JP4859033B2 - Machine tool spindle equipment - Google Patents
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Description
本発明は、工作機械においてフローティング工具を支持する為の主軸装置に関するものである。 The present invention relates to a spindle device for supporting a floating tool in a machine tool.
一般に、工作機械を用いてエンジンのカムシャフトやクランクシャフトの複数のジャーナル部を同時に加工するような場合には主軸の軸線と工具の軸線とが相対移動可能なフローティング機構を備えたラインボーリングバーなどの工具を用いて加工を行う。このフローティング機構により支持された工具は長尺であるため、加工を行う際にはこの工具を支持するためのサポートブッシュやバーサポートのスリーブといった工具支持手段で工具を支持しつつ主軸の回転を行うことによりラインボーリングバー外周面に設けられたバイトが回転し、ワークのジャーナル部の加工を行うようになっている。 Generally, when machining a plurality of journal parts of the engine camshaft and crankshaft using a machine tool, a line boring bar equipped with a floating mechanism that can move the axis of the spindle and the axis of the tool relative to each other Machining is performed using the tool. Since the tool supported by the floating mechanism is long, the spindle is rotated while supporting the tool by a tool support means such as a support bush or a bar support sleeve for supporting the tool when machining. As a result, the cutting tool provided on the outer peripheral surface of the line boring bar rotates to process the journal portion of the workpiece.
このようなフローティング機構を内蔵したマシニングセンタが特許文献1に記載されている。この特許文献1に記載のマシニングセンタは、ラインボーリングバーをフローティング支持する手段としてオルダム継手を用いている。
この特許文献1に記載の主軸装置においてはフローティング支持手段の一つの方式であるオルダム継手を内蔵しているホルダを採用している。このホルダを使用することでフローティング方式の特長である加工時の主軸の軸線とラインボーリングバーの軸線との相対位置誤差を吸収することができるようになっているが、この方式で実際に加工を行う前にラインボーリングバーをスリーブに挿入する際にはフローティングしている分ラインボーリングバーの軸線とスリーブの軸線に傾きがある可能性がある。この傾きによりラインボーリングバーがバーサポートにおける支持穴周辺の壁面に衝突してしまい、ラインボーリングバーや主軸及びスリーブが損傷してしまうことがある。また、損傷しなくてもラインボーリングバーとスリーブの磨耗によりラインボーリングバーとスリーブの当接部が偏磨耗してしまい加工精度に悪影響をおよぼしてしまうことがあった。 The spindle device described in Patent Document 1 employs a holder incorporating an Oldham coupling, which is one type of floating support means. By using this holder, it is possible to absorb the relative position error between the axis of the main spindle and the axis of the line boring bar, which is the feature of the floating method. When the line boring bar is inserted into the sleeve before performing, there is a possibility that the axis of the line boring bar and the axis of the sleeve are inclined due to floating. This inclination may cause the line boring bar to collide with the wall surface around the support hole in the bar support, and the line boring bar, the main shaft, and the sleeve may be damaged. In addition, even if it is not damaged, the contact portion between the line boring bar and the sleeve may be unevenly worn due to wear of the line boring bar and the sleeve, which may adversely affect the processing accuracy.
そこで本発明はこれらの課題を解決する為に、工作機械の主軸装置において、加工前にフローティング機構を備えた工具をスムーズに工具支持手段やワークに抜き差しでき、かつフローティング方式の特長である加工時の主軸の軸線とラインボーリングバーの軸線との相対位置誤差を吸収することができるようにした工作機械の主軸装置を提供することを目的とする。 Therefore, in order to solve these problems, the present invention enables a tool equipped with a floating mechanism to be smoothly inserted into and removed from a tool support means and a workpiece before machining in the spindle device of a machine tool, and is a feature of the floating method. An object of the present invention is to provide a spindle device for a machine tool capable of absorbing a relative position error between the axis of the spindle and the axis of a line boring bar.
