JP2021104549A - Machine tool - Google Patents

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大二郎 吉川
Daijiro YOSHIKAWA
大二郎 吉川
洋平 浅羽
Yohei ASABA
洋平 浅羽
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Abstract

To provide effective measures against heat generated by the motor onto a ball screw shaft for moving a movable table.SOLUTION: A machine tool comprises: a screw shaft; a ball screw motor 41 for rotating the screw shaft; a ball screw nut which engages with the screw shaft, and moves along the screw shaft according to rotation of the screw shaft; a movable table 60 which moves together with the ball screw nut; and an oil air supply part 50 which supplies oil air, in which a lubricant and air are mixed, to the ball screw nut. The ball screw nut is attached to the movable table at a position on the motor side with respect to a center of the movable table in a longer direction of the screw shaft.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、工作機械に関する。 The present invention relates to a machine tool.

送りねじのナット部を潤滑する間欠給油装置と、間欠給油装置の給油管路に接続された圧縮空気供給源と、を含み、潤滑と冷却とを交互に行う構成が開示されている(特許文献1参照)。
また、潤滑油が混入された圧縮空気を工作機械送り系のナットとボールねじの隙間等の潤滑箇所に送る構成が開示されている(特許文献2参照)。
A configuration is disclosed in which an intermittent lubrication device for lubricating a nut portion of a lead screw and a compressed air supply source connected to a lubrication pipeline of the intermittent lubrication device are included, and lubrication and cooling are alternately performed (Patent Documents). 1).
Further, a configuration is disclosed in which compressed air mixed with lubricating oil is sent to a lubricated portion such as a gap between a nut and a ball screw of a machine tool feed system (see Patent Document 2).

実公平3‐54832号Real Fairness 3-54832 実公平5‐29805号Real Fairness 5-29805

ねじ軸の回転によりナットを直線移動させるボールねじの構成においては、ねじ軸を回転させるためのモータが用いられる。モータは、動力源であると同時に熱源でもある。モータによる発熱は、ねじ軸やその他の部材の熱変位の原因となる。そのため、モータが発する熱への対策が必要である。 In the configuration of a ball screw in which the nut is linearly moved by the rotation of the screw shaft, a motor for rotating the screw shaft is used. A motor is both a power source and a heat source. The heat generated by the motor causes thermal displacement of the screw shaft and other members. Therefore, it is necessary to take measures against the heat generated by the motor.

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、モータの発熱による熱変位の抑制に有効な構成を提供する。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides an effective configuration for suppressing thermal displacement due to heat generation of a motor.

本発明の態様の1つは、工作機械であって、ねじ軸と、前記ねじ軸を回転させるモータと、前記ねじ軸に係合し、前記ねじ軸の回転に応じて前記ねじ軸に沿って移動するボールねじナットと、前記ボールねじナットと共に移動する移動テーブルと、潤滑油と空気とを混合したオイルエアを前記ボールねじナットへ供給するオイルエア供給部と、を備え、前記ボールねじナットは、前記ねじ軸の長手方向において、前記移動テーブルの中心よりも前記モータ側の位置で前記移動テーブルに取り付けられている。 One aspect of the present invention is a machine tool, which engages with a screw shaft, a motor for rotating the screw shaft, and the screw shaft, and along the screw shaft in response to the rotation of the screw shaft. The ball screw nut includes a moving ball screw nut, a moving table that moves together with the ball screw nut, and an oil air supply unit that supplies oil air mixed with lubricating oil and air to the ball screw nut. It is attached to the moving table at a position closer to the motor than the center of the moving table in the longitudinal direction of the screw shaft.

前記構成によれば、オイルエアの供給を受けるボールねじナットは、移動テーブルのモータに近い位置に取り付けられている。そのため、ボールねじナットの冷却で、モータに近い位置を冷やすことができ、モータの発熱による熱変位を抑制することができる。 According to the above configuration, the ball screw nut that receives the oil air supply is attached at a position close to the motor of the moving table. Therefore, by cooling the ball screw nut, the position close to the motor can be cooled, and the thermal displacement due to the heat generated by the motor can be suppressed.

NC旋盤の各部の接続関係を簡易的に示すブロック図。The block diagram which shows the connection relation of each part of an NC lathe simply. NC旋盤の一部構成を示す図。The figure which shows a part structure of an NC lathe. 移動テーブルとボールねじナットとの関係をX軸と平行な向きの視点で示す図。The figure which shows the relationship between a moving table and a ball screw nut from the viewpoint of the direction parallel to the X axis. NC旋盤の構成例を模式的に示す図。The figure which shows the structural example of NC lathe schematically.

以下、各図を参照しながら本発明の実施形態を説明する。各図は、本実施形態を説明するための例示に過ぎない。また、各図は例示であるため、形状や比率等が互いに整合していなかったり、一部の図示が省略されていたりすることもあるが、そのような不整合や省略は、説明に影響を及ぼさない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to each figure. Each figure is merely an example for explaining the present embodiment. In addition, since each figure is an example, the shapes, ratios, etc. may not be consistent with each other, or some of the figures may be omitted, but such inconsistency or omission affects the explanation. Not reachable.

