JP3613754B2 - Machine tool spindle equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハウジングに主軸をアンギュラ玉軸受等のころがり軸受を介して回転自在に支持した工作機械の主軸装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
工作機械の主軸装置として、図7に示すものが知られている。
この主軸装置は、ハウジング1内に、主軸2が、前後2組(図7では左側を前とする。)のころがり軸受3,4で回転自在に支持され、主軸2を回転させる電動モータ6がころがり軸受3,4の間に設けられたものであって、ハウジング1と後側のころがり軸受4との間に、可動スリーブ部材7を、ころがり軸受4の外輪に嵌着するとともにスライドボールベアリング8によって主軸2の軸方向に移動自在に嵌挿し、予圧ばね9で後側に付勢してころがり軸受に予圧をかける構造となっている。
なお、ハウジング1は、その後端にボルト11で着脱自在に一体に固定された後部部材(リヤハウジング)1aを有し、可動スリーブ部材7はその後部部材1aに嵌挿されている。スライドボールベアリング8は、発熱体であるモータ6等の温度変化によりころがり軸受3,4間の大きな熱膨張を逃がし、ガタツキを防止するために用いられる。
【0003】
また、図8と図9に示す工作機械の主軸装置も知られている(特開平10−225802号公報)。
この主軸装置は、ハウジング1(後部部材1a)の内周面と可動スリーブ部材7の外周面との間に、油流入空間Saと流通隙間g及び油流出空間Sbとを3個宛周方向に交互に形成し、油循環装置13で作動油を油流入空間Saから流通隙間gを通じて油流出空間Sbに流すことにより、可動スリーブ部材7を作動油の圧力で中心に浮かせて支持する構造となっている。なお、他の構造は図7の主軸装置と同一であるので、同一の部材等に同一の符号を付してその説明を省略する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
図7に示す上記前者の主軸装置は、スライドボールベアリング8に、ガタツキ防止のために予圧が与えられ、また径方向の大きな熱膨張力や切削反力が働くため、可動スリーブ部材7やハウジング1の後部部材1aにボールの圧痕が生じ、その圧痕により可動スリーブ部材7の動きが鈍くなってころがり軸受3,4が焼き付くおそれがある。
【0005】
また、図8と図9に示す後者の静圧軸受方式の主軸装置の場合は、作動油圧力の非常に大きい油循環装置13が必要であり、しかも加圧に伴う作動油の温度上昇を抑えるためには、大型の油循環装置13に見合う冷却能力を持つ大型の温度制御装置14が必要で、製造費のみならず運転費が割高になる。また、油流入空間Saと流通隙間g及び油流出空間Sbを交互に3個(或いは4個以上)宛形成しなければならないので、内部構造が複雑になり、この点でもコスト高になる問題点がある。
【0006】
また、図7の主軸装置からスライドボールベアリング8を省き、後部部材1aと可動スリーブ部材7の間に小さな隙間を設定して滑り案内にした主軸装置も一般に使用されているが、隙間が切削時のビレの原因となる他、径方向の荷重や主軸の自重による摩擦力で軸の熱膨張を円滑に逃せない場合にはころがり軸受の焼付けにもつながる。
【0007】
本発明は、重切削に耐える大きな支持剛性と負荷容量を得ることができる工作機械の主軸装置を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、軸受予圧の安定化を図ることができる工作機械の主軸装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の少なくとも1つの目的を達成するために、請求項1記載の発明は、ハウジング内に、主軸がころがり軸受で回転自在に支持され、上記ハウジングところがり軸受との間に、可動スリーブ部材がころがり軸受の外輪に嵌着して主軸の軸方向に移動自在に嵌挿され、上記ハウジングと可動スリーブ部材との間に、主軸の軸方向に屈撓自在とされた板ばねが、環状とされて主軸を中心に配設され、その外端部をハウジングに固定するとともに、内端部を可動スリーブ部材に固定して設けられた工作機械の主軸装置において、板ばねの外端部が油圧クランプ機構によってハウジングに着脱自在とされた構成とした。