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、主軸に対し、フローティング可能に加工工具を支持する工作機械の主軸装置において、該主軸の内部に流体供給用の流路が設けられ、該流路より供給された流体の流体圧を作用させる流体軸受を介して前記加工工具の支持端を支持する支持手段が備えられ、該支持手段の前記流体軸受はスラスト軸受であり、該スラスト軸受は加工工具に対して主軸の軸方向前方に流体圧を作用させる前方スラスト軸受部と主軸の軸方向後方に流体圧を作用させる後方スラスト軸受部とで構成され、前記前方スラスト軸受部または後方スラスト軸受部のいずれか一方に作用する流体圧を遮断可能な切換手段を前記流路に設けたことを要旨とする。 In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is directed to a spindle device of a machine tool that supports a machining tool in a floating manner with respect to the spindle, and a flow path for fluid supply is provided inside the spindle. And a support means for supporting a support end of the processing tool via a fluid bearing that applies a fluid pressure of the fluid supplied from the flow path, and the fluid bearing of the support means is a thrust bearing, The thrust bearing is composed of a front thrust bearing portion that applies fluid pressure to the machining tool in the axial direction forward of the main shaft and a rear thrust bearing portion that applies fluid pressure to the axial direction rearward of the main shaft, and the front thrust bearing portion or The gist is that the flow path is provided with switching means capable of interrupting the fluid pressure acting on one of the rear thrust bearing portions.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の工作機械の主軸装置において、前記流路のうち、切換手段を持たない方の流路に前記加工工具に対して主軸の軸方向と直交する方向に流体圧を作用させるラジアル軸受を設けたことを要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, in the main spindle device of the machine tool according to the first aspect, the flow path not having the switching means in the flow path is orthogonal to the axial direction of the main spindle with respect to the processing tool. The gist of the present invention is to provide a radial bearing that applies a fluid pressure in the direction of movement.
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の工作機械の主軸装置において、前記流体軸受に作用させる流体の流体圧を調整可能な調整機構を設けたことを要旨とする。
The gist of the invention described in
請求項4に記載の発明は、請求項1または2に記載の工作機械の主軸装置において、前記流体軸受に作用させる流体の流体圧を各流路毎に調整可能な調整機構を設けたことを要旨とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the spindle device of the machine tool according to the first or second aspect, an adjustment mechanism is provided that can adjust the fluid pressure of the fluid acting on the fluid bearing for each flow path. The gist.
請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の工作機械の主軸装置に、前記加工工具としてラインボーリングバーを支持する方法において、ワーク加工位置で前記主軸と同一軸線上に離間配設されたラインボーリングバー支持穴へのラインボーリングバー抜き差し時は、前記切換手段によって流体圧を遮断して前記ラインボーリングバーを主軸に固定支持し、ワーク加工時においては、前記切換手段によって流体圧を遮断せずに前記ラインボーリングバーをフローティング支持するラインボーリングバー支持方法であることを要旨とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the method for supporting a line boring bar as the machining tool on the main spindle device of the machine tool according to the first aspect, the work tool is spaced apart on the same axis as the main spindle. When the line boring bar is inserted into and removed from the line boring bar support hole, the fluid pressure is shut off by the switching means, and the line boring bar is fixedly supported to the main shaft, and the fluid pressure is shut off by the switching means when machining a workpiece. The gist of the present invention is a line boring bar support method in which the line boring bar is supported without floating.
請求項1に記載の発明によれば、スラスト軸受を主軸の軸方向前方に流体圧を作用させる前方スラスト軸受部と主軸の軸方向後方に流体圧を作用させる後方スラスト軸受部とで構成し、いずれか一方に作用する流体圧を遮断可能にしたことにより、加工工具のワークやバーサポートへの挿入時の姿勢を軸受の一方の基準面に沿ってまっすぐに当接支持させて固定することが可能であるため加工工具の軸線とバーサポートの支持穴の軸線との傾きが生じることなく、加工工具と主軸及び支持穴の損傷や磨耗を防止することができる。 According to the first aspect of the present invention, the thrust bearing is constituted by a front thrust bearing portion that applies fluid pressure to the axial front of the main shaft and a rear thrust bearing portion that applies fluid pressure to the rear of the main shaft in the axial direction. By making it possible to shut off the fluid pressure acting on either one, the posture when inserting the work tool into the workpiece or bar support can be fixed by abutting and supporting straight along one reference surface of the bearing Therefore, the machining tool, the spindle and the support hole can be prevented from being damaged or worn without causing an inclination between the axis of the machining tool and the axis of the support hole of the bar support.
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に加えてさらにラジアル方向にも作用する流体軸受を設けたため主軸の軸方向と直交する方向に対しても工具の軸がぶれることなく安定した工具の抜き差しおよび加工が可能となる。 According to the second aspect of the present invention, in addition to the first aspect, the hydrodynamic bearing that further acts in the radial direction is provided, so that the tool shaft is stable without being shaken in the direction orthogonal to the axial direction of the main shaft. Tools can be inserted and removed and processed.
