しつつ説明する。
図3に示すように、数値制御装置8は、第一X方向調整部81と、第一Y方向調整部82と、第二X方向調整部83と、第二Y方向調整部84と、記憶部85と、加工制御部86等とを備える。各調整部81〜84は、本発明の「制御手段」に相当する。
(Schematic configuration of numerical controller)
A schematic configuration of the numerical controller 8 will be described with reference to the drawings.
As illustrated in FIG. 3, the numerical control device 8 includes a first X direction adjustment unit 81, a first Y direction adjustment unit 82, a second X direction adjustment unit 83, a second Y direction adjustment unit 84, and a storage. Unit 85, a processing control unit 86, and the like. Each adjustment part 81-84 is corresponded to the "control means" of this invention.

ここで、背景技術でも述べたように、一般的に、主軸装置5を備える工作機械1の構成物(例えば、コラム3やベッド2等)自体、工作機械1の構成物間(例えば、主軸20がハウジング10に支持されている部分等)、工作機械1で加工される被加工物W自体は、主軸20の回転軸線に直交する平面において剛性の異方性をそれぞれ有する。そして、被加工物Wの加工においては、上記剛性の異方性に起因して、主軸20の回転軸線に直交する平面において被加工物Wにおける理想加工位置に対する実加工位置のずれ量(以下、単に「位置ずれ量」という)が加工負荷方向に応じて異なる場合、被加工物Wの加工精度を悪化させるという問題がある。   Here, as described in the background art, generally, the components (for example, the column 3 and the bed 2) of the machine tool 1 including the spindle device 5 itself and the components (for example, the spindle 20) of the machine tool 1 are included. The workpiece W itself machined by the machine tool 1 has rigidity anisotropy in a plane perpendicular to the rotation axis of the main shaft 20. In the processing of the workpiece W, due to the rigidity anisotropy, the deviation amount of the actual machining position with respect to the ideal machining position in the workpiece W on the plane perpendicular to the rotation axis of the main shaft 20 (hereinafter, When the “positional displacement amount” is simply different depending on the machining load direction, there is a problem that the machining accuracy of the workpiece W is deteriorated.

そこで、本実施形態の主軸装置5には、被加工物Wの加工精度を向上させる方向に各剛性を変化させる、すなわち上記剛性の異方性をキャンセルして加工負荷方向に応じた位置ずれ量を低減して被加工物Wの加工精度を向上するため、第一X方向ポケット51、第一Y方向ポケット52、第二X方向ポケット53、第二Y方向ポケット54を有する減衰付加軸受50、各ポケット51〜54に流体を供給する第一X方向調整弁61、第一Y方向調整弁62、第二X方向調整弁63、第二Y方向調整弁64、及び各調整弁61〜64を調整制御する第一X方向調整部81、第一Y方向調整部82、第二X方向調整部83、第二Y方向調整部84を備える。   Therefore, in the spindle device 5 of the present embodiment, each stiffness is changed in a direction to improve the machining accuracy of the workpiece W, that is, the positional deviation amount corresponding to the machining load direction is canceled by canceling the rigidity anisotropy. To improve the processing accuracy of the workpiece W, the damping additional bearing 50 having the first X-direction pocket 51, the first Y-direction pocket 52, the second X-direction pocket 53, and the second Y-direction pocket 54, The first X-direction adjusting valve 61, the first Y-direction adjusting valve 62, the second X-direction adjusting valve 63, the second Y-direction adjusting valve 64, and the adjusting valves 61 to 64 that supply fluid to the pockets 51 to 54 are provided. A first X-direction adjusting unit 81, a first Y-direction adjusting unit 82, a second X-direction adjusting unit 83, and a second Y-direction adjusting unit 84 that perform adjustment control are provided.

