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KR20230029218A - Cooling system for machine tool bearings - Google Patents

Cooling system for machine tool bearings Download PDF

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KR20230029218A
KR20230029218A KR1020210111458A KR20210111458A KR20230029218A KR 20230029218 A KR20230029218 A KR 20230029218A KR 1020210111458 A KR1020210111458 A KR 1020210111458A KR 20210111458 A KR20210111458 A KR 20210111458A KR 20230029218 A KR20230029218 A KR 20230029218A
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KR
South Korea
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bearing
ball guide
front bearing
main shaft
bearing housing
Prior art date
Application number
KR1020210111458A
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Korean (ko)
Inventor
하현표
Original Assignee
주식회사 디엔솔루션즈
Priority date (The priority date 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 date listed.)
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Publication date
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Abstract

Provided is a cooling device for a machine tool bearing equipped with a static pressure preloading front bearing whose bearing housing is guided to move in an axial direction in the inner diameter portion of a spindle body. The cooling device for the machine tool bearing comprises: a ball guide assembly including a ball guide bushing fitted in a cylindrical shape onto the outer surface of the bearing housing of the front bearing, and multiple balls inserted onto the inside and the outside of a cylindrical body of the ball guide bushing to be able to rotate while protruding from the inside and the outside thereof; and a coolant passage for a coolant introduced from the outside, formed on the outer circumferential surface of the bearing housing of the front bearing adjacent to the ball guide bushing assembly. The cooling device according to the present invention reduces friction resistance of the front bearing by effectively suppressing thermal expansion of the ball guide bushing, thereby preventing damage from a fire to or vibration of the bearing, and smoothing the pressure preloading adjustment function of the front bearing. In addition, as the pressure preloading adjustment function of the front bearing becomes smoother, thermal displacement toward the front where the spindle processes a workpiece is minimized, so processing precision of the workpiece is enhanced.

Description

공작기계 베어링의 냉각장치{Cooling system for machine tool bearings}Cooling system for machine tool bearings}

본 발명은 공작기계 베어링의 냉각 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 주축의 정압 예압 방식 프런트베어링의 냉각 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling device for a bearing of a machine tool, and more particularly, to a cooling device for a front bearing of a static pressure preload type of a main shaft.

공작기계의 주축 베어링은 일정한 예압을 가하여, 주축의 회전에 따른 열팽창으로부터 주축의 정밀도를 유지한다. 또한, 주축 베어링의 발열 시 주축 베어링과 그 주위를 냉각시킴으로 주축 베어링의 열팽창을 억제하고, 베어링의 강성을 유지하고 나아가 소음과 진동을 억제한다.The main shaft bearing of a machine tool applies a certain preload to maintain the precision of the main shaft from thermal expansion caused by the rotation of the main shaft. In addition, when the main shaft bearing heats up, by cooling the main shaft bearing and its surroundings, thermal expansion of the main shaft bearing is suppressed, rigidity of the bearing is maintained, and noise and vibration are suppressed.

일반적으로 공작기계 주축 베어링은 정위치 예압 방식과, 정압 예압 방식이 소개되고 있다. 정위치 예압 방식은, 주축 베어링의 내륜과 외륜의 단차를 조절너트를 이용하여 축 방향으로 정해진 위치에 고정되도록 조정함으로써, 주축 베어링에 일정한 예압이 발생되게 한다. 이 방식은 구조가 단순하고 주축의 축 방향 변위가 작게 발생하고 강성이 높은 이점이 있으나, 주축이 고속으로 회전하여 주축 베어링에 열팽창이 발생할 경우, 베어링에 마찰력이 증가하여 베어링의 소손 위험이 커지는 문제가 있다.In general, for machine tool spindle bearings, a fixed-position preloading method and a constant-pressure preloading method are introduced. In the fixed-position preload method, a constant preload is generated in the main shaft bearing by adjusting the level difference between the inner ring and the outer ring of the main shaft bearing to be fixed at a predetermined position in the axial direction using an adjusting nut. This method has the advantages of a simple structure, small axial displacement of the main shaft, and high rigidity, but when the main shaft rotates at high speed and thermal expansion occurs in the main shaft bearing, the frictional force in the bearing increases, increasing the risk of bearing burnout. there is

도 1은 종래 기술로서, 냉각 구조를 구비하지 않은 볼가이드 부시를 포함하는 주축의 단면도이다. 일반적으로 주축은, 도 1과 같이, 주축의 전방 부에 각각 한 쌍의 베어링으로 이루어지는 제1프런트베어링(30)과 제2프런트베어링(31)을 구비하고, 상기 제1프런트베어링(30)과 제2프런트베어링(31)의 베어링 볼(42)은 외륜(32)에 대해 동일한 방향으로 배열되어, 볼(42)에 가해지는 힘이 동일 방향으로 형성되는 정압 예압 방식의 베어링으로 구성한다. 1 is a prior art, a cross-sectional view of a main shaft including a ball guide bush without a cooling structure. In general, as shown in FIG. 1, the main shaft has a first front bearing 30 and a second front bearing 31 each composed of a pair of bearings at the front of the main shaft, and the first front bearing 30 and The bearing balls 42 of the second front bearing 31 are arranged in the same direction with respect to the outer ring 32, so that the force applied to the balls 42 is formed in the same direction.

