JPS6244350A - 工作機械の主軸冷却装置 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、工作機械の主軸冷却装置に係シ、特に、主軸
の熱変位を防止するのに好適な工作機械の主軸冷却装置
に関するものである。

〔発明の背景〕

近年、工作機械による加工の高速化にともない、工作機
械の主軸軸受の発熱量が多くなシ、主軸の熱変位も大き
くなることが問題となってきた。

そこで、まず従来の工作機械の主軸冷却装置について、
第４図を参照して説明する。

第４図は、一般的なマシニングセンタの従来の主軸冷却
装置を示す断面図であり、本図は、外周オイルジャケッ
ト冷却方式を示すものである。

第４図において、１は、工具を回転させるスピンドル、
２ａ、２ｂは、スピンドル１を主軸ヘッド５に支持する
ための軸受、３は、軸受ハウジング、４は、前記スピン
ドル１に装着する工具ホルダである。

従来の主軸冷却装置は、軸受ハウジング３の外周にオイ
ルジャケット６を形設し、図示しない冷却油タンクから
、矢印７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ。

７ｅに示すように冷却油を流すことにょシ、軸受２ａ、
　　２ｂの発熱を抑制し、主軸の熱変位を防止していた
。しかし、軸受２ａ、２ｂからスピンドル１への熱伝達
を直接的に防ぐことができなかった。

なお、この種の工作機械の主軸冷却装置として関連する
ものには１例えば、特開昭５６−１３４１５３号公報記
載のものがある。

〔発明の目的〕

本発明は、前述の従来技術の問題点を解決するためにな
されたもので、工作機械の主軸における軸受の発熱を、
軸受内周側から冷却することにより抑制して、主軸の熱
変位を防止し、高精度加工をなしうる工作機械の主軸冷
却装置の提供を、その目的としている。

〔発明の概要〕

本発明に係る工作機械の主軸冷却装置の構成は。

工具を回転させるスピンドルと、このスピンドルを主軸
ヘッドに支持するだめの軸受および軸受・・ウジングと
、前記スピンドルに装着する工具ホルダとを備えた工作
機械の主軸を冷却する装置であって、前記スピンドルと
前記工具ホルダとの接合部であるスピンドル内周または
工具ホルダ外周の少なくともいずれかに、冷却流体を流
通させるべき流路を形成し、この流路に、冷却流体発生
源から冷却流体を導くようにしだものである。

なお、本発明を開発した考え方を付記すると、次のとお
りである。

工作機械の主軸の回転により軸受は発熱し、主軸の熱変
位を生じる。

このため、従来は、軸受外周から冷却する手段があり、
軸受・・ウジングの外周にジャケットを設け、冷却油を
ここに流すことが一般に実施されている。しかし、この
手段は、軸受外周部にくらべ内周部の冷却が弱くなるこ
とと冷却の遅れがあり、主軸の熱変位を、高精度加工に
要求される熱変位量以下に抑えることができない。

本発明では、スピンドル内面に冷却用の空気または液体
を流す流路を設けることにより欠点の解決を図ったもの
である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の各実施例を第１図ないし第３図を参照し
て説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係るマシニングセンタの
主軸冷却装置を示す断面図、第２図は。

そのスピンドル内周に形成しだ流路を示す断面図、第３
図は、本発明の他の実施例に係るマシニングセンタの工
具ホルダ外周に形成しだ流路を示す断面図である。図中
、前記の第４図と同一符号のものは、従来技術と同等部
分を示す。

第１図に示すように、スピンドル１は、軸受ハウジング
３に組込まれた軸受２ａ、２ｂにより、その両端を回転
可能に支持されている。スピンドル１の内径穴には工具
ホルダ４が挿入されクランプ部８により装着される。

スピンドル１と工具ホルダ４との着脱は、その取付は時
には、工具ホルダ４の先端部を、スピンドル１内に設け
られたばね９の作用でクランプ部８に装着させ、その取
外し時には、ロッド１０を、図示しない油圧シリンダの
作用で押すことによシフランプ部８を開くようになって
いる。

スピンドル１に工具ホルダ４を装着したときには、スピ
ンドル１の内径穴であるテーパー付き内周面１ａ（第２
図参照）と、工具ホルダ４のテーパー付き外周面４ａ（
第３図参照）とは、互いに接合し嵌め合わされる。

第１，２図において、１１ば、スピンドル１のテーパー
付き内周面１ａに形成された螺旋溝状の流路であり、流
路１１は、冷却流体に係る冷却用の空気を流通させるべ
きものである。

