CN110248770B

CN110248770B - 机床的主轴装置

Info

Publication number: CN110248770B
Application number: CN201780085466.8A
Authority: CN
Inventors: 高桥维玖马
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 2017-03-10
Filing date: 2017-03-10
Publication date: 2021-10-01
Anticipated expiration: 2037-03-10
Also published as: EP3593943A4; JP6758477B2; EP3593943A1; EP3593943B1; WO2018163428A1; JPWO2018163428A1; CN110248770A; US20210129280A1; US11529707B2

Abstract

一种机床的主轴装置，该机床(10)的主轴装置(100)具有可旋转地被支承在外壳(102)上的空心的主轴(104)，其中，具备环状的缸(128)和冷却通路(144)，该环状的缸(128)被固定在外壳上，以进入主轴内部的方式形成，具有在上述主轴的轴线方向形成的开口部；该冷却通路(144)以与主轴的内周面面对的方式形成在缸的外周面上。

Description

机床的主轴装置

技术领域

本发明涉及可有效地冷却在前端安装刀具的机床的主轴装置。

背景技术

以往，如下的机床已成为公知：通过相对移动安装在主轴前端部的立铣刀的那样的旋转刀具和被固定在工作台上的工件，将工件加工成所希望的形状。在这样的机床中，旋转刀具被安装在刀具保持架上，通过将该刀具保持架由牵引杆拉入进行夹紧，将刀具安装在主轴前端部。在专利文献1中记载了那样的主轴装置的一例。

另外，在主轴旋转过程中，由于必然从轴承、用于润滑轴承的润滑剂的密封部发热，所以主轴必须冷却。在专利文献2中，记载了那样的主轴的冷却装置。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2011－121793号公报

专利文献2：日本特开平06－206141号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在专利文献2中记载的主轴的冷却装置，通过将固定轴插入在空心的主轴内，使冷却液向此固定轴内流通来冷却固定轴，对主轴进行冷却。然而，在专利文献2中公开的主轴的冷却装置中，不能对在专利文献1中记载的那样的将牵引杆设置在内部的主轴进行冷却。

本发明将解决这样的现有技术的问题作为课题，目的在于提供一种机床的主轴装置，该机床的主轴装置即使在内部具备牵引杆的那样的刀具夹紧装置也可有效地冷却。

为了解决课题的手段

为了达到上述的目的，根据本发明，提供一种机床的主轴装置，该机床的主轴装置具有可旋转地被支承在外壳上的空心的主轴，其中，具备环状的凸台构件和冷却通路，该环状的凸台构件被固定在上述外壳上，以进入上述主轴内部的方式形成，具有在上述主轴的轴线方向形成的开口部；该冷却通路以与上述主轴的内周面面对的方式形成在上述凸台构件的外周面上。

[发明的效果]

根据本发明，不直接使冷却液向主轴流通就可进行主轴的冷却。因此，能容易地防止来自使冷却液流通的冷却液通路的冷却液的泄漏。因此，根据本发明，提供一种可靠性高的主轴装置，该主轴装置不仅有效地对主轴进行冷却，而且冷却液不泄漏。

附图说明

图1是本发明的优选的实施方式的主轴装置的剖视图。

图2是放大地表示图1的主轴装置的主要部分的局部放大剖视图。

图3是表示具备本发明的主轴装置的机床的一例的略图。

具体实施方式

为了实施发明的方式

下面，参照附图对本发明的优选的实施方式进行说明。

首先，参照图3，图3表示适用本发明的机床的一例。在图3中，机床10构成了立式多工序自动数字控制机床，具备被固定在工厂的地板面上的作为基台的床身12；在床身12的前方部分(在图3中为左侧)的上面中被设置成可在前后方向或者Y轴方向(在图3中为左右方向)移动，将工件W固定的工作台18；在床身12的后端侧(在图3中为右侧)，直立设置并固定在该床身12的上面上的立柱14；在该立柱14的前面中被设置成可在左右方向或者X轴方向(在图3中为与纸面垂直的方向)移动的X轴滑块16；在X轴滑块16的前面中被安装成可在上下方向或者Z轴方向移动的主轴装置100。在本例中，主轴装置100可绕在与Z轴平行的垂直方向延伸的中心轴线O旋转地支承主轴104。旋转刀具T经刀具保持架TH安装在主轴104的与工作台18面对的前端部。

切削液从切削液供给装置20经切削液供给管路24向主轴装置100供给。为了将切削液通过旋转的主轴104内向刀具T和工件W之间的加工区域供给，在主轴装置100的后端部配设了具备接头活塞132的旋转接头134。切削液供给管路24，例如能具备贮存切削液的切削液箱(未图示)和将切削液从该切削液箱向切削液供给管路24送出的切削液供给泵(未图示)。