記憶部85には、工作機械1の構成物自体の剛性の異方性に起因する加工負荷方向に応じた位置ずれ量と、当該位置ずれ量を低減させるための各調整弁61〜64の圧力や量とのテーブル、工作機械1の構成物間の剛性の異方性に起因する加工負荷方向に応じた位置ずれ量と、当該位置ずれ量を低減させるための各調整弁61〜64の圧力や量とのテーブル、被加工物W自体の剛性の異方性に起因する加工負荷方向に応じた位置ずれ量と、当該位置ずれ量を低減させるための各調整弁61〜64の圧力や量とのテーブル、その他の被加工物Wの加工に必要な加工データ等を含む数値制御データ等が記憶される。   The storage unit 85 includes a displacement amount corresponding to the machining load direction due to the rigidity anisotropy of the component itself of the machine tool 1, and the pressures of the adjustment valves 61 to 64 for reducing the displacement amount. The amount of misalignment corresponding to the machining load direction caused by the rigidity anisotropy between the components of the table and the machine tool 1, and the pressure of each adjustment valve 61 to 64 for reducing the amount of misalignment Table, the amount of displacement according to the processing load direction due to the rigidity anisotropy of the workpiece W itself, and the pressure and amount of each adjustment valve 61 to 64 for reducing the amount of displacement And other numerical control data including machining data necessary for machining the workpiece W are stored.

加工負荷方向に応じた位置ずれ量は、工作機械1又は被加工物Wに実際に負荷を与えた時の工作機械1又は被加工物Wの変位量を実測することにより、もしくは工作機械1又は被加工物Wのモデルに負荷を与えた時の工作機械1又は被加工物Wの変位量を解析することにより、予め求められる。これにより、数値制御装置8は、正確な加工負荷方向に応じた位置ずれ量を反映した制御を容易に実行できる。また、加工負荷方向に応じた位置ずれ量は、加工結果、すなわち試し加工後の被加工物Wの寸法精度を測定することにより、予め求められる。これにより、数値制御装置8は、実加工に即した加工負荷方向に応じた位置ずれ量を反映した制御を容易に実行できる。変位量の実測は、例えば、既知のハンマリング法やロードセルを用いる方法で行う。変位量の解析は、例えば、既知の有限要素構造解析による方法等で行う。位置ずれ量を低減させるための各調整弁61〜64の圧力や量は、実験により予め求められる。   The amount of displacement according to the machining load direction is determined by actually measuring the amount of displacement of the machine tool 1 or the workpiece W when a load is actually applied to the machine tool 1 or the workpiece W, or the machine tool 1 or It is obtained in advance by analyzing the amount of displacement of the machine tool 1 or the workpiece W when a load is applied to the model of the workpiece W. Thereby, the numerical control device 8 can easily execute the control reflecting the positional deviation amount according to the accurate machining load direction. Further, the amount of displacement according to the machining load direction is obtained in advance by measuring the machining result, that is, the dimensional accuracy of the workpiece W after the trial machining. As a result, the numerical control device 8 can easily execute control that reflects the amount of displacement according to the machining load direction in accordance with actual machining. For example, the displacement amount is actually measured by a known hammering method or a method using a load cell. The amount of displacement is analyzed by, for example, a known finite element structure analysis method. The pressure and amount of each of the regulating valves 61 to 64 for reducing the amount of displacement are obtained in advance by experiments.

各調整部81〜84は、記憶部85から数値制御データを読み出して解析し、流体供給装置70のポンプ72を駆動制御し、各調整弁61〜64をそれぞれ調整制御して各ポケット51〜54に供給する流体の圧力又は量を設定し、剛性の異方性をキャンセルして加工負荷方向に応じた位置ずれ量を低減する。減衰付加軸受50は、最も回転工具7側に位置する転がり軸受41よりもさらに回転工具7側に配置されるので、各調整部81〜84は、各調整弁61〜64をそれぞれ調整制御して各ポケット51〜54に供給する流体の圧力又は量を設定することにより、主軸20のオフセット及び傾きのキャンセルが可能となる。   Each adjustment part 81-84 reads and analyzes numerical control data from the memory | storage part 85, drives and controls the pump 72 of the fluid supply apparatus 70, adjusts and controls each adjustment valve 61-64, respectively, and each pocket 51-54. The pressure or amount of the fluid to be supplied to is set to cancel the rigidity anisotropy and reduce the amount of misalignment according to the machining load direction. Since the damping additional bearing 50 is disposed on the rotating tool 7 side further than the rolling bearing 41 positioned closest to the rotating tool 7 side, the adjusting units 81 to 84 adjust and control the adjusting valves 61 to 64, respectively. By setting the pressure or amount of the fluid supplied to each of the pockets 51 to 54, the offset and inclination of the main shaft 20 can be canceled.