【0009】
この手段では、板ばねは、例えば主軸が熱膨張した時に、主軸の軸方向に撓わんでハウジングに対して可動スリーブ部材を軸方向に移動させ、また、ハウジングに対する可動スリーブ部材の径方向の動きを強い剛性で阻止する。このため、主軸の熱膨張が吸収され、またハウジングに対する可動スリーブ部材の径方向のガタツキが抑止される。
板ばねの形状及び構造は任意であり、例えば、環状の1枚物、或いは矩形状の複数のばね板を環状に配した物などとすることができる。また、板ばねは1個とは限らず、2個以上設けることができる。
【0011】
また、この手段では、熱的条件の変化等により、板ばねに歪みが生じたような場合、油圧クランプ機構を作動させてハウジングに対する板ばね外端部の固定を解くことにより、歪みを逃がす。板ばねの固定解除は、通常、主軸が回転を停止し、主軸に負荷が掛かっていない条件下で行う。
【0012】
請求項1記載の工作機械の主軸装置において、ハウジングと可動スリーブ部材との間にスライドボールベアリングを装入することができる(請求項2)。
この場合は、可動スリーブ部材の軸方向移動を円滑にするスライドボールベアリングの小さな負荷容量を板ばねが補う。
【0013】
請求項1記載の工作機械の主軸装置において、水平に配置されたハウジングの内周面のほぼ下半分と、これに対向する可動スリーブ部材の外周面のほぼ下半分との間に、作動油により可動スリーブ部材に浮力を付加する油圧室を、油供給孔に連絡して形成し、該油圧室上部のハウジングの内周面と可動スリーブ部材の外周面との間に、作動油の流出に抵抗をかける絞り隙間を、油排出孔に連絡して形成することができる(請求項3)。
この構成では、作動油を油供給孔から油圧室に供給すると、絞り隙間の流出抵抗によって油圧室の作動油圧力が高まり、可動スリーブ部材に浮力を作用させる。このため、ハウジングに加わる可動スリーブ部材の下方向荷重が軽減され、ハウジングと可動スリーブ部材間の軸方向の摩擦抵抗が低下する。
【0014】
請求項1ないし3のいずれか1つに記載の工作機械の主軸装置において、可動スリーブ部材に予圧手段を付設することができる(請求項4)。
この構成では軸受予圧の安定化が図られる。
予圧手段には、ばね等を用いた定圧予圧手段や油圧等を利用した定位置予圧手段等があるが、それらを単独で使用することも、また併用することもできる。
【0015】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図1ないし図4は本発明に係る工作機械の主軸装置の実施の形態を示す。なお、主軸装置の基本的な構造は、図7の主軸装置と同じであるので、同一の部材等に同一の符号を付してその説明を省略する。
【0016】
ハウジング1の後部部材1aと可動スリーブ部材7との間には、円環状の板ばね21,22が主軸2を中心にして設けられている。板ばね21,22は、その外端部21a,22aをハウジング1と後部部材1aとの間、及び後部部材1aと該後部部材1aにボルト23で着脱自在に一体に取り付けられたカバー部材1bとの間にそれぞれシム24を介して挟まれてハウジング1に固定され、また内端部21b,22bを可動スリーブ部材7と該可動スリーブ部材7にボルト25で着脱自在に一体に取り付けられた軸受押え7aとの間、及び可動スリーブ部材7と該可動スリーブ部材7にボルト26で着脱自在に一体に取り付けられたばね押え7bとの間にそれぞれ挟まれて可動スリーブ部材7に固定されて設けられており、主軸2の軸方向に屈撓自在とされている
【0017】
そして、板ばね22には3個又は4個以上の透孔22c(図2では1個しか示されていない。)が環状に等間隔で形成され、各透孔22cに予圧ばね9が挿通されている。シム24は、組込み時に板ばね21,22が平らになるよう調整するために使用する。
【0018】
水平状態のハウジング1の後部部材1aの内周面のほぼ下半分と、これに対向する可動スリーブ部材7の外周面のほぼ下半分との間に、油圧室Oaが油供給孔1cに連絡して形成されるとともに、ハウジング1の後部部材1aの内周面のほぼ上半分と、これに対向する可動スリーブ部材7の外周面のほぼ上半分との間に、排油室Obが油排出孔1dに連絡して形成され、また、油圧室Oaと排油室Obの間に、油圧室Oaから排油室Obに流れる作動油の流出に抵抗をかけて排油室Obと油圧室Oaに圧力差を生じさせる絞り隙間t,tが形成されている。
