KR0184782B1 - Spindle Cooling System - Google Patents

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KR0184782B1 KR1019950033619A KR19950033619A KR0184782B1 KR 0184782 B1 KR0184782 B1 KR 0184782B1 KR 1019950033619 A KR1019950033619 A KR 1019950033619A KR 19950033619 A KR19950033619 A KR 19950033619A KR 0184782 B1 KR0184782 B1 KR 0184782B1
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Abstract

본 발명은 공작기계에 관련된 것으로, 특히 주축 베어링의 내, 외륜을 균일하게 냉각시킬 수 있어 공작기계의 가공정도를 향상시킬 수 있는 공작기계의 주축냉각장치에 관한 것이다. 종래의 공작기계에는 주축 베어링의 외륜을 주로 냉각시킬 수 있는 구조로 되어 있다. 종래의 공작기계에서는 베어링의 외륜과 내륜간에 열팽창의 차이가 심하게 발생되었다. 이에 따라 베어링에 과도한 예압이 걸렸다. 본 발명에 따른 주축냉각장치는 주축 베어링의 외륜과 내륜을 동시에 거의 균일한 정도로 냉각시킨다. 그러므로 베어링에는 열팽창에 기인한 과도한 예압이 걸리지 않는다. 본 발명에 따른 주축냉각장치를 이용하면 베어링, 더 나아가서는 공작기계의 수명이 연장된다. 또한, 베어링의 과도한 예압에 따른 베어링의 수명단축이 방지된다. 뿐만 아니라 공작기계의 가공정밀도도 향상된다. 본 발명의 장치는 공작기계에 이용된다BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a machine tool, and more particularly, to an apparatus for cooling a spindle of a machine tool, which can uniformly cool the inner and outer rings of a spindle bearing, thereby improving the machining accuracy of the machine tool. The conventional machine tool has a structure which can mainly cool the outer ring of a spindle bearing. In the conventional machine tool, the difference in thermal expansion has occurred severely between the outer ring and the inner ring of the bearing. This caused excessive preload on the bearings. The spindle cooling device according to the present invention simultaneously cools the outer ring and the inner ring of the spindle bearing to a substantially uniform degree. Therefore, the bearing is not subjected to excessive preload due to thermal expansion. Use of the spindle cooling device according to the present invention extends the life of the bearing, and furthermore, the machine tool. In addition, shortening of the life of the bearing due to excessive preload of the bearing is prevented. In addition, the machining precision of machine tools is improved. The apparatus of the present invention is used in machine tools

Description

주축냉각장치Spindle Cooling System

제1도는 본 발명에 따른 주축냉각장치가 설치되어 있는 주축부근의 단면도이고,1 is a cross-sectional view of the main shaft near the main shaft cooling apparatus is installed,

제2도는 제1도 주축에 형성되어 있는 제2냉각액이동로의 배치를 나타낸 도면이다.2 is a view showing the arrangement of the second cooling liquid moving path formed on the main shaft of FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 하우징 11 : 제1냉각액이동로10 housing 11 first coolant moving path

11a : 유입구 11b : 유출구11a: inlet 11b: outlet

20 : 주축 21 : 제2냉각액이동로20: spindle 21: the second cooling liquid moving path

30 : 모터 40 : 베어링30: motor 40: bearing

41 : 외륜 42 : 내륜41: outer ring 42: inner ring

43 : 볼 50 : 공구43: ball 50: tool

60 : 냉각액통 61 : 호스60: coolant container 61: hose

본 발명은 공작기계에 관련된 것으로, 특히 주축 베어링의 내, 외륜을 균일하게 냉각시킬 수 있어 공작기계의 가공정도를 향상시킬 수 있는 공작기계의 주축냉각장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a machine tool, and more particularly, to an apparatus for cooling a spindle of a machine tool, which can uniformly cool the inner and outer rings of a spindle bearing, thereby improving the machining accuracy of the machine tool.