另外，冷却液从冷却液供给装置22经冷却液供给管路26向主轴装置100供给。冷却液，如详细地后述的那样从冷却液入口端口140a向主轴装置100供给，在冷却通路140、142、136b、144、152中流通，从冷却液出口端口152a经冷却液返回管路28返回冷却液供给装置22。冷却液供给装置22，例如能具备贮存冷却液的冷却液箱(未图示)；将该冷却液箱内的冷却液的温度冷却到规定温度的冷却装置(未图示)；和将冷却液从冷却液箱向冷却液供给管路26送出的冷却液供给泵(未图示)。

接着，参照图1、2，主轴装置100具备两端开口的空心的外壳102和可旋转地被支承在外壳102内的主轴104。外壳102的前端和后端的开口部分别由环状的前端板120和后端板124关闭。主轴104是具有沿长度方向的轴线O从后端向前端延伸的空间104a的空心圆筒状的构件。另外，在主轴104的前端部，形成了安装刀具保持架TH的锥孔104b。

主轴104由多个轴承106、108、110进行旋转支承。作为配设在主轴104的后端侧的第一轴承的轴承110，经轴承壳体136固定在外壳102上。轴承壳体136由环状构件构成，具有将轴承110的外环收容在内周面上的内周槽136a和形成在外周面上的外周槽。如果将轴承壳体136固定在外壳102的规定位置，则在外壳102的内周面和上述外周槽之间划分成环状冷却液通路136b。为了防止来自环状冷却液通路136b的冷却液的泄漏，能在轴承壳体136和外壳102之间配置O型环的那样的适当的密封构件。

在主轴装置100的外壳102内，配设了对主轴104进行旋转驱动的机内马达。该机内马达具备固定侧的定子138a和可动侧的转子138b。定子138a被固定在外壳102的内周面上。转子138b经半径方向的微小间隙与定子138a相向，被固定在主轴104的外周面上。

在主轴104上，为了将刀具保持架TH夹紧在锥孔104b内，配设了夹紧装置，该夹紧装置具备在主轴104的空间104a内沿轴线O延伸设置的牵引杆114；在锥孔104b内以牵引杆114为中心在圆周方向呈等角度间隔地配置的多个筒夹112；和在主轴104的空间104a内以牵引杆114为中心配置的多个碟簧118。牵引杆114可在夹紧位置和松开位置之间沿轴线O移动，上述夹紧位置在图1、2中表示在轴线O的左侧，上述松开位置在图1、2中表示在轴线O的右侧。

牵引杆114由具有沿轴线O在长度方向延伸的中心孔或者切削液通路114a的空心状的杆构件构成，在前端部形成了大直径状的卡合部114b。牵引杆114由碟簧118的弹性力沿轴线O朝向夹紧位置加载。碟簧118的大小及数量，能以能将牵引杆114沿轴线O以规定的拉入力向后端方向加载的方式适当地选择，以便能将刀具保持架TH适当地夹紧在锥孔104b内。

具有沿轴线O在长度方向延伸的中心孔或者切削液通路116a的支承轴116与牵引杆114的后端部结合。支承轴116沿轴线O相对于牵引杆114同轴地配置，而且与牵引杆114的后端部分结合。支承轴116和牵引杆114，由花键结合、多边形结合等众所周知的组件相互不能旋转但在轴线方向可移动地结合。支承轴116与牵引杆114一起旋转，如后述的那样，经作为第二轴承的轴承130可旋转地支承在活塞126上。为了保持用于轴承130的润滑剂，将密封构件154、156以支承轴116的外周面和活塞126的轴部126b的内周面紧密地接触的方式配设在支承轴116和轴部126b之间。

当牵引杆114处于夹紧位置时，通过将旋转接头134的接头活塞132向主轴104的前端方向加载，使接头活塞132与支承轴116的后端抵接，牵引杆114的切削液通路114a连通与支承轴116的切削液通路116a，形成贯通主轴104的一条切削液通路。

在主轴104的锥孔104b中，可与牵引杆114的卡合部114b卡合地配设在主轴104的锥孔104b内。通过牵引杆114沿主轴104的轴线O向后端方向移动，将筒夹112与牵引杆114的卡合部114b卡合而向直径方向外方加载。由此，筒夹112的前端与刀具保持架TH的锥部卡合，将刀具保持架TH沿轴线O向主轴104的后端方向拉入，将刀具保持架TH夹紧在锥孔104b内。通过牵引杆114由后述的松开装置沿轴线O向前方移动，将筒夹112和卡合部114b的卡合解除。