【0019】
また、油圧室Oaと絞り隙間t及び排油室Obの両側部には、軸受隙間cが後部部材1aと可動スリーブ部材7の全内外周面にわたって形成されている。そして、後部部材1aにはリング状のシール部材27が装着され、軸受隙間cを液密にしている。ボルト11,23,25,26はいずれも図に1個しか示されていないが、複数環状に配設されている。
【0020】
油供給孔1cと油排出孔1dは、ハウジング1の後部部材1aに穿設されており、油供給孔1cには供給管28によってポンプ付オイルクーラ29が接続され、また油排出孔1dには、流量センサ30を有する排油管31が接続されている。供給管28は電磁流量調整弁32を持ち、供給管28の分岐管33には電磁リリーフ弁34が設けられている。ポンプ付オイルクーラ29は、油ポンプとオイルクーラとを分離した構造であっても、また場合によっては油ポンプのみであってもよい。
【0021】
電磁流量調整弁32は、ポンプ付オイルクーラ29から供給管28を通って油圧室Oaに供給される作動油(冷却油)の流量を調整するものである。また、電磁リリーフ弁34は、次式(1)によって表わされる浮力Fが、絞り隙間tと軸受隙間cの大きさδ1 ,δ2 の変動によって大きくなり過ぎないように作動油の供給圧力に上限を設けるために使用する。
F ≒W1 ×W2 ×(PA −PB ) ……(1)
但し、
W1 ;油圧室Oaの鉛直方向の投影幅
W2 ;油圧室Oaの前後幅
PA ;油圧室Oaの作動油圧力
PB ;排油室Obの作動油圧力
【0022】
ここで、軸受隙間cの大きさδ1 は、後部部材1aと可動スリーブ部材7間の温度差が最大となった場合でも支障を生じない大きさとされ、絞り隙間tの大きさδ2 よりも小さくされている。前後幅W3 を油圧室Oa及び排油室Obの前後幅W2 よりも小さくされた絞り隙間tの部分の軸受隙間cも絞りとして機能し、作動 油の流れに抵抗をかけるが、後部部材1aと可動スリーブ部材7間の負荷容量やそれらの嵌め合いを決定することが主体であり、作動油の流れを制御する割合は小さくされている。
【0023】
次に、上記の構成とされた工作機械の主軸装置の作用を説明する。
リリーフ弁34を、浮力Fが可動スリーブ部材7を含めた主軸2の自重ところがり軸受4に加わる支持荷重以下となるように設定してポンプ付オイルクーラ29を作動させ、作動油を油圧室Oaに供給しながらモータ6で主軸2を回転させて作業を開始する。
【0024】
ポンプ付オイルクーラ29から油圧室Oaに供給された作動油は、絞り隙間tを通って排油室Obに流れ、後部部材1aと可動スリーブ部材7を冷却してそれらの温度差を低下させるが、この際、絞り隙間tの働きによって油圧室Oaと排油室Obの間に圧力差が生じ、可動スリーブ部材7に浮力Fが作用するので、後部部材1aに対する可動スリーブ部材7の軸方向の摩擦抵抗が小さくなる。
また、板ばね21,22は、可動スリーブ部材7を、その径方向の変位を強い剛性で阻止するとともに、可動スリーブ部材7の軸方向の移動を屈撓性により自由にしてハウジング1に支持している。
【0025】
したがって、モータ6の発熱等によって主軸2が熱膨張した場合、可動スリーブ部材7は主軸2と一緒に軸方向に円滑に移動して熱膨張に起因する支障を防ぐ。また、可動スリーブ部材7が上記のように軸方向に円滑に移動するので、予圧ばね9によって主軸軸受であるころがり軸受3,4に設計通りの適正な予圧が付加される。
【0026】
上記において、可動スリーブ部材7の熱膨張が大きくて軸受隙間c(δ1 )が無くなり、可動スリーブ部材7の外周面が後部部材1aの内周面に接触した場合には、作動油の流量が減少する。この油量減少を流量センサ30で検知して警報を出し、モータ6を停止させるような措置がとられる。
【0027】
また、作動油の温度が下がり、過冷却になると、ころがり軸受4の外輪側が冷やされて従来構造では予圧上昇・変動につながるが、本主軸装置においては、温度低下により作動油の絶対粘度μが大きくなることから、絞り隙間t(δ2 )で作動油流量Qが下式(2)により絞られるため、過冷却が自動的に防止される。