請求項3または4に記載の発明によれば、流体軸受に作用する流体圧を調整可能としたため、加工時および挿入時の状況に合わせて圧力の最適値を調整することができ、より損傷や磨耗の防止効果を大きくすることができ、さらに加工精度を向上させることができる。
According to the invention described in
請求項5に記載の発明によれば、特に長尺なラインボーリングバーによる加工工程あるいはラインボーリングバーのバー支持穴への抜き差しの工程においてラインボーリングバーが各工程において最も適した支持形態をとる事ができ、安定した工具の抜き差しおよび高精度な加工が可能となる。
According to the fifth aspect of the present invention, the line boring bar takes the most suitable support form in each process, particularly in the processing process using a long line boring bar or in the process of inserting / removing the line boring bar into / from the bar support hole. Therefore, stable tool insertion and removal and high-precision machining are possible.
以下、本発明を具体化した工作機械の主軸装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の主軸装置の断面図である。工作機械の主軸頭1のハウジング2内部には前後の軸受3を介して主軸4が回転可能に支持されている。この主軸4は主軸4後部に接続された図示しないモータにより駆動・回転される。主軸4の内部には第1主軸内流路5および第2主軸内流路6が穿設されている。この第1主軸内流路5および第2主軸内流路6は図示しない回転継手を介してそれぞれ主軸後方の第1入口流路7および第2入口流路8に接続されている。この第1入口流路7および第2入口流路8は流体供給源9に接続されている。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a spindle device for a machine tool embodying the invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of the spindle device of the present invention. A spindle 4 is rotatably supported in the
次に、加工工具としてラインボーリングバーを取付けた場合のラインボーリングバー支持部の構成について図1および図2に基づいて説明する。図2はラインボーリングバー10およびホルダ11周辺の拡大断面図である。前記主軸4の前端面にはフランジ12がボルト13により固定されている。このフランジ12の外周面を囲うように中空状のホルダ11が設けられ、このホルダ11の前端面にはラインボーリングバー10の支持端がボルト14を介して固定されている。また、前記フランジ12の一部分にはキー溝12aが設けられ、ホルダ11の突出部11aと係合され主軸4とホルダ11とが一体に回転でき、かつホルダ11及びラインボーリングバー10と主軸4及びフランジ12との間に形成された軸受隙間を介して主軸4に対しラインボーリングバー10がフローティング可能に支持されている。
Next, the configuration of the line boring bar support when a line boring bar is attached as a processing tool will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 2 is an enlarged sectional view around the
主軸4前方の外周面には第1主軸内流路5より分岐し、主軸4の外周面とホルダ11内周面との間で形成されるラジアル軸受15が設けられている。フランジ12内部はフランジ12前端面とラインボーリングバー10後端面との間で形成される前方スラスト軸受部16aとフランジ12後端面とホルダ11内面との間で形成される後方スラスト軸受部16bが形成されている。
A
次に、本構成における工作機械の主軸装置の動作を図1から図4に基づいて説明する。
図3は加工部周辺を示した断面図であり、図4はフランジ12前端面がラインボーリングバー10の後端面に当接した状況を示したホルダ11周辺の断面図である。加工対象のワークWは図示しないテーブルに固定され、加工中のラインボーリングバー10をワークW外部の両側で支持する為の支持部材17の支持穴18とワークWにおける加工対象である複数のジャーナル部Whとが一直線になるように配置される。この後ラインボーリングバー10を先端面より各支持部材17の支持穴18およびワークWのジャーナル部Whに挿入する。その後、主軸4の回転を開始し、ラインボーリングバー10を送り移動により切削送りしながらラインボーリングバー10の外周面に設けられた複数のバイト19によりワークWのジャーナル部Whの加工を行うようになっている。ラインボーリングバー10の挿入開始時より支持穴18内周面には外部の流体源より流体経路20を通して圧力流体が供給される。この流体圧によりラインボーリングバー10が安定して支持されるようになっている。ワークWの加工後はラインボーリングバー10が支持穴18およびジャーナル部Whより引き抜かれて加工が完了する。
Next, the operation of the spindle device of the machine tool in this configuration will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the periphery of the processing portion, and FIG. 4 is a cross-sectional view around the