通过牵引杆114由碟簧118的弹性力向后方移动，筒夹112在直径方向扩开，将其内径扩大，插入在锥孔104b内的刀具保持架TH的锥面和法兰后端面(未图示)与锥孔104b的内面(锥面)和主轴104的前端面104c抵接，刀具保持架TH由所谓的二面约束夹紧在锥孔104b内。在本实施方式中，刀具保持架TH，是1/10短锥度的HSK柄，但刀具保持架TH也可以是7/24锥度的BT柄。在刀具保持架TH是BT柄的情况下，以筒夹112对被固定在刀具保持架TH的柄部的后端部的牵引螺栓进行夹持的方式构成。

在主轴104的后方部分上，在主轴104的空间104a内配设了松开装置。松开装置具备缸128和活塞126，上述缸128作为通过后端板124的中心开口部124a插入主轴104的空间104a内的凸台部，上述活塞126在主轴104和牵引杆114之间的环状空间内可在牵引杆114的轴线方向往复移动。凸台部也可以由与缸128不同的空心圆筒状的构件形成。

缸128具备被固定在后端板124上的大直径的法兰部128a和与法兰部128a结合的空心的圆筒形状的体部128b。在将缸128安装在后端板124上时，体部128b沿主轴104的轴线O插入主轴104的空间104a内。

另外，在缸128的体部128b的外周面上，形成了以轴线O为中心的螺旋槽。在本实施方式中，空心圆筒形状的盖构件148被配设成与缸128的体部128b的外周面紧贴，由螺旋槽和盖构件148划分成以轴线O为中心的螺旋冷却液通路142。螺旋冷却液通路142，优选将主轴104的前端侧的端部作为入口，将主轴104的后端侧的端部作为出口。也可以在缸128的体部128b和盖构件148之间配设O型环的那样的适当的密封构件。

活塞126具有大直径的抵接部126a；和从抵接部126a沿轴线O向后端方向延伸，可沿体部128b的内周面滑动地配置在体部128b内的小直径的轴部126b。可旋转地支承上述的支承轴116的一对轴承130被配设在轴部126b的内周面和支承轴116的外周面之间。这样的活塞126，不与支承轴116一起旋转，相对于缸128可在轴向上滑动地配置在缸128的体部128b内。

通过活塞126和缸128进行卡合，形成第一压力室150a和第二压力室150b。更详细地讲，在活塞126的抵接部126a，形成了收容缸128的体部128b的前端部分的环状槽126c，通过活塞126的环状槽126c和缸128的体部128b的前端部分进行卡合，如图2所示，形成了第一压力室150a和第二压力室150b。

规定压力的流体从流体供给装置(未图示)向第一和第二压力室150a、150b供给。通过经未图示的液压端口向第一压力室150a供给加压成规定的压力的压力流体，活塞126沿轴线O向主轴104的前端方向前进，活塞126的抵接部126a与牵引杆114的后端抵接。通过向第一压力室150a进一步继续供给压力流体，活塞126反抗碟簧118的弹性力，将牵引杆114朝向松开位置(在图1、2中在轴线O的右侧所示的状态)进一步向前端方向推出。这样，刀具保持架TH被松开。在此期间，压力流体从第二压力室150b排出。

松开了的刀具T由未图示的刀具更换装置从主轴104的锥孔104b与刀具保持架TH一起被拔出，在新刀具T被插入锥孔104b内之后，通过从第一压力室150a排出压力流体，活塞126及牵引杆114由碟簧118的弹性力沿轴线O向主轴104的后端方向后退。在此期间，规定压力的压力流体向第二压力室150b供给。在牵引杆114由碟簧118的弹性力进行后退的期间，通过筒夹112与牵引杆114的卡合部114b进行卡合，筒夹112在锥孔104b内在半径方向被加载，与锥孔104b内的刀具保持架TH卡合，将刀具保持架TH向锥孔104b内拉入。如果牵引杆114到达夹紧位置，则刀具保持架TH被完全地拉入主轴104的锥孔104b内，牵引杆114停止。在牵引杆114到达夹紧位置之后，如果进一步向第二压力室150b继续供给压力流体，则活塞126从牵引杆114的后端分离(在图1、2中在轴线O的左侧所示的状态)。