이 때 제2프런트베어링(31)은 베어링의 외륜(32)의 일측에는 축 방향으로 일정한 예압을 유지하기 위해 스프링(33)이나 스페이셔(34), 유압 등과 같은 가압 수단을 구비한다. 따라서 주축(10)이 고속 회전함에 따라 주축(10)에 축 방향으로 열변위가 발생할 경우, 제1프런트베어링(30)은 주축(10)의 전방으로 이동이 제한되는 반면, 제2프런트베어링(31)의 베어링 하우징(35)은 변위 량만큼 후방의 축 방향으로 이동하게 함으로써, 베어링의 예압을 일정하게 유지하게 한다. 그 결과 제2프런트베어링(31)의 과도한 마찰로 인한 제2프런트베어링(31)의 소손을 최소화 하고, 또한 주축(10)의 진동이나 소음을 줄이며, 제2프런트베어링(31)의 강성을 향상시키는 이점이 있다. 이러한 정압 예방 방식의 제2프런트베어링(31)은 통상 베어링 하우징(35)의 바깥 면에 베어링 하우징(35)을 축 방향으로 이동 안내하는 원통형 볼가이드 부시 조립체(40)를 설치한다.At this time, the second front bearing 31 is provided with a pressurizing means such as a spring 33, a spacer 34, or hydraulic pressure to maintain a constant preload in the axial direction on one side of the outer ring 32 of the bearing. Therefore, when thermal displacement occurs in the axial direction of the main shaft 10 as the main shaft 10 rotates at high speed, the first front bearing 30 is restricted from moving forward of the main shaft 10, while the second front bearing ( The bearing housing 35 of 31) maintains a constant preload of the bearing by moving in the rearward axial direction by an amount of displacement. As a result, burnout of the second front bearing 31 due to excessive friction of the second front bearing 31 is minimized, vibration or noise of the main shaft 10 is reduced, and the rigidity of the second front bearing 31 is improved. There is an advantage to doing The second front bearing 31 of the static pressure prevention method usually installs a cylindrical ball guide bush assembly 40 for axially guiding the bearing housing 35 on the outer surface of the bearing housing 35.

이러한 볼가이드 부시 조립체(40)는 원통형 구조로, 베어링 하우징(35)의 외주 면과 주축 몸체(11)의 내경부(12) 사이에 설치된다. 또한, 볼가이드 부시 조립체(40)는 원통형 볼가이드 부시(41)의 몸체에 다수의 볼(42)을 회전 가능하게 수용하여, 상기 볼(42)들은 원통형 볼가이드 부시(41)의 내경부와 외경부로 돌출된 상태로, 베어링 하우징(35)의 바깥 면과 주축 몸체(11)의 내경부(12)에 구름접촉을 유지하게 된다. 이로 인해 제2프런트베어링(31)의 베어링 하우징(35)과 주축 몸체(11) 사이에는 틈새가 형성된다.The ball guide bush assembly 40 has a cylindrical structure and is installed between the outer circumferential surface of the bearing housing 35 and the inner diameter portion 12 of the main shaft body 11. In addition, the ball guide bush assembly 40 rotatably accommodates a plurality of balls 42 in the body of the cylindrical ball guide bush 41, and the balls 42 are connected to the inner diameter of the cylindrical ball guide bush 41. In a state of protruding to the outer diameter portion, rolling contact is maintained between the outer surface of the bearing housing 35 and the inner diameter portion 12 of the main shaft body 11. As a result, a gap is formed between the bearing housing 35 of the second front bearing 31 and the main shaft body 11 .

또한, 볼가이드 부시 조립체(40)는 제2프런트베어링(31)이 열팽창에 의해 축 방향으로 변이가 발생할 때, 제2프런트베어링(31)을 주축 몸체(11) 내부에서 축 방향으로 이동하도록 안내하는 역할을 수행한다. In addition, the ball guide bush assembly 40 guides the second front bearing 31 to move in the axial direction inside the main shaft body 11 when the second front bearing 31 is displaced in the axial direction due to thermal expansion. play a role

한편, 제1,2프런트베어링(30,31)을 에워싸고 있는 주축 몸체(11)에는 제1,2프런트베어링(30,31)에서 발생된 열을 냉각 시키기 위해 냉각유로(20)가 형성된다. 그러나 냉각유로(20)가 제1,2프런트베어링(30,31)의 바깥 쪽 주축 몸체(11) 외측에 설치됨에 따라, 제2프런트베어링(31)에서 발생된 열은 베어링 하우징(35)의 바깥 면에 설치된 볼가이드 부시 조립체(40)의 구름접촉에 의한 틈새로 인해, 제2프런트베어링(31)에서 발생된 열이 주축 몸체(11)로 열전달이 제대로 이루어지지 않아, 주축 몸체(11)에 형성된 냉각유로(20)에 의한 냉각효과가 떨어지는 문제가 있다. Meanwhile, a cooling passage 20 is formed in the main shaft body 11 surrounding the first and second front bearings 30 and 31 to cool the heat generated from the first and second front bearings 30 and 31. . However, as the cooling passage 20 is installed outside the main shaft body 11 outside the first and second front bearings 30 and 31, the heat generated in the second front bearing 31 is absorbed by the bearing housing 35. The heat generated in the second front bearing 31 is not properly transferred to the main shaft body 11 due to the gap caused by the rolling contact of the ball guide bush assembly 40 installed on the outer surface, so that the main shaft body 11 There is a problem that the cooling effect by the cooling flow path 20 formed in is lowered.