공작기계에는 공구를 장착하여 회전시키기 위한 주축이 있다. 주축은 공작물 가공시 필요에 따라 고속으로 회전된다. 주축이 고속으로 회전되면 많은 열이 발생된다. 이 열에 의해 주축과 베어링은 팽창된다. 주축과 베어링이 많이 팽창되면 베어링에 과도한 예압이 걸리게 된다. 베어링의 예압이 과도하게 되면 주축과 베어링에 무리가 따르고 공작기계의 가공정도가 저하된다. 뿐만 아니라, 베어링과 주축의 수명이 단축된다.The machine tool has a spindle for mounting and rotating a tool. The spindle is rotated at high speed as needed when machining the workpiece. When the spindle rotates at high speed, a lot of heat is generated. This heat causes the spindle and bearing to expand. If the spindle and bearings expand too much, the bearings will be subjected to excessive preload. Excessive preloading of the bearings causes excessive strain on the spindle and bearings and reduces the machining accuracy of the machine tool. In addition, the life of the bearings and spindle is shortened.

베어링과 주축의 수명을 연장하고 공작기계의 가공정도를 유지하기 위해서는 주축의 회전에 의해 발생되는 열을 식혀주기 위한 장치가 필요하다. 종래의 것은 베어링의 외륜만을 주로 냉각시킬 수 있는 구조로 되어 있다. 즉, 주축을 내부에 수용하여 지지하는 하우징에 냉각수의 이동로를 형성하여 주축과 하우징 및 베어링을 냉각시킬 수 있게 되어 있다.In order to extend the life of bearings and spindles and to maintain the machining accuracy of the machine tool, a device for cooling the heat generated by the rotation of the spindle is needed. The conventional one has a structure capable of mainly cooling only the outer ring of the bearing. That is, a cooling path of the cooling water is formed in the housing for accommodating and supporting the main shaft therein to cool the main shaft, the housing, and the bearing.

종래의 공작기계에서는 베어링의 내륜과 외륜에 온도차가 심하게 발생되었다. 이에 따라 베어링의 내륜은 베어링의 외륜보다 많이 팽창하게 되고, 베어링에는 과도한 베어링 예압이 걸리게 되었다. 베어링의 과도한 예압은 많은 문제점을 야기한다. 베어링에 과도한 예압이 걸리면 공작기계의 가공정도가 저하된다. 뿐만 아니라, 베어링의 수명은 단축되고 심한 경우 공작기계 자체의 수명도 단축된다.In the conventional machine tool, the temperature difference is severely generated between the inner and outer rings of the bearing. As a result, the inner ring of the bearing expands more than the outer ring of the bearing, and the bearing is subjected to excessive bearing preload. Excessive preload of the bearing causes many problems. Excessive preload on the bearing will reduce the accuracy of the machine tool. In addition, the life of the bearing is shortened and, in severe cases, the life of the machine tool itself.

본 발명의 목적은 공작기계의 주축, 베어링의 내/외륜을 골고루 냉각시켜 주므로써 베어링에 과도한 예압이 걸리는 것을 방지하고 아울러 주축 등의 열팽창에 의해 야기되는 제반문제점을 줄일 수 있는 공작기계의 주축냉각장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to cool the inner and outer rings of the machine tool and the inner and outer rings of the machine tool evenly to prevent excessive preload on the bearing and to reduce the overall problems caused by thermal expansion of the spindle, etc. To provide a device.

이와 같은 본 발명의 목적은 공구를 장착할 수 있고 제자리 회전가능하게 설치된 주축, 상기 주축을 내부에 수용하여 상기 주축을 안정되게 지지하는 하우징 및 상기 주축과 상기 하우징 사이에 설치되어 상기 주축이 원할하게 회전될 수 있도록 하는 베어링을 구비하는 공작기계의 주축냉각장치에 있어서, 상기 하우징에 소정 경로를 따라 형성되고 상기 베어링의 외륜을 냉각시키기 위한 제1냉각액의 이동통로를 제공하는 제1냉각액이동로 및 상기 주축에 일정 경로를 따라 형성되고 상기 베어링의 내륜과 상기 주축을 냉각시키기 위한 제2냉각액의 이동통로를 제공하는 제2냉각액이동로를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축냉각장치에 의해 달성 가능하다.An object of the present invention as described above is a main shaft which can be equipped with a tool and rotatably installed in place, a housing for accommodating the main shaft therein to stably support the main shaft, and installed between the main shaft and the housing so that the main shaft is smooth. A main shaft cooling apparatus of a machine tool having a bearing to be rotated, the apparatus comprising: a first cooling liquid moving path formed along a predetermined path in the housing and providing a moving passage of a first cooling liquid for cooling the outer ring of the bearing; It is achieved by the spindle cooling device of the machine tool, characterized in that it comprises a second coolant moving path formed along a predetermined path on the spindle and providing a moving passage of the second coolant for cooling the inner ring of the bearing and the spindle. It is possible.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