この一連の動作の中で、ラインボーリングバー10の挿入および引き抜き時には、第2入口流路8に設けられた開閉弁21がオフの状態に切り替えられ、流体供給源9より供給される流体の供給が遮断される。この時第1入口流路7には引き続き流体が供給されている状態であるため、流体圧は前方スラスト軸受部16aの流体圧力が停止し、後方スラスト軸受部16bの流体圧は作用しつづけている状態である為、後方スラスト軸受部16bにのみ流体圧が作用する状態である為、図4に示すようにフランジ12前端面に対しラインボーリングバー10の後端面が当接した状態になり、ラインボーリングバー10を所定の姿勢に固定でき、ラインボーリングバー10の軸線に傾きがなくなる。これによりラインボーリングバー10を支持穴18およびジャーナル部Whに対してまっすぐに挿入することができる。ワークWの加工中は開閉弁21がオンの状態に切り替えられ、流体供給源9より流体が供給される状態となる。この時においては前方スラスト軸受部16aおよび後方スラスト軸受部16bの両方に流体圧が作用され、ラインボーリングバー10およびホルダ11はフローティング支持状態になる。このラインボーリングバー10およびホルダ11がフローティングすることにより支持部材17の支持力に合わせてラインボーリングバー10の軸線が調整されることになり、穴加工精度が向上する。
In this series of operations, when the
上記実施形態の工作機械の主軸装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)上記実施形態では、ラインボーリングバー10の挿入および引き抜き時に第2入口流路8に設けられた開閉弁21がオフの状態に切り替えられ、流体供給源9より供給される流体の供給が遮断されるようにしたため、フランジ12前端面とラインボーリングバー10の後端面とが当接した状態になり、ラインボーリングバー10の軸線に傾きがなくなる。これによりラインボーリングバー10を支持穴18およびジャーナル部Whに対してまっすぐに挿入することができる。よってラインボーリングバー10の挿入および引き抜きを安定した姿勢で行うことができ、ラインボーリングバー10や支持穴18の損傷や磨耗を無くすことができる。
According to the spindle device of the machine tool of the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the above-described embodiment, when the
(2)上記実施形態では、ワークWの加工時に開閉弁21がオンの状態に切り替えられ前方スラスト軸受部16aおよび後方スラスト軸受部16bの両方に流体圧が作用され、ラインボーリングバー10およびホルダ11はフローティング状態になることにより支持部材17の支持力に合わせてラインボーリングバー10の軸線が調整されることになり、穴加工精度を向上させることができる。
(2) In the above embodiment, when the workpiece W is processed, the on-off
なお、上記実施形態は以下のように変更しても良い。
・図5に示すように、主軸4の前端部に取付けられたホルダ23内部にラジアル軸受15と前方スラスト軸受部16aおよび後方スラスト軸受部16bを設け、ラインボーリングバー10の支持端を支持する為のラインボーリングバーホルダ22の外周面にフランジ部22a、後端面に溝部22bを形成し、前記ラインボーリングバーホルダ22をホルダ23に固定されたキー24に係合し、前記ラインボーリングバーホルダ22をホルダ23に対してフローティング可能に支持するような実施形態を採用しても良い。
・上記実施形態においてはフローティング機構を備えた工具としてラインボーリングバーを用いて加工を行う例を示したが、フローティング機構を採用した他の工具に本発明を採用しても良い。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
As shown in FIG. 5, a
-Although the example which processes using a line boring bar as a tool provided with the floating mechanism was shown in the said embodiment, you may employ | adopt this invention for the other tool which employ | adopted the floating mechanism.
4…主軸、5…第1主軸内流路、6…第2主軸内流路、7…第1入口流路、8…第2入口流路、10…ラインボーリングバー、11…ホルダ、11a…突出部、12…フランジ、12a…キー溝、15…ラジアル軸受、16a…前方スラスト軸受部、16b…後方スラスト軸受部、21…開閉弁、W…ワーク、Wh…ジャーナル部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 ... Main shaft, 5 ... 1st main shaft flow path, 6 ... 2nd main shaft flow path, 7 ... 1st inlet flow path, 8 ... 2nd inlet flow path, 10 ... Line boring bar, 11 ... Holder, 11a ... Projection part, 12 ... flange, 12a ... keyway, 15 ... radial bearing, 16a ... front thrust bearing part, 16b ... rear thrust bearing part, 21 ... on-off valve, W ... work, Wh ... journal part.
Claims (5)
2. A method for supporting a line boring bar as the machining tool on the spindle device of a machine tool according to claim 1, wherein the line to the line boring bar support hole spaced apart on the same axis as the spindle at a workpiece machining position. When the boring bar is inserted and removed, the fluid pressure is shut off by the switching means, and the line boring bar is fixedly supported to the main shaft. When machining a workpiece, the line boring bar is floated without shutting off the fluid pressure by the switching means. A line boring bar supporting method, characterized by supporting.
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