JP2010260142A - Main spindle device for machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、工具ホルダへ主軸を通してクーラントを供給可能な、工作機械の主軸装置に関する。 The present invention relates to a spindle device for a machine tool capable of supplying coolant to a tool holder through the spindle.
近年、工作機械、特にマシニングセンタの主軸装置は、工具ホルダへ主軸を通してクーラントを供給可能な、いわゆるスピンドルスルークーラント（軸芯給油）方式が一般化し、より高い工具刃先の冷却効果と切粉排出効果を得るためにクーラント吐出圧力の高圧化が進んでいる。また、機械剛性の向上と主軸回転速度の高速化および高速切削用工具の開発により、高い切削速度、切削送りでの加工が可能となった。
こうした高能率加工を行う為には、主軸装置における工具ホルダの高い支持剛性が必要である。工具ホルダの支持剛性が低いと高速で切削した時に刃具のびびりが発生し、加工面の面粗度の悪化や工具寿命の低下を招くからである。
スピンドルスルークーラント方式の主軸装置は、前端部に工具ホルダが取付けられる中空状の主軸内に、工具ホルダをクランプする保持手段と、保持手段の後方に連結され軸芯に通孔が穿設されたドローバーと、ドローバーを工具ホルダのクランプ方向に付勢する付勢手段とを内蔵して構成され、工具ホルダへのクーラント供給は、ドローバー後方の通孔に挿通されたクーラント導入部材より行なわれ、工具ホルダとクーラント導入部材間にクーラント流路が形成される。そして、クーラント流路からクーラントが漏出しないようにシール部材が適宜配設され、これらシール部材は、できるだけ長期に亘って確実に機能することが求められている。
スピンドルスルークーラント方式の主軸装置は、クーラントの液圧がドローバーの軸芯に穿設されたクーラント流路の前方側壁面などにかかると、クーラントの液圧により、ドローバーに工具ホルダのアンクランプ方向力が生じ、その結果、付勢手段によって生じさせているドローバーのクランプ方向力が減ぜられ、工具ホルダの支持剛性が低下する。
In recent years, the spindle device of machine tools, especially machining centers, has become popular with so-called spindle-through coolant (shaft lubrication) systems that can supply coolant through the spindle to the tool holder, resulting in a higher tool edge cooling effect and chip discharge effect. In order to achieve this, the coolant discharge pressure is increasing. In addition, machining at high cutting speeds and cutting feeds has become possible by improving machine rigidity, increasing the spindle rotation speed, and developing high-speed cutting tools.
In order to perform such high-efficiency machining, high support rigidity of the tool holder in the spindle device is necessary. This is because if the support rigidity of the tool holder is low, the blade tool chatters when it is cut at high speed, leading to deterioration of the surface roughness of the machined surface and reduction of the tool life.
The spindle-through-coolant type spindle device has a hollow spindle in which a tool holder is attached to the front end, a holding means for clamping the tool holder, and a through hole formed in the shaft core connected to the rear of the holding means. A draw bar and an urging means for urging the draw bar in the clamping direction of the tool holder are built in, and the coolant supply to the tool holder is performed by a coolant introduction member inserted through a through hole at the rear of the draw bar. A coolant channel is formed between the holder and the coolant introduction member. And a sealing member is suitably arrange | positioned so that a coolant may not leak from a coolant flow path, and these sealing members are calculated | required to function reliably as long as possible.
Spindle-through coolant type spindle device, when the coolant pressure is applied to the front side wall surface of the coolant flow path drilled in the axis of the drawbar, the unclamping direction force of the tool holder is applied to the drawbar by the coolant pressure. As a result, the draw bar clamping direction force generated by the biasing means is reduced, and the support rigidity of the tool holder is reduced.
従来、スピンドルスルークーラント方式の主軸装置において、工具ホルダの支持剛性の向上を図った工作機械の主軸装置として、特許文献１記載のものが知られている。
一方、シール部材としては、特許文献２記載のパッキンや、非特許文献１記載のリップパッキンが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a spindle device of a spindle through coolant system, a spindle device described in
On the other hand, as the seal member, a packing described in
特許文献１に記載の主軸装置は、ドローバーと主軸との間に形成したシリンダ室にクーラントの一部を供給して、アンクランプ方向力をクーラントの液圧により打消す方向の力を生じさせる打消力発生機構によって工具ホルダのクランプ力低下を抑制し、工具ホルダの支持剛性を高めるという、本願と同一出願人により出願された発明である。
この打消力発生機構のシリンダ室やドローバーなどの摺動箇所には、シール部材として弾性部材のＯリングが使用されており、作動流体のクーラントがクーラント流路から漏れないようになっている。一般に、シリンダ室のような内圧を受ける摺動部にＯリングを使用する場合は、Ｏリング線径の３倍以上のストロークが望ましいとされる。ところが、通常、主軸装置におけるドローバーのストロークは５ｍｍ程度と短く、クーラントの主成分が水のため、これらによりＯリングと摺動部の潤滑性を悪下させている。また、クーラントは使用により劣化・腐敗するので、より潤滑性が低下する問題があり、さらにクーラント吐出圧の高圧化（７ＭＰa以上）により、Ｏリングにかかる負荷が増加し、これらによりＯリングの寿命が早まり、交換（メンテナンス）回数が増加するといった問題があった。
The spindle device disclosed in
An elastic member O-ring is used as a seal member at sliding portions such as a cylinder chamber and a draw bar of the counteracting force generating mechanism, so that the coolant of the working fluid does not leak from the coolant channel. Generally, when an O-ring is used for a sliding portion that receives internal pressure, such as a cylinder chamber, a stroke that is three times or more the O-ring wire diameter is desirable. However, the stroke of the draw bar in the spindle device is usually as short as about 5 mm, and the main component of the coolant is water, which deteriorates the lubricity of the O-ring and the sliding portion. In addition, since the coolant deteriorates and decays with use, there is a problem that the lubricity is further lowered. Further, the load applied to the O-ring is increased by increasing the coolant discharge pressure (7 MPa or more), and the life of the O-ring is thereby increased. However, there was a problem that the number of replacements (maintenance) increased.
