JPH0694085B2 - 工作機械装置 - Google Patents
工作機械装置Info
- Publication number
- JPH0694085B2 JPH0694085B2 JP59254571A JP25457184A JPH0694085B2 JP H0694085 B2 JPH0694085 B2 JP H0694085B2 JP 59254571 A JP59254571 A JP 59254571A JP 25457184 A JP25457184 A JP 25457184A JP H0694085 B2 JPH0694085 B2 JP H0694085B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- machine tool
- main shaft
- bearing
- silicon nitride
- spindle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/01—Frames, beds, pillars or like members; Arrangement of ways
- B23Q1/015—Frames, beds, pillars
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/70—Stationary or movable members for carrying working-spindles for attachment of tools or work
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Turning (AREA)
- Machine Tool Units (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は機械加工に広く使用される工作機械のうち、特
に高精度の加工が要求される場合の使用に適した工作機
械装置に関するものである。
に高精度の加工が要求される場合の使用に適した工作機
械装置に関するものである。
従来の旋盤をはじめとする工作機械には加工精度を高め
るため主要部を石材又はコンクリートで構成したものも
あるが、それらの主要部品自体を高精度に仕上げること
が難しく、また欠けや割れなどが発生し易いなど強度が
小さいという難点があった。そのため、鉄鋼材料を主体
とした金属材を使用しているのが一般的である。
るため主要部を石材又はコンクリートで構成したものも
あるが、それらの主要部品自体を高精度に仕上げること
が難しく、また欠けや割れなどが発生し易いなど強度が
小さいという難点があった。そのため、鉄鋼材料を主体
とした金属材を使用しているのが一般的である。
ところが、金属材で構成した工作機械では、金属の有す
る比較的大きな熱膨張係数（鉄鋼材で11〜13×10-6/℃
程度）の影響を受ける。その結果、サブミクロン単位
（１μｍ以下）の超精密加工が要求されるような場合、
工作機械装置全体を温度、湿度等がきびしく制御された
環境下において稼動させるか、あるいは加工稼動を行う
前に充分な暖機運転をするとともに工作機械を安定した
条件にて運転稼動させるための特別な構造、装置を付加
する必要があるなど、高価な工作機械を、極めて限られ
た運転条件下においてのみしか使用することができない
といった不都合があり、かつ安定した高品質、高精度の
被加工物を得ることが困難であった。
る比較的大きな熱膨張係数（鉄鋼材で11〜13×10-6/℃
程度）の影響を受ける。その結果、サブミクロン単位
（１μｍ以下）の超精密加工が要求されるような場合、
工作機械装置全体を温度、湿度等がきびしく制御された
環境下において稼動させるか、あるいは加工稼動を行う
前に充分な暖機運転をするとともに工作機械を安定した
条件にて運転稼動させるための特別な構造、装置を付加
する必要があるなど、高価な工作機械を、極めて限られ
た運転条件下においてのみしか使用することができない
といった不都合があり、かつ安定した高品質、高精度の
被加工物を得ることが困難であった。
一方、これに対して、近年の科学技術の発展、とりわけ
エレクトロニクス関連技術の発達に伴い、各種光学機
器、精密測定機器、電化製品、光通信機器及び各種機械
装置等は、小型化とともに極度に高精度化がはかられつ