또한, 제2프런트베어링(31)에서 발생된 열을 제대로 냉각시키지 못함으로 인해, 제2프런트베어링(31)은 열팽창이 발생하고, 그 결과 베어링의 마찰이 심해져 베어링의 소손 가능성이 높아지는 문제가 발생한다. In addition, due to the inability to properly cool the heat generated in the second front bearing 31, thermal expansion occurs in the second front bearing 31, and as a result, the friction of the bearing becomes severe, resulting in an increase in the possibility of bearing burnout. do.

특히 주축(10)의 경우, 주축 몸체(11) 외측에 냉각유로(20)가 설치됨에 따라, 열전도를 방해하는 볼가이드 부시 조립체(40)가 없는 제1프런트베어링(30)은 냉각유로(20)에 의한 냉각효과가 양호하여 열팽창에 의한 부작용이 적은 반면, 열 전도를 방해하는 볼가이드 부시 조립체(40)가 주축 몸체(11)와 제2프런트베어링(31) 사이에 설치된 제2프런트베어링(31)은 제2프런트베어링(31)에서 발생한 열을 충분히 냉각시키지 못해 제2프런트베어링(31)의 열팽창은 심화된다. 따라서 제2프런트베어링(31)의 열팽창은 볼가이드 부시 조립체(40)의 구름접촉 마찰력을 증대시켜 제2프런트베어링(31)의 축 방향 이동을 억제하여 정압 예압 기능을 저하시켜 주축(10)의 축 방향 변위를 저하시켜며, 제2프런트베어링(31)의 소손과 주축(10)의 진동을 유발시킨다. 나아가 주축(10)의 축 방향 변위로 인해 공작물의 가공 정밀도를 저하시키는 문제가 발생한다.In particular, in the case of the main shaft 10, as the cooling passage 20 is installed outside the main shaft body 11, the first front bearing 30 without the ball guide bush assembly 40 that hinders heat conduction is the cooling passage 20 The second front bearing ( 31) does not sufficiently cool the heat generated in the second front bearing 31, so the thermal expansion of the second front bearing 31 intensifies. Therefore, the thermal expansion of the second front bearing 31 increases the rolling contact frictional force of the ball guide bush assembly 40, suppresses the axial movement of the second front bearing 31, and reduces the static pressure preload function, thereby lowering the It reduces the displacement in the axial direction, causing burnout of the second front bearing 31 and vibration of the main shaft 10. Furthermore, due to the displacement of the main shaft 10 in the axial direction, a problem of lowering the machining accuracy of the workpiece occurs.

한편, 종래 기술로 소개하는 특허문헌 1과 특허문헌 2는 가변 예압 방식의 베어링을 포함하는 주축에 관한 것으로서, 베어링 외륜의 일 측면과 바깥 면을 지지하는 원통형 베어링슬리브(이하 특허문헌 2는 베어링하우징으로 표현됨)를 구비하고, 압축공기에 의해 작동하는 피스톤과 예압 스프링을 이용하여 베어링슬리브를 축 방향으로 가압하여 베어링의 예압을 조정하는 방식이다. 한편, 특허문헌 1과 특허문헌 2에 개시된 도면(특허문헌 1,2의 각각 도면 2)에 의하면, 베어링슬리브의 바깥 면과 주축 몸체 사이에는 베어링슬리브를 축 방향으로 이동 안내하는 원통형의 볼부쉬가 설치된다. 상기 볼부쉬는 앞서 설명한 바와 같이, 다수의 볼이 베어링슬리브와 주축 몸체 사이에서 구름 접촉으로 인한 틈새를 형성함으로, 고속 회전으로 베어링에 열팽창이 일어날 경우, 열전도가 잘 되지 않아 베어링의 발열을 효과적으로 냉각시킬 수 없는 상황이 초래된다. 그 결과 볼부쉬의 볼이 베어링슬리브와 주축 몸체 사이에서 가압력을 증가시켜 베어링슬리브의 원활한 축 방향 이동을 안내 할 수 없게 되고, 베어링의 예압이 증가하여 베어링 소손이 발생할 수 있다. On the other hand, Patent Document 1 and Patent Document 2, which are introduced as prior art, relate to a main shaft including a bearing of a variable preload type, and a cylindrical bearing sleeve supporting one side and an outer surface of a bearing outer ring (hereinafter, Patent Document 2 is a bearing housing). ), and adjusts the preload of the bearing by pressing the bearing sleeve in the axial direction using a piston operated by compressed air and a preload spring. On the other hand, according to the drawings disclosed in Patent Documents 1 and 2 (Patent Documents 1 and 2, respectively, Drawing 2), between the outer surface of the bearing sleeve and the main shaft body, there is a cylindrical ball bush for guiding the bearing sleeve to move in the axial direction. installed As described above, the ball bushing forms a gap due to rolling contact between the bearing sleeve and the main shaft body, so that when thermal expansion occurs in the bearing at high speed, the heat conduction is not good, effectively cooling the heat of the bearing. An impossible situation arises. As a result, the ball of the ball bush increases the pressing force between the bearing sleeve and the main shaft body, so that the smooth axial movement of the bearing sleeve cannot be guided, and the preload of the bearing increases, which may cause bearing damage.