図1は、本実施形態にかかるNC(Numerical Control)旋盤10を構成する各部の接続関係を、ブロック図により簡易的に示している。NC旋盤10は工作機械の一種である。NC旋盤10は、コンピューターとしてのNC装置11を有する。NC装置11は、加工プログラムを搭載しており、加工プログラムに従って、主軸20や刃物台30やボールねじ40といった、加工に必要な各部の動きを数値制御する。 FIG. 1 simply shows the connection relationship of each part constituting the NC (Numerical Control) lathe 10 according to the present embodiment by a block diagram. The NC lathe 10 is a kind of machine tool. The NC lathe 10 has an NC device 11 as a computer. The NC device 11 is equipped with a machining program, and numerically controls the movement of each part necessary for machining, such as the spindle 20, the tool post 30, and the ball screw 40, according to the machining program.

NC装置11は、例えば、主軸モータ21、X軸モータ31、Y軸モータ32、ボールねじモータ41、オイルエア供給部50といった各部と接続し、これら各部の駆動を制御する。主軸モータ21は、主軸20を回転させるためのモータである。主軸20は、加工対象物である棒状のワークWを把持した状態で回転可能である。主軸20や主軸20が把持するワークWの軸心を、Z軸とも呼ぶ。 The NC device 11 is connected to, for example, each part such as a spindle motor 21, an X-axis motor 31, a Y-axis motor 32, a ball screw motor 41, and an oil air supply unit 50, and controls the drive of each part. The spindle motor 21 is a motor for rotating the spindle 20. The spindle 20 can rotate while gripping the rod-shaped work W, which is the object to be machined. The axis of the work W held by the spindle 20 and the spindle 20 is also referred to as a Z axis.

X軸モータ31は、刃物台30をX軸のプラス方向やマイナス方向に移動させるためのモータであり、Y軸モータ32は、刃物台30をY軸のプラス方向やマイナス方向に移動させるためのモータである。X軸およびY軸はいずれもZ軸に対して垂直であり、かつ、X軸とY軸とは直交している。刃物台30は、ワークWを加工するための刃物を一つ以上支持している。刃物を工具とも呼ぶ。 The X-axis motor 31 is a motor for moving the tool post 30 in the positive or negative direction of the X-axis, and the Y-axis motor 32 is for moving the tool post 30 in the positive or negative direction of the Y-axis. It is a motor. Both the X-axis and the Y-axis are perpendicular to the Z-axis, and the X-axis and the Y-axis are orthogonal to each other. The tool post 30 supports one or more blades for processing the work W. A knife is also called a tool.

ボールねじモータ41は、ボールねじ40を駆動させるためのモータである。ボールねじ40は、図2に示すように、ねじ軸42と、ねじ軸42に係合するボールねじナット43とを含んで構成される。オイルエア供給部50は、潤滑油と空気とを混合したオイルエアを、ボールねじナット43を含む所定箇所へ供給する。 The ball screw motor 41 is a motor for driving the ball screw 40. As shown in FIG. 2, the ball screw 40 includes a screw shaft 42 and a ball screw nut 43 that engages with the screw shaft 42. The oil / air supply unit 50 supplies oil air, which is a mixture of lubricating oil and air, to a predetermined location including the ball screw nut 43.

上述の構成は一例である。例えば、NC旋盤10は、主軸20をY軸もしくはZ軸のプラス方向やマイナス方向へ移動させる機構を有していてもよい。この場合、主軸20の移動にボールねじを用いることができる。また、主軸20は、ワークWを開放可能に把持するコレットを備える。主軸20は、旋盤が一般的に有する正面主軸と背面主軸とのいずれであってもよい。仮に主軸20が背面主軸であれば、NC旋盤10は、不図示の正面主軸を更に有する。また、刃物台の台数や移動方向は、上述の例に限定されない。例えば、刃物台をZ軸のプラス方向やマイナス方向に移動させてもよい。刃物台のX軸、Y軸あるいはZ軸の各方向への移動には、主軸20と同様にボールねじを用いることができる。NC旋盤10は、各モータに必要な電力を供給する各アンプを有する。 The above configuration is an example. For example, the NC lathe 10 may have a mechanism for moving the spindle 20 in the plus direction or the minus direction of the Y axis or the Z axis. In this case, a ball screw can be used to move the spindle 20. Further, the spindle 20 includes a collet that grips the work W so as to be openable. The spindle 20 may be either a front spindle or a back spindle that a lathe generally has. If the spindle 20 is the back spindle, the NC lathe 10 further has a front spindle (not shown). Further, the number of tool rests and the moving direction are not limited to the above examples. For example, the tool post may be moved in the positive or negative direction of the Z axis. A ball screw can be used for moving the tool post in each direction of the X-axis, Y-axis, or Z-axis, as in the spindle 20. The NC lathe 10 has each amplifier that supplies the necessary power to each motor.