つあり、特に精度、品質、耐久性などの大幅な向上をめ
ざした製品の製作過程において使用される各種部品の精
度向上に対する要望は年々高まり、サブミクロン単位の
加工精度を要求される例が数多くみられるようになって
きた。
エレクトロニクス関連技術の発達に伴い、各種光学機
器、精密測定機器、電化製品、光通信機器及び各種機械
装置等は、小型化とともに極度に高精度化がはかられつ
つあり、特に精度、品質、耐久性などの大幅な向上をめ
ざした製品の製作過程において使用される各種部品の精
度向上に対する要望は年々高まり、サブミクロン単位の
加工精度を要求される例が数多くみられるようになって
きた。
上述のごとく、各種部品の加工精度がより一層高いもの
が要求されるに伴い従来の旋盤などにおける金属製の主
軸台を用いたものでは運転時の主軸の回転運動により軸
受との摺動部に発生する熱のため、主軸台枠、主軸、前
部軸受、後部軸受、スラスト座等の温度上昇をもたらす
結果、これら主軸台枠、主軸などが熱膨張して各構成部
材に微少な寸法変化が生じたり、部材間のクリアランス
が微妙に変化をするため、主軸の回転精度に悪影響を及
ぼし、その結果、主軸の先端に着装された被加工物の精
度が低下することとなる。
が要求されるに伴い従来の旋盤などにおける金属製の主
軸台を用いたものでは運転時の主軸の回転運動により軸
受との摺動部に発生する熱のため、主軸台枠、主軸、前
部軸受、後部軸受、スラスト座等の温度上昇をもたらす
結果、これら主軸台枠、主軸などが熱膨張して各構成部
材に微少な寸法変化が生じたり、部材間のクリアランス
が微妙に変化をするため、主軸の回転精度に悪影響を及
ぼし、その結果、主軸の先端に着装された被加工物の精
度が低下することとなる。
さらに、稼動運転を一時中断した場合も主軸台の冷却に
際して、各部材間に収縮差が生じるため、一時運転中止
後、再稼動する時にも被加工物の精度変化が生じ易く、
１μ以下の超精密級の精度が要求される加工には、極め
て不都合であり、しかも、高精度の加工が困難であると
いう欠点があり、従来の金属材料にかわる材料としてセ
ラミック材料が注目されていたが、工作機械の主構成要
素である各種の部品については、それらに要求される諸
特性を満足させ得るセラミック材が特定できず、それゆ
え、今日までセラミック製の工作機械構成用部品は未完
成の状況にあった。
際して、各部材間に収縮差が生じるため、一時運転中止
後、再稼動する時にも被加工物の精度変化が生じ易く、
１μ以下の超精密級の精度が要求される加工には、極め
て不都合であり、しかも、高精度の加工が困難であると
いう欠点があり、従来の金属材料にかわる材料としてセ
ラミック材料が注目されていたが、工作機械の主構成要
素である各種の部品については、それらに要求される諸
特性を満足させ得るセラミック材が特定できず、それゆ
え、今日までセラミック製の工作機械構成用部品は未完
成の状況にあった。
本発明者らは上記事情に鑑みて、工作機械における主軸
台を成す主軸、前、後部軸受、スラスト座、主軸台枠等
のうち、少なくとも主軸及び軸受を窒化珪素セラミック
材でもって形成することにより、きびしく制御された稼
動環境条件、高価な制御機器や複雑な構造のものを用い
ることなく、簡単な構造で暖機運転時間が短く、かつ従
来の金属製主軸台を備えた工作機械では実現が困難であ
った超精密加工を行うことを可能とする。
台を成す主軸、前、後部軸受、スラスト座、主軸台枠等
のうち、少なくとも主軸及び軸受を窒化珪素セラミック
材でもって形成することにより、きびしく制御された稼
動環境条件、高価な制御機器や複雑な構造のものを用い
ることなく、簡単な構造で暖機運転時間が短く、かつ従
来の金属製主軸台を備えた工作機械では実現が困難であ
った超精密加工を行うことを可能とする。
次に本発明に係る工作機械装置を旋盤を例にとり以下、
詳細に説明する。
詳細に説明する。
第２図において、１は旋盤の基体を成す架台で、この架
台１の上部にはベッド２が載置され、該ベッド２上に
は、セラミック材で形成された主軸３を支承する同じく
セラミック材で形成された主軸台４が累着等の固定手段
でもって固定されており、かかる主軸３はＶベルト５を
介して下方部に設置された主軸駆動用のモータ６により
回転するように連結されている。また、前記主軸３の先
端に支持される不図示の被加工物はベッド２の上面にて
左右、前後に稼動自在に設置されたサドル７及びスライ