さらにクーラント中には、クーラントタンク内の濾過装置で除去しきれない微小な切粉やスラッジが含まれており、特許文献１記載の主軸装置では、これらによりＯリングが傷つく問題があった。このようなコンタミ対策としては、一般的にＯリングとバックアップリングの併用が考えられるが、上記のようにＯリングと摺動部の潤滑性が悪いので、Ｏリングが捩れてバックアップリングで傷つけられるおそれがあった。これらの問題によりＯリングの耐久性が低下し、主軸内からクーラント漏れを起こすおそれがあった。
Further, the coolant contains minute chips and sludge that cannot be removed by the filtration device in the coolant tank. In the spindle device described in
一方、特許文献２記載のパッキンは、断面略Ｔ字状なので、上記Ｏリングの捩れは防止できるが、弾性部材（シール本体）が一般的なニトリルゴム（ＮＢＲ）や樹脂であり、上記条件での使用には耐久性の面で問題があった。
On the other hand, since the packing described in
本発明の課題は、従来技術における上記問題点を解決するもので、高能率加工が可能で、メンテナンス間隔が長い工作機の主軸装置を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the prior art, and to provide a spindle device for a machine tool capable of high-efficiency machining and having a long maintenance interval.
本発明は上記課題を解決するために、前端部に工具ホルダのテーパ部が嵌合するテーパ孔を設けた中空状の主軸内に、軸方向後方へ摺動して工具ホルダを引込んでクランプする工具ホルダ引込機構を備え、その工具ホルダ引込機構は、クーラント供給路となる通孔を設けたドローバーの前端部に、工具ホルダをクランプするクーラント供給路を設けたコレットを連結し、そのコレットを工具ホルダのクランプ方向に付勢するドローバー付勢手段を備え、ドローバー後端部の通孔に挿通したクーラント導入部材を介して主軸駆動用モータの中空軸を連結し、その中空軸後端にクーラント供給手段を連結し、クーラント供給路を通して工具ホルダにクーラントを供給可能に構成すると共に、ドローバーの通孔を直交方向貫通するピン部材を嵌め込み、そのピン部材を介してドローバーを軸方向前方に押出すことで、ドローバー付勢手段に抗して工具ホルダのクランプを解除するクランプ解除機構を備える一方、前記ドローバー付勢手段と前記ピン部材との間にシリンダ室を形成し、そのシリンダ室にドローバーの通孔から工具ホルダに供給されるクーラントの一部を供給するように構成し、ドローバー付勢手段によって工具ホルダのクランプ方向に引き込まれている状態のドローバーに対して、クーラント供給路及び前記クランプ解除機構のピン部材にかかるクーラントの液圧により生じる工具ホルダのクランプ解除方向の力を、クーラントの液圧により打消す方向の力を生じさせる打消力発生機構を備えた工作機械の主軸装置において、断面非円形のシール部材を、前記工具ホルダ引込機構のコレットと、前記打消力発生機構のシリンダ室前後および前記クーラント導入部材が主軸内面と摺動する箇所に配設した。
これにより、主軸装置による工具ホルダの支持剛性が向上し、クーラント流路からクーラントの漏出を確実に防ぐことができるという作用効果を発揮する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention slides in the axial direction rearward and clamps the tool holder into a hollow main shaft provided with a tapered hole into which the tapered portion of the tool holder is fitted at the front end portion. A tool holder retracting mechanism is provided, and the tool holder retracting mechanism connects a collet provided with a coolant supply path for clamping the tool holder to a front end portion of a draw bar provided with a through hole serving as a coolant supply path, and the collet is connected to the tool. A draw bar urging means for urging in the clamp direction of the holder is provided, and the hollow shaft of the spindle drive motor is connected via a coolant introduction member inserted into the through hole at the rear end of the draw bar, and coolant is supplied to the hollow shaft rear end. Connected to the tool holder so that coolant can be supplied to the tool holder through the coolant supply path, and a pin member that passes through the through hole of the draw bar in the orthogonal direction is fitted. And a clamp release mechanism for releasing the clamp of the tool holder against the draw bar urging means by pushing the draw bar forward in the axial direction through the pin member, while the draw bar urging means and the pin member A cylinder chamber is formed between the two cylinders, and a part of the coolant supplied to the tool holder is supplied to the cylinder chamber from the through hole of the draw bar, and is drawn in the clamping direction of the tool holder by the draw bar urging means. The force in the direction of releasing the clamp of the tool holder generated by the coolant pressure applied to the coolant supply path and the pin member of the clamp release mechanism is generated against the draw bar in the state of being canceled by the coolant pressure. In a spindle device of a machine tool provided with a counteracting force generation mechanism, a non-circular cross-section sealing member is attached to the tool holder pulling device. A mechanism of the collet, the cylinder chamber before and after and the coolant introducing member of the canceling force generating mechanism is disposed at a position slides on the main shaft inner surface.