제1도는 본 발명에 따른 주축냉각장치가 설치되어 있는 주축부근의 단면도이고, 제2도는 제1도 주축에 형성되어 있는 제2냉각액이동로의 배치를 나타낸 도면이다. 제1도에는 하우징(10)이 도시되어 있다. 이 하우징(10)의 내부에는 주축(20)과 이 주축(20)을 회전시키기 위한 모터(30)가 설치되어 있다. 모터(30) 아래쪽의 하우징(10)과 주축(20) 사이에는베어링(40)이 배치되어 있다. 즉, 주축(20)은 하우징(10)의 지지를 받고 있으며, 모터(30)와 베어링(40)을 통해 제자리 회전할 수 있게 되어 있다.FIG. 1 is a cross-sectional view of the main shaft near the main shaft cooling apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a view showing the arrangement of the second cooling liquid moving path formed on the main shaft of FIG. 1 shows the housing 10. Inside the housing 10, a main shaft 20 and a motor 30 for rotating the main shaft 20 are provided. A bearing 40 is disposed between the housing 10 and the main shaft 20 below the motor 30. That is, the main shaft 20 is supported by the housing 10, and can be rotated in place through the motor 30 and the bearing 40.

베어링(40)은 크게 외륜(41), 내륜(42) 및 볼(43)로 구분할 수 있고, 외륜(41)과 내륜(42) 상호간은 자유롭게 회전유동할 수 있다.The bearing 40 can be largely divided into an outer ring 41, an inner ring 42, and a ball 43, and the outer ring 41 and the inner ring 42 can freely rotate and flow.

제1도에 도시된 바와 같이 하우징(10)에는 제1냉각액이동로(11)가 형성되어 있다. 이 제1냉각액이동로(11)는 제1냉각액을 순환시켜 모터(30)와 주축(20)의 회전으로 발생되는 열에 의해 주축(20), 베어링(40) 등의 온도가 올라가는 것을 방지하기 위한 것이다. 제1냉각액이동로(11)는 제1냉각액이 유입되는 유입구(11a)와 제1냉각액이 배출되는 유출구(11b)를 구비하고 있다. 제1냉각액이동로(11)는 전체적으로 주축(20)의 길이방향으로 형성되어 있으며, 하단부 근방에서 베어링(40)쪽으로 꺾여져 베어링(40)의 외륜(41) 근방을 지나도록 되어 있다. 즉, 제1냉각액이동로(11)는 주로 베어링(40)의 외륜(41)을 냉각시키기 위한 것이다.As shown in FIG. 1, a first coolant movement path 11 is formed in the housing 10. The first cooling liquid moving path 11 circulates the first cooling liquid to prevent the temperature of the main shaft 20, the bearing 40, and the like from rising by heat generated by the rotation of the motor 30 and the main shaft 20. will be. The first cooling liquid moving path 11 includes an inlet port 11a through which the first cooling liquid flows in and an outlet port 11b through which the first cooling liquid flows out. The first cooling liquid moving path 11 is formed in the longitudinal direction of the main shaft 20 as a whole, and is bent toward the bearing 40 near the lower end portion so as to pass near the outer ring 41 of the bearing 40. That is, the first cooling liquid moving path 11 is mainly for cooling the outer ring 41 of the bearing 40.