ダ８上に固定された刃物台（図示せず）に具備した刃物
でもって任意の形状に切削加工されるようになってい
る。
台１の上部にはベッド２が載置され、該ベッド２上に
は、セラミック材で形成された主軸３を支承する同じく
セラミック材で形成された主軸台４が累着等の固定手段
でもって固定されており、かかる主軸３はＶベルト５を
介して下方部に設置された主軸駆動用のモータ６により
回転するように連結されている。また、前記主軸３の先
端に支持される不図示の被加工物はベッド２の上面にて
左右、前後に稼動自在に設置されたサドル７及びスライ
ダ８上に固定された刃物台（図示せず）に具備した刃物
でもって任意の形状に切削加工されるようになってい
る。
このうち、主軸台４において、被加工物を支持する主軸
３は第３図にて示すごとく、一方が後部軸受41により、
他方が前部軸受42によって支承され、カップリングＣを
介し、プーリＰに係合したＶベルト５より駆動力が伝達
される。なお、主軸３に回転中作用する軸方向の推力は
前部スラスト座43、後部スラスト座44でもって規制され
るようになっており、また、前部軸受42と主軸台４、前
部スラスト座43及び後部スラスト座44は主軸３と図示し
ない別途の金具によって固定されている。
３は第３図にて示すごとく、一方が後部軸受41により、
他方が前部軸受42によって支承され、カップリングＣを
介し、プーリＰに係合したＶベルト５より駆動力が伝達
される。なお、主軸３に回転中作用する軸方向の推力は
前部スラスト座43、後部スラスト座44でもって規制され
るようになっており、また、前部軸受42と主軸台４、前
部スラスト座43及び後部スラスト座44は主軸３と図示し
ない別途の金具によって固定されている。
また、前部軸受42、後部軸受43の内径及びこれら軸受に
よって支承される部位の主軸３の外径は組合せ時の加工
精度をミクロン単位の高精度に仕上げることは極めて困
難であり、しかも、長期にわたる使用によって生ずる微
小な摩耗によってクリアランスが増大し、回転精度に狂
いが生じるといった問題が発生する。このように一旦生
じた摩耗によるクリアランスを調整によって修正するこ
とはセラミック製の主軸３、軸受41、42では不可能であ
ることから、第３図及び第４図に示したように主軸３に
テーパ面Ａ、Ｂを形成しておき、これらテーパ面にＡ、
Ｂをそれぞれ前部軸受42、後部軸受41に形成したテーパ
面で受けることにより主軸３を常に最小、最適のクリア
ランスにて高精度で支承することができる。さらに作用
する軸方向の推力は前部スラスト座43、後部スラスト座
44でもって規制されるようになっており、また前部軸受
42と主軸台４、前部スラスト座43及び後部スラスト座44
は主軸３と図示しない別途の金具によって固定されてい
る。
よって支承される部位の主軸３の外径は組合せ時の加工
精度をミクロン単位の高精度に仕上げることは極めて困
難であり、しかも、長期にわたる使用によって生ずる微
小な摩耗によってクリアランスが増大し、回転精度に狂
いが生じるといった問題が発生する。このように一旦生
じた摩耗によるクリアランスを調整によって修正するこ
とはセラミック製の主軸３、軸受41、42では不可能であ
ることから、第３図及び第４図に示したように主軸３に
テーパ面Ａ、Ｂを形成しておき、これらテーパ面にＡ、
Ｂをそれぞれ前部軸受42、後部軸受41に形成したテーパ
面で受けることにより主軸３を常に最小、最適のクリア
ランスにて高精度で支承することができる。さらに作用
する軸方向の推力は前部スラスト座43、後部スラスト座
44でもって規制されるようになっており、また前部軸受
42と主軸台４、前部スラスト座43及び後部スラスト座44
は主軸３と図示しない別途の金具によって固定されてい
る。
叙上のごとく、構成された装置において、主軸３、該主
軸３を支承する前部軸受42、後部軸受41、主軸台４、前
部スラスト座43、後部スラスト座44などをセラミック材
で形成するが、ここで、本発明工作機械装置の構成部品
を形成するセラミック材には概ね次のような特性を併せ
もつものが要求される。
軸３を支承する前部軸受42、後部軸受41、主軸台４、前
部スラスト座43、後部スラスト座44などをセラミック材
で形成するが、ここで、本発明工作機械装置の構成部品
を形成するセラミック材には概ね次のような特性を併せ
もつものが要求される。
機械的強度が大きいこと。
