JPH08323505A - Machine tool - Google Patents

Machine tool

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Publication number
JPH08323505A
JPH08323505A JP13527895A JP13527895A JPH08323505A JP H08323505 A JPH08323505 A JP H08323505A JP 13527895 A JP13527895 A JP 13527895A JP 13527895 A JP13527895 A JP 13527895A JP H08323505 A JPH08323505 A JP H08323505A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic bearing
spindle
radial
main shaft
axis
Prior art date
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Pending
Application number
JP13527895A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirotomo Kamiyama
拓知 上山
Manabu Taniguchi
学 谷口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koyo Seiko Co Ltd
Original Assignee
Koyo Seiko Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP13527895A priority Critical patent/JPH08323505A/en
Publication of JPH08323505A publication Critical patent/JPH08323505A/en
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Abstract

PURPOSE: To improve an appearance of a finishing surface by supporting a main spindle with a magnetic bearing means in its slant posture so that the tool installing end part side becomes the feeding directional front side of a spindle device to a line orthogonal to the feeding direction of the spindle device to a work object. CONSTITUTION: In a lower side radial magnetic bearing part 11, these electromagnets 18a and 18b are controlled so that a gap between the first radial electromagnet 18a on the feeding directional side of a spindle device 4 and a main spindle 7 becomes smaller than that between the second radial electromagnet 18b on the anti-feeding directional side and the main spindle 7, and that the axis 7A in a lower part of the main spindle 7 becomes eccentric to the front side more than a neutral position. In an upper side radial magnetic bearing part 10, these electromagnets 17a and 17b are controlled so that a gap between the second radial electromagnet 17b on the anti- feeding directional side and the main spindle 7 becomes smaller than that between the first radial electromagnet 17a on the feeding directional side and the main spindle 7, and that the axis 7A in an upper part of the main spindle 7 becomes eccentric to the rear side more than the neutral position. Therefore, the main spindle 7 and a tool 3 incline to the neutral position so that the lower side becomes the front.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、工作機械に関し、さ
らに詳しくは、主軸が磁気軸受により非接触支持される
磁気軸受スピンドル装置を備え、たとえばエンドミルな
どのような軸線と直交する平坦な先端面と側面に切刃を
有する円柱状の加工工具を主軸に装着し、スピンドル装
置と被加工物をスピンドル装置の軸線とほぼ直交する方
向に相対的に移動させて、被加工物の加工を行う工作機
械に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a machine tool, and more particularly, to a machine tool having a magnetic bearing spindle device in which a main shaft is supported by a magnetic bearing in a non-contact manner, and a flat tip surface orthogonal to an axis line such as an end mill. A tool for machining a workpiece by mounting a cylindrical machining tool with a cutting edge on its side and a spindle on the spindle and moving the spindle device and the workpiece relative to each other in a direction substantially orthogonal to the axis of the spindle device. Machine related.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の工作機械において、従来は、主
軸および加工工具の軸線をスピンドル装置の軸線とほぼ
一致させ、加工工具の軸線と正確に直交する方向に被加
工物に対してスピンドル装置を送るようになっていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, in this type of machine tool, the spindle and the axis of the machining tool are made to substantially coincide with the axis of the spindle device, and the spindle device is attached to the workpiece in a direction perpendicular to the axis of the machining tool. Was supposed to be sent.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の工
作機械では、被加工物に対するスピンドル装置の送り方
向が加工工具の軸線と正確に直交しているので、上記の
エンドミルのような加工工具を使用する場合、加工工具
の先端面が送り方向と合致する。このため、ほとんど加
工工具の側面の送り方向前側部分だけで加工が行われ、
加工工具の先端面は側面の前側部分で加工された後の残
りの面をこするだけである。したがって、加工工具を1
回送っただけでは、被加工物を精密に加工することはで
きない。また、仕上面に均一なカッターマークがつか
ず、仕上面の見栄えがあまり良くないという問題があ
る。
In the conventional machine tool as described above, since the feed direction of the spindle device with respect to the workpiece is exactly perpendicular to the axis of the machining tool, the machining tool such as the above end mill is used. When using, the tip surface of the processing tool matches the feed direction. For this reason, most of the side surface of the processing tool is processed only in the front part in the feed direction,
The tip surface of the working tool only scrapes the remaining surface after it has been machined in the front part of the side surface. Therefore, 1 processing tool
It is not possible to precisely process a work piece simply by sending it. Further, there is a problem that the finished surface does not have a uniform cutter mark and the finished surface does not look good.

【0004】この発明の目的は、上記の問題を解決し、
精密加工が可能で、仕上面の見栄えも良い工作機械を提
供することにある。
The object of the present invention is to solve the above problems,
It is to provide a machine tool that is capable of precision machining and has a good finished surface.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】この発明による工作機械
は、所定位置に取付けられた被加工物を加工するための
加工工具が装着される磁気軸受スピンドル装置と、被加
工物と前記スピンドル装置を相対的に移動させる送り手
段とを備え、前記スピンドル装置が、加工工具が装着さ
れる工具装着端部を有する主軸と、前記主軸を磁気浮上
させて非接触支持する磁気軸受手段と、前記主軸を回転
駆動する回転駆動手段とを備え、前記送り手段が、前記
スピンドル装置の軸線とほぼ直交する方向に被加工物と
前記スピンドル装置を相対的に移動させる機能を有する
工作機械において、前記磁気軸受手段が、前記主軸を、
被加工物に対する前記スピンドル装置の送り方向と直交
する線に対して前記工具装着端部側が前記スピンドル装
置の送り方向の前側になるように、傾斜させて支持する
ことを特徴とするものである。
A machine tool according to the present invention includes a magnetic bearing spindle device to which a machining tool for machining a workpiece mounted at a predetermined position is mounted, a workpiece and the spindle device. A spindle unit having a tool mounting end for mounting a machining tool; a magnetic bearing unit for magnetically levitating and supporting the spindle in a non-contact manner; and a spindle unit. In the machine tool, the magnetic bearing means comprises a rotary drive means for rotationally driving, and the feed means has a function of relatively moving the workpiece and the spindle device in a direction substantially orthogonal to the axis of the spindle device. However, the main axis is
It is characterized in that the tool mounting end side is inclined and supported with respect to a line orthogonal to the feed direction of the spindle device with respect to the workpiece so that the tool mounting end side is on the front side in the feed direction of the spindle device.