한국 공개특허 10-2009-0075480호Korean Patent Publication No. 10-2009-0075480 한국 공개특허 10-2017-0082801호Korean Patent Publication No. 10-2017-0082801

상기한 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 공작기계 주축의 정압 예압 방식 프런트베어링의 냉각 효율을 개선하여 열팽창을 최소화 함으로써 베어링의 예압 불균형을 해소하며, 나아가 예압 불균형으로 인한 베어링의 소손 방지와, 진동과 소음을 줄이며, 주축의 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention to solve the above problems is to solve the preload imbalance of the bearing by minimizing thermal expansion by improving the cooling efficiency of the front bearing of the static pressure preload method of the machine tool spindle, and furthermore, preventing the burnout of the bearing due to the preload imbalance , reduce vibration and noise, and improve the precision of the main axis.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 공작기계 베어링의 냉각장치는 베어링 하우징이 상기 주축 몸체의 내경부에서 축 방향으로 이동 안내되는 정압 예압 방식 프런트베어링을 구비한 공작기계의 베어링 냉각장치에 있어서, 상기 프런트베어링의 베어링 하우징 바깥쪽 면에 원통 형상으로 끼워지는 볼가이드 부시와, 상기 볼가이드 부시의 원통형 몸체의 안쪽과 바깥쪽으로 돌출되며 회전 가능하게 삽입된 여러 개의 볼들을 포함하는 볼가이드 부시 조립체와,In order to solve the above problems, the cooling device for a machine tool bearing of the present invention is a bearing cooling device for a machine tool having a static pressure preload type front bearing in which a bearing housing is guided to move in an axial direction from an inner diameter portion of the main shaft body. A ball guide bush assembly including a ball guide bush fitted in a cylindrical shape on the outer surface of the bearing housing of the front bearing and several balls protruding inward and outward from the cylindrical body of the ball guide bush and rotatably inserted therein and,

상기 볼가이드 부시 조립체와 인접하는 상기 프런트베어링의 베어링 하우징 바깥쪽 외주면에는 외부로부터 유입되는 냉각수 통로를 형성한 것을 특징으로 한다.A cooling water passage introduced from the outside is formed on an outer circumferential surface of the bearing housing of the front bearing adjacent to the ball guide bush assembly.

바람직한 실시예로, 상기 냉각수 통로는 상기 프런트베어링의 베어링 하우징 바깥쪽 외주면의 일측에 원주방향으로 형성되는 환형의 냉각수 유입통로와, 상기 프런트베어링의 베어링 하우징 바깥쪽 외주면의 타측에 원주방향으로는 형성되는 환형의 냉각수 배출통로와, 상기 베어링 하우징의 바깥쪽 외주면에 주축 방향으로 형성되며 상기 냉각수 유입통로와 상기 냉각수 배출통로를 연결하는 복수 개의 냉각수 경로로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the coolant passage is formed in a circumferential direction on one side of the outer circumferential surface of the bearing housing of the front bearing and formed in the circumferential direction on the other side of the outer circumferential surface of the bearing housing of the front bearing. and an annular coolant discharge passage, and a plurality of coolant passages formed on the outer circumferential surface of the bearing housing in the main axis direction and connecting the coolant inlet passage and the coolant discharge passage.

바람직한 실시예로, 상기 냉각수 유입통로는 상기 주축 몸체 일측에 설치되는 냉각수 공급포트와 연통되고, 상기 냉각수 배출통로는 상기 주축 몸체의 타측에 설치되는 냉각수 배출포트와 연통되는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the cooling water inlet passage communicates with a cooling water supply port installed on one side of the main shaft body, and the cooling water discharge passage communicates with a cooling water discharge port installed on the other side of the main shaft body.

본 발명은 공작기계 주축의 정압 예압형 프런트베어링의 냉각 효율을 개선하여 프런트베어링의 열팽창을 최소화 함으로써, 프런트베어링의 예압 불균형을 해소하여 프런트베어링의 소손을 방지하고, 또한 프런트베어링의 진동과 소음을 해소하며, 나아가 주축의 정밀도를 향상시킨다.The present invention minimizes the thermal expansion of the front bearing by improving the cooling efficiency of the static pressure preload type front bearing of the machine tool spindle, thereby solving the preload imbalance of the front bearing to prevent burnout of the front bearing, and also to reduce vibration and noise of the front bearing. and further improve the precision of the main axis.