１３は、冷却流体発生源に係る空気発生源であり、この
空気発生源１３から出た空気が矢印１４ａ。

１４ｂ、１４Ｃ，１４ｄ、１４ｅ、１４ｆの順路でスピ
ンドル１内を流通するように構成されている。

このような構成の主軸冷却装置の作用を説明する。

工具をセットした工具ホルダ４をスピンドル１に装着し
、所要の加工を行うためにスピンドル１を高速度で回転
させると、スピンドル１の回転により軸受２ａ、２ｂが
発熱し、スピンドル１に熱が伝わる。

このとき、空気発生源７から出た空気は矢印１４ａ、１
４１）に示す如くスピンドル１内に送られ、矢印１４　
ｃ、　　１４　ｄを経たのち、スピン）’／ｌ／１のテ
ーパー付き内周面１ａに形成された流路１１に導かれ、
との流路１１内を矢印１４ｅ。

１４ｆのように流通したのち大気に放出される。

このように、スピンドル１の内部からの冷却によって、
軸受２ａ、２ｂの発熱が抑制され、主軸の熱変位を防止
することができる。したがって、工具の高速回転による
高精度加工の信頼性が向上する。

ここで空気発生源１３として、クーラーを使用すれば冷
却効率は良くなシ、その温度制御を行うことが可能であ
る。

次に、本発明の他の実施例を第３図を参照して説明する
。

第３図において、１２は、工具ホルダ４のテーパー付き
外周面４ａに形成された螺旋溝状の流路であり、流路１
２は、冷却流体に係る冷却用の空気を流通させるべきも
のである。

第３図に示す流路を用いても、第１．２図で説明したと
全く同様の作用効果が期待できる。すなわち流路の形成
は、スピンドル１と工具ホルダ４との接合部であるスピ
ンドル内周または工具ホルダ外周のいずれでも有効であ
る。

また、スピンドル１の内周面１ａの流路１１と、工具ホ
ルダ４の外周面４ａの流路１２とを併用することも可能
である。

なお、前記の実施例では、冷却流体として空気を用いる
例を説明したが、油等の液体を用いることも可能である
。ただし、この場合は、特に図示して詳細には説明しな
いが、冷却流体発生源に係る油タンクなどとスピンドル
部とを接続する管路が必要であり、スピンドル内の管路
との接続部には回転継手を用いるなどの配慮が必要であ
ることはいうまでもない。

また、前記の各実施例のスピンドル内周からの冷却に、
従来の軸受ハウジング外周側の冷却手段を併用すれば、
さらに主軸の熱変位は小さくなり、より高精度の加工を
実現することができる。

さらに、前記の各実施例では、マシニングセンタの主軸
冷却装置の例を説明したが、本発明は、マシニングセン
タに限るものではなく、同様の効果が期待できる範囲で
、工具を回転させるスピンドルを有する工作機械に汎用
的に適用されるものである。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明は、工作機械の主軸における
軸受の発熱を、軸受内周側から冷却することによシ抑制
して、主軸の熱変位を防止し、高精度加工をなしうる工
作機械を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の一実施例に係るマシニングセンタの
主軸冷却装置を示す断面図、第２図は、そのスピンドル
内周に形成した流路を示す断面図、第３図は１本発明の
他の実施例に係るマシニングセンタの工具ホルダ外周に
形成した流路を示す断面図、第４図は、一般的なマシニ
ングセンタの従来の主軸冷却装置を示す断面図である。 １・・・スピンドル、１ａ・・・テーパー付き内周面、
２ａ、２ｂ・・・軸受、３・・・軸受ハウジング、４・
・・工具ホルダ、４ａ・・・テーパー付き外周面、５・
・・主軸ヘッド、８・・・クランプ部、１１．１２・・
・流路。 第２ｍ　　　　冶３刀

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、工具を回転させるスピンドルと、このスピンドルを
   主軸ヘッドに支持するための軸受および軸受ハウジング
   と、前記スピンドルに装着する工具ホルダとを備えた工
   作機械の主軸を冷却する装置であって、前記スピンドル
   と前記工具ホルダとの接合部であるスピンドル内周また
   は工具ホルダ外周の少なくともいずれかに、冷却流体を
   流通させるべき流路を形成し、この流路に、冷却流体発
   生源から冷却流体を導くように構成したことを特徴とす
   る工作機械の主軸冷却装置。