주축(20)에는 제2냉각액이동로(21)가 주축(20)의 길이방향으로 형성되어 있으며, 제2도에 도시된 바와 같이 주축(20) 외주면의 가장자리 근방을 따라 소정 간격을 두고 다수 형성되어 있다. 주축(20)과 베어링(40)의 내륜(42)을 균일하게 냉각하기 위해서는 제2냉각액이동로(21)는 제2냉각액을 통과시키며 주축(20)과 베어링(40)의 내륜(42)을 주로 냉각시키기 위한 것이다. 제2냉각액으로는 절삭유를 사용하는 것이 좋다. 그 이유는 제2냉각액이동로(21)를 거친 제2냉각액을 모아서 공작물과 주축(20)에 장착되어 있는 공구(50)를 식히며 절삭성을 향상시키는 절삭유를 재사용할 수 있도록 하기 위함이다.The second coolant movement path 21 is formed in the main shaft 20 in the longitudinal direction of the main shaft 20, and as shown in FIG. 2, a plurality of second cooling liquid moving paths 21 are formed at predetermined intervals along the edges of the outer circumferential surface of the main shaft 20. It is. In order to uniformly cool the inner ring 42 of the main shaft 20 and the bearing 40, the second cooling liquid moving path 21 passes the second cooling liquid and opens the inner ring 42 of the main shaft 20 and the bearing 40. It is mainly for cooling. Cutting oil is preferably used as the second cooling liquid. The reason for this is to collect the second cooling liquid passed through the second cooling liquid moving path 21 to cool the tool 50 mounted on the workpiece and the spindle 20 and to reuse the cutting oil to improve the cutting property.

주축(20)의 아래쪽 끝단에는 냉각액통(60)이 설치되어 있다. 이 냉각액통(60)은 제2냉각액이동로(21)를 거친 제2냉각액을 한곳에 모아서 절삭유로 사용하기 위한 것이다. 이 냉각액통(60)에는 공구(50)와 공작물의 절삭면에 제2냉각액을 공급하기 위한 호스(61)가 연결되어 있다.At the lower end of the main shaft 20, a coolant container 60 is provided. The coolant container 60 is for collecting the second coolant that has passed through the second coolant moving path 21 in one place and using it as cutting oil. The coolant cylinder 60 is connected to a tool 50 and a hose 61 for supplying a second coolant to the cutting surface of the workpiece.

즉, 제1도 하우징(10)에 형성한 제1냉각액이동로(11)를 통해 베어링(40)의 외륜(41)을 냉각시키고, 동시에 주축(20)에 형성한 제2냉각액이동로(21)를 통해 베어링(40)의 내륜(42)을 냉각시킬 수 있다. 따라서, 베어링(40)의 외륜(41)과 내륜(42)은 균일하게 냉각된다. 물론, 주축(20) 등 기타의 부분도 베어링(40)과 비슷한 온도로 냉각된다.That is, the outer ring 41 of the bearing 40 is cooled through the first cooling liquid moving path 11 formed in the first housing 10, and the second cooling liquid moving path 21 formed on the main shaft 20 at the same time. The inner ring 42 of the bearing 40 can be cooled through). Therefore, the outer ring 41 and the inner ring 42 of the bearing 40 are cooled uniformly. Of course, other parts such as the main shaft 20 are also cooled to a temperature similar to that of the bearing 40.

따라서, 베어링(40)의 외륜(41)과 내륜(42)은 거의 동일한 온도를 유지하며 열팽창량도 아주 극미하게 된다. 그러면 베어링(40)에 과도한 예압이 걸리지 않는다. 물론, 주축(20)도 제2냉각액이동로(21)를 통해 냉각되므로 주축(20)의 길이방향의 열팽창이 줄어들어 가공정밀도가 더욱 향상된다.Therefore, the outer ring 41 and the inner ring 42 of the bearing 40 maintain almost the same temperature and the amount of thermal expansion is very minimal. The bearing 40 is then not subjected to excessive preload. Of course, since the main shaft 20 is also cooled through the second cooling liquid moving path 21, thermal expansion in the longitudinal direction of the main shaft 20 is reduced, thereby further improving processing accuracy.

한편, 제2냉각액이동로(21)를 거치며 주축(20)과 베어링(40)의 내륜(42)을 냉각시킨 제2냉각액은 냉각액통(60)에 모이게 되고, 호스(61)를 통해 공구(50)와 공작물의 절삭면에 뿌려지게 된다. 즉, 제2냉각액은 절삭유로 사용된다.On the other hand, the second coolant, which has cooled the main shaft 20 and the inner ring 42 of the bearing 40 while passing through the second coolant movement path 21, is collected in the coolant container 60, and a tool ( 50) and the cutting surface of the workpiece. That is, the second cooling liquid is used as cutting oil.