図2は、ボールねじ40や移動テーブル60を含むNC旋盤10の一部構成を示している。図2では、図内のオイルエア供給部50を除く各構成について、Z軸と平行な向きの視点により示している。オイルエア供給部50については、その構成が理解できる程度に図示しており、X,Y,Z軸との関係で必ずしも図2に示す位置や向きで配設されている訳ではない。 FIG. 2 shows a partial configuration of an NC lathe 10 including a ball screw 40 and a moving table 60. In FIG. 2, each configuration except the oil / air supply unit 50 in the figure is shown from a viewpoint in a direction parallel to the Z axis. The oil / air supply unit 50 is illustrated to the extent that its configuration can be understood, and is not necessarily arranged at the position and orientation shown in FIG. 2 in relation to the X, Y, and Z axes.

図2に示すように、ボールねじ40のねじ軸42の一端は、カップリング部材44を介してボールねじモータ41と連結している。これにより、ボールねじモータ41の回転と共にねじ軸42が回転する。ねじ軸42の他端は、設置面から立設するねじ軸支持部45により、回転可能な状態で支持されている。このように支持されたねじ軸42は、X軸と平行な向きに長尺である。 As shown in FIG. 2, one end of the screw shaft 42 of the ball screw 40 is connected to the ball screw motor 41 via a coupling member 44. As a result, the screw shaft 42 rotates with the rotation of the ball screw motor 41. The other end of the screw shaft 42 is rotatably supported by the screw shaft support portion 45 that stands upright from the installation surface. The screw shaft 42 supported in this way is long in a direction parallel to the X-axis.

ねじ軸42の周囲に、ボールねじナット43が係合している。知られているように、ボールねじナット43とねじ軸42との間には、摩擦を低減するための不図示のボールが介在している。ねじ軸42が回転することにより、ボールねじナット43は、ねじ軸42に沿って直線運動する。 A ball screw nut 43 is engaged around the screw shaft 42. As is known, a ball (not shown) for reducing friction is interposed between the ball screw nut 43 and the screw shaft 42. As the screw shaft 42 rotates, the ball screw nut 43 linearly moves along the screw shaft 42.

ボールねじナット43は、移動テーブル60に取り付けられている。具体的には、移動テーブル60の、ボールねじモータ41側の端であってY軸のマイナス方向を向く下面に、Y軸のマイナス方向に突出する突出部62が形成されている。そして、突出部62にボールねじナット43が埋め込まれている。図2の例では、ボールねじナット43は、移動テーブル60のボールねじモータ41側を向く面61からボールねじモータ41側へ一部分が出た状態で、突出部62に取り付けられている。図2では、ボールねじナット43の移動テーブル60内に埋め込まれた部分を、破線で示している。 The ball screw nut 43 is attached to the moving table 60. Specifically, a protruding portion 62 projecting in the negative direction of the Y axis is formed on the lower surface of the moving table 60 on the ball screw motor 41 side and facing the negative direction of the Y axis. A ball screw nut 43 is embedded in the protruding portion 62. In the example of FIG. 2, the ball screw nut 43 is attached to the projecting portion 62 with a part protruding from the surface 61 of the moving table 60 facing the ball screw motor 41 side toward the ball screw motor 41 side. In FIG. 2, a portion of the ball screw nut 43 embedded in the moving table 60 is shown by a broken line.

このような突出部62は、ねじ軸42の長手方向において、移動テーブル60のボールねじモータ41側の端部に該当する。ただし、ボールねじナット43は、移動テーブル60において、ねじ軸42の長手方向の移動テーブル60の中心よりもボールねじモータ41側に寄った位置に取り付けられていればよい。従って、図2に示す位置よりも移動テーブル60の中央を超えない程度にボールねじモータ41から遠ざかった位置に、ボールねじナット43が取り付けられていてもよい。
図2の例では、移動テーブル60は、主軸20を搭載している。従って、ボールねじナット43と共に移動テーブル60及び主軸20がX軸のプラス方向やマイナス方向へ移動する。
Such a protruding portion 62 corresponds to an end portion of the moving table 60 on the ball screw motor 41 side in the longitudinal direction of the screw shaft 42. However, the ball screw nut 43 may be attached to the moving table 60 at a position closer to the ball screw motor 41 side than the center of the moving table 60 in the longitudinal direction of the screw shaft 42. Therefore, the ball screw nut 43 may be attached at a position farther from the ball screw motor 41 than the position shown in FIG. 2 so as not to exceed the center of the moving table 60.
In the example of FIG. 2, the moving table 60 is equipped with a spindle 20. Therefore, the moving table 60 and the spindle 20 move together with the ball screw nut 43 in the plus direction and the minus direction of the X axis.