【0006】たとえば、前記磁気軸受手段が、前記主軸
をアキシアル方向に非接触支持するアキシアル磁気軸受
部と、前記主軸の工具装着端部側および反工具装着端部
側に配設され前記主軸をラジアル方向に非接触支持する
第1のラジアル磁気軸受部および第2のラジアル磁気軸
受部と、前記主軸のアキシアル方向およびラジアル方向
の位置を検出する主軸位置検出部と、前記主軸位置検出
部の検出信号に基づいて前記主軸が所定の目標位置に支
持されるように前記各磁気軸受部を制御する磁気軸受制
御部とを備え、前記第1のラジアル磁気軸受部と第2の
ラジアル磁気軸受部は、それぞれ、前記主軸をその軸線
にほぼ垂直な面内で互いに直交するラジアル方向の両側
から挟むように配設された4個の電磁石を備え、前記磁
気軸受制御部は、前記主軸位置検出部からの位置信号に
基づいて、前記第1のラジアル磁気軸受部の4個の電磁
石のうち前記スピンドル装置の送り方向側の電磁石と前
記主軸間のギャップが反送り方向側の電磁石と前記主軸
間のギャップよりも小さくなるように前記第1のラジア
ル磁気軸受部を制御するとともに、前記第2のラジアル
磁気軸受部の4個の電磁石のうち前記スピンドル装置の
送り方向側の電磁石と前記主軸間のギャップが反送り方
向側の電磁石と前記主軸間のギャップよりも大きくなる
ように前記第2のラジアル磁気軸受部を制御する。
For example, the magnetic bearing means is provided with an axial magnetic bearing portion for supporting the spindle in a non-contact manner in the axial direction, and a spindle mounted on the tool mounting end side and the counter tool mounting end side of the spindle. A first radial magnetic bearing portion and a second radial magnetic bearing portion that are supported in a non-contact direction, a spindle position detector that detects the axial and radial positions of the spindle, and a detection signal of the spindle position detector. And a magnetic bearing control unit that controls each of the magnetic bearing units so that the main shaft is supported at a predetermined target position, the first radial magnetic bearing unit and the second radial magnetic bearing unit, Each of the magnetic bearing control units includes four electromagnets arranged so as to sandwich the main shaft from both sides in a radial direction orthogonal to each other in a plane substantially perpendicular to the axis thereof. Based on the position signal from the main shaft position detection unit, the electromagnet whose gap between the electromagnet on the feed direction side of the spindle device and the main shaft is the opposite feed direction side among the four electromagnets of the first radial magnetic bearing unit And controlling the first radial magnetic bearing so as to be smaller than the gap between the main shaft and the electromagnet on the feed direction side of the spindle device among the four electromagnets of the second radial magnetic bearing. The second radial magnetic bearing unit is controlled so that the gap between the main shafts is larger than the gap between the electromagnet on the side opposite to the feed direction and the main shaft.

【0007】[0007]

【作用】たとえばエンドミルのような軸線と直交する平
坦な先端面と側面に切刃を有する円柱状の加工工具を使
用する場合、工具装着端部側が送り方向の前側になるよ
うに主軸が傾斜しているので、工具の先端面が送り方向
に対して傾斜し、工具の先端面の送り方向後端が移動す
る線は、同前端が移動する線より、被加工物の内側に位
置している。このため、工具の側面の前側部分で加工さ
れた後の残りの面をさらに先端面で加工することにな
り、1回の送りで荒加工と仕上加工が相前後して行われ
る形になる。したがって、1回の送りで精密な加工がで
き、また、工具の先端面の後側周縁部により仕上面に均
一なカッターマークがつき、仕上面の見栄えも良くな
る。加工時に、工具には送り方向と反対方向の切削抵抗
が作用するが、工具装着端部側が前になるように予め主
軸を傾斜させておくことにより、切削抵抗に対する剛性
が高くなって、負荷容量が増し、重切削が可能となる。
When using a cylindrical machining tool such as an end mill having a flat tip surface orthogonal to the axis and a cutting edge on the side surface, the spindle is tilted so that the tool mounting end side is the front side in the feed direction. Therefore, the tip surface of the tool is inclined with respect to the feed direction, and the line on which the rear end of the tool tip surface in the feed direction moves is located inside the work piece rather than the line on which the front end moves. . For this reason, the remaining surface after being processed by the front side portion of the side surface of the tool is further processed by the tip surface, so that roughing and finishing are performed in succession by one feed. Therefore, precise machining can be performed with one feed, and a uniform cutter mark is provided on the finished surface due to the rear peripheral portion of the tip end surface of the tool, so that the finished surface looks good. During processing, cutting resistance acts on the tool in the opposite direction to the feed direction, but by pre-tilting the spindle so that the tool mounting end side is in front, the rigidity against cutting resistance increases and the load capacity increases. And heavy cutting becomes possible.