加工制御部86は、記憶部85から数値制御データを読み出して解析し、主軸モータ30を駆動制御して回転工具7を回転させるとともに、コラム3、サドル4及びテーブル6の各軸モータを駆動制御して被加工物Wに対して回転工具7を相対移動させ、被加工物Wの加工を行う。   The machining control unit 86 reads and analyzes numerical control data from the storage unit 85, drives and controls the spindle motor 30 to rotate the rotary tool 7, and drives and controls the axis motors of the column 3, the saddle 4 and the table 6. Then, the rotary tool 7 is moved relative to the workpiece W to process the workpiece W.

(工作機械の加工動作)
先ず、上述の工作機械1で真円の穴を加工する場合の動作について説明する。例えば、図5に示すように、主軸20の回転軸線に直交する断面が真円の穴Haを試し加工したとき、工作機械1の構成物のうちコラム3自体の剛性に異方性があるために、真円の穴Haの中心点Cが、主軸20の回転中心20aに対しX+方向にΔxw、Y+方向にΔywだけ位置ずれしていたとする。
(Machine tool machining operations)
First, the operation in the case of machining a perfect hole with the machine tool 1 described above will be described. For example, as shown in FIG. 5, when a hole Ha having a perfectly circular cross section perpendicular to the rotation axis of the main shaft 20 is trial-processed, the rigidity of the column 3 itself among the components of the machine tool 1 is anisotropic. In addition, it is assumed that the center point C of the perfect hole Ha is displaced from the rotation center 20a of the main shaft 20 by Δxw in the X + direction and Δyw in the Y + direction.

先ず、数値制御装置8は、工作機械1の構成物のうちコラム3自体の剛性の異方性をキャンセルする(図4AのステップS1)。具体的には、第一、第二X方向調整部81,83は、記憶部85に記憶されたコラム3自体の剛性の異方性に起因する加工負荷方向に応じた位置ずれ量と、当該位置ずれ量を低減させるための各調整弁61〜64の圧力や量とのテーブルを参照し、X+方向の変位量Δxwを低減するために、第一X方向調整弁61を調整制御して第一X方向ポケット51の圧力や量を低下させるとともに、第二X方向調整弁63を調整制御して第二X方向ポケット53の圧力や量を上昇させる。   First, the numerical controller 8 cancels the rigidity anisotropy of the column 3 itself among the components of the machine tool 1 (step S1 in FIG. 4A). Specifically, the first and second X-direction adjusting units 81 and 83 include the positional deviation amount corresponding to the machining load direction caused by the rigidity anisotropy of the column 3 itself stored in the storage unit 85, and With reference to a table of pressures and amounts of the adjustment valves 61 to 64 for reducing the displacement amount, the first X-direction adjustment valve 61 is adjusted and controlled to reduce the displacement amount Δxw in the X + direction. While reducing the pressure and amount of the first X-direction pocket 51, the second X-direction adjusting valve 63 is adjusted and controlled to increase the pressure and amount of the second X-direction pocket 53.

さらに、第一、第二Y方向調整部82は、Y+方向の変位量Δywを低減するために、第一Y方向調整弁62を調整制御して第一Y方向ポケット52の圧力や量を低下させるとともに、第二Y方向調整弁64を調整制御して第二Y方向ポケット54の圧力や量を上昇させる。これにより、数値制御装置8は、コラム3自体の剛性の異方性をキャンセルできる。   Further, the first and second Y-direction adjusting units 82 adjust and control the first Y-direction adjusting valve 62 to reduce the pressure and amount of the first Y-direction pocket 52 in order to reduce the displacement amount Δyw in the Y + direction. At the same time, the second Y-direction adjusting valve 64 is adjusted and controlled to increase the pressure and amount of the second Y-direction pocket 54. Thereby, the numerical controller 8 can cancel the rigidity anisotropy of the column 3 itself.

そして、数値制御装置8は、被加工物Wに対し真円の穴Haの加工を行う(図4AのステップS2)。具体的には、加工制御部86は、真円の穴Haを被加工物Wに加工するために、主軸モータ30を駆動制御して回転工具7を回転させるとともに、コラム3、サドル4及びテーブル6の各軸モータを駆動制御して被加工物Wに対して回転工具7を相対移動させる。そして、数値制御装置8は、真円の穴Haの加工が完了するまで加工を継続し(図4AのステップS3,S2)、真円の穴Haの加工が完了したら全ての処理を終了する。この場合、コラム3自体の剛性の異方性は、キャンセルされているので、数値制御装置8は、真円の穴Haの中心点Cを主軸20の回転中心20aに略一致させることができ、真円の穴Haを高精度に加工できる。   Then, the numerical control device 8 processes a perfect hole Ha on the workpiece W (step S2 in FIG. 4A). Specifically, the machining control unit 86 drives and controls the spindle motor 30 to rotate the rotary tool 7 and machine the column 3, the saddle 4 and the table to machine the perfect hole Ha into the workpiece W. The rotary tool 7 is moved relative to the workpiece W by driving and controlling the motors 6. Then, the numerical controller 8 continues the processing until the processing of the perfect hole Ha is completed (Steps S3 and S2 in FIG. 4A), and when the processing of the perfect hole Ha is completed, all the processes are finished. In this case, since the rigidity anisotropy of the column 3 itself has been canceled, the numerical controller 8 can make the center point C of the perfectly circular hole Ha substantially coincide with the rotation center 20a of the main shaft 20, A perfectly circular hole Ha can be machined with high accuracy.