도 1은 종래 기술로서, 냉각 구조를 구비하지 않은 볼가이드 부시를 포함하는 주축의 단면도이다.
도 2은 본 발명의 실시예로서, 프런트베어링의 냉각 구조를 구비한 주축의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예로서, 냉각수 통로가 구비된 베어링 하우징 및 볼가이드 부시 조립체의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예로서, 냉각수 통로가 구비된 베어링 하우징 및 볼가이드 부시 조립체의 일부를 절개한 상태의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예로서, 냉각수 통로가 구비된 베어링 하우징 및 볼가이드 부시 조립체의 측면도이다.
도 6은 도 5의 E-E선 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예로서, 냉각수 통로가 구비된 베어링 하우징의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예로서, 냉각수 통로가 구비된 베어링 하우징의 측면도이다.
도 9는 도 8의 F-F선 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예로서, 베어링 하우징을 통해 베어링의 열이 전도되는 상태도이다.1 is a prior art, a cross-sectional view of a main shaft including a ball guide bush without a cooling structure.
2 is a cross-sectional view of a main shaft having a front bearing cooling structure as an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of a bearing housing and a ball guide bush assembly provided with a cooling water passage as an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view of a partially cut away state of a bearing housing and a ball guide bush assembly provided with a cooling water passage as an embodiment of the present invention.
5 is a side view of a bearing housing and a ball guide bush assembly provided with a cooling water passage as an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view along line EE of FIG. 5 .
7 is a perspective view of a bearing housing provided with a cooling water passage as an embodiment of the present invention.
8 is a side view of a bearing housing provided with a cooling water passage as an embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view along line FF of FIG. 8 .
10 is a state diagram in which heat of a bearing is conducted through a bearing housing as an embodiment of the present invention.

이하, 도 2 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 10 .

도 2은 본 발명의 실시예로서, 프런트베어링의 냉각 구조를 구비한 주축(10)의 단면도이다. 도 2에 도시한 것처럼, 공작기계의 주축(10)은, 주축(10)의 전방에 축 방향으로 정압 예압 방식으로 설치되어 주축(10)을 주축 몸체(11)로부터 회전 가능하게 지지하는 각각 한 쌍으로 구성된 제1프런트베어링(30)과 제2프런트베어링(31)을 구비한다. 2 is a cross-sectional view of a main shaft 10 having a front bearing cooling structure as an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the main shaft 10 of the machine tool is installed in the front of the main shaft 10 in the axial direction in a static pressure preload method, and each one rotatably supports the main shaft 10 from the main shaft body 11. It has a first front bearing 30 and a second front bearing 31 configured as a pair.

이들 제1프런트베어링(30)과 제2프런트베어링(31)이 조립되는 주축 몸체(11)의 외곽에는 원주 방향으로 나선형으로 형성되는 냉각유로(20)가 설치된다. 상기 냉각유로(20)는 상기 제1프런트베어링(30)과 제2프런트베어링(31)의 고속 회전에 의해 발생되어 주축 몸체(11)로 전도되는 열을 냉각 시킨다.A cooling passage 20 spirally formed in a circumferential direction is installed outside the main shaft body 11 where the first front bearing 30 and the second front bearing 31 are assembled. The cooling passage 20 cools the heat generated by the high-speed rotation of the first front bearing 30 and the second front bearing 31 and conducted to the main shaft body 11 .

한편, 상기 제2프런트베어링(31)의 외륜(32)에는 원주 방향으로 상기 외륜(32)을 고정하는 베어링 하우징(35)이 설치되고, 상기 베어링 하우징(35)의 전방에는 상기 제2프런트베어링(31)을 주축(10)의 후방으로 일정한 압력으로 예압을 가하는 스페이셔(34)와 스프링(33)이 설치된다. 상기 스페이셔(34)와 스프링(33)은 상기 제2프런트베어링(31)의 베어링의 전방 일 측면에 접하여 설치한다. 상기 스페이셔(34)는 원통 형상으로 베어링 하우징(35)의 일측을 지지하는 형상으로 설치되며, 상기 스프링(33)은 상기 원통 형상 스페이셔(34) 내에서 상기 베어링 하우징(35)을 축 방향으로 가압하도록 복수 개로 설치된다.On the other hand, a bearing housing 35 for fixing the outer ring 32 in a circumferential direction is installed on the outer ring 32 of the second front bearing 31, and the second front bearing is in front of the bearing housing 35. A spacer 34 and a spring 33 are installed to preload 31 to the rear of the main shaft 10 with a constant pressure. The spacer 34 and the spring 33 are installed in contact with one side of the front side of the bearing of the second front bearing 31 . The spacer 34 is installed in a cylindrical shape to support one side of the bearing housing 35, and the spring 33 moves the bearing housing 35 within the cylindrical spacer 34 in an axial direction. It is installed in plurality to pressurize.

또한, 상기 제2프런트베어링(31)의 베어링 하우징(35) 원주 방향 바깥 쪽에는 상기 베어링 하우징(35)을 상기 주축 몸체(11)의 내경부(12)에서 축 방향으로 이동 안내하는 원통 형상의 볼가이드 부시 조립체(40)가 삽입된다. In addition, on the outside of the bearing housing 35 of the second front bearing 31 in the circumferential direction, there is a cylindrical shape for axially guiding the bearing housing 35 from the inner diameter portion 12 of the main shaft body 11. The ball guide bush assembly 40 is inserted.