オイルエア供給部50は、潤滑油51を供給する潤滑油供給源52、圧縮空気を供給する空気供給源53および配管により構成されている。配管は、潤滑油供給源52から延出する第1配管54、空気供給源53から延出する第2配管55、第1配管54および第2配管55が接続するコネクタ56、および、コネクタ56とボールねじナット43とを接続する第3配管57を有する。 The oil / air supply unit 50 includes a lubricating oil supply source 52 for supplying the lubricating oil 51, an air supply source 53 for supplying compressed air, and piping. The piping includes a first pipe 54 extending from the lubricating oil supply source 52, a second pipe 55 extending from the air supply source 53, a connector 56 to which the first pipe 54 and the second pipe 55 are connected, and a connector 56. It has a third pipe 57 that connects to the ball screw nut 43.

潤滑油供給源52から第1配管54を通って供給される潤滑油51と、空気供給源53から第2配管55を通って供給される圧縮空気とが、コネクタ56内において混合されることによりオイルエアが発生する。オイルエアは、第3配管57を通ってボールねじナット43へ供給される。 By mixing the lubricating oil 51 supplied from the lubricating oil supply source 52 through the first pipe 54 and the compressed air supplied from the air supply source 53 through the second pipe 55 in the connector 56. Oil air is generated. Oil air is supplied to the ball screw nut 43 through the third pipe 57.

第3配管57のコネクタ56とは逆側の端部は、ボールねじナット43の、面61からボールねじモータ41側へ出ている部分に接続している。第3配管57を、ボールねじナット43の、面61からボールねじモータ41側へ出ている部分に接続する作業は、容易である。ボールねじナット43は移動可能であるため、第3配管57は、ボールねじナット43の移動に追従して移動できるような長さや柔軟性を有している。コネクタ56は、潤滑油51や圧縮空気が第1配管54内や第2配管55内へ逆流することを防ぐための逆止弁を有する。 The end of the third pipe 57 on the opposite side to the connector 56 is connected to the portion of the ball screw nut 43 protruding from the surface 61 toward the ball screw motor 41. The work of connecting the third pipe 57 to the portion of the ball screw nut 43 protruding from the surface 61 toward the ball screw motor 41 is easy. Since the ball screw nut 43 is movable, the third pipe 57 has a length and flexibility so that it can move following the movement of the ball screw nut 43. The connector 56 has a check valve for preventing the lubricating oil 51 and the compressed air from flowing back into the first pipe 54 and the second pipe 55.

ボールねじナット43に供給されたオイルエアは、ボールねじナット43とねじ軸42との間に浸入してボール表面に油膜を形成する。これにより、ボールねじナット43とねじ軸42との摩擦抵抗を減少させ、ボールねじナット43の円滑な移動を実現させる。また、空気を含んだオイルエアは、ボールねじナット43や、ねじ軸42や、周辺部位を冷却する。 The oil air supplied to the ball screw nut 43 penetrates between the ball screw nut 43 and the screw shaft 42 to form an oil film on the ball surface. As a result, the frictional resistance between the ball screw nut 43 and the screw shaft 42 is reduced, and the ball screw nut 43 is smoothly moved. Further, the oil air containing air cools the ball screw nut 43, the screw shaft 42, and the peripheral portion.

図3は、主軸20を搭載する移動テーブル60とボールねじナット43との関係性をX軸と平行な向きの視点により示している。図3によれば、突出部62は、Z軸方向において、移動テーブル60の中央あるいはほぼ中央に形成されている。ボールねじナット43の内側に、ねじ軸42が挿通している。図示していないが、移動テーブル60は、ねじ軸42に沿った安定した移動が可能なように、ねじ軸42と平行に延びるガイドレール等の案内部材によって姿勢が規制されている、としてもよい。 FIG. 3 shows the relationship between the moving table 60 on which the spindle 20 is mounted and the ball screw nut 43 from the viewpoint of the direction parallel to the X axis. According to FIG. 3, the protrusion 62 is formed at the center or substantially the center of the moving table 60 in the Z-axis direction. A screw shaft 42 is inserted inside the ball screw nut 43. Although not shown, the posture of the moving table 60 may be regulated by a guide member such as a guide rail extending in parallel with the screw shaft 42 so that the moving table 60 can move stably along the screw shaft 42. ..