【0008】[0008]

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
ついて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0009】図1は、フライス加工などに使用される工
作機械の主要部を概略的に示している。以下の説明にお
いて、図1の右側を前、左側を後とし、後から前を見た
ときの左右を左右とする。また、前後方向の軸をX軸、
左右方向の軸をY軸、上下方向の軸をZ軸とし、前側を
X軸の正方向、左側をY軸の正方向、上側をZ軸の正方
向とする。
FIG. 1 schematically shows a main part of a machine tool used for milling or the like. In the following description, the right side of FIG. 1 is the front, the left side is the rear, and the left and right when viewing the front from the back is the left and right. Also, the longitudinal axis is the X axis,
The horizontal axis is the Y axis, the vertical axis is the Z axis, the front side is the positive direction of the X axis, the left side is the positive direction of the Y axis, and the upper side is the positive direction of the Z axis.

【0010】図1には、被加工物(1) が固定される移動
テーブル(2) 、この被加工物(1) を加工するための加工
工具(3) が装着される磁気軸受スピンドル装置(4) 、お
よびテーブル(2) をX軸方向に移動させることにより被
加工物(1) とスピンドル装置(4) を同方向に相対移動さ
せる送り手段を構成するX軸方向送り装置(5) が示され
ている。図示は省略したが、工作機械には、被加工物
(1) とスピンドル装置(4) をY軸方向に相対移動させる
送り手段を構成するY軸方向送り装置、および被加工物
(1) とスピンドル装置(4) をZ軸方向に相対移動させる
送り手段を構成するZ軸方向送り装置も設けられてい
る。これらの送り装置は、テーブル(2) とスピンドル装
置(4) を相対的に移動できればよく、テーブル(2) とス
ピンドル装置(4) のいずれを駆動するものであってもよ
い。
In FIG. 1, a moving table (2) on which a work piece (1) is fixed, and a magnetic bearing spindle device (on which a working tool (3) for working the work piece (1) is mounted are shown. 4) and the X-axis feed device (5) which constitutes a feed means for relatively moving the workpiece (1) and the spindle device (4) in the same direction by moving the table (2) in the X-axis direction. It is shown. Although not shown, the machine tool has
(1) and the spindle device (4), a Y-axis direction feed device that constitutes a feed means for relatively moving in the Y-axis direction, and a workpiece
There is also provided a Z-axis direction feed device which constitutes a feed means for relatively moving the (1) and the spindle device (4) in the Z-axis direction. These feeding devices need only be able to move the table (2) and the spindle device (4) relative to each other, and may drive either the table (2) or the spindle device (4).

【0011】図2はスピンドル装置(4) の全体概略構成
を示し、図3および図4はその各部の構成を示してい
る。
FIG. 2 shows the overall schematic construction of the spindle device (4), and FIGS. 3 and 4 show the construction of each part thereof.

【0012】スピンドル装置(4) は、鉛直に配置された
円筒状のケーシング(6) 、およびケーシング(6) 内にほ
ぼ鉛直にかつ非接触状態に回転支持された主軸(7) を備
えている。主軸(7) は、ケーシング(6) 内に設けられた
アキシアル磁気軸受部(8) および上下2組のラジアル磁
気軸受部(10)(11)により非接触支持され、回転駆動手段
を構成する内蔵型高周波モータ(12)により高速回転させ
られる。主軸(7) の下端部は工具装着端部(7a)となって
おり、この部分にエンドミルなどの加工工具(3) が装着
される。この工具(3) は、下端にその軸線(3A)と直交す
る平坦な先端面(3a)を有し、この先端面(3a)と側面(3b)
に切刃を有する円柱状のものである。工具(3) の側面(3
b)は、円筒面であってもよいし、円錐面であってもよ
い。工具(3) は、その軸線(3A)が主軸(7) の軸線(7A)と
一致するように、主軸(7) に装着される。
The spindle device (4) comprises a vertically arranged cylindrical casing (6) and a main shaft (7) rotatably supported in the casing (6) substantially vertically and in a non-contact state. . The main shaft (7) is non-contact supported by an axial magnetic bearing part (8) provided in the casing (6) and two upper and lower radial magnetic bearing parts (10) and (11), and constitutes a rotation driving means. It is rotated at high speed by the high frequency motor (12). The lower end of the spindle (7) is a tool mounting end (7a), and a machining tool (3) such as an end mill is mounted on this part. This tool (3) has a flat tip surface (3a) at the lower end that is orthogonal to its axis (3A), and this tip surface (3a) and side surface (3b)
It has a cylindrical shape with a cutting edge. Side of tool (3) (3
b) may be a cylindrical surface or a conical surface. The tool (3) is mounted on the spindle (7) such that its axis (3A) coincides with the axis (7A) of the spindle (7).