耐摩耗性が大きいこと。
熱膨張係数が小さく、かつ適性であること。
金属との組合せ、結合が容易で、かつ適切に行いうる
こと。
こと。
振動に対する影響を受け難いこと。
などがあるが、このような諸特性をもったセラミック材
の開発、選定には困難を極めたが、本発明者らにより、
従来から存在する多くのセラミック材のうち、窒化珪素
セラミック材が工作機械の主要素を成す主軸、軸受等の
構成に最も適していることを知見した。しかも窒化珪素
セラミック材のうちでも、特に熱膨張係数が３〜５×10
-6/℃の範囲にあり、酸化イットリウム（Y2O3）又は酸
化マグネシウム（MgO）等を主成分とした焼結助剤を添
加後、焼結した窒化珪素セラミックで、常温における曲
げ強度が50kg/mm2（JISによる３点曲げ試験）以上の強
度をもったものが必要である。
の開発、選定には困難を極めたが、本発明者らにより、
従来から存在する多くのセラミック材のうち、窒化珪素
セラミック材が工作機械の主要素を成す主軸、軸受等の
構成に最も適していることを知見した。しかも窒化珪素
セラミック材のうちでも、特に熱膨張係数が３〜５×10
-6/℃の範囲にあり、酸化イットリウム（Y2O3）又は酸
化マグネシウム（MgO）等を主成分とした焼結助剤を添
加後、焼結した窒化珪素セラミックで、常温における曲
げ強度が50kg/mm2（JISによる３点曲げ試験）以上の強
度をもったものが必要である。
次に各種セラミック材の微細結晶構造とそれらの特性に
ついて説明する。
ついて説明する。
第１図（Ａ）は、窒化珪素セラミックの結晶構造を模式
的に示し、この結晶粒は針状もしくは長柱状の微細構造
となっており、粒界層としてガラス層が存在し、このた
め後述する他のセラミック材よりも高靭性をもってい
る。
的に示し、この結晶粒は針状もしくは長柱状の微細構造
となっており、粒界層としてガラス層が存在し、このた
め後述する他のセラミック材よりも高靭性をもってい
る。
一方、酸化物系セラミック材料のうち、代表的なアルミ
ナセラミック材の結晶構造は同図（Ｂ）に示す如く各結
晶の粒径は平均10μｍと比較的大きな結晶組織を成して
おり、そのため常温での曲げ強度は約30kg/mm2で、強度
が足らないばかりでなく、熱膨張係数が６〜８×10-6/
℃と大きく、工作機械の主要部である主軸及び軸受等の
構成材としては不適である。しかし、アルミナセラミッ
ク材は大型品の製造に適しており、かつ主軸を構成する
窒化珪素セラミック材と、主軸台関連部品を構成する金
属製のフランジ、リテーナ等の各種付属品との中間的熱
膨張係数をもつことなどから軸や軸受を保持する主軸台
枠の形成には最も適した材料であった。
ナセラミック材の結晶構造は同図（Ｂ）に示す如く各結
晶の粒径は平均10μｍと比較的大きな結晶組織を成して
おり、そのため常温での曲げ強度は約30kg/mm2で、強度
が足らないばかりでなく、熱膨張係数が６〜８×10-6/
℃と大きく、工作機械の主要部である主軸及び軸受等の
構成材としては不適である。しかし、アルミナセラミッ
ク材は大型品の製造に適しており、かつ主軸を構成する
窒化珪素セラミック材と、主軸台関連部品を構成する金
属製のフランジ、リテーナ等の各種付属品との中間的熱
膨張係数をもつことなどから軸や軸受を保持する主軸台
枠の形成には最も適した材料であった。
また、炭化珪素セラミック材は同図（Ｃ）にて示すよう
に結晶粒径が３〜７μｍ程度のものが一般的であり、焼
結度も高く、高密度の焼結体が得られ、常温における曲
げ強度も約50kg/mm2と比較的大きく、かつ摺動特性も優
れている反面、靭性に乏しく、機械的な衝撃に対する耐
性が小さいため、軸、軸受を構成するセラミック材とし
ては好適なものとは言えない。
に結晶粒径が３〜７μｍ程度のものが一般的であり、焼
結度も高く、高密度の焼結体が得られ、常温における曲
げ強度も約50kg/mm2と比較的大きく、かつ摺動特性も優
れている反面、靭性に乏しく、機械的な衝撃に対する耐
性が小さいため、軸、軸受を構成するセラミック材とし
ては好適なものとは言えない。
さらに、ジルコニアセラミック材の結晶構造を第１図
（Ｄ）にて示すように、このジルコニアセラミック材は
微細な結晶構造を成し、焼結度も高く、高密度の焼結体
となっている。また部分安定化ジルコニアと呼ばれてい
るセラミック材は結晶粒径が0.2〜1.0μ程度であり、常