As a result, the support rigidity of the tool holder by the spindle device is improved, and the effect of being able to reliably prevent coolant leakage from the coolant flow path is exhibited.
第２の課題解決手段は、前記シール部材を、断面矩形の基部とその基部から突設される突部とから形成し、突部の先端部を断面半円形で全体をリング状に形成し、材質をＨＮＢＲ（水素化ニトリルゴム）から成る弾性部材とし、突部の側部にＰＴＦＥ（フッ素樹脂）から成る断面矩形のバックアップリングを備えた。
また、第３の課題解決手段は、前記シール部材を、断面略Ｃ字状の弾性部材で全体をリング状に形成し、材質をポリウレタンゴムから成る弾性部材とした。
これらにより、潤滑性の悪さによる摺動時のシール部材の捩れを防止し、クーラント吐出圧の高圧化や切粉、スラッジによってシール部材の耐久性が低下するのを防ぐことができるという作用効果を発揮する。
The second problem solving means is to form the sealing member from a base having a rectangular cross section and a protrusion protruding from the base, and forming the tip of the protrusion in a semicircular shape and a ring shape as a whole. The material was an elastic member made of HNBR (hydrogenated nitrile rubber), and a backup ring with a rectangular cross section made of PTFE (fluororesin) was provided on the side of the projection.
According to a third problem solving means, the sealing member is made of an elastic member having a substantially C-shaped cross section and is formed into a ring shape, and is made of an elastic member made of polyurethane rubber.
As a result, the seal member can be prevented from being twisted during sliding due to poor lubricity, and the coolant discharge pressure can be increased, and the durability of the seal member can be prevented from decreasing due to chips and sludge. Demonstrate.
第４の課題解決手段は、前記工具ホルダ引込機構の前端部に、周方向に分割した開閉可能な複数の分割片からなるコレットと、そのコレットの外周側に配置して主軸内に嵌合固定したスリーブと、主軸内に固定してスリーブの前側に配置したリテーナとを備え、前記ドローバーの前部外周側に、係合部と係合部前方に配置した前側端部とを突出させ、コレットの各分割片の内周面に、ドローバーの係合部後側に係合可能な後内側突出部と、ドローバーの前側端部に係合可能な係合突出部と、係合突出部の前方に配置した前内側突出部とを突出させ、コレットの各分割片の外周面に、後外側突出部と前外側突出部とを形成し、前記スリーブの後端部および前端部に後端テーパ面および大内径部をそれぞれ形成し、前記リテーナの環状体後側にコレットの各分割片間に挿入する位置決め板を突出させ、その位置決め板をスリーブの前端部に軸方向に沿って形成した切り込み溝に係合させ、コレットの前内側突出部の後端面に、前記工具ホルダのテーパ部後方に突出するプルスタッドの軸部後端に設けた軸部より大径の係止部前端面を係脱するようにし、前記ドローバー付勢手段によって、ドローバーの係合部外周面に形成した後側が小外径となる緩傾斜面と、コレットの各分割片の前記後内側突出部内周面に形成した後側が小内径となる緩傾斜面とが圧接して成る工具ホルダのクランプ力増力機構を備えた。
これにより、主軸装置による工具ホルダの支持剛性をさらに向上することができるという作用効果を発揮する。
第５の課題解決手段は、主軸内に形成した前記工具ホルダのテーパ部が嵌合する前記テーパ孔のテーパを７／２４テーパとした。
これにより、従来のＢＴ規格の工具ホルダと互換性を持たせることができるという作用効果を発揮する。
A fourth problem-solving means includes a collet composed of a plurality of pieces that can be opened and closed divided in the circumferential direction at the front end portion of the tool holder retracting mechanism, and is arranged on the outer peripheral side of the collet to be fitted and fixed in the main shaft. And a retainer disposed on the front side of the sleeve that is fixed in the main shaft, and an engagement portion and a front end portion disposed in front of the engagement portion are projected on the outer peripheral side of the draw bar, and the collet A rear inner projection that can be engaged with the rear side of the draw bar engagement portion, an engagement projection that can be engaged with the front end of the draw bar, and the front of the engagement projection The rear inner protrusion and the front outer protrusion are formed on the outer peripheral surface of each split piece of the collet, and the rear end taper surface is formed on the rear end portion and the front end portion of the sleeve. And a large inner diameter portion, respectively, and a rear side of the retainer annular body The positioning plate to be inserted between each divided piece of the nut is projected, the positioning plate is engaged with a notch groove formed in the front end portion of the sleeve along the axial direction, and the rear end surface of the front inner projecting portion of the collet, The engaging portion of the draw bar is engaged by the draw bar urging means so as to engage and disengage the front end surface of the locking portion having a larger diameter than the shaft portion provided at the rear end of the shaft portion of the pull stud projecting rearward of the taper portion of the tool holder. A tool holder in which a gently inclined surface having a small outer diameter on the rear side formed on the outer peripheral surface and a gently inclined surface having a small inner diameter on the inner peripheral surface of the rear inner projecting portion of each divided piece of the collet are pressed. A clamping force increasing mechanism was provided.
Thereby, the effect that the support rigidity of the tool holder by the spindle device can be further improved is exhibited.
In a fifth problem solving means, the taper of the tapered hole into which the tapered portion of the tool holder formed in the main shaft is fitted is a 7/24 taper.
Thereby, the effect that the compatibility with the conventional tool holder of BT specification can be given is exhibited.