【0013】アキシアル磁気軸受部(8) は、主軸(7) を
アキシアル方向(Z軸方向)に支持するためのものであ
り、主軸(7) の中間部のフランジ部(7b)を上下両側から
挟むように配置された1対の環状の電磁石(アキシアル
電磁石)(13a)(13b)を備えている。アキシアル電磁石は
符号(13)で総称し、区別する必要があるときは、上側の
ものを上側アキシアル電磁石(13a) 、下側のものを下側
電磁石(13b) と呼ぶことにする。上下のアキシアル電磁
石(13)は、主軸(7) のフランジ部(7b)を磁力により吸引
して主軸(7) をアキシアル方向に非接触支持するもので
あり、磁気軸受制御回路(14)に接続されている。ケーシ
ング(6) 内の上部に、主軸(7) のアキシアル方向の位置
を検出するためのアキシアル位置センサ(15)が設けられ
ている。このセンサ(15)は、位置検出回路(16)に接続さ
れている。
The axial magnetic bearing part (8) is for supporting the main shaft (7) in the axial direction (Z-axis direction), and the flange part (7b) at the middle part of the main shaft (7) is from above and below both sides. It is provided with a pair of annular electromagnets (axial electromagnets) (13a) (13b) arranged so as to be sandwiched. The axial electromagnets are collectively referred to by the reference numeral (13), and when it is necessary to distinguish them, the upper one is called the upper axial electromagnet (13a) and the lower one is called the lower electromagnet (13b). The upper and lower axial electromagnets (13) attract the flange portion (7b) of the spindle (7) by magnetic force to support the spindle (7) in the axial direction in a non-contact manner, and are connected to the magnetic bearing control circuit (14). Has been done. An axial position sensor (15) for detecting the axial position of the main shaft (7) is provided in the upper part of the casing (6). This sensor (15) is connected to the position detection circuit (16).

【0014】ラジアル磁気軸受部(10)(11)は、主軸(7)
をラジアル方向(X軸およびY軸方向)に支持するため
のものである。上側ラジアル磁気軸受部(第2のラジア
ル磁気軸受部)(10)は主軸(7) をX軸およびY軸方向の
両側から挟むように配置された4個の電磁石(ラジアル
電磁石)(17a)(17b)(17c)(17d)を備えている。これらの
ラジアル電磁石は符号(17)で総称し、区別する必要があ
るときは、X軸方向正側(前側)のものを上側第1ラジ
アル電磁石(17a) 、X軸方向負側(後側)のものを上側
第2ラジアル電磁石(17b) 、Y軸方向正側(左側)のも
のを上側第3ラジアル電磁石(17c) 、Y軸方向負側(右
側)のものを上側第4ラジアル電磁石(17d) と呼ぶこと
にする。下側ラジアル磁気軸受部(第1のラジアル磁気
軸受部)(11)も、同様に、下側第1ラジアル電磁石(18
a) 、下側第2ラジアル電磁石(18b) 、下側第3ラジア
ル電磁石(18c) および下側第4ラジアル電磁石(18d) を
備えている。これらは、符号(18)で総称する。上下のラ
ジアル電磁石(17)(18)は、主軸(7) を磁力により吸引し
てこれをラジアル方向に非接触支持するものであり、前
述の磁気軸受制御回路(14)に接続されている。上側ラジ
アル磁気軸受部(10)の近傍に、主軸(7) の上部のX軸方
向の位置を検出するための前後1対のラジアル位置セン
サ(19a)(19b)、およびY軸方向の位置を検出するための
左右1対のラジアル位置センサ(19c)(19d)が設けられて
いる。これら上側ラジアル位置センサは、符号(19)で総
称する。また、下側ラジアル磁気軸受部(11)の近傍に、
主軸(7)の下部のX軸方向の位置を検出するための前後
1対のラジアル位置センサ(20a)(20b)、およびY軸方向
の位置を検出するための左右1対のラジアル位置センサ
(20c)(20d)が設けられている。これら下側ラジアル位置
センサは、符号(20)で総称する。上下のラジアル位置セ
ンサ(19)(20)は、前述の位置検出回路(16)に接続されて
いる。
The radial magnetic bearings (10) and (11) are connected to the main shaft (7).
For supporting in the radial direction (X-axis and Y-axis directions). The upper radial magnetic bearing portion (second radial magnetic bearing portion) (10) is composed of four electromagnets (radial electromagnets) (17a) (17a) which are arranged so as to sandwich the main shaft (7) from both sides in the X-axis and Y-axis directions. 17b) (17c) (17d) are provided. These radial electromagnets are collectively referred to by the reference numeral (17), and when it is necessary to distinguish them, the one on the positive side in the X-axis direction (front side) is the upper first radial electromagnet (17a) and the negative side in the X-axis direction (rear side). The upper second radial electromagnet (17b), the Y axis direction positive side (left side) the upper third radial electromagnet (17c), and the Y axis direction negative side (right) the upper fourth radial electromagnet (17d). ). Similarly, the lower radial magnetic bearing portion (first radial magnetic bearing portion) (11) also has a lower first radial electromagnet (18).
a) A lower second radial electromagnet (18b), a lower third radial electromagnet (18c) and a lower fourth radial electromagnet (18d). These are collectively referred to by the reference numeral (18). The upper and lower radial electromagnets (17) (18) attract the main shaft (7) by magnetic force and support it in the radial direction in a non-contact manner, and are connected to the magnetic bearing control circuit (14) described above. A pair of front and rear radial position sensors (19a) (19b) for detecting the position of the upper part of the main shaft (7) in the X-axis direction and a position in the Y-axis direction are provided near the upper radial magnetic bearing (10). A pair of left and right radial position sensors (19c) (19d) for detection are provided. These upper radial position sensors are collectively referred to by the reference numeral (19). Also, near the lower radial magnetic bearing part (11),
A pair of front and rear radial position sensors (20a) (20b) for detecting the position of the lower part of the main shaft (7) in the X axis direction, and a pair of left and right radial position sensors for detecting the position of the Y axis direction.
(20c) and (20d) are provided. These lower radial position sensors are collectively referred to by the reference numeral (20). The upper and lower radial position sensors (19) (20) are connected to the position detection circuit (16) described above.