在本实施方式中，冷却液通路包含入口侧冷却液通路140、螺旋冷却液通路142、中间冷却液通路144、环状冷却液通路136b及出口侧冷却液通路152，上述入口侧冷却液通路140在形成在缸128上的冷却液入口端口140a和螺旋冷却液通路142的入口之间延伸，上述中间冷却液通路144在螺旋冷却液通路142的出口和环状冷却液通路136b之间延伸，上述出口侧冷却液通路152在环状冷却液通路136b和冷却液出口端口152a之间延伸。在本实施方式中，入口侧冷却液通路140形成在缸128内，中间冷却液通路144形成在缸128、后端板124及轴承壳体136内，出口侧冷却液通路152形成在轴承壳体136及外壳102内。

在中间冷却液通路144中，在缸128和后端板124之间、后端板124和轴承壳体136之间能配设O型环的那样的适当的密封构件。同样，在出口侧冷却液通路152中，在轴承壳体136和外壳102之间也能能配设O型环的那样的适当的密封构件。另外，冷却液入口端口140a及冷却液出口端口152a能由管接头的那样的适当的接头构件形成。

根据本实施方式，由在冷却液通路特别是缸128的螺旋冷却液通路142中流通的冷却液冷却作为凸台部的缸128，特别是覆盖缸128的体部128b的螺旋槽的盖构件148的外周面与周围相比成为低温。由此，缸128的周围，特别是与盖构件148的外周面接触的空气被冷却，由该冷却了的空气将主轴104的后端部冷却。

以螺旋冷却液通路142就轴线O而言在横剖方向与轴承110相邻的方式配置螺旋冷却液通路142，即，通过将螺旋冷却液通路142和轴承110至少局部地配置在与轴线O垂直的平面内，能有效地冷却轴承110。通过调节缸128和主轴104之间特别是盖构件148的外周面和主轴104的内周面之间的间隔，能调节由螺旋冷却液通路142产生的冷却效果。轴承110也能由就轴线O而言在横剖方向相邻的环状冷却液通路136b有效地冷却。

进而，与冷却了的缸128紧贴的活塞126的轴部126b被冷却，与该轴部126b紧贴的轴承130及密封构件154、156被冷却。特别是在图1、2中如在轴线O的左侧所示的那样，在牵引杆114处于夹紧位置时，以螺旋冷却液通路142就轴线O而言在横剖方向与轴承130及密封构件154、156相邻的方式配置螺旋冷却液通路142，即，通过将螺旋冷却液通路142和轴承130至少局部地配置在与轴线O垂直的平面内，能有效地除去在主轴104的旋转过程中从轴承130及密封构件154、156产生的热。

这样，在本实施方式中，由于冷却通路140、142、136b、144、152通过主轴装置100的静止的构件，所以能一边容易且可靠地防止冷却液的泄漏一边有效地冷却主轴装置100的后端部分。

符号的说明

10：机床

22：冷却液供给装置

26：冷却液供给管路

28：冷却液返回管路

100：主轴装置

102：外壳

104：主轴

104a：空间

110：轴承

114：牵引杆

116：支承轴

124：后端板

126：活塞

128：缸

130：轴承

136：轴承壳体

136b：环状冷却液通路

140：入口侧冷却液通路

140a：冷却液入口端口

142：螺旋冷却液通路。

Claims

1.一种机床的主轴装置，该机床的主轴装置具有可旋转地被支承在外壳上的空心的主轴，其特征在于，具备环状的凸台构件、冷却通路、牵引杆和松开装置，

该环状的凸台构件被固定在上述外壳上，以进入上述主轴内部的方式形成，具有在上述主轴的轴线方向形成的开口部；

该冷却通路以与上述主轴的内周面面对的方式形成在上述凸台构件的外周面上；

该牵引杆将刀具保持架拉入上述主轴的前端部进行夹紧；

该松开装置被支承在上述外壳上，设置在上述主轴的内周和上述牵引杆的外周之间的环状空间内。

2.如权利要求1记载的机床的主轴装置，其特征在于，上述冷却通路以上述主轴的轴线为中心呈螺旋状地延伸设置。

3.如权利要求2记载的机床的主轴装置，其特征在于，

在上述主轴的后端部和上述外壳之间配设了可旋转地支承上述主轴的第一轴承，

上述冷却通路与上述第一轴承至少局部地配置在与上述主轴的轴线垂直的平面内。

4.如权利要求3记载的机床的主轴装置，其特征在于，

上述松开装置具备活塞，该活塞被设置成可在夹紧位置和松开位置之间沿上述主轴的轴线往复，而且由第二轴承旋转支承在上述主轴的内周面上，该活塞被形成为通过由流体压力从夹紧位置向松开位置沿上述主轴的轴线向主轴前方移动，将上述牵引杆向主轴前方推出，

上述冷却通路与上述第二轴承，当上述活塞处于上述夹紧位置时，至少局部地配置在与上述主轴的轴线垂直的平面内。