以上のように本発明によれば、主軸装置による工具ホルダの支持剛性が向上し、クーラント流路からクーラントの漏出を確実に防ぐことができるので、高能率加工が可能になる。
また、第２および第３の課題解決手段によれば、上記効果に加えて、シール部材の耐久性が低下するのを防ぐことができるので、主軸装置のメンテナンス間隔を長くできる。
また、第４および第５の課題解決手段によれば、主軸装置による工具ホルダの支持剛性がさらに向上し、かつ従来のＢＴ規格の工具ホルダと互換性を持たせることができるので、ユーザーにおいて新たな工具費用を抑えることができてより好適である。
As described above, according to the present invention, the support rigidity of the tool holder by the spindle device is improved, and leakage of the coolant from the coolant channel can be surely prevented, so that highly efficient machining is possible.
Moreover, according to the 2nd and 3rd problem-solving means, since it can prevent that the durability of a sealing member falls in addition to the said effect, the maintenance interval of a main shaft apparatus can be lengthened.
In addition, according to the fourth and fifth problem solving means, the support rigidity of the tool holder by the spindle device can be further improved, and compatibility with the conventional BT standard tool holder can be provided. It is possible to reduce the cost of the tool, which is more preferable.
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。以下長手方向（主軸軸線方向）を前後方向とし、図１における左側を前方、右側を後方として説明する。尚、当該形態は、下記の例に限定されない。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the longitudinal direction (main axis direction) is the front-rear direction, the left side in FIG. In addition, the said form is not limited to the following example.
図１に示す主軸装置Ｓ１は、前端部に工具ホルダ４のテーパ部が嵌合するテーパ孔８を設けた中空状の主軸５内に、軸方向後方へ摺動して工具ホルダ４を引込んでクランプする工具ホルダ引込機構１を備えている。
まず主軸５について説明する。主軸５は、主軸ヘッド６内に設けた複数の軸受７ａ，７ｂによって回動自在に支持され、主軸ヘッド６前方は主軸ヘッドカバー６ａで塞がれている。主軸５は、テーパ孔８に連続するように前方に小径孔９ａを備えた貫通孔９が穿設されており、貫通孔９の後方には、貫通孔９よりやや大きな中径孔９ｂと主軸５後方に開口した大径孔１０，１０ａが連設されている。
テーパ孔８には工具ホルダ４が取付けられる。工具ホルダ４には、工具ホルダ４が保持する例えばドリルのような切削用工具にクーラントを供給可能なようにクーラント流路４ａが穿設されている。
The spindle device S1 shown in FIG. 1 slides back in the axial direction into the
First, the
The
主軸５の前端部には、上記テーパ孔８に装着された工具ホルダ４のクーラント流路４ａにクーラントを供給するための通孔１１が穿設してある。その通孔１１の主軸５後端側は、軸芯の貫通孔９の小径孔９ａ内側に向けて開口した主軸軸線ＣＬと直交する方向の通孔１２に連通しており、通孔１１の主軸５前端側には、付勢部材として例示するバネ部材１３により主軸５前端方向に付勢される連通部材１４が主軸軸線ＣＬ方向に移動可能に嵌め込まれ、主軸５前端面に固定された固定部材１４aによって先端方向へ抜け出さないようになっている。
そして、バネ部材１３のバネ力で連通部材１４の前端面を工具ホルダ４のフランジ部後面４ｂに圧着させて、工具ホルダ４のクーラント流路４ａと主軸５の通孔１１とを連通部材１４を介して連通している。
主軸５内の貫通孔９には、主軸前端部の工具ホルダ４にクーラントを供給すると共に、主軸軸線ＣＬ方向後方に摺動して工具ホルダ４を引込んでクランプする工具ホルダ引込機構１が挿通されている。
A through hole 11 for supplying coolant to the coolant channel 4 a of the
Then, the front end surface of the
The through
次に工具ホルダ引込機構１の構成について説明する。
工具ホルダ引込機構１は、図６に示すように、クーラント供給路となる通孔１６を設けたドローバー１５の前端部に、クーラント供給路となる通孔２０を設けたコレット１８が連結されている。そして、そのコレット１８を工具ホルダ４のクランプ方向（主軸軸線ＣＬ方向後方）に付勢するドローバー付勢手段として例示する多数の皿バネ２２が備えられている。
主軸軸線ＣＬ方向前後に摺動自在なドローバー１５の軸芯に穿設されている通孔１６は、直径の異なる孔１６ａ，１６ｂ，１６ｃを連設して形成されている。通孔１６ｂと通孔１６ｃの間にはドローバー１５を半径方向に貫通する通孔１７が穿設され、通孔１７の後方でドローバー１５の後方に開口した通孔１６ｃは、後方に向かって階段状に大径化しており、前後に雌ネジが設けられている。通孔１６ｃには、後述するクーラント導入部材１９が挿通されている。
Next, the configuration of the tool
As shown in FIG. 6, in the tool
The through
ドローバー１５の前部に形成された雄ネジ部１５ａには、主軸５内径に挿通されてドローバー１５の移動により、工具ホルダ４の後端部に備えられたプルスタッド４ｃと係合するコレット１８が連結されている。コレット１８には半径方向に向けて開口したＴ字形状の通孔２０が設けられており、通孔２０の軸方向孔部２０ｂがドローバー１５の通孔１６と連通している。
A