Q =δ23 ・W3 ・(PA −PB )/(12μ・L) ……(2)
但し、
L ;絞り隙間tの長さ
【0028】
図5は本発明の第2の実施の形態を示す。
この工作機械の主軸装置は、板ばね21,22の外端部21a,22aを、シリンダCya,Cybに装入されたピストンPia,Pibによってハウジング1側に着脱自在に固定する構造となっている。シリンダCyaはハウジング1と後部部材1aに形成され、他のシリンダCybは後部部材1aとカバー部材1bに形成されている。シリンダCyaとピストンPia、及びシリンダCybとピストンPibはそれぞれ油圧クランプ機構を構成している。シリンダCya,Cybはそれぞれ油通路1e,1fを介して油供給源(図示せず)に連絡されている。
他の構造は、図1ないし図4の工作機械の主軸装置と同じである。
【0029】
この主軸装置においては、熱的な条件の変化により板ばね21,22に歪みが生じたような場合、板ばね21,22の外端部21a,22aのピストンPia,Pibによる固定を解き、再びピストンPia,Pibで固定し直すことにより、歪みを除去する。油圧クランプ機構による固定解除の外部指令は、主軸回転が停止し、主軸2に負荷が掛っていない条件下で行う。
【0030】
図6は、本発明の第3の実施の形態を示す。
この主軸装置は、図1ないし図4の主軸装置から、油圧室Oaと排油室Ob及び絞り隙間t並びに供給管28等を省き、後部部材1aと可動スリーブ部材7の隙間Ocにスライドボールベアリング8を装入した構造となっている。
もちろん、スライドボールベアリング8が装入された隙間Ocに冷却油を循環させ可動スリーブ部材7の熱膨張でスライドボールベアリング8の予圧を増大させない方法を取ることにより、主軸軸受の冷却を行うことが好ましいことは言うまでもない。
他の構造は図1ないし図4の主軸装置と同一である。
【0031】
この主軸装置の場合は、単独では小さいスライドボールベアリング8の負荷容量を、剛性と負荷容量の大きい板ばね21,22が補う。
したがって、この主軸装置においては、第1及び第2実施形態の主軸装置に準じた効果が得られる上、既存の工作機械の主軸装置を改良することが比較的容易になる。
【0032】
なお、後部部材1aの線膨張係数を可動スリーブ部材7の線膨張係数よりも大きくすることが好ましい。例を上げると、可動スリーブ部材7を鋼材とした場合に、後部部材1aを鋼材よりも線膨張係数の大きいアルミ材や黄銅などにする。ところで、発熱はころがり軸受4から起こって可動スリーブ部材7に伝わるため、温度は可動スリーブ部材7の方が後部部材1aよりも常に高くなる。したがって、例えば、後部部材1aと可動スリーブ部材7とが同材質の場合、温度上昇に伴い軸受隙間δ1 が小さくなるので、軸受隙間δ1 を大きく取らざるを得ないのが現状であるが、上記のように構成すると、後部部材1aよりも発熱源であるころがり軸受4に近い可動スリーブ部材7の温度が上昇する方向で温度差がついても、軸受隙間δ1 の減少が軽減されるので、予め軸受隙間δ1 を小さく設定できる。
アルミ材は、鋼材に比べて表面の硬度不足や強度面(ヤング率、耐力、引張強さ)が劣るが、作動油による半浮上によって接触面圧を下げ摩耗や変形を防ぐことができる。
【0033】
軸受隙間δ1 は、後部部材1aと可動スリーブ部材7が使用温度範囲の最低の同一温度となった条件下でゼロとならないように設定する。これによって、使用温度範囲で両者が同一温度なら線膨張係数の差から必ず軸受隙間を確保できる。
ころがり軸受4の発熱で内側の可動スリーブ部材7が膨張し、軸受隙間δ1 が小さくなると、作動油流量が減少してその温度が高くなる。この熱は線膨張係数の大きい後部部材1aに伝わり内径が大きくなることで軸受隙間δ1 が増加する。両部品が接触した場合、熱が更に伝わりやすくなり隙間増加方向に移行することになる。
【0034】
後部部材1aに温度センサを設置することで設定温度範囲外になったら注意を促す方法がとれ、流量センサの信号から実際に警報を発振するか否かを判定することができる。
【0035】
