JPH0574749U - 工作機械の主軸頭 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 立型マシニングセンタ等の主軸頭において、
主軸軸受などからの発熱が主軸頭全体およびコラム等に
伝導するのを防止する。 【構成】 工具が装着される主軸２と、この主軸を軸受
５、６、７を介して回転自在に支持する主軸支持体３
と、この主軸支持体が取付けられる主軸頭基体４等から
なる主軸頭１において、冷却油が循環する冷却油用通路
１１を、主軸頭基体４における主軸支持体３と摺動部４
ａとの間に、主軸支持体３からの熱を遮断可能に配設す
る。ジャケット溝９、１０ａの冷却油により取り去るこ
とのできない熱が冷却油用通路１１の冷却油で取り去ら
れ、主軸頭基体４の熱変形が大幅に減少する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、工作機械の主軸頭に関し、特に軸受部などの発熱を主軸頭全体に伝 導させないことにより熱変形を防止する工作機械の主軸頭に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

マシニンングセンタ等工作機械における熱発生源の一つは、回転体を支持する 軸受および回転体を駆動する主軸モータなどである。例えば、主軸頭においては 主軸の高速回転などにより、主軸を支持する軸受部および主軸を回転駆動する主 軸モータなどから発熱する。 このような発熱は、主軸、主軸頭およびコラムなどに伝導し、機械各部を熱変 形させ、被加工物の加工精度に大きな影響を及ぼす。このため、主軸軸受の外周 部や主軸モータ取付部近傍に所定の温度に冷却された冷却油を循環させて熱を奪 い取って冷却し、機械各部の熱変位を小さくする冷却方法が知られている。また 、主軸回転数の高速化に伴って使用されるようになったビルトイン式のモータの 場合には、ステータ外周部近傍に冷却油を循環させて冷却する冷却方法が知られ ている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、前述のような主軸の周囲などを冷却する従来の冷却方式では、 発熱量が小さい時には有効であるが、主軸馬力のアップ、主軸回転の高速化等に より発熱量が大きくなると、それだけでは発生した熱量を完全に取り除くことが できず、その熱が主軸頭、コラムなどに伝導し、機械各部に熱変形を生じさせ、 加工精度を低下させるという問題点を生じていた。 本考案は、前述のような問題点を解消すべくなされたもので、その目的は、立 型マシニングセンタ等工作機械において、簡素な構造で主軸軸受などからの発熱 が、主軸頭全体およびコラムなどに伝導することを防止し、主軸頭などに熱変形 が生じることを抑制でき、加工精度の向上が図れる工作機械の主軸頭を提供する ことにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案は、工作機械の基部に、移動自在にまたは固定的に設けられる主軸頭で あって、 主軸頭本体と、 この主軸頭本体に、前記基部と離間した位置に、軸受を介して回転自在に支持 される主軸と、 前記主軸頭に設けられ、前記主軸を回転駆動させる駆動体と、 前記主軸頭本体の前記主軸と前記基部との間に発熱部に沿って配設され、所定 温度に冷却された冷却流体を循環流通させる冷却流体用通路とからなり、 前記軸受および前記駆動体より生じる熱を前記冷却流体用通路の前記冷却流体で 吸収し前記主軸頭本体の前記基部側に伝導させないようにしたものである。

【０００５】

【作用】

主軸を高速回転させた際、軸受および主軸モータより熱が発生する。この熱の 一部は軸受や主軸モータの外周部近傍に形成されたジャケット溝を流れる冷却油 により奪い取られる。残りの一部の熱が主軸頭本体へ伝導してくるが、主軸頭本 体に熱伝導を遮断するように冷却流体通路が形成してあるため、熱が主軸頭本体 の全体に伝導しない。このことにより主軸頭の熱変形が大幅に減少する。

【０００６】

【実施例】

以下、本考案を図示する一実施例に基づいて詳細に説明する。 これは、立型マシニングセンタの主軸頭の例である。 図１に示すように、主軸頭１は、図示しない工具を着脱自在に装着する主軸２ と、この主軸２を回転自在に支持する主軸支持体３と、この主軸支持体３が取付 けられる主軸頭基体４などから構成される。 主軸支持体３は、前部の軸受ハウジング３ａと、後部のリテーナ３ｂからなり 、これら軸受ハウジング３ａとリテーナ３ｂを主軸頭基体４の嵌合穴４ａに嵌入 してボルトで固定することにより、主軸頭本体が一体的に形成される。また、軸 受ハウジング３ａに主軸２の前部が軸受５、６を介して支持され、リテーナ３ｂ に主軸２の後部が軸受７を介して支持される。主軸２の中間部には、ロータ８ａ とステータ８ｂからなるビルトイン式のモータ８が設けられている。また、軸受 ハウジング３ａの外周には筒体２０が嵌入されている。 軸受５、６は、軸受ハウジング３ａと筒体２０の間に形成された公知のジャケ ット溝９内を循環する冷却油によって、発生した熱が奪い取られる。 また、モータ８のステータ８ｂの外周には、ジャケット筒体１０が配設され、 主軸頭基体４の嵌合穴４ａとジャケット筒体１０との間に形成されたジャケット 溝１０ａ内を循環する冷却油によりモータ８からの熱が奪い取られる。ジャケッ ト溝９およびジャケット溝１０ａとは、図示しない連通管により連通している。 ジャケット溝９およびジャケット溝１０ａを循環した冷却油は、図示しない公知 の冷却装置により熱交換を行い、常時、所定の温度にまたは室温に同調した所定 の温度に冷却され再度循環する。