NC装置11は、加工プログラムに従ったワークWの加工を開始してから終えるまでの加工期間中、潤滑油供給源52および空気供給源53を駆動させて、ボールねじナット43へ継続してオイルエアを供給する。潤滑油供給源52は、定量ポンプであり、駆動中は、時間あたり定量の潤滑油を供給する。オイルエア供給部50は、図示しない別の配管により、ボールねじナット43以外にも潤滑や冷却を必要とする箇所へオイルエアを供給するとしてもよい。なお、NC装置11は、加工期間中にオイルエア供給部50からオイルエアを供給する構成により、加工期間外はオイルエア供給をストップすることになる。ワークWの加工期間中にはモータを駆動させることで熱が発生しやすくなるが、ワークWを加工していない間(加工停止中)にオイルエアを供給すると、ボールねじナット43が冷却され続けることとなり、冷却による熱変形が生じる可能性がある。加工停止中にオイルエア供給を停止することで、ボールねじ40の必要以上の冷却を防ぎ、熱変形が発生するのを抑制することが可能になる。 The NC device 11 drives the lubricating oil supply source 52 and the air supply source 53 during the machining period from the start to the end of machining of the work W according to the machining program, and continuously oils air to the ball screw nut 43. Supply. The lubricating oil supply source 52 is a metering pump, which supplies a metering amount of lubricating oil per hour during operation. The oil / air supply unit 50 may supply oil / air to a portion requiring lubrication or cooling other than the ball screw nut 43 by another pipe (not shown). The NC device 11 is configured to supply oil air from the oil air supply unit 50 during the machining period, so that the oil air supply is stopped outside the machining period. Heat is likely to be generated by driving the motor during the machining period of the work W, but if oil air is supplied while the work W is not being machined (during the machining is stopped), the ball screw nut 43 continues to be cooled. Therefore, thermal deformation may occur due to cooling. By stopping the oil / air supply while the processing is stopped, it is possible to prevent the ball screw 40 from being cooled more than necessary and to suppress the occurrence of thermal deformation.

加工プログラムに従ったワークWの加工の態様は様々であるが、そのような加工の一つとして、本実施形態では、ボールねじナット43をねじ軸42に沿って振動させてワークWを加工する態様を想定する。つまり、NC装置11は、ボールねじモータ41の回転を制御することによりねじ軸42の回転方向を短い周期で繰り返し切り替えて、ボールねじナット43に微細な往復運動、すなわち、ねじ軸42に沿った振動をさせる。NC装置11は、このような振動や、ワークWへの刃物台30の工具の作用や、さらには主軸20の回転を組み合わせることにより、所定の加工を実現させる。 There are various modes of machining the work W according to the machining program. As one of such machining, in the present embodiment, the ball screw nut 43 is vibrated along the screw shaft 42 to machine the work W. Assuming an aspect. That is, the NC device 11 repeatedly switches the rotation direction of the screw shaft 42 in a short cycle by controlling the rotation of the ball screw motor 41, and the ball screw nut 43 has a fine reciprocating motion, that is, along the screw shaft 42. Make it vibrate. The NC device 11 realizes a predetermined machining by combining such vibration, the action of the tool of the tool post 30 on the work W, and the rotation of the spindle 20.

微細な往復動作をボールねじナット43にさせる場合、ボール表面において油膜切れが発生し易く、摩擦抵抗の増大や、ボール、ねじ軸42、ボールねじナット43といった金属部材の摩耗を招き易い。しかしながら、本実施形態では、加工プログラムに従った加工期間中は、オイルエア供給部50によりボールねじナット43に対して継続的にオイルエアが供給される。これにより、ボールねじナット43の微細な往復動作を伴う加工において、上述したような摩擦抵抗の増大や部材の摩耗を回避することができる。また、ボールねじナット43に微小な往復運動をさせる場合、モータは回転方向を短い周期で繰り返し切り替えることになるため、通常の加工と比較してモータにかかる負荷が大きくなる。その結果、モータにおいて熱も発生しやすくなる。しかしながら、本実施形態では、加工プログラムに従った加工期間中は、オイルエア供給部50によりボールねじナット43に対して継続的にオイルエアが供給される。これにより、ボールねじナット43の微細な往復動作を伴う加工において、モータから発生した熱をより効果的に冷却することが可能となる。 When the ball screw nut 43 is subjected to a fine reciprocating operation, the oil film is likely to run out on the ball surface, which tends to increase the frictional resistance and cause wear of metal members such as the ball, the screw shaft 42, and the ball screw nut 43. However, in the present embodiment, oil air is continuously supplied to the ball screw nut 43 by the oil air supply unit 50 during the processing period according to the processing program. As a result, it is possible to avoid an increase in frictional resistance and wear of the member as described above in the processing involving the fine reciprocating operation of the ball screw nut 43. Further, when the ball screw nut 43 is made to make a minute reciprocating motion, the motor repeatedly switches the rotation direction in a short cycle, so that the load applied to the motor becomes larger than that in normal machining. As a result, heat is likely to be generated in the motor. However, in the present embodiment, oil air is continuously supplied to the ball screw nut 43 by the oil air supply unit 50 during the processing period according to the processing program. This makes it possible to more effectively cool the heat generated from the motor in the machining involving the fine reciprocating operation of the ball screw nut 43.