一方、ドローバー１５の後部には、後述する付勢手段の皿バネ２２が当接する当接部１５ｂと、その当接部１５ｂに連続して当接部１５ｂより大径の大径部１５ｃとが形成されている。そして、当接部１５ｂの前端面とコレット１８の後端面との間に、多数の皿バネ２２が挿通されいる。この皿バネ２２のバネ力により、主軸５に取付けられた工具ホルダ４が引き込まれてクランプされた状態となる。この時、通孔２０の半径方向孔部２０ｃが主軸５に穿設した通孔１２と連通する前後位置にコレット１８を配設することで、主軸５に穿設した通孔１１とドローバー１５に穿設した通孔１６が連通し、主軸５前端部と工具ホルダ引込機構１との間にクーラント供給路Ｒが形成される。
On the other hand, at the rear portion of the
また主軸装置Ｓ１は、ドローバー１５後端部の通孔１６ｃに挿通したクーラント導入部材１９を介して主軸駆動用モータ２の中空軸２ａが連結され、その中空軸２ａ後端にクーラント供給手段３が連結されている。そして、クーラント供給路Ｒを通して工具ホルダ４にクーラントを供給可能に構成されている。
そして、クーラント導入部材１９の前方に、ドローバー１５の通孔１６を直交方向貫通するピン部材２４が嵌め込まれている。そして、そのピン部材２４を介してドローバー１５をアンクランプ方向（主軸軸線ＣＬ方向前方）に押出すことで、皿バネ２２に抗して工具ホルダ１４のクランプを解除するクランプ解除機構２３が備えられている。
The spindle device S1 is connected to the hollow shaft 2a of the
A
クランプ解除機構２３について説明する。
クランプ解除機構２３は、ドローバー１５に穿設された通孔１７にピン部材２４を挿通し、両端が主軸５の外周面から外方に突出したピン部材２４を、主軸５外周面に沿って主軸軸線ＣＬ方向前後に摺動自在に取付けられた移動部材２５に係合させ、その移動部材２５を図示しない駆動装置により前方に揺動される揺動アーム２６によって主軸軸線ＣＬ方向前方に移動させることで、ピン部材２４を介してドローバー１５を主軸軸線ＣＬ方向前方に押出すように構成されたもので、工具ホルダ４の交換を行う際に、ドローバー１５を前方に押出す、すなわち工具ホルダ引込機構１を押出すことで、工具ホルダ４の後端部に備えられたプルスタッド４ｃとコレット１８の係合を解除し、主軸５前端部に取付けられた工具ホルダ４のクランプ状態を解除するためのものである。
The
The
ドローバー１５を貫通するピン部材２４は、長手方向中央部に半径方向に貫通した通孔２４ａを備え、外径に開口する一方には通孔２４ａと同心の座ぐり孔２４ｂが設けてある。ピン部材２４は、ドローバー１５の通孔１６ｃの前部に螺合された、軸芯にピン部材２４の通孔２４ａと同径寸法の通孔２７ａを備えた抜止部材２７が、座ぐり孔２４ｂに嵌着されることにより、ドローバー１５から抜け止めされると共に、通孔２４ａをドローバー１５の通孔１６ｂと同位相に位置決めして、ドローバー１５と抜止部材２７との間にクーラント供給路Ｒが形成される。
The
クーラント供給手段３から供給されたクーラントは、モータ軸２ａを通り、クーラント導入部材１９に送られる。クーラント導入部材１９は、工具ホルダ引込解除機構２３によりドローバー１５が主軸軸線ＣＬ方向前方に移動しても、クーラント導入部材１９の先端側がドローバー１５の通孔１６ｃ内から外れないようになっており、クーラント導入部材１９の軸芯に穿設された通孔１９ａを介して、モータ軸２ａと抜止部材２７との間にクーラント供給路Ｒが形成され、結果クーラント供給手段３と主軸５前端部との間において、工具ホルダ４へのクーラント供給路Ｒが形成される。
The coolant supplied from the coolant supply means 3 passes through the motor shaft 2 a and is sent to the
主軸装置Ｓ１は図２に示すように、皿バネ２２とピン部材２４との間にシリンダ室３５が形成されている。そして、そのシリンダ室３５に、ドローバー１５の通孔１６からクーラント供給路Ｒを通して工具ホルダ４に供給されるクーラントの一部を供給するように構成されている。これにより、皿バネ２２によって工具ホルダ４のクランプ方向に引き込まれている状態のドローバー１５に対して、クーラント供給路及びクランプ解除機構２３のピン部材２４にかかるクーラントの液圧により生じる工具ホルダ４のクランプ解除方向の力を、クーラントの液圧により打消す方向の力を生じさせる打消力発生機構３４が備えられている。
As shown in FIG. 2, the spindle device S <b> 1 has a cylinder chamber 35 between the
打消力発生機構３４について説明する。
このクランプ力増力機構３４は、主軸５後方に開口した大径孔１０の内側を摺動するように、ドローバー１５に設けた大径部１５ｃをピストンとし、ドローバー１５の当接部１５ｂの外径と大径部１５ｃ前端面と主軸５の大径孔１０の前端面との間に空間３５を形成し、その空間３５の前後に、当該形態ではドローバー4にシール部材３２，３３を設けることでシリンダ室３５が形成され、そのシリンダ室３５にクーラント供給路Ｒから工具ホルダ４に供給されるクーラントの一部を供給するように、ドローバー１５に設けた連通路１６ｄを連通させて構成されたものである。
The cancellation
The clamping
従って、クーラント供給手段３から工具ホルダ４に供給されるクーラントの一部をシリンダ室３５に供給すると、主軸ヘッド６に回動自在に支持された主軸５に対してドローバー１５の大径部１５ｃ前端面が、クランプ方向（主軸軸線ＣＬ方向後方）に付勢されるようになっている。ピストンである大径部１５ｃ前端面の受圧面積は、クーラント供給路Ｒ内を通過するクーラントの液圧によって、クーラント供給路Ｒ内の各所（ここでは、流れが急速に変化する前方側壁面２０ａや工具ホルダ４を前方へ押出す作用をしている連通部材１４、あるいは流れの邪魔になるクーラント導入部材１９や抜止部材２７の段差部、更には通孔１６ｂから通孔１６ａに狭まる時の段差部）で発生するドローバー１５に対する工具ホルダ４のアンクランプ方向（主軸軸線ＣＬ方向前方）への推力と拮抗して、それを打消す方向に、それより大きいクランプ方向への推力を生じるように設定されている。
Therefore, when a part of the coolant supplied from the coolant supply means 3 to the
次にシール部材３０〜３３ついて説明する。主軸装置Ｓ１はクーラント供給路Ｒ内のクーラントが漏出しないよう各部に断面非円形のシール部材３０〜３３が配設されている。シール部材３０〜３３は、工具ホルダ引込機構１のコレット１８と、クランプ力増力機構３４のシリンダ室３５の前後、および前記クーラント導入部材１９が主軸５内面と摺動する箇所、すなわちドローバー１５の後方に開口した孔１６ｃ内に夫々配設されている。