予圧には、ばね、油圧、空圧を用いた定圧予圧と油圧シリンダ等を用いた予圧切換装置により定位置予圧を取る方法が一般に使用されているが、本主軸装置においては、予圧ばね9の他に、定位置予圧を可能にする油圧シリンダを設けることができることは勿論、定位置予圧のみとすることも、場合によっては予圧の全くない主軸装置に適用することも可能である。また、予圧構造は、図のものに限らず任意である。
【0036】
また、図の主軸装置は、モータ6がハウジング1内に設けられたモータ内蔵型となっているが、モータ内蔵型でない主軸装置に適用することもできる。また、図6の主軸装置からスライドボールベアリング8を省くことができる。油圧室Oaを2個以上としたり、絞り隙間tを油排出孔1dに直接連絡して排油室Obを無くすることも可能である。
【0037】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1記載の発明によれば、重切削に耐える大きな支持剛性と負荷容量を得ることができる。したがって熱的変化の影響を極力抑えて主軸を低速域から高速域にわたってガタツキなく円滑に回転させ、加工等を精度よく行うことができる。
【0039】
また、組立構造が簡単になり、コストを低減することができる。熱的条件の変化等によって板ばねに歪みが発生してもこれを簡単に除去することができ、いつも正常な状態に保つことができる。
【0040】
請求項1記載の工作機械の主軸装置において、ハウジングと可動スリーブ部材との間にスライドボールベアリングを装入した場合、請求項1記載の工作機械の主軸装置において、水平に配置されたハウジングの内周面のほぼ下半分と、これに対向する可動スリーブ部材の外周面のほぼ下半分との間に、作動油により可動スリーブ部材に浮力を付加する油圧室を、油供給孔に連絡して形成し、該油圧室上部のハウジングの内周面と可動スリーブ部材の外周面との間に、作動油の流出に抵抗をかける絞り隙間を、油排出孔に連絡して形成した場合は、いずれも可動スリーブ部材の軸方向の摩擦抵抗が低下し、それだけ可動スリーブ部材が軸方向に円滑に移動するようになる。
【0041】
請求項1ないし3のいずれか1つに記載の工作機械の主軸装置において、可動スリーブ部材に予圧手段を付設した構成では、軸受予圧の安定化が図られ、主軸の回転が一層円滑になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る工作機械の主軸装置の実施の形態を示す垂直断面図である。
【図2】図1の主軸装置の水平断面図である。
【図3】油圧室と絞り隙間及び排油室の関係を示す図である。
【図4】油圧室と絞り隙間等の関係を示す断面図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態を示す断面図である。
【図6】本発明の第3の実施の形態を示す断面図である。
【図7】従来の工作機械の主軸装置の断面図である。
【図8】従来の他の主軸装置の断面図である。
【図9】図8の主軸装置の(IX−IX)部分の断面図である。
【符号の説明】
1 ハウジング 1a 後部部材(リヤハウジング)
2 主軸 4 ころがり軸受
7 可動スリーブ部材 8 スライドボールベアリング
9 予圧ばね(予圧手段) 21,22 板ばね
21a,22a 外端部 21b,22b 内端部
Cya,Cyb シリンダ Pia,Pib ピストン
Oa 油圧室 Ob 排油室
Oc 隙間 t 絞り隙間
c 軸受隙間[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a spindle device of a machine tool in which a spindle is rotatably supported by a housing via a rolling bearing such as an angular ball bearing.
[0002]
[Prior art]
As a spindle device of a machine tool, the one shown in FIG. 7 is known.
In the main shaft device, a
The
[0003]
A spindle device for a machine tool shown in FIGS. 8 and 9 is also known (Japanese Patent Laid-Open No. 10-225802).