【０００７】 主軸頭基体４には、一方の側に主軸支持体３や主軸モータ８を嵌入する嵌合穴 ４ａを有する主軸支持部が、他方の側にコラムＣのガイドに沿って主軸頭１を移 動自在とする摺動部４ｂが設けられている。そして、主軸支持部と摺動部４ｂと の間の壁に冷却油用通路１１が形成されている。この冷却用通路１１は、図２に 示すように、主軸頭基体４の壁の上部が開口しているため、側壁と下壁に穿設し た垂直孔１１ａ、垂直孔１１ｂ、水平孔１１ｃからＵ字状に構成し、主軸２側か らコラムＣ側へ伝導する熱を遮断する。 垂直孔１１ａには供給管１２、垂直孔１１ｂには排出管１３を連結し、冷却油 が循環するようにする。この冷却油は、図示しない冷却装置で冷却される。すな わち、ポンプにより循環する冷却油が、冷却器で所定の温度または室温に同調し た所定の温度に温度制御される。この冷却油の供給系は、ジャケット溝９および ジャケット溝１０ａへの供給系とは独立して配設してもよいし、ジャケット溝９ またはジャケット溝１０ａへの供給系と共通となるようにしてもよい。 以上のような構成において、軸受５、６、７あるいは主軸モータ８から発生し た熱は、ジャケット溝９およびジャケット溝１０ａの冷却油により抜熱されるが 、取り去ることのできなかった熱が、主軸頭基体４に伝導する。 しかし、伝導された熱は、冷却油用通路１１の冷却油により抜熱され、冷却油 用通路１１と摺動部４ｂ間における熱変形などが大幅に減少する。これにより、 主軸２のＹ軸方向の変位が従来に比較して大幅に減少し、加工精度の向上を図れ る。 なお、冷却油用通路１１の位置は嵌合穴４ａに近い程、熱変形減少の効果が高 くなることはいうまでもない。また、主軸頭基体４の壁が四方とも閉じられた主 軸頭１の場合には、ロ字状に冷却油用通路１１を形成すればよい。さらに、前記 実施例では、冷却流体を冷却油で説明しているが、これに限定されるものでなく 、冷却流体用通路内を循環して熱を吸収する流体であればよい。

【０００８】 次に、立型マシニングセンタの主軸頭における本考案の効果を説明する。 主軸を高速回転させた時の主軸に装着したテストバーのＹ軸方向位置をテーブ ル上に固定した計測器で測定している。この結果、図３に示すように、冷却油用 通路に冷却油を供給した場合には、冷却油を供給しない場合の１／３の熱変位量 となり、大幅な精度向上が図れた。

【０００９】

【考案の効果】

前述の通り、本考案は、主軸頭基体の主軸支持体と摺動部との間に、冷却流体 用通路を配設したため、主軸支持体から主軸頭基体等へ伝導される熱を遮断する ことができ、主軸頭やコラムの熱変形を大幅に減少させることができ、加工精度 の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る主軸頭の一実施例を示す部分断面
図である。

【図２】図１のII-II 線断面図である。

【図３】本考案と従来の主軸高速回転時のＹ軸方向熱変
位を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 主軸頭 ２ 主軸 ３ 主軸支持体 ４ 主軸頭基体 ５，６ 軸受 ７ 軸受 ８ 主軸モータ ９，１０ａ ジャケット溝 １１ 冷却油用通路 １２ 供給管 １３ 排出管

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械の基部に、移動自在にまたは固
   定的に設けられる主軸頭であって、 主軸頭本体と、 この主軸頭本体に、前記基部と離間した位置に、軸受を
   介して回転自在に支持される主軸と、 前記主軸頭に設けられ、前記主軸を回転駆動させる駆動
   体と、 前記主軸頭本体の前記主軸と前記基部との間に発熱部に
   沿って配設され、所定温度に冷却された冷却流体を循環
   流通させる冷却流体用通路とからなり、 前記軸受および前記駆動体より生じる熱を前記冷却流体
   用通路の前記冷却流体で吸収し前記主軸頭本体の前記基
   部側に伝導させないようにしたことを特徴とする工作機
   械の主軸頭。