ドローバー１５の当接部１５ｂの前端面と、コレット１８の後端面と、主軸５の貫通孔９で形成される空間は、皿バネ２２の収納部２１になっており、コレット１８には、通孔２０の半径方向孔部２０ｃの前後に、シール部材３１が配設され、前方のテーパ孔８へのクーラントの漏出と、皿バネ２２の収納部２１へのクーラントの浸入を防止している。そして、クーラント導入部材１９との摺動部のドローバー１５の後方に開口した孔１６ｃには、クーラント導入部材１９に摺接するシール部材３０が内装され、ドローバー１５に螺合された蓋部材２９により後方から塞がれている。また、シリンダ室３５を形成するドローバー１５の当接部１５ｂの外径と大径部１５ｃにもシール部材３２，３３が設けられ、シリンダ室３５からクーラントの漏出を防止している。
Next, the
A space formed by the front end surface of the
シール部材３１〜３３は、図３，４に示すように、断面矩形の基部３６ａとその基部３６ａから突設される突部３６ｂを備え、突部３６ｂの先端部が断面半円形で全体がリング状に形成され、材質が水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）から成る弾性部材３６と、突部３６ｂの側部に設けたフッ素樹脂（ＰＴＦＥ）から成る断面矩形のバックアップリング３７で構成され、軸の外径に装着して使用する軸用である。
図３，４の（ａ）に示すものは、断面略Ｔ字状の弾性部材３６と２本のバックアップリング３７で構成されている。また、図３，４の（ｂ）に示すものは、断面略Ｌ字状の弾性部材３６と、径方向の厚みが異なるバックアップリング３７とバックアップリング３８で構成され、挿着を容易にしている。
一方、シール部材３０は、内径に装着して使用する穴用で、突部３６ｂが内側に突出している以外、構成はシール部材３１〜３３と同一であり、どちらを使用するかは、設置スペース等を考慮して適宜判断されるべき事項である。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
3 (a) and 4 (a) includes an
On the other hand, the
シール部材３０〜３３は、上記のものの他に、図５に示すように、断面略Ｃ字状の弾性部材３６で全体がリング状に形成され、材質がポリウレタンゴム（自己潤滑ポリウレタン）であるものでもよい。このシール部材は、上記のものより耐久性が高く、メンテナンス間隔をより長くできて好適である。また、旋削加工で製作可能なので、少量生産の時に好適である。尚、図７の（ａ）に示すものは穴用で、（ｂ）に示すものは軸用である。
In addition to the above, the sealing
上記の構成により主軸装置Ｓ１は、ドローバー１５の主軸軸線ＣＬ方向の前後移動により、主軸５前端部に取付けられた工具ホルダ４のクランプ・アンクランプを行なうと共に、工具ホルダ４が主軸５にクランプされた状態において、クーラント供給手段３から供給されたーラントが、主軸駆動用モータ２のモータ軸２ａからドローバー１５、コレット１８、主軸５に至るクーラント供給路Ｒを通った後、工具ホルダ４に供給されるように構成されている。そして、工具ホルダ４にクーラントが供給されると、クーラントの液圧がクーラント供給路Ｒの前記各所に作用することで、ドローバー１５に対して発生するアンクランプ方向（主軸軸線ＣＬ方向前方）に押出す力（工具ホルダ４のアンクランプ方向への推力）が、クーラントの一部をクランプ力増力機構３４のシリンダ室３５に供給することで生じるドローバー１５のクランプ方向（主軸軸線ＣＬ方向後方）への推力で打消されるようになっている。
したがって主軸装置Ｓ１は、クーラント供給手段３から工具ホルダ４にクーラントが供給されても、工具ホルダ引込機構１のコレット１８は皿バネ２２のバネ力で工具ホルダ４を確実にクランプした状態を維持し、工具ホルダ４のクランプ力低下を抑制し、工具ホルダ４の支持剛性を高めることが可能である。
With the above configuration, the spindle device S1 clamps and unclamps the
Therefore, even if the coolant is supplied from the coolant supply means 3 to the
また、主軸装置の摺動部のシール部材に、従来のＯリングに替えて断面非円形の弾性部材を使用することで、従来のＯリングのように、水溶性のクーラントにおける潤滑性の悪状況下であっても摺動時の捩れが生じないため、バックアップリングによって傷つけられて起こる弾性部材の破損が防止できる。さらに弾性部材とバックアップリングを上記の材質のものにすることによって、クーラント吐出圧の高圧化や切粉・スラッジによってシール部材の耐久性が低下することを抑制することができるので、主軸内からのクーラントの漏出や、クーラントの侵入による皿バネの劣化を長期に亘って防ぐことができる。この結果、主軸装置の耐久性が向上し、メンテナンス間隔を拡大することができる。 Also, by using an elastic member with a non-circular cross-section instead of the conventional O-ring as the seal member for the sliding part of the spindle device, the poor lubricity in water-soluble coolant as in the conventional O-ring Even if it is below, twisting at the time of sliding does not occur, so that damage to the elastic member caused by being damaged by the backup ring can be prevented. Furthermore, by making the elastic member and the backup ring of the above-mentioned materials, it is possible to prevent the durability of the seal member from being lowered due to increased coolant discharge pressure or chips or sludge. It is possible to prevent the leakage of the coolant and the deterioration of the disc spring due to the penetration of the coolant over a long period of time. As a result, the durability of the spindle device can be improved and the maintenance interval can be expanded.