【0015】ラジアル磁気軸受部(10)(11)の軸線(4A)
は、ケーシング(6) の軸線(6A)と一致し、Z軸と平行に
なっている。このラジアル磁気軸受部(10)(11)の軸線(4
A)をスピンドル装置(4) の軸線ということにする。
Axis line (4A) of the radial magnetic bearings (10) (11)
Coincides with the axis (6A) of the casing (6) and is parallel to the Z axis. This radial magnetic bearing (10) (11) axis (4
Let A be the axis of the spindle device (4).

【0016】位置検出回路(16)は、アキシアル位置セン
サ(15)の出力に基づいて主軸(7) のZ軸方向の位置を検
出するとともに、上下のラジアル位置センサ(19)(20)の
出力に基づいて主軸(7) のラジアル方向の位置を検出す
るためのものである。これら位置センサ(15)(19)(20)お
よび位置検出回路(16)により、主軸(7) の位置を検出す
るための主軸位置検出部が構成されている。なお、主軸
(7) のラジアル方向の位置には、重心のX軸方向および
Y軸方向の位置、ならびに軸線(7A)のX−Z面内および
Y−Z面内における傾斜が含まれる。
The position detection circuit (16) detects the position of the spindle (7) in the Z-axis direction based on the output of the axial position sensor (15) and outputs the upper and lower radial position sensors (19) (20). It is for detecting the radial position of the main shaft (7) based on. The position sensors (15), (19) and (20) and the position detection circuit (16) constitute a spindle position detection unit for detecting the position of the spindle (7). The main shaft
The radial position of (7) includes the position of the center of gravity in the X-axis direction and the Y-axis direction, and the inclination of the axis (7A) in the XZ plane and the YZ plane.

【0017】磁気軸受制御回路(14)は、位置検出回路(1
6)の出力に基づいて、主軸(7) の位置が所定の目標位置
となるようにアキシアル電磁石(13)およびラジアル電磁
石(17)(18)を制御するものであり、磁気軸受制御部を構
成している。なお、主軸(7)の軸線(7A)がスピンドル装
置(4) の軸線(4A)と一致する位置を、主軸(7) の中立位
置ということにする。
The magnetic bearing control circuit (14) includes a position detection circuit (1
Based on the output of 6), it controls the axial electromagnet (13) and radial electromagnets (17) (18) so that the position of the main shaft (7) becomes a predetermined target position, and constitutes the magnetic bearing control unit. are doing. The position where the axis (7A) of the spindle (7) coincides with the axis (4A) of the spindle device (4) is called the neutral position of the spindle (7).

【0018】モータ(12)および磁気軸受制御回路(14)
は、図示しない工作機械のNC制御装置に接続されてお
り、このNC制御装置により工作機械全体(たとえば送
り手段の送り方向や切削量など)の制御が行われるよう
になっている。
Motor (12) and magnetic bearing control circuit (14)
Is connected to an NC control device of a machine tool (not shown), and this NC control device controls the entire machine tool (for example, the feed direction of the feeding means and the cutting amount).

【0019】上記の工作機械は、スピンドル装置(4) が
一定位置に固定されて主軸(7) および工具(3) が高速回
転している状態で、テーブル(2) をスピンドル装置(4)
の軸線(4A)と直交する水平方向すなわちX軸方向、Y軸
方向あるいはX・Y両軸方向に送って、被加工物(1) の
加工を行う機能を有する。このように被加工物(1) に対
してスピンドル装置(4) を水平方向に送って加工を行う
場合、磁気軸受制御回路(14)は、NC制御装置より送り
方向を示す信号を受けて、スピンドル装置(4)の軸線(4
A)すなわち中立位置に対して、主軸(7) が傾斜して工具
装着端部(7a)側(下側)がスピンドル装置(4) の送り方
向の前側になるように、電磁石(13)(17)(18)を制御する
ようになっている。
In the above machine tool, when the spindle device (4) is fixed at a fixed position and the spindle (7) and the tool (3) are rotating at high speed, the table (2) is attached to the spindle device (4).
It has a function of processing the workpiece (1) by sending it in the horizontal direction orthogonal to the axis line (4A), that is, the X-axis direction, the Y-axis direction, or both the X and Y axis directions. In this way, when the spindle device (4) is horizontally fed to the workpiece (1) for machining, the magnetic bearing control circuit (14) receives a signal indicating the feeding direction from the NC controller, Spindle device (4) axis (4
(A) That is, with respect to the neutral position, the main shaft (7) is inclined so that the tool mounting end (7a) side (lower side) is on the front side in the feeding direction of the spindle device (4) (13) ( 17) It is designed to control (18).

【0020】次に、図2および図5を参照し、X軸方向
送り装置(5) によりテーブル(2) をX軸の負方向に送る
場合、すなわち被加工物(1) に対しスピンドル装置(4)
をX軸の正方向(前方向)に送って加工を行う場合につ
いて説明する。
Next, referring to FIGS. 2 and 5, when the table (2) is fed in the negative direction of the X-axis by the X-axis direction feeding device (5), that is, the spindle device ( Four)
A description will be given of a case where the tool is fed in the positive direction (forward direction) of the X-axis for processing.