다음은 상기 볼가이드 부시 조립체(40)에 대해 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시예로서, 냉각유로(20)가 구비된 베어링 하우징(35) 및 볼가이드 부시 조립체(40)의 사시도이다. 도 4는 본 발명의 실시예로서, 냉각유로(20)가 구비된 베어링 하우징(35) 및 볼가이드 부시 조립체(40)의 일부를 절개한 상태의 사시도이다. 도 5는 본 발명의 실시예로서, 냉각유로(20)가 구비된 베어링 하우징(35) 및 볼가이드 부시 조립체(40)의 측면도이다. 도 6은 도 5의 E-E선 단면도이다. Next, the ball guide bush assembly 40 will be described. 3 is a perspective view of a bearing housing 35 and a ball guide bush assembly 40 provided with a cooling passage 20 as an embodiment of the present invention. 4 is a perspective view of a state in which parts of the bearing housing 35 and the ball guide bush assembly 40 provided with the cooling passage 20 are cut away as an embodiment of the present invention. 5 is a side view of the bearing housing 35 and the ball guide bush assembly 40 provided with the cooling passage 20 as an embodiment of the present invention. 6 is a cross-sectional view taken along line E-E of FIG. 5;

도 3 내지 도 6에 도시한 것처럼, 상기 볼가이드 부시 조립체(40)는 원통형 구조로, 제2프런트베어링(31)의 베어링 하우징(35) 바깥쪽 면에 원통 형상으로 끼워지는 볼가이드 부시(41)와, 상기 원통형 볼가이드 부시(41)의 몸체에 회전 가능하게 삽입된 여러 개의 볼(42)들을 포함한다. 3 to 6, the ball guide bush assembly 40 has a cylindrical structure, and the ball guide bush 41 fitted in a cylindrical shape to the outer surface of the bearing housing 35 of the second front bearing 31 ) and several balls 42 rotatably inserted into the body of the cylindrical ball guide bush 41.

또한, 상기 볼가이드 부시 조립체(40)의 상기 볼(42)들은 볼가이드 부시(41) 몸체의 안쪽과 바깥쪽으로 돌출되게 설치된다. 따라서 상기 돌출된 볼(42)들은 상기 주축 몸체(11)의 내경부(12)와 상기 베어링 하우징(35)의 바깥쪽 면에 구름 접촉 상태가 된다. In addition, the balls 42 of the ball guide bush assembly 40 are installed to protrude inward and outward from the body of the ball guide bush 41. Therefore, the protruding balls 42 come into rolling contact with the inner diameter portion 12 of the main shaft body 11 and the outer surface of the bearing housing 35.

따라서, 상기 볼가이드 부시 조립체(40)는 상기 제2프런트베어링(31)의 베어링 하우징(35)에 대해서는 원주 방향으로 회동 가능하며, 또한 상기 베어링 하우징(35)과 함께 주축 몸체(11)의 내경부(12)에서 주축(10)의 축 방향으로는 이동 할 수 있게 된다.Therefore, the ball guide bush assembly 40 is rotatable in the circumferential direction with respect to the bearing housing 35 of the second front bearing 31, and the inside of the main shaft body 11 together with the bearing housing 35. The neck portion 12 can move in the axial direction of the main shaft 10.

이러한 볼가이드 부시 조립체(40)의 축 방향 이동은 제2프런트베어링(31)이 열팽창 될 때, 상기 베어링 하우징(35)이 상기 스프링(33) 및 스페이셔(34)에 의해 탄력 지지되어 주축(10)의 전방으로는 이동하지 않고 주축(10)의 후방으로 이동하도록 안내함으로써, 제2프런트베어링(31)의 예압을 조정하고, 또한 주축(10)이 전방으로 변위되는 것을 방지한다.The axial movement of the ball guide bush assembly 40 is such that when the second front bearing 31 is thermally expanded, the bearing housing 35 is elastically supported by the spring 33 and the spacer 34 so that the main shaft ( 10), the preload of the second front bearing 31 is adjusted by guiding the main shaft 10 to move rearward without moving forward, and the main shaft 10 is prevented from being displaced forward.

한편, 도 7 내지 도 9는 상기 제2프런트베어링(31)의 베어링 하우징(35) 구조를 설명하기 위한 도면으로, 도 7은 본 발명의 실시예로서, 냉각수 통로(50)가 구비된 베어링 하우징(35)의 사시도이다. 도 8은 본 발명의 실시예로서, 냉각수 통로(50)가 구비된 베어링 하우징(35)의 측면도이다. 도 9는 도 8의 F-F선 단면도이다.Meanwhile, FIGS. 7 to 9 are views for explaining the structure of the bearing housing 35 of the second front bearing 31. FIG. 7 is an embodiment of the present invention, and the bearing housing provided with the cooling water passage 50 It is a perspective view of (35). 8 is a side view of a bearing housing 35 equipped with a cooling water passage 50 as an embodiment of the present invention. 9 is a cross-sectional view taken along line F-F of FIG. 8;

도 7 내지 도 9에 도시한 것처럼, 상기 제2프런트베어링(31)의 베어링 하우징(35)은 원통형 구조로, 원통형의 안쪽 면은 제2프런트베어링(31)의 외륜(32)에 끼워맞춤되고, 원통형의 바깥쪽 면에는 볼가이드 부시 조립체(40)가 회동 가능하게 끼워져 설치된다.7 to 9, the bearing housing 35 of the second front bearing 31 has a cylindrical structure, and the inner surface of the cylinder is fitted to the outer ring 32 of the second front bearing 31, , The ball guide bush assembly 40 is rotatably inserted and installed on the outer surface of the cylindrical shape.