移動テーブル60が搭載する構造物は主軸20に限られない。移動テーブル60には、例えば、刃物台30を搭載してもよい。つまり本実施形態は、モータ、ボールねじ40および移動テーブル60のユニットにより刃物台30に直線運動させてワークWを加工する場合にも適用できる。特に、微細な往復動作を刃物台30のボールねじナットにさせる場合、ワークWの加工中に刃物をワークWに接触させない時間を作り出して切りくずを分断しやすくする振動切削を実現できる。刃物台30のボールねじにオイルエアを供給することで、振動切削の負荷によって生じるモータの熱を効果的に冷却することが可能になる。むろん、工作機械は、モータ、ボールねじおよび移動テーブルのユニットを、複数有していてもよい。 The structure mounted on the moving table 60 is not limited to the spindle 20. For example, the tool post 30 may be mounted on the moving table 60. That is, this embodiment can also be applied to the case where the work W is machined by linearly moving the tool post 30 by the unit of the motor, the ball screw 40 and the moving table 60. In particular, when the ball screw nut of the tool post 30 is used for a fine reciprocating motion, it is possible to realize vibration cutting that makes it easy to divide chips by creating a time during which the tool does not come into contact with the work W during machining of the work W. By supplying oil air to the ball screw of the tool post 30, it is possible to effectively cool the heat of the motor generated by the load of vibration cutting. Of course, the machine tool may have a plurality of units of a motor, a ball screw and a moving table.

本実施形態が想定する工作機械は、NC旋盤に限定されない。モータ、ボールねじおよび移動テーブルのユニットを用いて所望の構造物を直線運動させる構成であれば、本実施形態を適用することができる。 The machine tool assumed by this embodiment is not limited to the NC lathe. The present embodiment can be applied as long as the desired structure is linearly moved by using a motor, a ball screw, and a unit of a moving table.

このように本実施形態によれば、工作機械は、ねじ軸42と、ねじ軸42を回転させるモータ(例えば、ボールねじモータ41)と、ねじ軸42に係合し、ねじ軸42の回転に応じてねじ軸42に沿って移動するボールねじナット43と、ボールねじナット43と共に移動する移動テーブル60と、潤滑油と空気とを混合したオイルエアをボールねじナット43へ供給するオイルエア供給部50と、を備える。そして、ボールねじナット43は、ねじ軸42の長手方向において、移動テーブル60の中心よりもモータ側の位置で移動テーブル60に取り付けられている。
前記構成によれば、ボールねじナット43は、移動テーブル60における、熱源としてのモータに近い位置に取り付けられている。よって、オイルエアによるボールねじナット43の冷却で、モータに近い位置を冷やすことができ、モータの発熱による熱変位を抑制することができる。熱変位を、熱変形とも言う。
As described above, according to the present embodiment, the machine tool engages with the screw shaft 42, the motor for rotating the screw shaft 42 (for example, the ball screw motor 41), and the screw shaft 42 to rotate the screw shaft 42. A ball screw nut 43 that moves along the screw shaft 42 accordingly, a moving table 60 that moves together with the ball screw nut 43, and an oil air supply unit 50 that supplies oil air mixed with lubricating oil and air to the ball screw nut 43. , Equipped with. The ball screw nut 43 is attached to the moving table 60 at a position closer to the motor than the center of the moving table 60 in the longitudinal direction of the screw shaft 42.
According to the above configuration, the ball screw nut 43 is attached to the moving table 60 at a position close to the motor as a heat source. Therefore, by cooling the ball screw nut 43 with oil air, the position close to the motor can be cooled, and the thermal displacement due to the heat generated by the motor can be suppressed. Thermal displacement is also called thermal deformation.

また、本実施形態によれば、ボールねじナット43は、ねじ軸42の長手方向において、移動テーブル60のモータ側の端部に取り付けられる、としてもよい。
前記構成によれば、移動テーブル60における、モータに最も近い位置にボールねじナット43を設けることにより、モータが発する熱に対する冷却効果を、より高めることができる。
Further, according to the present embodiment, the ball screw nut 43 may be attached to the end portion of the moving table 60 on the motor side in the longitudinal direction of the screw shaft 42.
According to the above configuration, by providing the ball screw nut 43 at the position closest to the motor on the moving table 60, the cooling effect on the heat generated by the motor can be further enhanced.

また、本実施形態によれば、移動テーブル60は、ワークWを把持して回転する主軸20を搭載する。あるいは、移動テーブル60は、ワークWを加工する工具を支持する刃物台30を搭載する。そして、工作機械は、ねじ軸42の回転方向を切り替えることによりボールねじナット43をねじ軸42に沿って振動させてワークWの加工を行う、としてもよい。
前記構成によれば、前記振動を伴う加工において増大し易い、部材間の摩擦抵抗、部材の摩耗、モータの発熱、といった各事象をオイルエアによる潤滑および冷却の効果により的確に抑えることができる。
Further, according to the present embodiment, the moving table 60 is equipped with a spindle 20 that grips and rotates the work W. Alternatively, the moving table 60 is equipped with a tool post 30 that supports a tool for processing the work W. Then, the machine tool may process the work W by vibrating the ball screw nut 43 along the screw shaft 42 by switching the rotation direction of the screw shaft 42.
According to the above configuration, each event such as frictional resistance between members, wear of members, and heat generation of a motor, which tends to increase in processing accompanied by vibration, can be accurately suppressed by the effects of lubrication and cooling by oil air.