温における曲げ強度も約80kg/mm2以上と大きいものの、
工作機械の主要部を構成する場合の重要項目である熱膨
張係数が８〜11×10-6/℃と金属材の熱膨張係数に近い
ため、温度上昇に伴う寸法変化が生じ易く、軸や軸受を
構成する材料としては不適当である。
（Ｄ）にて示すように、このジルコニアセラミック材は
微細な結晶構造を成し、焼結度も高く、高密度の焼結体
となっている。また部分安定化ジルコニアと呼ばれてい
るセラミック材は結晶粒径が0.2〜1.0μ程度であり、常
温における曲げ強度も約80kg/mm2以上と大きいものの、
工作機械の主要部を構成する場合の重要項目である熱膨
張係数が８〜11×10-6/℃と金属材の熱膨張係数に近い
ため、温度上昇に伴う寸法変化が生じ易く、軸や軸受を
構成する材料としては不適当である。
また、精度が１μ以下の、いわゆるサブミクロン単位の
超精密加工を行う工作機械を構成するセラミック材とし
ては各種振動からの影響を受け難いことも必要不可欠な
条件であり、その一つとして振動に対する減衰性が重要
なファクターとなる。そこで、代表的なセラミック材で
あるアルミナ、窒化珪素、炭化珪素、サーメット及び比
較材としての鉄鋼材の振動に対する各減衰率を直径20mm
×長さ20mmの棒状サンプルを用い比較解析をした。試験
方法はハンマーにてサンプルに衝撃を与え、サンプルに
あらかじめ取付けたセンサーによりサンプル中に伝わる
衝撃波の減衰率を測定・比較解析を行った結果を第１表
に示す。
超精密加工を行う工作機械を構成するセラミック材とし
ては各種振動からの影響を受け難いことも必要不可欠な
条件であり、その一つとして振動に対する減衰性が重要
なファクターとなる。そこで、代表的なセラミック材で
あるアルミナ、窒化珪素、炭化珪素、サーメット及び比
較材としての鉄鋼材の振動に対する各減衰率を直径20mm
×長さ20mmの棒状サンプルを用い比較解析をした。試験
方法はハンマーにてサンプルに衝撃を与え、サンプルに
あらかじめ取付けたセンサーによりサンプル中に伝わる
衝撃波の減衰率を測定・比較解析を行った結果を第１表
に示す。
この表から明らかなように比較したセラミック材料４種
ならびに鉄鋼材料１種計５種のうち、窒化珪素、ならび
に窒化珪素が振動に対する減衰能が大きく、とりわけ窒
化珪素が最もすぐれていることが判る。このことは機械
加工中に生ずるびびり振動に対して窒化珪素製主軸及び
軸受がきわめて有効であることを示している。
ならびに鉄鋼材料１種計５種のうち、窒化珪素、ならび
に窒化珪素が振動に対する減衰能が大きく、とりわけ窒
化珪素が最もすぐれていることが判る。このことは機械
加工中に生ずるびびり振動に対して窒化珪素製主軸及び
軸受がきわめて有効であることを示している。
また主軸及び軸受に使用される最適のセラミック材料評
価のため潤滑油使用時の摺動特性比較試験を実施した。
価のため潤滑油使用時の摺動特性比較試験を実施した。
評価方法としては、直径30mm、厚さ8mmの円環状の試験
片を用い、２ヶの試験片の一方を固定、他方を回転運動
を起こさせた状態にて押圧し、摺動摩耗の比較評価を実
施した。固定片並びに回転片の摩耗体積及び摩耗係数を
測定し、それぞれの試験片について摩耗体積（Vmm）、
押圧荷重（Ｐ kg）、すべり走行距離（L mm）より定義される比摩耗量
（V/P×Ｌ）を算出、更に総合評価値（固定片の比摩耗
量×摩耗係数×回転片の比摩耗量）にて比較評価を行っ
た。その評価結果を第２表に示す。
片を用い、２ヶの試験片の一方を固定、他方を回転運動
を起こさせた状態にて押圧し、摺動摩耗の比較評価を実
施した。固定片並びに回転片の摩耗体積及び摩耗係数を
測定し、それぞれの試験片について摩耗体積（Vmm）、
押圧荷重（Ｐ kg）、すべり走行距離（L mm）より定義される比摩耗量
（V/P×Ｌ）を算出、更に総合評価値（固定片の比摩耗
量×摩耗係数×回転片の比摩耗量）にて比較評価を行っ
た。その評価結果を第２表に示す。
窒化珪素、炭化珪素、サーメットはアルミナに比べて摺
動特性については格段の優位差がみとめられ、前記３種
の中でも窒化珪素が最もすぐれていた。炭化珪素、サー
メットについては摺動特性も比較的優れていることから
耐摩耗部品としての候補材料として考え得るが、工作機
械の主軸及び軸受の如く機械的強度、靭性、摺動特性並
びに大型部品製造等の難易度等全般的に考慮した場合、
窒化珪素が最もすぐれていることが判明した。