次に、上述のコラム3自体の剛性の異方性をキャンセルした工作機械1で楕円の穴を加工する場合の動作について説明する。例えば、図8に示すように、主軸20の回転軸線に直交する断面が長径a、短径bの楕円の穴H3を被加工物Wに加工する場合を図面を参照しつつ説明する。   Next, an operation in the case of machining an elliptical hole with the machine tool 1 in which the rigidity anisotropy of the column 3 itself is canceled will be described. For example, as shown in FIG. 8, a case where an elliptical hole H3 having a cross section perpendicular to the rotation axis of the main shaft 20 having a major axis a and a minor axis b is machined into a workpiece W will be described with reference to the drawings.

数値制御装置8は、被加工物Wに楕円の穴H3の基準となる真円の穴H1(図6参照)を加工する(図4BのステップS1)。具体的には、加工制御部86は、図6に示すように、主軸20の回転軸線に直交する断面が直径c(<b)の真円の穴H1を被加工物Wに加工するために、主軸モータ30を駆動制御して回転工具7を回転させるとともに、コラム3、サドル4及びテーブル6の各軸モータを駆動制御して被加工物Wに対して回転工具7を相対移動させる。この場合、コラム3自体の剛性の異方性は、キャンセルされているので、真円の穴H1を高精度に加工できる。   The numerical controller 8 processes a perfect hole H1 (see FIG. 6) serving as a reference for the elliptical hole H3 in the workpiece W (step S1 in FIG. 4B). Specifically, as shown in FIG. 6, the machining control unit 86 is configured to process a perfect hole H1 having a diameter c (<b) in a cross section perpendicular to the rotation axis of the main shaft 20 into the workpiece W. The spindle motor 30 is driven and controlled to rotate the rotary tool 7, and the axis motors of the column 3, saddle 4 and table 6 are driven and controlled to move the rotary tool 7 relative to the workpiece W. In this case, since the rigidity anisotropy of the column 3 itself is canceled, the perfect hole H1 can be processed with high accuracy.

次に、数値制御装置8は、真円の穴H1に基づいて楕円の穴H3を加工する(図4BのステップS2)。具体的には、加工制御部86は、真円の穴H1の加工が完了したら、図7に示すように、真円の穴H1を基準に主軸20の回転軸線に直交する断面が直径bの真円の穴H2を被加工物Wに加工するために、主軸モータ30を駆動制御して回転工具7を回転させるとともに、コラム3、サドル4及びテーブル6の各軸モータを駆動制御して被加工物Wに対して回転工具7を相対移動させる。同時に、第一、第二X方向調整部81,82は、加工制御部86による真円の穴H2の加工時に、主軸20の回転軸線に直交する断面が長径a、短径bの楕円形状の穴H3を被加工物Wに加工するために、主軸20の剛性を変化させる。   Next, the numerical controller 8 processes the elliptical hole H3 based on the perfect hole H1 (step S2 in FIG. 4B). Specifically, when the processing of the perfect hole H1 is completed, the processing control unit 86, as shown in FIG. 7, has a cross section perpendicular to the rotation axis of the main shaft 20 with a diameter b with respect to the perfect hole H1. In order to machine the round hole H2 into the workpiece W, the spindle motor 30 is driven and controlled to rotate the rotary tool 7, and the axis motors of the column 3, saddle 4 and table 6 are driven and controlled. The rotary tool 7 is moved relative to the workpiece W. At the same time, the first and second X-direction adjusting units 81 and 82 are elliptical in shape with a cross section orthogonal to the rotation axis of the main shaft 20 having a major axis a and a minor axis b when machining the perfect hole H2 by the machining control unit 86. In order to process the hole H3 into the workpiece W, the rigidity of the main shaft 20 is changed.