ねじ軸42が向く方向は、図2の例では水平方向である。潤滑油は重力方向に停滞するため、ねじ軸42が水平方向を向く場合は、ねじ軸42周りの特に反重力方向の箇所において、油膜切れが生じ易い。しかしながら、本実施形態では、オイルエア供給部50によりボールねじナット43に対してオイルエアが供給される。これにより、ねじ軸42が水平方向を向く構成であっても、油膜切れ等による摩擦抵抗の増大や部材の摩耗を回避することができる。
ただし、本実施形態は、ねじ軸42の向きが水平でない構成に対しても適用可能である。
The direction in which the screw shaft 42 faces is the horizontal direction in the example of FIG. Since the lubricating oil stagnates in the direction of gravity, when the screw shaft 42 faces in the horizontal direction, the oil film is likely to run out around the screw shaft 42, particularly in the antigravity direction. However, in the present embodiment, the oil air is supplied to the ball screw nut 43 by the oil air supply unit 50. As a result, even if the screw shaft 42 is oriented in the horizontal direction, it is possible to avoid an increase in frictional resistance and wear of the member due to running out of the oil film or the like.
However, this embodiment can be applied to a configuration in which the direction of the screw shaft 42 is not horizontal.

図4は主軸20(特に正面主軸20A)が移動するNC旋盤10の構成を模式的に例示した図である。図4に示すNC旋盤10は、ワークWを把持する正面主軸20A、ガイドブッシュ70、正面主軸20Aで把持しているワークWを加工するための工具Tを備えるメイン刃物台30A、正面主軸20Aからワークを受け渡される背面主軸20B、背面主軸20Bで把持したワークWを加工するためのバック刃物台30B、等を有している。正面主軸20Aと背面主軸20Bは主軸20と総称し、メイン刃物台30Aとバック刃物台30Bは刃物台30と総称する。 FIG. 4 is a diagram schematically illustrating the configuration of the NC lathe 10 in which the spindle 20 (particularly the front spindle 20A) moves. The NC lathe 10 shown in FIG. 4 has a front spindle 20A for gripping the work W, a guide bush 70, and a main tool post 30A and a front spindle 20A provided with a tool T for machining the work W gripped by the front spindle 20A. It has a back spindle 20B to which the work is delivered, a back tool post 30B for processing the work W gripped by the back spindle 20B, and the like. The front spindle 20A and the back spindle 20B are collectively referred to as the spindle 20, and the main tool post 30A and the back tool post 30B are collectively referred to as the tool post 30.

図4において、正面主軸20AはZ軸方向に移動可能であり、メイン刃物台30AはX軸方向とY軸方向に移動可能である。正面主軸20で把持されたワークWはガイドブッシュ70で支持されつつ、メイン刃物台30Aに取り付けられた工具Tによって加工される。 In FIG. 4, the front spindle 20A is movable in the Z-axis direction, and the main tool post 30A is movable in the X-axis direction and the Y-axis direction. The work W gripped by the front spindle 20 is supported by the guide bush 70 and machined by the tool T attached to the main tool post 30A.

背面主軸20BはZ軸方向に加え、X軸方向にも移動可能である。正面主軸20Aで把持されたワークWをメイン刃物台30Aの工具Tで加工し終わったとき、正面主軸20Aの主軸中心線と背面主軸20Bの主軸中心線が同一線上になるように背面主軸20BがX軸およびZ軸方向に移動し、正面主軸20AからワークWを受け取る。正面主軸20AからワークWを受け取った背面主軸20BはZ軸方向とX軸方向に移動し、バック刃物台30Bに取り付けられている工具Tによって、背面主軸20Bで把持したワークWが加工される。加工が終わると、背面主軸20Bは所定の加工済みワーク排出位置まで移動するためにZ軸方向とX軸方向に移動する。 The rear main shaft 20B can move not only in the Z-axis direction but also in the X-axis direction. When the work W gripped by the front spindle 20A is finished to be machined by the tool T of the main tool post 30A, the back spindle 20B is set so that the spindle center line of the front spindle 20A and the spindle center line of the rear spindle 20B are on the same line. It moves in the X-axis and Z-axis directions and receives the work W from the front spindle 20A. The back spindle 20B that receives the work W from the front spindle 20A moves in the Z-axis direction and the X-axis direction, and the work W gripped by the back spindle 20B is processed by the tool T attached to the back tool post 30B. When the processing is completed, the back spindle 20B moves in the Z-axis direction and the X-axis direction in order to move to a predetermined processed work discharge position.