【0021】この場合、下側ラジアル磁気軸受部(11)に
ついて、スピンドル装置(4) の送り方向側の第1ラジア
ル電磁石(18a) と主軸(7) とのギャップが、反送り方向
側の第2ラジアル電磁石(18b) と主軸(7) とのそれより
小さくなって、主軸(7) の下部における軸線(7A)が中立
位置より前側に偏心するように、これらの電磁石(18a)
(18b)を制御し、同時に、上側ラジアル磁気軸受部(10)
について、反送り方向側の第2ラジアル電磁石(17b) と
主軸(7) とのギャップが、送り方向側の第1ラジアル電
磁石(17a) と主軸(7) とのそれより小さくなって、主軸
(7) の上部における軸線(7A)が中立位置より後側に偏心
するように、これらの電磁石(17a)(17b)を制御する。な
お、上下の第3および第4ラジアル電磁石(17c)(17d)(1
8c)(18d)、ならびにアキシアル電磁石(13)については、
主軸(7) を中立位置に保持するときと同様の制御を行
う。上下の第1および第2ラジアル電磁石(17a)(17b)(1
8a)(18b)を上記のように制御することにより、図5に示
すように、主軸(7) および工具(3) は、中立位置に対し
て、下側が前になるように傾斜させられる。なお、図5
には、工具(3) の傾斜を実際より誇張して示している。
このような状態で、被加工物(1) に対してスピンドル装
置(4) がX軸の正方向に送られて、被加工物(1)の水平
面(1a)が加工される。このとき、下側がX軸方向前側に
なるように工具(3) が傾斜しているので、工具(3) の先
端面(3a)が送り方向(X軸方向)に対して前側が上にな
るように傾斜し、工具(3) の先端面(3a)の後端(3c)が移
動する線(L1)は、先端面(3a)の前端(3d)が移動する線(L
2)より、被加工物(1) の内側(下側)に位置している。
このため、工具(3) の側面(3b)の前側部分で加工された
後の残りの面(1b)をさらに先端面(3a)で加工することに
なり、1回の送りで荒加工と仕上加工が相前後して行わ
れる形になる。したがって、1回の送りで精密な加工が
でき、また、工具(3) の先端面(3a)の後側周縁部により
仕上面(1c)に均一なカッターマークがつき、仕上面(1c)
の見栄えも良くなる。被加工物(1) に対してスピンドル
装置(4) を前側に送って加工を行う場合、工具(3) には
送り方向と反対の後向きの切削抵抗が作用し、この切削
抵抗は、主軸(7) を下側第1ラジアル電磁石(18a) およ
び上側第2ラジアル電磁石(17b) から離す方向に作用す
る。しかし、予め主軸(7) と上記2個の電磁石(17b)(18
a)とのギャップを小さくしているので、これらの電磁石
(17b)(18a)が主軸(7) を吸引する力が大きく、したがっ
て、切削抵抗に対する剛性が高くなって、負荷容量が増
し、重切削が可能となる。
In this case, in the lower radial magnetic bearing portion (11), the gap between the first radial electromagnet (18a) on the feed direction side of the spindle device (4) and the main shaft (7) is the same as that on the counter feed direction side. 2 Radial electromagnets (18b) are smaller than those of the main shaft (7) so that the axis (7A) at the bottom of the main shaft (7) is eccentric to the front side from the neutral position.
(18b) control and at the same time, upper radial magnetic bearing part (10)
The gap between the second radial electromagnet (17b) on the opposite feed direction side and the spindle (7) is smaller than that between the first radial electromagnet (17a) on the feed direction side and the spindle (7).
These electromagnets (17a) and (17b) are controlled so that the axis (7A) at the upper part of (7) is eccentric to the rear side from the neutral position. The upper and lower third and fourth radial electromagnets (17c) (17d) (1
8c) (18d) and the axial electromagnet (13),
Perform the same control as when holding the spindle (7) in the neutral position. Upper and lower first and second radial electromagnets (17a) (17b) (1
By controlling 8a) and (18b) as described above, as shown in FIG. 5, the spindle (7) and the tool (3) are tilted so that the lower side is in front of the neutral position. Note that FIG.
Shows the inclination of the tool (3) exaggerated.
In such a state, the spindle device (4) is sent to the workpiece (1) in the positive direction of the X axis, and the horizontal surface (1a) of the workpiece (1) is processed. At this time, since the tool (3) is inclined so that the lower side is the front side in the X-axis direction, the front end surface (3a) of the tool (3) is the front side in the feeding direction (X-axis direction). The line (L1) on which the rear end (3c) of the tip surface (3a) of the tool (3) moves is the line (L1) on which the front end (3d) of the tip surface (3a) moves.
From 2), it is located inside (lower side) of the work piece (1).
For this reason, the remaining surface (1b) after processing at the front part of the side surface (3b) of the tool (3) will be further processed at the tip surface (3a), and roughing and finishing will be performed with one feed. It becomes a form that processing is done one after another. Therefore, it is possible to perform precise machining with one feed, and the rear edge of the tip surface (3a) of the tool (3) gives a uniform cutter mark on the finished surface (1c),
It also looks better. When the spindle device (4) is fed to the front side of the work piece (1) for machining, the tool (3) is subjected to a backward cutting resistance opposite to the feed direction, and this cutting resistance is 7) acts in a direction in which it is separated from the lower first radial electromagnet (18a) and the upper second radial electromagnet (17b). However, the main shaft (7) and the above two electromagnets (17b) (18
These electromagnets have a small gap with a).
(17b) and (18a) have a large force for attracting the spindle (7), so that the rigidity against cutting resistance is increased, the load capacity is increased, and heavy cutting is possible.