이상, 제1도와 제2도를 통하여 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 주축냉각장치가 설치된 공작기계에서는 주축 베어링의 외륜과 내륜이 동시에 균일하게 냉각되므로 베어링에 과도한 예압이 걸리지 않는다. 따라서, 주축이 안정화된다. 동시에 제2냉각액을 절삭유로 사용하므로써 절삭유 공급에 따른 제반장치를 간단화할 수 있다. 또한, 주축의 열팽창도 예방되므로 가공정밀도도 향상된다.As described above with reference to FIGS. 1 and 2, in the machine tool provided with the spindle cooling apparatus according to the present invention, the outer ring and the inner ring of the spindle bearing are uniformly cooled at the same time, so that excessive preload is not applied to the bearing. Thus, the main axis is stabilized. At the same time, by using the second cooling liquid as the cutting oil, it is possible to simplify the general apparatus according to the cutting oil supply. In addition, since thermal expansion of the spindle is also prevented, processing accuracy is also improved.

즉, 본 발명에 따른 주축냉각장치를 이용하면 열팽창에 따른 공작기계의 가공정밀도 저하, 베어링의 수명단축 및 기계의 수명단축을 막을 수 있다.That is, by using the spindle cooling device according to the present invention it is possible to prevent the processing precision of the machine tool due to thermal expansion, shortening the life of the bearing and shortening the life of the machine.

Claims (4)

공구를 장착할 수 있고 제자리 회전가능하게 설치된 주축, 상기 주축을 내부에 수용하여 상기 주축을 안정되게 지지하는 하우징 및 상기 주축과 상기 하우징 사이에 설치되어 상기 주축이 원활하게 회전될 수 있도록 하는 베어링을 구비하는 공작기계의 주축냉각장치에 있어서, 상기 하우징에 소정 경로를 따라 형성되고 상기 베어링의 외륜을 냉각시키기 위한 제1냉각액의 이동통로를 제공하는 제1냉각액이동로 및 상기 주축에 일정 경로를 따라 형성되고 상기 베어링의 내륜과 상기 주축을 냉각시키기 위한 제1냉각액의 이동통로를 제공하는 제2냉각액이동로를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축냉각장치.A main shaft for mounting the tool and rotatably installed therein; a housing for accommodating the main shaft therein to stably support the main shaft; and a bearing installed between the main shaft and the housing to smoothly rotate the main shaft. A main shaft cooling apparatus of a machine tool provided with a first coolant moving path and a main shaft formed along a predetermined path in the housing and providing a moving path of a first coolant for cooling the outer ring of the bearing. And a second coolant moving path formed to provide a moving path of the first coolant for cooling the inner ring of the bearing and the main shaft. 제1항에 있어서, 상기 제2냉각액 이동로는 상기 주축의 길이방향으로 형성되고 상기 주축의 가장자리 근방을 따라 소정 간격을 두고 다수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축냉각장치.The main shaft cooling apparatus of claim 1, wherein the second cooling liquid moving path is formed in the longitudinal direction of the main shaft and is formed at a predetermined interval along the edge of the main shaft. 제2항에 있어서, 상기 주축의 하단에는 상기 제2냉각액 이동로를 통과한 제2냉각액을 모으기 위한 냉각액통이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축냉각장치.3. The spindle cooling device according to claim 2, wherein a coolant container for collecting a second coolant that has passed through the second coolant moving path is provided at a lower end of the main shaft. 제3항에 있어서, 상기 냉각액통에는 공작물 가공시 상기 주축에 장착된 공구와 상기 공구에 의해 가공되는 공작물에 상기 냉각액통에 모인 상기 제2냉각액을 분사하기 위한 호스가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축냉각장치.According to claim 3, wherein the coolant cylinder is provided with a hose for injecting the second coolant collected in the coolant cylinder to the tool mounted on the spindle and the workpiece processed by the tool when the workpiece is processed. Spindle cooling device for machine tools.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101050063B1 (en) * 2009-04-07 2011-07-19 (주) 카스윈 Chiller of cartridge type spindle unit

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