또한, 상기 볼가이드 부시 조립체(40)가 끼워지는 상기 제2프런트베어링(31)의 베어링 하우징(35) 외주면에는, 외부로부터 유입되는 냉각수가 유입되어 상기 제2프런트베어링(31)의 베어링 하우징(35)을 경유하여 배출됨으로써, 상기 베어링 하우징(35)과, 주변의 제2프런트베어링(31) 및 볼가이드 부시(41)를 냉각시키는 냉각수 통로(50)를 형성한다.In addition, the outer circumferential surface of the bearing housing 35 of the second front bearing 31 into which the ball guide bush assembly 40 is fitted, coolant flowing in from the outside flows into the bearing housing of the second front bearing 31 ( 35), the cooling water passage 50 for cooling the bearing housing 35, the second front bearing 31 and the ball guide bush 41 is formed.

또한, 상기 냉각수 통로(50)는 상기 제2프런트베어링(31)의 베어링 하우징(35) 바깥쪽 외주면의 일측에 원주방향으로 환형의 냉각수 유입통로(51)를 형성하고, 또 상기 제2프런트베어링(31)의 베어링 하우징(35) 바깥쪽 외주면의 타측에 원주방향으로는 환형의 냉각수 배출통로(52)를 형성하며, 상기 베어링 하우징(35)의 바깥쪽 외주면에 주축(10) 방향으로 상기 냉각수 유입통로(51)와 상기 냉각수 배출통로(52)를 연결하는 냉각수 경로(53)를 복수 개 형성한다. 따라서 상기 냉각수 유입통로(51)로 유입된 냉각수가 상기 냉각수 경로(53)들을 경유하여 상기 냉각수 배출통로(52)를 통해 배출되도록 한다.In addition, the coolant passage 50 forms an annular coolant inlet passage 51 in the circumferential direction on one side of the outer circumferential surface of the bearing housing 35 of the second front bearing 31, and the second front bearing An annular cooling water discharge passage 52 is formed in the circumferential direction on the other side of the outer circumferential surface of the bearing housing 35 of (31), and the cooling water discharge passage 52 is formed on the outer circumferential surface of the bearing housing 35 in the direction of the main shaft 10. A plurality of coolant passages 53 connecting the inflow passage 51 and the coolant discharge passage 52 are formed. Accordingly, the cooling water introduced into the cooling water inlet passage 51 passes through the cooling water passages 53 and is discharged through the cooling water discharge passage 52 .

한편, 도 2에 도시한 것처럼, 상기 주축 몸체(11) 일측에는 상기 냉각수 유입통로(51)와 연통되는 냉각수 공급포트(54)가 설치되고, 또한 상기 주축 몸체(11)의 타측에는 상기 냉각수 배출통로(52)와 연통되는 냉각수 배출포트(55)가 설치된다.Meanwhile, as shown in FIG. 2, a cooling water supply port 54 communicating with the cooling water inlet passage 51 is installed on one side of the main shaft body 11, and the cooling water is discharged on the other side of the main shaft body 11. A coolant discharge port 55 communicating with the passage 52 is installed.

한편, 도 10은 본 발명의 실시예로서, 베어링 하우징(35)을 통해 베어링의 열이 전도되는 상태도이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 냉각수 유통 구조를 구비한 볼가이드 부시 조립체(40)는 제2프런트베어링(31)의 베어링 하우징(35) 외주연에 냉각수를 유통시킴으로써, 주축(10)이 고속으로 장시간 회전하여 제2프런트베어링(31)에 열이 발생하고, 이 열은 베어링 하우징(35)에 전도되지만, 베어링 하우징(35)을 에워싸고 있는 볼가이드 부시 조립체(40)의 볼(42)의 점 접촉에 의해 베어링 하우징(35)에 전도된 열은 주축 몸체(11)로 제대로 전도되지 않아 베어링 하우징(35)의 열팽창을 일으킬 수 있지만, 베어링 하우징(35) 외주연에 냉각수를 유통시킴으로써 제2프런트베어링(31)과 베어링 하우징(35), 볼가이드 부시 조립체(40)의 발열을 효과적으로 냉각 시킬 수 있다.Meanwhile, FIG. 10 is a state diagram in which heat of the bearing is conducted through the bearing housing 35 as an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, the ball guide bush assembly 40 having the cooling water distribution structure of the present embodiment distributes the cooling water to the outer periphery of the bearing housing 35 of the second front bearing 31, so that the main shaft 10 This rotation at high speed for a long time generates heat in the second front bearing 31, and this heat is conducted to the bearing housing 35, but the balls of the ball guide bush assembly 40 surrounding the bearing housing 35 ( The heat conducted to the bearing housing 35 by the point contact of 42) is not properly conducted to the main shaft body 11 and can cause thermal expansion of the bearing housing 35, but coolant is distributed around the outer periphery of the bearing housing 35 By doing so, heat generated from the second front bearing 31, the bearing housing 35, and the ball guide bush assembly 40 can be effectively cooled.