【0022】被加工物(1) に対してスピンドル装置(4)
をX軸の負方向に送る場合、磁気軸受制御回路(14)は、
主軸が上記と逆の方向に傾斜するように上下の第1およ
び第2ラジアル電磁石(17a)(17b)(18a)(18b)を制御す
る。
Spindle device (4) for the workpiece (1)
Is sent in the negative direction of the X-axis, the magnetic bearing control circuit (14)
The upper and lower first and second radial electromagnets (17a) (17b) (18a) (18b) are controlled so that the main shaft is inclined in the direction opposite to the above.

【0023】Y軸方向送り装置により被加工物(1) に対
しスピンドル装置(4) をY軸方向に送って加工を行う場
合、磁気軸受制御回路(14)は、主軸(7) の下側がスピン
ドル装置(4) の送り方向の前側になる方向に主軸(7) が
傾斜するように、上下の第3および第4ラジアル電磁石
(17c)(17d)(18c)(18d)を制御する。
When the spindle device (4) is fed to the workpiece (1) by the Y-axis direction feed device in the Y-axis direction for machining, the magnetic bearing control circuit (14) is arranged so that the lower side of the spindle (7) is The upper and lower third and fourth radial electromagnets are arranged so that the main shaft (7) is inclined in the direction to the front of the feed direction of the spindle device (4).
(17c) (17d) (18c) (18d) is controlled.

【0024】X軸方向送り装置(5) とY軸方向送り装置
を同時に駆動して被加工物(1) に対しスピンドル装置
(4) をX・Y両軸方向に同時に送って加工を行う場合、
磁気軸受制御回路(14)は、主軸(7) の下側がスピンドル
装置(4) の送り方向の前側になる方向に主軸(7) が傾斜
するように、上下の第1〜第4ラジアル電磁石(17a)(17
b)(17c)(17d)(18a)(18b)(18c)(18d)を制御する。
The X-axis direction feed device (5) and the Y-axis direction feed device are simultaneously driven to drive the work piece (1) into a spindle device.
When (4) is sent simultaneously in both X and Y axis directions for machining,
The magnetic bearing control circuit (14) includes the first to fourth radial electromagnets (upper and lower) so that the main shaft (7) is inclined such that the lower side of the main shaft (7) becomes the front side of the feed direction of the spindle device (4). 17a) (17
b) Controls (17c) (17d) (18a) (18b) (18c) (18d).

【0025】[0025]

【発明の効果】この発明の工作機械によれば、上述のよ
うに、1回の送りで精密な加工ができ、また、仕上面に
均一なカッターマークを付けることができ、仕上面の見
栄えも良くなる。さらに、切削抵抗に対する剛性を高く
して、負荷容量を増すことができ、重切削が可能とな
る。
As described above, according to the machine tool of the present invention, it is possible to perform precision machining with one feed, and to make uniform cutter marks on the finished surface so that the finished surface looks good. Get better. Further, the rigidity with respect to the cutting resistance can be increased to increase the load capacity and heavy cutting can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の実施例を示す工作機械の主要部の概
略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a main part of a machine tool showing an embodiment of the present invention.

【図2】スピンドル装置の部分を拡大して示す縦断面図
である。
FIG. 2 is an enlarged vertical sectional view showing a portion of a spindle device.

【図3】スピンドル装置のラジアル磁気軸受部の部分の
水平断面図である。
FIG. 3 is a horizontal sectional view of a radial magnetic bearing portion of the spindle device.

【図4】スピンドル装置のラジアル位置センサの部分の
水平断面図である。
FIG. 4 is a horizontal sectional view of a radial position sensor portion of the spindle device.