このような正面主軸20Aと背面主軸20Bを比較した際、背面主軸20Bはバック刃物台30Bに取り付けられた工具Tの位置まで移動する必要があり、また、加工済みのワークWを所定の排出位置まで搬送する必要があることから、水平方向(特にX軸方向)の移動距離が長くなる。移動距離が長くなることから、背面主軸20Bを移動させるためのボールねじも長くする必要がある。しかし、ボールねじが長くなると膨張や収縮などの熱変形の影響を受けやすくなるため、背面主軸20Bを所定の位置まで精度高く動かすためには熱変形を加味した補正がより複雑となる。それに対し、背面主軸20Bを水平方向(X軸方向)に移動させるためのボールねじにオイルエアを供給することで、ねじ軸の向きが水平方向であり、他の軸に比較して移動距離の長い水平方向(X軸方向)のボールねじであっても適切に冷却できるようになる。 When comparing the front spindle 20A and the rear spindle 20B, the rear spindle 20B needs to move to the position of the tool T attached to the back tool post 30B, and the machined work W needs to be moved to a predetermined discharge position. Since it is necessary to transport to, the moving distance in the horizontal direction (particularly in the X-axis direction) becomes long. Since the moving distance becomes long, it is also necessary to lengthen the ball screw for moving the rear spindle 20B. However, when the ball screw becomes long, it is easily affected by thermal deformation such as expansion and contraction, so that the correction in consideration of thermal deformation becomes more complicated in order to move the back spindle 20B to a predetermined position with high accuracy. On the other hand, by supplying oil air to the ball screw for moving the rear spindle 20B in the horizontal direction (X-axis direction), the direction of the screw shaft is horizontal and the moving distance is longer than that of other shafts. Even a ball screw in the horizontal direction (X-axis direction) can be appropriately cooled.

10…NC旋盤、11…NC装置、20…主軸、20A…正面主軸、20B…背面主軸、21…主軸モータ、30…刃物台、30A…メイン刃物台、30B…バック刃物台、40…ボールねじ、41…ボールねじモータ、42…ねじ軸、43…ボールねじナット、50…オイルエア供給部、60…移動テーブル、62…突出部、70…ガイドブッシュ、T…工具、W…ワーク 10 ... NC lathe, 11 ... NC device, 20 ... spindle, 20A ... front spindle, 20B ... back spindle, 21 ... spindle motor, 30 ... turret, 30A ... main turret, 30B ... back turret, 40 ... ball screw , 41 ... ball screw motor, 42 ... screw shaft, 43 ... ball screw nut, 50 ... oil air supply unit, 60 ... moving table, 62 ... protrusion, 70 ... guide bush, T ... tool, W ... work

Claims (4)

ねじ軸と、
前記ねじ軸を回転させるモータと、
前記ねじ軸に係合し、前記ねじ軸の回転に応じて前記ねじ軸に沿って移動するボールねじナットと、
前記ボールねじナットと共に移動する移動テーブルと、
潤滑油と空気とを混合したオイルエアを前記ボールねじナットへ供給するオイルエア供給部と、を備え、
前記ボールねじナットは、前記ねじ軸の長手方向において、前記移動テーブルの中心よりも前記モータ側の位置で前記移動テーブルに取り付けられている、ことを特徴とする工作機械。
Screw shaft and
A motor that rotates the screw shaft and
A ball screw nut that engages with the screw shaft and moves along the screw shaft in response to rotation of the screw shaft.
A moving table that moves with the ball screw nut,
It is provided with an oil air supply unit that supplies oil air, which is a mixture of lubricating oil and air, to the ball screw nut.
A machine tool characterized in that the ball screw nut is attached to the moving table at a position closer to the motor than the center of the moving table in the longitudinal direction of the screw shaft.
前記ボールねじナットは、前記ねじ軸の長手方向において、前記移動テーブルの前記モータ側の端部に取り付けられている、ことを特徴とする請求項1に記載の工作機械。 The machine tool according to claim 1, wherein the ball screw nut is attached to an end portion of the moving table on the motor side in the longitudinal direction of the screw shaft. 前記移動テーブルは、ワークを把持して回転する主軸、又は、前記ワークを加工する工具を支持する刃物台を搭載しており、
前記ねじ軸の回転方向を切り替えることにより前記ボールねじナットを前記ねじ軸に沿って振動させて前記ワークの加工を行う、ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の工作機械。
The moving table is equipped with a spindle that grips and rotates the work, or a tool post that supports a tool for processing the work.
The machine tool according to claim 1 or 2, wherein the ball screw nut is vibrated along the screw shaft by switching the rotation direction of the screw shaft to process the work.
前記ねじ軸は水平方向を向く、ことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の工作機械。 The machine tool according to any one of claims 1 to 3, wherein the screw shaft faces in the horizontal direction.
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