JPS62209222A

JPS62209222A - 工作機械等の主軸および軸受構造

Info

Publication number: JPS62209222A
Application number: JP5223686A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Uejima; 上島　雅博
Original assignee: EGURO TEKKOSHO KK
Current assignee: EGURO TEKKOSHO KK
Priority date: 1986-03-10
Filing date: 1986-03-10
Publication date: 1987-09-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野〕本発明は工作機械等の主軸および軸受構造に関する。

〔従来の技術〕

最近、セラミックスの開発研究が著しく、その素材９組
成、焼成法等の改良進歩がめざましい。

このため、被加工物または刃物を回転駆動させて、所望
の加工を施す精密工作機械において、セラミックスの耐
摩耗性、低い摩擦係数、耐熱膨張性。

高剛性、高硬度等の特長を利用し、主軸台、軸支部、軸
受部１回転軸等をセラミックスで形成しようとする傾向
がみられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、主軸および軸受けにセラミックスを使用する
場合には、形状、構造に制約を受け、硬度が高いので、
加工性が悪い外に、衝撃による破壊防止手段を配慮する
必要などがある。

本発明は上記問題点の解決のためになされたもので、鋼
と同等の機械加工が可能であると同時に、主軸および軸
受構造が制約されない工作機械等の主軸および軸受構造
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決するために、工作機械におけ
る被加工物または刃物を回転駆動する主軸を低膨張合金
材で形成すると共に、軸受との保合面にセラミックスの
溶射被層を形成し、上記軸受を低膨張合金材で形成し、
この軸受の軸支面をセラミックスの溶射被層で被覆し、
この被覆した外表面にセラミックスより硬度の低い摺動
素材の溶射層を形成して構成する。

〔作用〕

上記構成の低膨張合金材は、熱膨張特性がセラミックス
に適合しているので、引張強さ、ねばり強さ、耐減衰能
、機械加工性において、鋼と同等であうで、セラミック
スで不可能な複雑な形状に設計ができ、工作精度や機能
が向上する。

さらに、低膨張合金素材だけの使用では、主軸や軸受は
摩擦係数や耐摩耗性に欠点があるので、摺動面にセラミ
ックスを溶射成形してセラミックスの持っている耐摩耗
性、低摩擦係数、高硬度、高剛性を具備できる。更に、
軸受側にはセラミックス溶射被層の外表面にセラミック
スより硬度の低い摺動素材を溶射したので高速度摺動が
可能となる。

〔実施例〕以下、発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図、第２図は工作機械等の主軸と軸受との関連構造
を示す断面図で、主軸と軸受との関連が山形などの膨出
形状とした型式であり、第２図は上記関連が押金による
型式である。

膨出形状型式は、第１図に示すように、主軸１を軸支す
る後部軸受２と前部軸受３ａ、３ｂが支承する主軸部分
４を山形１円形などの膨出型に形成、しかも、前部軸受
３ａ、３ｂを固設する主軸台５ａ、５ｂと共に、端部側
３ｂと原端部側３ａとに２分割し、この分割された原端
部側３ａを固定し、この原端部側の主軸台５ａに端部側
主軸台５ｂをねじ６締めにより連結して構成している。

なお、７は後部主軸台である。

押金型式は、第２図に示すように、主軸１０を主軸台１
７．１５上に設けられた前軸受１３と後軸受１２とに取
付け、抜は防出のために、スラスト座８を介装してダブ
ルナツト９ａ、９ｂからなる押金９を用いて主軸１０の
軸方向の移動を止めている。

未発明の実施例は上記構成の主軸および軸受けにおいて
、主軸１，１０はニッケル系合金やチタン系合金などの
低膨張合金で形成すると共に、この主軸の摺動面には第
３図、第４図に示すように、セラミックス溶射被層１ａ
、ｉｏａを成形し、表面を鏡面加工する。

軸受２，３ａ、３ｂおよび１２．１３は主軸１．１０と
同様にニッケル系合金やチタン系合金等の低膨張合金で
形成し、その軸支面にセラミックスの溶射被層２１を設
け、さらに、このセラミックス溶射被層の外表面にセラ
ミックスより硬度の低い例えばアルミナブロンズ系複合
材からなる摺動素材の溶射層２２を設ける。