【図5】加工時の被加工物と加工工具の部分を拡大して
示す縦断面図である。
FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing an enlarged part of a workpiece and a processing tool during processing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(1) 被加工物 (2) 移動テーブル (3) 加工工具 (3A) 加工工具の軸線 (4) スピンドル装置 (4A) スピンドル装置の軸線 (5) X軸方向送り装置(送り手段) (6) ケーシング (7) 主軸 (7A) 主軸の軸線 (7a) 工具装着端部 (8) アキシアル磁気軸受部 (10) 上側ラジアル磁気軸受部(第2
のラジアル磁気軸受部) (11) 下側ラジアル磁気軸受部(第1
のラジアル磁気軸受部) (12) 高周波モータ(回転駆動手段) (13a)(13b) アキシアル電磁石 (14) 磁気軸受制御回路(磁気軸受制
御部) (15) アキシアル位置センサ(主軸位
置検出部) (16) 位置検出回路(主軸位置検出
部) (17a)(17b)(17c)(17d) 上側ラジアル電磁石 (18a)(18b)(18c)(18d) 下側ラジアル電磁石 (19a)(19b)(19c)(19d) 上側ラジアル位置センサ(主軸
位置検出部) (20a)(20b)(20c)(20d) 下側ラジアル位置センサ(主軸
位置検出部)
(1) Workpiece (2) Moving table (3) Machining tool (3A) Machining tool axis (4) Spindle device (4A) Spindle device axis (5) X-axis direction feeding device (feeding means) (6) Casing (7) Spindle (7A) Spindle axis (7a) Tool mounting end (8) Axial magnetic bearing (10) Upper radial magnetic bearing (2nd)
Radial magnetic bearing part) (11) Lower radial magnetic bearing part (No. 1)
(12) High-frequency motor (rotational drive means) (13a) (13b) Axial electromagnet (14) Magnetic bearing control circuit (magnetic bearing control unit) (15) Axial position sensor (spindle position detection unit) ( 16) Position detection circuit (spindle position detection part) (17a) (17b) (17c) (17d) Upper radial electromagnet (18a) (18b) (18c) (18d) Lower radial electromagnet (19a) (19b) (19c) ) (19d) Upper radial position sensor (spindle position detector) (20a) (20b) (20c) (20d) Lower radial position sensor (spindle position detector)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】所定位置に取付けられた被加工物を加工す
るための加工工具が装着される磁気軸受スピンドル装置
と、被加工物と前記スピンドル装置を相対的に移動させ
る送り手段とを備え、前記スピンドル装置が、加工工具
が装着される工具装着端部を有する主軸と、前記主軸を
磁気浮上させて非接触支持する磁気軸受手段と、前記主
軸を回転駆動する回転駆動手段とを備え、前記送り手段
が、前記スピンドル装置の軸線とほぼ直交する方向に被
加工物と前記スピンドル装置を相対的に移動させる機能
を有する工作機械において、 前記磁気軸受手段が、前記主軸を、被加工物に対する前
記スピンドル装置の送り方向と直交する線に対して前記
工具装着端部側が前記スピンドル装置の送り方向の前側
になるように、傾斜させて支持することを特徴とする工
作機械。
1. A magnetic bearing spindle device on which a machining tool for machining a workpiece attached at a predetermined position is mounted, and a feeding means for relatively moving the workpiece and the spindle device. The spindle device includes a main shaft having a tool mounting end on which a machining tool is mounted, a magnetic bearing unit that magnetically levitates the main shaft to support the main shaft in a non-contact manner, and a rotation driving unit that rotationally drives the main shaft, In a machine tool having a function of relatively moving a work piece and the spindle device in a direction substantially orthogonal to an axis of the spindle device, the magnetic bearing means causes the main shaft to move the spindle with respect to the work piece. It is characteristic that the tool mounting end side is inclined and supported with respect to a line orthogonal to the feed direction of the spindle device so that the tool mounting end side is the front side in the feed direction of the spindle device. Machine tools to collect.
【請求項2】前記磁気軸受手段が、前記主軸をアキシア
ル方向に非接触支持するアキシアル磁気軸受部と、前記
主軸の工具装着端部側および反工具装着端部側に配設さ
れ前記主軸をラジアル方向に非接触支持する第1のラジ
アル磁気軸受部および第2のラジアル磁気軸受部と、前
記主軸のアキシアル方向およびラジアル方向の位置を検
出する主軸位置検出部と、前記主軸位置検出部の検出信
号に基づいて前記主軸が所定の目標位置に支持されるよ
うに前記各磁気軸受部を制御する磁気軸受制御部とを備
え、前記第1のラジアル磁気軸受部と第2のラジアル磁
気軸受部は、それぞれ、前記主軸をその軸線にほぼ垂直
な面内で互いに直交するラジアル方向の両側から挟むよ
うに配設された4個の電磁石を備え、前記磁気軸受制御
部は、前記主軸位置検出部からの位置信号に基づいて、
前記第1のラジアル磁気軸受部の4個の電磁石のうち前
記スピンドル装置の送り方向側の電磁石と前記主軸間の
ギャップが反送り方向側の電磁石と前記主軸間のギャッ
プよりも小さくなるように前記第1のラジアル磁気軸受
部を制御するとともに、前記第2のラジアル磁気軸受部
の4個の電磁石のうち前記スピンドル装置の送り方向側
の電磁石と前記主軸間のギャップが反送り方向側の電磁
石と前記主軸間のギャップよりも大きくなるように前記
第2のラジアル磁気軸受部を制御することを特徴とする
請求項1の工作機械。
2. The magnetic bearing means includes an axial magnetic bearing portion for supporting the spindle in a non-contact manner in an axial direction, and a spindle mounted radially on the tool mounting end side and a counter tool mounting end side of the spindle. A first radial magnetic bearing portion and a second radial magnetic bearing portion that are supported in a non-contact direction, a spindle position detector that detects the axial and radial positions of the spindle, and a detection signal of the spindle position detector. And a magnetic bearing control unit that controls each of the magnetic bearing units so that the main shaft is supported at a predetermined target position, the first radial magnetic bearing unit and the second radial magnetic bearing unit, Each of the magnetic bearing control units includes four electromagnets arranged so as to sandwich the main shaft from both sides in a radial direction orthogonal to each other within a plane substantially perpendicular to the axis, and the magnetic bearing control unit includes the main shaft position. Based on the position signal from the detection unit,
Among the four electromagnets of the first radial magnetic bearing unit, the gap between the electromagnet on the feed direction side of the spindle device and the spindle is smaller than the gap between the electromagnet on the opposite feed direction side and the spindle. The first radial magnetic bearing portion is controlled, and the electromagnet on the feed direction side of the spindle device and the electromagnet on the opposite feed direction side of the four electromagnets of the second radial magnetic bearing portion are provided. The machine tool according to claim 1, wherein the second radial magnetic bearing portion is controlled so as to be larger than a gap between the spindles.
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