すなわち、図7に示すように、真円の穴H1の加工時のX方向の加工点が、真円の穴H1の位相0度から90度に移動するにつれて、加工量が徐々に増加するように、第一X方向調整部81は、第一X方向調整弁61を調整制御して第一X方向ポケット51の圧力や量を徐々に下降させ、第二X方向調整部83は、第二X方向調整弁63を調整制御して第二X方向ポケット53の圧力や量を徐々に上昇させる。最終的な加工量は、図9に示すように、真円の穴H1の位相が0度から90度までの間で(b−c)/2から(a−c)/2まで増加すればよいので、徐々に増加する加工量は、例えば楕円の穴H3の相似形の曲線G1のように変化させればよい。   That is, as shown in FIG. 7, the machining amount gradually increases as the machining point in the X direction when machining the perfect hole H1 moves from 0 degrees to 90 degrees in the perfect hole H1. The first X-direction adjusting unit 81 adjusts and controls the first X-direction adjusting valve 61 to gradually lower the pressure and amount of the first X-direction pocket 51, and the second X-direction adjusting unit 83 The X direction adjustment valve 63 is adjusted and controlled to gradually increase the pressure and amount of the second X direction pocket 53. As shown in FIG. 9, if the phase of the perfect hole H1 increases from (bc) / 2 to (ac) / 2 between 0 degrees and 90 degrees, the final processing amount is as shown in FIG. Therefore, the gradually increasing amount of processing may be changed, for example, like a similar curve G1 of the elliptical hole H3.

そして、図7に示すように、真円の穴H1の加工時のX方向の加工点が、真円の穴H1の位相90度から180度に移動するにつれて、加工量が徐々に減少するように、第一X方向調整部81は、第一X方向調整弁61を調整制御して第一X方向ポケット51の圧力や量を徐々に上昇させ、第二X方向調整部83は、第二X方向調整弁63を調整制御して第二X方向ポケット53の圧力や量を徐々に下降させる。最終的な加工量は、図9に示すように、真円の穴H1の位相が90度から180度までの間で(a−c)/2から(b−c)/2まで減少すればよいので、徐々に減少する加工量は、例えば楕円の穴H3の相似形の曲線G2のように変化させればよい。   Then, as shown in FIG. 7, the machining amount gradually decreases as the machining point in the X direction during machining of the perfect hole H1 moves from the phase 90 degrees of the perfect hole H1 to 180 degrees. The first X-direction adjusting unit 81 adjusts and controls the first X-direction adjusting valve 61 to gradually increase the pressure and amount of the first X-direction pocket 51, and the second X-direction adjusting unit 83 The pressure and amount of the second X-direction pocket 53 are gradually lowered by adjusting and controlling the X-direction adjusting valve 63. As shown in FIG. 9, if the phase of the perfect hole H1 is reduced from (ac) / 2 to (bc) / 2 between 90 degrees and 180 degrees as shown in FIG. Therefore, the amount of processing that gradually decreases may be changed like a curve G2 having a similar shape of the elliptical hole H3.

以降、第一、第二X方向調整部81,82は、X方向の加工点が真円の穴H1の位相180度から270度に移動するにつれて、上述の真円の穴H1の位相0度から90度に移動するときと同じ制御を行い、X方向の加工点が真円の穴H1の位相270度から360度(0度)に移動するにつれて、上述の穴H1の位相90度から180度に移動するときと同じ制御を行う。   Thereafter, the first and second X-direction adjusting parts 81 and 82 move the X-direction machining point from the phase 180 degrees of the perfect hole H1 to 270 degrees, and the phase 0 degree of the perfect hole H1 described above. The same control as when moving from 90 degrees to 90 degrees is performed, and as the machining point in the X direction moves from 270 degrees to 360 degrees (0 degrees) of the hole H1 in a perfect circle, the phase from 90 degrees to 180 degrees of the hole H1 described above. The same control is performed as when moving every time.