This spindle device includes three oil inflow spaces Sa, flow gaps g, and oil outflow spaces Sb in the circumferential direction between the inner peripheral surface of the housing 1 (
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the former main spindle device shown in FIG. 7, a preload is applied to the slide ball bearing 8 in order to prevent rattling, and a large thermal expansion force and cutting reaction force in the radial direction act, so that the
[0005]
Further, in the case of the latter hydrostatic bearing type spindle device shown in FIGS. 8 and 9, an oil circulation device 13 having a very high hydraulic oil pressure is required, and the temperature rise of hydraulic oil accompanying pressurization is suppressed. For this purpose, a large temperature control device 14 having a cooling capacity commensurate with the large oil circulation device 13 is required, and not only the manufacturing cost but also the operation cost is expensive. In addition, since the oil inflow space Sa, the flow gap g, and the oil outflow space Sb must be alternately formed for three (or four or more), the internal structure becomes complicated, which also increases the cost. There is.
[0006]
In addition, a spindle device in which the slide ball bearing 8 is omitted from the spindle device of FIG. 7 and a small gap is set between the
[0007]
An object of the present invention is to provide a spindle device of a machine tool capable of obtaining a large support rigidity and load capacity that can withstand heavy cutting.
Another object of the present invention is to provide a spindle device for a machine tool capable of stabilizing the bearing preload.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above at least one object, an invention according to
[0009]
In this means, for example, when the main shaft is thermally expanded, the leaf spring is bent in the axial direction of the main shaft to move the movable sleeve member in the axial direction relative to the housing, and the radial movement of the movable sleeve member relative to the housing is performed. Is prevented with strong rigidity. For this reason, thermal expansion of the main shaft is absorbed, and rattling of the movable sleeve member with respect to the housing in the radial direction is suppressed.
The shape and structure of the leaf springs are arbitrary. For example, the leaf spring may be a single annular member or a plurality of rectangular spring plates arranged annularly. Further, the number of leaf springs is not limited to one, and two or more leaf springs can be provided.
[0011]
Also, with this means , when the leaf spring is distorted due to a change in thermal conditions, the strain is released by operating the hydraulic clamp mechanism to unlock the outer end of the leaf spring from the housing. The release of the leaf spring is normally performed under the condition that the main shaft stops rotating and no load is applied to the main shaft.
[0012]
In the main spindle device of a machine tool according to claim 1 Symbol placement can be loaded slide ball bearings between the housing and the movable sleeve member (claim 2).
In this case, the leaf spring supplements the small load capacity of the slide ball bearing that facilitates the axial movement of the movable sleeve member.
[0013]
Oite the spindle equipment of a machine tool according to
In this configuration, when hydraulic oil is supplied from the oil supply hole to the hydraulic chamber, the hydraulic oil pressure in the hydraulic chamber is increased by the outflow resistance of the throttle gap, and buoyancy is applied to the movable sleeve member. For this reason, the downward load of the movable sleeve member applied to the housing is reduced, and the axial frictional resistance between the housing and the movable sleeve member is reduced.
[0014]
In the spindle device for a machine tool according to any one of
With this configuration, the bearing preload is stabilized.
The preloading means includes a constant pressure preloading means using a spring and the like, a fixed position preloading means using a hydraulic pressure, etc., and these can be used alone or in combination.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1 to 4 show an embodiment of a spindle device of a machine tool according to the present invention. Since the basic structure of the spindle device is the same as that of the spindle device of FIG. 7, the same reference numerals are assigned to the same members and the description thereof is omitted.
[0016]
Between the
The
[0018]
The hydraulic chamber Oa communicates with the oil supply hole 1c between the substantially lower half of the inner peripheral surface of the
[0019]
Further, bearing gaps c are formed over the entire inner and outer peripheral surfaces of the
[0020]
An oil supply hole 1c and an oil discharge hole 1d are formed in the
[0021]
The electromagnetic flow rate adjusting valve 32 adjusts the flow rate of the working oil (cooling oil) supplied from the
F ≒ W1 x W2 x (PA-PB) (1)
However,
W1; vertical projection width W2 of the hydraulic chamber Oa; front-rear width PA of the hydraulic chamber Oa; hydraulic oil pressure PB of the hydraulic chamber Oa; hydraulic oil pressure of the oil discharge chamber Ob
Here, the size δ1 of the bearing gap c is set to a size that does not cause a problem even when the temperature difference between the
[0023]
Next, the operation of the spindle device of the machine tool configured as described above will be described.