なお、主軸台５ａ、５ｂ、７．１５．１７は低膨張鋳物
、セラミックスまたはコンクリート構造として差支えな
い。

次に、本実施例の作用を説明する。

主軸ｌ、１０軸受３ａ、３ｂ、？、１３．１７を形成し
たニッケル系合金やチタン系合金の低膨張合金の熱膨張
特性はセラミックスに適合し、引張強さ、ねばり強さ、
耐減衰能、機械加工性においては鋼と同等であって、セ
ラミックスでは不可能な複雑な膨軟設計（異なる肉厚の
組合せやねじ立てなど）ができる。従って、工作精度や
機能の向上を図ることができる。

また、低膨張合金で形成した主軸１．１０の外表面、軸
受３ａ、３ｂ、７．１３．１７の軸支面にセラミックス
の溶射被層１ａ、１０ａ、２１を設けたので、主軸や軸
受はセラミックスが備える耐摩耗性、低い摩擦係数、高
硬度、高剛性を備える。

さらに、軸受３ａ、３ｂ、７．１３．１７の軸支面はセ
ラミックス溶射被層２１．の外表面に摺動素材の溶射７
１２２が形成され、主軸１．１０の外表面はセラミック
ス溶射層［１ａ、１０ａであるので主軸の耐用年数が減
少することなく、軸受２゜３ａ、３ｂ、１２．１３が摩
耗しても主軸１゜１０は摩耗しない。このため、補修作
業が軸受の更新でよい外に、セラミックス同志の場合に
生じる焼付き、カジリが発生しない。

また、溶射セラミックスは焼結セラミックスでは得られ
ない微小気孔を有し、潤滑剤との相乗作用により摩擦抵
抗を減少させ、摺動素材としての効果を高める作用を生
じる外に、高速度摺動が可能となる。

次に、実験結果を報告する。主軸１０と軸受１２．１３
を窒化珪素セラミックスで形成した押金型式結合の場合
、主軸周速が７６０　ｍ／ｓｅｃで焼付きカジリが発生
した。これに対し、軸受１２゜１３側にセラミックスよ
り硬度の低い摺動素材（アルミナブロンズ系合材）を溶
射した場合に主軸周速１．６００　ｍ／ｓｅｅで、主軸
が停止し１０分後に再び回転させることができた。上記
停止は、発熱による膨張が摺動面部を圧着したことによ
るものと考えられる。なお、上記溶射は０．０５〜０．
２ｍｓ程度の被膜でよ（、軸受における中地の溶射セラ
ミックス材の剛性と突起個所との相乗効果によって１！
！耗を除き長時間の使用に堪えられるようになった。

〔効果〕

本発明は上記構成によって、次の効果を生じる。

（１）鋼と同等の機械加工ができ、このため、主軸およ
び軸受の構造に制約を与えることがなく、高精度の機械
加工性が得られる。

（２）機械的特性として、ねばり強く、耐機械的衝塔力
かに強く、主軸外表面がセラミックスであり、軸受の軸
支面がセラミックスより硬度の低い摺動素材としたので
、セラミックス材のような破壊飛散事故などの危険性が
ない。

（３）ばね性による減衰能効果によって、主軸の回転微
少振動を軽減させ、高い精度の仕上げ面に工作できる。

また、軸受けに硬さの低い摺動素材を使用することもこ
の効果を高めるものである。

（４）溶射セラミックスの作用によって、焼結セラミッ
クスの摺動部面の場合より摩擦抵抗が小さくなり、〒耗
、発熱も少なく、高速の主軸回転が得られる。

（５）焼成セラミックス使用の場合より、工作が簡単で
あって、自由度の高い機械設計ができる。

（６）焼成セラミックス使用の場合に比べてコスト安と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は工作機械等の主軸と軸受との関連構造
を示す断面図あって、第１図は主軸と軸受との結合が膨
出形状型式の場合、第２図は上記結合が押金型式の場合
を示す。第３図は主軸と軸受との軸方向断面、第４図は
主軸と軸受との軸径方向の断面図である。１．１０・・・主軸　　　　２，１２・・・後部軸受３
ａ、３ｂ、　　１３・・・前部軸受４．１４・・・主軸受部５　ａ、　　５　ｂ、　　１５・・・主軸台６・・・ね
じ　　　　　　　７，１７・・・主軸台ｌａ、１０ａ、
２１・・・セラミックス溶射被層２２・・・摺動素材の
溶射層

Claims

【特許請求の範囲】

低膨張合金で形成した主軸がその外表面をセラミックス
の溶射被層で形成され、上記主軸を軸支する低膨張合金
からなる軸受は、その軸支面にセラミックスの溶射被層
を形成し、この形成された溶射被層がセラミックスより
も硬度の低い摺動素材の溶射層で被覆されて構成するこ
とを特徴とする工作機械等の主軸および軸受構造。