そして、数値制御装置8は、楕円の穴H3の加工が完了するまで加工を継続し(図4BのステップS3,S2)、図8に示すように、楕円の穴H3の加工が完了したら全ての処理を終了する。具体的には、加工制御部86、第一X方向調整部81及び第二X方向調整部83は、X方向の径がa、Y方向の径がbに達するまで上述の加工制御を継続し、X方向の径がa、Y方向の径がbに達したら、加工制御を終了する。以上により、被加工物Wには、主軸20の回転軸線に直交する断面が長径a、短径bの楕円の穴H3が高精度に加工される。   Then, the numerical control device 8 continues the processing until the processing of the elliptical hole H3 is completed (steps S3 and S2 in FIG. 4B). As shown in FIG. The process ends. Specifically, the machining control unit 86, the first X-direction adjusting unit 81, and the second X-direction adjusting unit 83 continue the above-described machining control until the X-direction diameter reaches a and the Y-direction diameter reaches b. When the diameter in the X direction reaches a and the diameter in the Y direction reaches b, the machining control ends. As described above, an elliptical hole H3 having a major axis a and a minor axis b in the cross section perpendicular to the rotation axis of the main shaft 20 is processed in the workpiece W with high accuracy.

以上のように、数値制御装置8の第一X方向調整部81、第一Y方向調整部82、第二X方向調整部83、第二Y方向調整部84は、第一X方向調整弁61、第一Y方向調整弁62、第二X方向調整弁63、第二Y方向調整弁64をそれぞれ制御することにより、減衰付加軸受50を介して工作機械1又は被加工物Wの剛性を変更できる。よって、数値制御装置8は、上記剛性の異方性に起因する被加工物Wにおける理想加工位置に対する実加工位置のずれ量を低減でき、被加工物Wの加工精度を向上できる。
なお、上述の実施形態においては、減衰付加軸受50は、四個のポケット51〜54を有する構成としたが、三個以上のポケットを有する減衰付加軸受であれば同様の効果が得られる。
As described above, the first X direction adjusting unit 81, the first Y direction adjusting unit 82, the second X direction adjusting unit 83, and the second Y direction adjusting unit 84 of the numerical controller 8 are the first X direction adjusting valve 61. The rigidity of the machine tool 1 or the workpiece W is changed via the damping additional bearing 50 by controlling the first Y direction adjusting valve 62, the second X direction adjusting valve 63, and the second Y direction adjusting valve 64, respectively. it can. Therefore, the numerical control device 8 can reduce the deviation amount of the actual machining position with respect to the ideal machining position in the workpiece W due to the rigidity anisotropy, and can improve the machining accuracy of the workpiece W.
In addition, in the above-mentioned embodiment, although the damping addition bearing 50 was set as the structure which has the four pockets 51-54, the same effect will be acquired if it is a damping addition bearing which has three or more pockets.

1…工作機械、 5…主軸装置、 7…回転工具、 8…数値制御装置、20…主軸、 41〜44…転がり軸受、 50…減衰付加軸受、 50a…円筒内周、 51…第一X方向ポケット、 52…第一Y方向ポケット、 53…第二X方向ポケット、 54…第二Y方向ポケット、 61…第一X方向調整弁、 62…第一Y方向調整弁、 63…第二X方向調整弁、 64…第二Y方向調整弁、 70…流体供給装置、 81…第一X方向調整部、 82…第一Y方向調整部、 83…第二X方向調整部、 84…第二Y方向調整部、 85…記憶部、 86…加工制御部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Machine tool, 5 ... Main shaft apparatus, 7 ... Rotary tool, 8 ... Numerical control apparatus, 20 ... Main shaft, 41-44 ... Rolling bearing, 50 ... Damping addition bearing, 50a ... Cylindrical inner periphery, 51 ... First X direction Pocket, 52 ... first Y-direction pocket, 53 ... second X-direction pocket, 54 ... second Y-direction pocket, 61 ... first X-direction adjustment valve, 62 ... first Y-direction adjustment valve, 63 ... second X-direction Adjustment valve, 64 ... second Y direction adjustment valve, 70 ... fluid supply device, 81 ... first X direction adjustment unit, 82 ... first Y direction adjustment unit, 83 ... second X direction adjustment unit, 84 ... second Y Direction adjustment unit, 85 ... storage unit, 86 ... processing control unit.