The
[0024]
The hydraulic oil supplied from the
Further, the
[0025]
Therefore, when the
[0026]
In the above, when the thermal expansion of the
[0027]
In addition, when the temperature of the hydraulic oil is lowered and overcooled, the outer ring side of the rolling
Q = δ2 3 · W3 · (PA −PB) / (12 μ · L) (2)
However,
L: Length of the aperture gap t [0028]
FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention.
The spindle device of this machine tool has a structure in which outer end portions 21a and 22a of
Other structures are the same as those of the spindle device of the machine tool shown in FIGS.
[0029]
In this spindle device, when the
[0030]
FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention.
The main spindle apparatus omits the hydraulic chamber Oa, the oil discharge chamber Ob, the throttle gap t, the
Of course, the spindle bearing can be cooled by circulating the cooling oil through the clearance Oc in which the
Other structures are the same as those of the spindle device shown in FIGS.
[0031]
In the case of this spindle device, the
Therefore, in this spindle device, an effect according to the spindle device of the first and second embodiments can be obtained, and it is relatively easy to improve the spindle device of an existing machine tool.
[0032]
The linear expansion coefficient of the
Aluminum materials have poor surface hardness and inferior strength (Young's modulus, proof stress, tensile strength) compared to steel materials, but they can reduce contact surface pressure and prevent wear and deformation by semi-floating with hydraulic oil.
[0033]
The bearing clearance δ1 is set so that it does not become zero under the condition that the
When the inner
[0034]
When a temperature sensor is installed on the
[0035]
As the preload, a constant pressure preload using a spring, hydraulic pressure, pneumatic pressure, and a preload switching device using a hydraulic cylinder or the like are generally used. However, in the main spindle device, the
[0036]
Moreover, although the spindle apparatus of the figure is a motor built-in type in which the motor 6 is provided in the
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the invention, it is possible to obtain a large support rigidity and load capacity that can withstand heavy cutting. Therefore, the influence of the thermal change can be suppressed as much as possible, and the spindle can be smoothly rotated without rattling from the low speed range to the high speed range, so that the machining can be performed with high accuracy.
[0039]
Further, the assembly structure is simplified and the cost can be reduced. Even if the leaf spring is distorted due to a change in the thermal condition, it can be easily removed and always kept in a normal state.
[0040]
The spindle device of machine tool according to
[0041]
In the main spindle device for a machine tool according to any one of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a vertical sectional view showing an embodiment of a spindle device of a machine tool according to the present invention.
FIG. 2 is a horizontal sectional view of the spindle device of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a hydraulic chamber, a throttle gap, and an oil discharge chamber.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a relationship between a hydraulic chamber and a throttle gap.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view of a spindle device of a conventional machine tool.
FIG. 8 is a cross-sectional view of another conventional spindle device.
9 is a cross-sectional view of the (IX-IX) portion of the spindle device of FIG. 8. FIG.
[Explanation of symbols]
1
2
Claims (4)
板ばねの外端部が油圧クランプ機構によってハウジングに着脱自在とされたことを特徴とする工作機械の主軸装置。A main shaft is rotatably supported by a rolling bearing in the housing, and a movable sleeve member is fitted to the outer ring of the rolling bearing so as to be movable in the axial direction of the main shaft between the housing and the rolling bearing. A leaf spring, which is bendable in the axial direction of the main shaft, is disposed between the housing and the movable sleeve member in an annular shape around the main shaft, and its outer end is fixed to the housing. In the spindle device of the machine tool provided with the end fixed to the movable sleeve member,
A spindle device for a machine tool, wherein an outer end portion of a leaf spring is detachably attached to a housing by a hydraulic clamp mechanism.
該油圧室上部のハウジングの内周面と可動スリーブ部材の外周面との間に、作動油の流出に抵抗をかける絞り隙間が、油排出孔に連絡して形成されたことを特徴とする請求項1記載の工作機械の主軸装置。A hydraulic chamber for adding buoyancy to the movable sleeve member with hydraulic fluid between a substantially lower half of the inner peripheral surface of the horizontally disposed housing and a substantially lower half of the outer peripheral surface of the movable sleeve member facing the housing, Formed in communication with the oil supply hole,
A throttle gap that resists the outflow of hydraulic fluid is formed between the inner peripheral surface of the upper housing of the hydraulic chamber and the outer peripheral surface of the movable sleeve member so as to communicate with the oil discharge hole. Item 1. A spindle device for a machine tool according to Item 1.
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