動特性については格段の優位差がみとめられ、前記３種
の中でも窒化珪素が最もすぐれていた。炭化珪素、サー
メットについては摺動特性も比較的優れていることから
耐摩耗部品としての候補材料として考え得るが、工作機
械の主軸及び軸受の如く機械的強度、靭性、摺動特性並
びに大型部品製造等の難易度等全般的に考慮した場合、
窒化珪素が最もすぐれていることが判明した。
さらに窒化珪素材でも製法により、その結晶組織及び特
性に相違があり、種々の窒化珪素材料の比較試験を行
い、工作機械用として適用可能な窒化珪素材は下記の特
性を具備することが必要であることを見い出した。
性に相違があり、種々の窒化珪素材料の比較試験を行
い、工作機械用として適用可能な窒化珪素材は下記の特
性を具備することが必要であることを見い出した。
結晶組織が針状もしくは長柱状であること。
熱膨張係数が3.0〜5.0×10-6/℃であること。
室温における曲げ強度が50kg/mm2（JIS 1601−1981に
よる３点曲げ法）以上であること。
よる３点曲げ法）以上であること。
材料の靭性を表す破壊靭性値（KIC）が5.0（IND法）
以上であること。
以上であること。
材料の強度のバラツキを表すワイブル係数（ｍ）が12
以上であること。
以上であること。
気孔率が0.1％以下であること。
材料の弾性を表すヤング率（Ｅ）が3.0×106kg/cm2以
上であり、かつボアソン比（μ）が0.25以上であるこ
と。そして、これらの特性を有する窒化珪素材は、アル
ミナの製造方法と同様で、窒化珪素に焼結助剤としてY2
O3等の希土類元素の酸化物やアルミナを混ぜ、ボールミ
ルで粉砕して一次原料を作製する。そして、この一次原
料をプレス機に充填してプレスした後、焼成温度を1700
〜1800℃程度とし、２〜３時間程度焼成することで得る
ことができる。
上であり、かつボアソン比（μ）が0.25以上であるこ
と。そして、これらの特性を有する窒化珪素材は、アル
ミナの製造方法と同様で、窒化珪素に焼結助剤としてY2
O3等の希土類元素の酸化物やアルミナを混ぜ、ボールミ
ルで粉砕して一次原料を作製する。そして、この一次原
料をプレス機に充填してプレスした後、焼成温度を1700
〜1800℃程度とし、２〜３時間程度焼成することで得る
ことができる。
叙上の如き特性を持たせた窒化珪素材が工作機械部品用
セラミック材として最適であることが判明した。すなわ
ち工作機械用部品として使用する際の機械的衝撃、振動
に対する減衰法、耐摩耗、摺動特性並びに発熱時の寸法
変化を極小におさえる等の効果を有効に発揮する。
セラミック材として最適であることが判明した。すなわ
ち工作機械用部品として使用する際の機械的衝撃、振動
に対する減衰法、耐摩耗、摺動特性並びに発熱時の寸法
変化を極小におさえる等の効果を有効に発揮する。
叙上のように本発明によれば、主軸、前部軸受、後部軸
受、主軸台、前部スラスト座、後部スラスト座などのう
ち少なくとも主軸、前部及び後部軸受を前述のセラミッ
ク材のうち低熱膨張係数をもった窒化珪素セラミック材
で構成したことから、軸受とのクリアランスを安定的に
最小、最適値に保持することが可能であり、また回転駆
動力をカップリングを介して主軸後方から伝達する構造
としていることからセラミック製の主軸に過大な曲げ応
力を発生させることがない。
受、主軸台、前部スラスト座、後部スラスト座などのう
ち少なくとも主軸、前部及び後部軸受を前述のセラミッ
ク材のうち低熱膨張係数をもった窒化珪素セラミック材
で構成したことから、軸受とのクリアランスを安定的に
最小、最適値に保持することが可能であり、また回転駆
動力をカップリングを介して主軸後方から伝達する構造
としていることからセラミック製の主軸に過大な曲げ応
力を発生させることがない。
このように特別な構造を施すことなく安定した高精度の
回転が得られる。
回転が得られる。
さらに前部、後部軸受間で駆動力を伝達する方法にくら
べ上記実施例によれば駆動力は中心軸の延長線上で与え
られるため安定した回転を与えることができる結果、特
別な稼動環境や長い暖機運転を要せず、超精密級の加工
精度をもった工作機械装置をもたらすことができる。
べ上記実施例によれば駆動力は中心軸の延長線上で与え
られるため安定した回転を与えることができる結果、特
別な稼動環境や長い暖機運転を要せず、超精密級の加工
精度をもった工作機械装置をもたらすことができる。