上記実施の形態（実施例１）は、主軸５の前端面から工具ホルダ４のフランジ部後面４ｂにクーラントを供給しているが、図７に示すように、軸芯にクーラント供給路Ｒ１を備えたセンタースルー方式の工具ホルダ４０を使用する主軸装置Ｓ２（実施例２）にも使用可能である。当該形態は、センタースルー方式の工具ホルダ４０を使用すると共に、上記クランプ力増力機構３４に加え、さらに工具ホルダ４０の支持剛性を高めるために工具ホルダ４０の保持手段４１にもクランプ力増力機構４２を組み込んだものである。尚、前記実施形態と同一の部分には同一の符号を付けて説明を省略する。
このクランプ力増力機構４２は、ドローバー１５のクランプ方向への付勢によって、ドローバー１５の係合部外周面に形成した後側が小外径となる緩傾斜面と、コレット４１の各分割片の前記後内側突出部内周面に形成した後側が小内径となる緩傾斜面とが圧接して成る工具ホルダ４０のクランプ力増力機構４２を備えたスピンドル部品のクランプ装置として、詳しくは特開平９−７６１０５号公報に記載されているもので、工具ホルダ４０のフランジ部後面を主軸５の前端面に当接させる２面拘束方式として既に公知化し、テーパ孔８が従来の７／２４テーパとは異なりショートテーパーである。
図１０に示す当該形態は、主軸内に形成した工具ホルダ４０のテーパ部が嵌合するテーパ孔８のテーパを従来の７／２４テーパとして、従来の工具ホルダと互換性を持たせたことにより、ユーザーが既存の工具ホルダを流用可能なので経済的であり、２面拘束方式に比べて主軸か加工が容易なので、主軸装置の製造コストが低く抑えることができる。また、工具ホルダが主軸端面で支持されないので、工具ホルダ端面または、主軸端面に切粉が付着しても加工精度に対する影響が少ないので、安定した加工精度を得ることができる。
In the above embodiment (Example 1), the coolant is supplied from the front end surface of the
The clamping force boosting mechanism 42 is formed by the biasing of the
In the form shown in FIG. 10, the taper of the tapered
Ｓ１ 主軸装置（実施例１）
Ｓ２ 主軸装置（実施例２）
１ 工具ホルダ引込機構
２ 主軸駆動用モータ
２ａ 中空軸
３ クーラント供給手段
４ 工具ホルダ
５ 主軸
８ テーパ孔
１６ 通孔
１６ｃ 通孔
１８ コレット
１９ クーラント導入部材
２２ 皿バネ（ドローバー付勢手段）
２３ クランプ解除機構
２４ ピン部材
３０ シール部材
３１ シール部材
３２ シール部材
３３ シール部材
３４ 打消力発生機構
３５ シリンダ室
３６ 弾性部材（シール部材）
３６ａ 基部
３６ｂ 突部
３７ バックアップリング
３８ バックアップリング
Ｒ クーラント供給路
S1 Spindle device (Example 1)
S2 Spindle device (Example 2)
DESCRIPTION OF
23
Claims (5)
前記ドローバー付勢手段と前記ピン部材との間にシリンダ室を形成し、そのシリンダ室にドローバーの通孔から工具ホルダに供給されるクーラントの一部を供給するように構成し、ドローバー付勢手段によって工具ホルダのクランプ方向に引き込まれている状態のドローバーに対して、クーラント供給路及び前記クランプ解除機構のピン部材にかかるクーラントの液圧により生じる工具ホルダのクランプ解除方向の力を、クーラントの液圧により打消す方向の力を生じさせる打消力発生機構を備えた工作機械の主軸装置において、
断面非円形のシール部材を、前記工具ホルダ引込機構のコレットと、前記打消力発生機構のシリンダ室前後および前記クーラント導入部材が主軸内面と摺動する箇所に配設したことを特徴とする工作機械の主軸装置。 A tool holder retracting mechanism is provided in which a tool holder retracting mechanism for retracting and clamping the tool holder by sliding backward in the axial direction is provided in a hollow main shaft provided with a taper hole in which the taper portion of the tool holder is fitted to the front end portion. The mechanism connects a collet provided with a through hole serving as a coolant supply path to the front end portion of the draw bar provided with a through hole serving as a coolant supply path, and draw bar biasing means for biasing the collet in the clamping direction of the tool holder. The hollow shaft of the spindle drive motor is connected via a coolant introduction member inserted into the through hole at the rear end of the drawbar, the coolant supply means is connected to the rear end of the hollow shaft, and the tool holder is passed through the coolant supply path. The coolant can be supplied and a pin member that passes through the through hole of the draw bar in the orthogonal direction is fitted, and the draw bar is unclamped through the pin member. By extruding in direction, one with a clamp release mechanism for releasing the clamping of the tool holder against the drawbar biasing means,
A cylinder chamber is formed between the draw bar urging means and the pin member, and a part of the coolant supplied to the tool holder from the through hole of the draw bar is supplied to the cylinder chamber. With respect to the draw bar that is pulled in the clamping direction of the tool holder by the tool holder, the force in the clamping direction of the tool holder generated by the coolant pressure applied to the coolant supply path and the pin member of the clamping release mechanism is In the spindle device of a machine tool equipped with a canceling force generating mechanism that generates a force in the direction of canceling by pressure,
A machine tool characterized in that a seal member having a non-circular cross-section is disposed in a collet of the tool holder retracting mechanism, in front of and behind a cylinder chamber of the defeating force generating mechanism, and in a place where the coolant introduction member slides on the inner surface of the main shaft Spindle device.