이와 같이 제2프런트베어링(31)과 베어링 하우징(35), 볼가이드 부시(41)의 열팽창을 효과적으로 억제함으로써, 열팽창으로 인한 제2프런트베어링(31)의 마찰저항을 줄여 베어링의 소손이나 진동을 방지하며, 볼가이드 부시(41)의 열팽창으로 인해 축 방향 이동 저항을 줄여 제2프런트베어링(31)의 예압 조정 기능을 원활하게 한다. 나아가 제2프런트베어링(31)의 예압 조정 기능이 원활해짐에 따라, 주축(10)이 공작물을 가공하는 전방으로의 열변위를 최소화하여 공작물의 가공정밀도를 향상시킨다.In this way, by effectively suppressing the thermal expansion of the second front bearing 31, the bearing housing 35, and the ball guide bush 41, the frictional resistance of the second front bearing 31 due to thermal expansion is reduced to prevent burnout or vibration of the bearing. and reduce the axial movement resistance due to thermal expansion of the ball guide bush 41 to smooth the preload adjustment function of the second front bearing 31. Furthermore, as the preload adjustment function of the second front bearing 31 becomes smooth, the thermal displacement of the main shaft 10 in the forward direction of processing the workpiece is minimized, thereby improving the processing precision of the workpiece.

10 주축
11 주축 몸체
12 내경부
20 냉각유로
30 제1프런트베어링
31 제2프런트베어링
32 외륜
33 스프링
34 스페이셔
35 베어링 하우징
40 볼가이드 부시 조립체
41 볼가이드 부시
42 볼
50 냉각수 통로
51 냉각수 유입통로
52 냉각수 배출통로
53 냉각수 경로
54 냉각수 공급포트
55 냉각수 배출포트10 main axis
11 main shaft body
12 inner diameter
20 Cooling oil
30 1st front bearing
31 2nd front bearing
32 paddle
33 spring
34 spacer
35 bearing housing
40 ball guide bush assembly
41 ball guide bush
42 ball
50 coolant passage
51 Cooling water inlet passage
52 Coolant discharge passage
53 coolant path
54 Coolant supply port
55 Coolant discharge port

Claims (3)

베어링 하우징이 상기 주축 몸체의 내경부에서 축 방향으로 이동 안내되는 정압 예압 방식 프런트베어링을 구비한 공작기계의 베어링 냉각장치에 있어서,
상기 프런트베어링의 베어링 하우징 바깥쪽 면에 원통 형상으로 끼워지는 볼가이드 부시와, 상기 볼가이드 부시의 원통형 몸체의 안쪽과 바깥쪽으로 돌출되며 회전 가능하게 삽입된 여러 개의 볼들을 포함하는 볼가이드 부시 조립체와,
상기 볼가이드 부시 조립체와 인접하는 상기 프런트베어링의 베어링 하우징 바깥쪽 외주면에는 외부로부터 유입되는 냉각수 통로를 형성한 것을 특징으로 하는 공작기계 베어링의 냉각장치.In the bearing cooling device of a machine tool having a static pressure preload type front bearing in which a bearing housing is moved and guided in an axial direction from an inner diameter portion of the main shaft body,
A ball guide bush assembly including a ball guide bush fitted in a cylindrical shape on the outer surface of the bearing housing of the front bearing and several balls protruding inward and outward of the cylindrical body of the ball guide bush and rotatably inserted; ,
A cooling device for a machine tool bearing, characterized in that a cooling water passage flowing from the outside is formed on an outer circumferential surface of the bearing housing of the front bearing adjacent to the ball guide bush assembly. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각수 통로는 상기 프런트베어링의 베어링 하우징 바깥쪽 외주면의 일측에 원주방향으로 형성하는 환형의 냉각수 유입통로와, 상기 프런트베어링의 베어링 하우징 바깥쪽 외주면의 타측에 원주방향으로는 형성하는 환형의 냉각수 배출통로와, 상기 베어링 하우징의 바깥쪽 외주면에 상기 냉각수 유입통로와 상기 냉각수 배출통로를 주축 방향으로 연결하여 형성하는 복수 개의 냉각수 경로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계 베어링의 냉각장치.The cooling water passage according to claim 1, wherein the coolant passage is formed in a circumferential direction on one side of the outer circumferential surface of the bearing housing of the front bearing, and in the circumferential direction on the other side of the outer circumferential surface of the bearing housing of the front bearing. A cooling device for a machine tool bearing characterized in that it consists of an annular coolant discharge passage formed and a plurality of coolant passages formed by connecting the coolant inlet passage and the coolant discharge passage in the main axis direction on the outer circumferential surface of the bearing housing. . 제 2 항에 있어서, 상기 냉각수 유입통로는 상기 주축 몸체 일측에 설치되는냉각수 공급포트와 연통되고, 상기 냉각수 배출통로는 상기 주축 몸체의 타측에 설치되는 냉각수 배출포트와 연통되는 것을 특징으로 하는 공작기계 베어링의 냉각장치.The machine tool according to claim 2, wherein the cooling water inlet passage communicates with a cooling water supply port installed on one side of the main shaft body, and the cooling water discharge passage communicates with a cooling water discharge port installed on the other side of the main shaft body. bearing cooling system.
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