第１図は本発明工作機械装置の主要部を構成する窒化珪
素セラミック材と他のセラミック材の結晶状態の例を示
す模式図、第２図は本発明による工作機械装置の実施例
としての旋盤の側面図、第３図は第２図における主軸台
４のみの縦断面図、第４図は同じく第１図における主軸
台４のみの他の実施例の縦断面図である。 1:架台、2:ベッド 3:主軸、4:主軸台 7:サドル、8:スライダ
素セラミック材と他のセラミック材の結晶状態の例を示
す模式図、第２図は本発明による工作機械装置の実施例
としての旋盤の側面図、第３図は第２図における主軸台
４のみの縦断面図、第４図は同じく第１図における主軸
台４のみの他の実施例の縦断面図である。 1:架台、2:ベッド 3:主軸、4:主軸台 7:サドル、8:スライダ
Claims (1)
- 【請求項１】主軸を両端部に配置した軸受で支承した旋
盤などの工作機械において、少なくとも被加工物を加工
する側の主軸の端部にテーパ面を形成し、該テーパ面に
対応した軸受で支承するとともに、主軸、主軸台、軸受
のうち少なくとも主軸全体及び軸受を、針状または長柱
状の結晶組織を有し、気孔率が0.1％以下、熱膨張係数
が3.0〜5.0×10-6/℃で、且つ対数減衰率が2.40×10-2
以上の窒化珪素質セラミックスで構成したことを特徴と
する工作機械装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59254571A JPH0694085B2 (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | 工作機械装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59254571A JPH0694085B2 (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | 工作機械装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61131840A JPS61131840A (ja) | 1986-06-19 |
| JPH0694085B2 true JPH0694085B2 (ja) | 1994-11-24 |
Family
ID=17266892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59254571A Expired - Fee Related JPH0694085B2 (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | 工作機械装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0694085B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE9419220U1 (de) * | 1994-12-01 | 1995-03-02 | Alfred H. Schütte GmbH & Co. KG, 51105 Köln | Spindelkasten für Drehmaschinen |
| JPH10277803A (ja) * | 1997-03-28 | 1998-10-20 | Sodick Co Ltd | 工作機械の主軸及び主軸装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51133649A (en) * | 1975-05-16 | 1976-11-19 | Toyohiko Naono | Sliding mechanism |
| JPS5641876A (en) * | 1979-09-07 | 1981-04-18 | Tokyo Shibaura Electric Co | Manufacture of ceramic sintered body |
| JPS56139848A (en) * | 1980-03-27 | 1981-10-31 | Makino Milling Mach Co Ltd | Spindle device for machine tool |
-
1984