断面矩形の基部とその基部から突設される突部を備え、突部の先端部が断面半円形をなし、全体がリング状に形成され、材質が水素化ニトリルゴムから成る弾性部材と、突部の側部に設けたフッ素樹脂から成る断面矩形のバックアップリングで構成したことを特徴とする請求項１記載の工作機械の主軸装置。 The sealing member,
A base having a rectangular cross section and a protrusion protruding from the base, the tip of the protrusion having a semicircular cross section, the whole being formed in a ring shape, and an elastic member made of hydrogenated nitrile rubber; 2. The spindle device for a machine tool according to claim 1, wherein the spindle device is constituted by a backup ring having a rectangular cross section made of a fluororesin provided on a side portion of the machine portion.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104827067A (en) * | 2015-05-25 | 2015-08-12 | 黄小东 | Long shaft double-head turning and clamping drive device and method |
| JP2020069565A (en) * | 2018-10-31 | 2020-05-07 | 日精ホンママシナリー株式会社 | Spindle for rotary tool |
| CN117718503A (en) * | 2024-02-07 | 2024-03-19 | 四川普什宁江机床有限公司 | Machine tool spindle |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01140902A (en) * | 1987-11-23 | 1989-06-02 | Emile Pfalzgraf | Attachment, bite holder and fixture being applied to tapered end face of bite and particularly having tapered shunk of no.7/24 cone |
| JPH02311206A (en) * | 1989-05-26 | 1990-12-26 | Brother Ind Ltd | Spindle device |
| JPH0514737U (en) * | 1991-08-02 | 1993-02-26 | 三菱電線工業株式会社 | Back-up ring |
| JPH0976105A (en) * | 1995-09-13 | 1997-03-25 | Nikken Kosakusho:Kk | Parts clamping device of spindle |
| JP2002028806A (en) * | 2000-07-14 | 2002-01-29 | Howa Mach Ltd | Spindle device |
| JP2008051285A (en) * | 2006-08-28 | 2008-03-06 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | Sealing structure |
| JP2008267449A (en) * | 2007-04-18 | 2008-11-06 | Nok Corp | Backup ring |
-
2009
- 2009-05-08 JP JP2009113472A patent/JP5424093B2/en active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01140902A (en) * | 1987-11-23 | 1989-06-02 | Emile Pfalzgraf | Attachment, bite holder and fixture being applied to tapered end face of bite and particularly having tapered shunk of no.7/24 cone |
| JPH02311206A (en) * | 1989-05-26 | 1990-12-26 | Brother Ind Ltd | Spindle device |
| JPH0514737U (en) * | 1991-08-02 | 1993-02-26 | 三菱電線工業株式会社 | Back-up ring |
| JPH0976105A (en) * | 1995-09-13 | 1997-03-25 | Nikken Kosakusho:Kk | Parts clamping device of spindle |
| JP2002028806A (en) * | 2000-07-14 | 2002-01-29 | Howa Mach Ltd | Spindle device |
| JP2008051285A (en) * | 2006-08-28 | 2008-03-06 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | Sealing structure |
| JP2008267449A (en) * | 2007-04-18 | 2008-11-06 | Nok Corp | Backup ring |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104827067A (en) * | 2015-05-25 | 2015-08-12 | 黄小东 | Long shaft double-head turning and clamping drive device and method |
| JP2020069565A (en) * | 2018-10-31 | 2020-05-07 | 日精ホンママシナリー株式会社 | Spindle for rotary tool |
| JP7016787B2 (en) | 2018-10-31 | 2022-02-07 | 日精ホンママシナリー株式会社 | Spindle for rotary tools |
| CN117718503A (en) * | 2024-02-07 | 2024-03-19 | 四川普什宁江机床有限公司 | Machine tool spindle |
| CN117718503B (en) * | 2024-02-07 | 2024-05-14 | 四川普什宁江机床有限公司 | Machine tool spindle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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