Claims (6)

回転工具を保持して回転駆動される主軸と、
前記主軸を回転可能に支持する軸受と、
を備えた工作機械の主軸装置において、
前記軸受よりも前記回転工具側に設けられ、円筒内周において周方向に間隔をあけて三個以上のポケットが設けられ、前記各ポケットに流体が供給されることにより前記主軸に減衰を付加しつつ前記主軸を回転可能に支持する減衰付加軸受と、
前記各ポケットに供給する前記流体の圧力及び量の少なくとも一方をそれぞれ調整して、前記主軸に対する減衰力及び支持力を変化させる調整手段と、
前記工作機械又は被加工物の剛性の異方性に起因して、前記被加工物における理想加工位置に対する実加工位置のずれ量が加工負荷方向に応じて異なる場合に、前記加工負荷方向に応じて前記調整手段を制御する制御手段と、
を備える、主軸装置。
A spindle driven to rotate while holding a rotating tool;
A bearing that rotatably supports the main shaft;
In the spindle device of a machine tool equipped with
Three or more pockets are provided on the rotary tool side of the bearing and spaced circumferentially on the inner periphery of the cylinder, and fluid is supplied to the pockets to add damping to the main shaft. And a damping additional bearing that rotatably supports the main shaft,
Adjusting means for adjusting at least one of the pressure and the amount of the fluid supplied to each pocket to change the damping force and the supporting force with respect to the main shaft;
Due to the anisotropy of the rigidity of the machine tool or workpiece, if the amount of deviation of the actual machining position from the ideal machining position on the workpiece differs depending on the machining load direction, Control means for controlling the adjusting means;
A spindle device comprising:
前記制御手段は、前記工作機械の構成物のうち少なくとも1つの構成物の剛性の異方性に起因して、前記被加工物における理想加工位置に対する実加工位置のずれ量が加工負荷方向に応じて異なる場合に、前記加工負荷方向に応じて前記調整手段を制御する、請求項1に記載の主軸装置。   The control means is configured so that a deviation amount of an actual machining position with respect to an ideal machining position in the workpiece depends on a machining load direction due to anisotropy of rigidity of at least one of the machine tool components. 2. The spindle device according to claim 1, wherein the adjusting unit is controlled in accordance with the machining load direction when the machining load directions differ. 前記制御手段は、前記工作機械の構成物間の支持剛性の異方性に起因して、前記被加工物における理想加工位置に対する実加工位置のずれ量が加工負荷方向に応じて異なる場合に、前記加工負荷方向に応じて前記調整手段を制御する、請求項1又は2に記載の主軸装置。   When the amount of deviation of the actual machining position with respect to the ideal machining position in the workpiece differs depending on the machining load direction due to the anisotropy of the support rigidity between the components of the machine tool, 3. The spindle device according to claim 1, wherein the adjusting unit is controlled according to the machining load direction. 前記制御手段は、前記加工負荷方向に応じた前記ずれ量を、前記工作機械又は前記被加工物に実際に負荷を与えた時の前記工作機械又は前記被加工物の変位量を実測することにより、又は、前記工作機械又は前記被加工物のモデルに負荷を与えた時の前記工作機械又は前記被加工物の変位量を解析することにより、予め求めて記憶する、請求項1〜3の何れか一項に記載の主軸装置。   The control means measures the displacement amount according to the machining load direction by actually measuring the displacement amount of the machine tool or the workpiece when a load is actually applied to the machine tool or the workpiece. Or any one of claims 1 to 3 which is obtained and stored in advance by analyzing a displacement amount of the machine tool or the workpiece when a load is applied to a model of the machine tool or the workpiece. A spindle device according to claim 1. 前記制御手段は、前記加工負荷方向に応じた前記ずれ量を、加工結果により予め求めて記憶する、請求項1〜3の何れか一項に記載の主軸装置。   The spindle device according to any one of claims 1 to 3, wherein the control unit obtains and stores the deviation amount according to the machining load direction in advance based on a machining result. 前記制御手段は、前記主軸の回転軸線に直交する前記被加工物の断面が楕円状となるように、前記調整手段を制御して前記被加工物を加工する、請求項1〜5の何れか一項に記載の主軸装置。   The said control means controls the said adjustment means, and processes the said workpiece so that the cross section of the said workpiece orthogonal to the rotating shaft line of the said main axis | shaft may become elliptical. The spindle device according to one item.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020520813A (en) * 2017-05-23 2020-07-16 ヨット ゲー ヴァイサー ゼーネ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフトJ.G. Weisser Soehne GmbH & Co. KG Turning equipment, use of hydrostatic bearings and method of turning workpieces

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JP7275047B2 (en) 2017-05-23 2023-05-17 ヨット ゲー ヴァイサー ゼーネ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト Turning equipment, use of hydrostatic bearings and methods of turning workpieces

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