- 1984-11-30 JP JP59254571A patent/JPH0694085B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61131840A (ja) | 1986-06-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5584745A (en) | Method of machining silicon nitride ceramics and silicon nitride ceramics products | |
| CN100464951C (zh) | G3级氮化硅球加工工艺 | |
| EP0164930A1 (en) | Molding method for producing optical glass element | |
| Wang et al. | Fabrication and cutting performance of an Al2O3/TiC/TiN ceramic cutting tool in turning of an ultra-high-strength steel | |
| Zhao et al. | Preparation and cutting performance of reactively hot pressed TiB2-SiC ceramic tool when machining Invar36 alloy | |
| JPH0694085B2 (ja) | 工作機械装置 | |
| JP2726776B2 (ja) | 研削方法 | |
| JP5070142B2 (ja) | 流体静圧案内装置部品、工具支持部品、およびこれらの製造方法 | |
| EP0796828A2 (en) | Wear and thermal shock resistant sialon cutting tool material | |
| CA1161626A (en) | Method of making si.sub.3n.sub.4 based cutting tools | |
| US4682445A (en) | Ceramic center for machine tools | |
| JPH09108714A (ja) | 圧延用ロールとその製造法及び圧延機と被圧延材 | |
| JPS61266357A (ja) | 温・熱間鍛造用セラミツク工具 | |
| Maeda | Development of high precision silicon nitride ceramic balls | |
| JPH08290972A (ja) | 窒化ケイ素セラミックス部材及びその製造方法 | |
| Zhong et al. | Surface integrity studies on the grinding, lapping and polishing processes for optical products | |
| JPH07266215A (ja) | 円形部材の研磨装置及び方法、円柱状又は円筒状部材及び被圧延材 | |
| Sokhan’ et al. | Changing the performance of diamond finishing of ceramic balls of boron carbide and silicon nitride | |
| Kim | Mirror surface grinding of ceramics using a three-axis precision CNC grinding machine | |
| Baumgartner et al. | Finishing Techniques for Silicon Nitride Bearings | |
| JPS63106421A (ja) | セラミツク製ベアリング | |
| Fledrich et al. | Turning specialities of ZrO2 ceramics | |
| JPS6367050B2 (ja) | ||
| Fledrich et al. | CERAMICS TURNING (Turning ZrO^ sub 2^ ceramics) | |
| JPS6355180A (ja) | 窒化ケイ素系セラミックス部品の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |