JP5283112B2

JP5283112B2 - Spindle device

Info

Publication number: JP5283112B2
Application number: JP2008235054A
Authority: JP
Inventors: 守弘秀田; 靖宏稲増; 昭博望月
Original assignee: DMG Mori Co Ltd; Mori Seiki Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2008-09-12
Filing date: 2008-09-12
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2028-09-12
Also published as: JP2010064221A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a main spindle device for automatically replacing tools, and preventing a cut powder from being deposited by a centrifugal force caused by the rotation of a main spindle. <P>SOLUTION: A tool holder 4 and a draw bar 12 have a through-hole (a) extending in an axial direction. In the through-hole (a), a suction pipe 25 for sucking the cutting powder generated in machining is supported in a non-rotating state by a driving mechanism for driving the draw bar 12 in an unclamping direction. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、主軸頭と、該主軸頭により回転自在に支持された主軸と、該主軸の端部に共に回転するよう装着された工具ホルダと、前記主軸に共に回転するよう挿入され、前記工具ホルダをクランプ・アンクランプするドローバーとを備えた工作機械の主軸装置に関する。 The present invention provides a spindle head, a spindle that is rotatably supported by the spindle head, a tool holder that is mounted to rotate together at an end of the spindle, and a tool holder that is inserted to rotate together with the spindle. The present invention relates to a spindle device of a machine tool provided with a draw bar for clamping and unclamping a holder.

この種の主軸装置では、ワーク加工中に発生する切削粉の飛散を防止するために、例えば、特許文献１では、工具の周囲を囲むように切屑収納体を設けて切屑排出空間を形成し、該切屑収納体に吸引機構を接続して切削粉を吸引するようにしたものが提案されている。
特開平１０−４３９８８号公報 In this type of spindle device, in order to prevent scattering of cutting powder generated during workpiece machining, for example, in Patent Document 1, a chip container is provided so as to surround the periphery of the tool to form a chip discharge space, There has been proposed one in which a suction mechanism is connected to the chip container to suck cutting powder.
JP 10-43988 A

ところで、前記従来の主軸装置では、工具に装着された切屑収納体に吸引機構を接続する構造であることから、工具の自動交換ができないという問題がある。 By the way, since the conventional spindle device has a structure in which the suction mechanism is connected to the chip storage body mounted on the tool, there is a problem that the tool cannot be automatically replaced.

ここで、本件出願人は、前記工具の自動交換を可能とするために、工具ホルダ及びドローバーに吸引孔を貫通させて形成し、該吸引孔を介して切削粉を吸引することを検討している。この吸引孔を形成する場合、主軸と共に工具ホルダ，ドローバーが回転することから、遠心力により切削粉が工具ホルダやドローバーの吸引孔内面に付着し、場合によっては堆積してしまうという問題が懸念される。 Here, in order to enable automatic replacement of the tool, the applicant of the present application has considered that a suction hole is formed through the tool holder and the draw bar, and the cutting powder is sucked through the suction hole. Yes. When this suction hole is formed, the tool holder and the draw bar rotate together with the main shaft. Therefore, there is a concern that the cutting powder adheres to the inner surface of the suction hole of the tool holder or the draw bar due to centrifugal force and sometimes accumulates. The

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、工具の自動交換が可能であり、かつ主軸の回転に伴う遠心力により切削粉が堆積するのを防止できる主軸装置を提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a spindle device that can automatically change tools and that can prevent cutting powder from accumulating due to centrifugal force accompanying rotation of the spindle. Yes.

請求項１の発明は、主軸頭と、該主軸頭により回転自在に支持された主軸と、該主軸の端部に共に回転するよう装着された工具ホルダと、前記主軸の軸芯に共に回転するよう挿入され、前記工具ホルダをクランプ・アンクランプするドローバーとを備えた主軸装置であって、前記工具ホルダ及びドローバーには、軸芯方向に貫通する貫通孔が形成され、該貫通孔には、加工中に発生する切削粉を吸引する吸引パイプが非回転状態に挿入され、該吸引パイプの前端部は前記工具ホルダの貫通孔の後端部に配置固定された摺接部材内に摺接可能に挿入されて該工具ホルダと軸線方向に重なっていることを特徴としている。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a spindle head, a spindle rotatably supported by the spindle head, a tool holder mounted to rotate together with an end of the spindle, and a spindle center of the spindle. The tool holder and the draw bar are formed with a through-hole penetrating in the axial direction, and the through-hole is formed in the through-hole. A suction pipe that sucks cutting powder generated during machining is inserted in a non-rotating state, and the front end of the suction pipe can be slid into a sliding contact member that is disposed and fixed at the rear end of the through hole of the tool holder. And is overlapped with the tool holder in the axial direction .

請求項２の発明は、請求項１に記載の主軸装置において、前記吸引パイプは、前記ドローバーをアンクランプ方向に駆動する駆動機構により非回転状態に支持されていることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the spindle device according to the first aspect, the suction pipe is supported in a non-rotating state by a drive mechanism that drives the draw bar in an unclamping direction.

請求項１の発明に係る主軸装置によれば、工具ホルダ及びドローバーに形成された貫通孔に吸引パイプを非回転状態に挿入したので、吸引パイプにより吸引された切削粉に遠心力が作用にすることはなく、切削粉を堆積させることなくスムーズに吸引することができる。
また吸引パイプを貫通孔に装着された摺接部材により支持したので、回転するドローバーと非回転の吸引パイプとの間に生じる摩擦熱による影響を回避できる。 According to the spindle device of the first aspect of the present invention, since the suction pipe is inserted in the non-rotating state into the through hole formed in the tool holder and the draw bar, the centrifugal force acts on the cutting powder sucked by the suction pipe. It can be sucked smoothly without depositing cutting powder.
Further, since the suction pipe is supported by the sliding contact member mounted in the through hole, it is possible to avoid the influence of frictional heat generated between the rotating draw bar and the non-rotating suction pipe.

請求項２の発明では、吸引パイプを駆動機構により非回転状態に支持したので、新たな支持部材を設けることなく、既存の駆動機構を利用して吸引パイプを非回転状態に支持することができる。 In the invention of claim 2, since the suction pipe is supported in the non-rotating state by the driving mechanism, the suction pipe can be supported in the non-rotating state by using the existing driving mechanism without providing a new support member. .

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図１ないし図５は、本発明の一実施形態による主軸装置を説明するための図であり、図１は主軸装置のクランプ状態の断面図、図２は主軸のドローバー先端部分の断面図、図３はドローバー先端部分の拡大断面図、図４はドローバー後端部分の断面図、図５は主軸装置のアンクランプ状態の断面図である。 1 to 5 are views for explaining a spindle device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a sectional view of a spindle device in a clamped state, and FIG. 2 is a sectional view of a tip portion of a drawbar of the spindle. 3 is an enlarged cross-sectional view of the drawbar front end portion, FIG. 4 is a cross-sectional view of the drawbar rear end portion, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the spindle apparatus in an unclamped state.

図において、１は立形マシニングセンタ又は横形マシニングセンタ等の工作機械に備えられた主軸装置を示している。該主軸装置１は、マグネシウム合金，合成樹脂，あるいはセラミック等に乾式切削による加工を施すものである。 In the figure, reference numeral 1 denotes a spindle device provided in a machine tool such as a vertical machining center or a horizontal machining center. The spindle device 1 performs processing by dry cutting on magnesium alloy, synthetic resin, ceramic, or the like.

この主軸装置１は、コラムに支持された主軸頭２と、該主軸頭２により回転自在に支持された主軸３と、該主軸３の先端部に装着され、該主軸３と共に回転する工具ホルダ４と、該工具ホルダ４を主軸３にクランプ又はアンクランプするクランプ機構５とを備えている。 The spindle device 1 includes a spindle head 2 supported by a column, a spindle 3 rotatably supported by the spindle head 2, and a tool holder 4 that is attached to the tip of the spindle 3 and rotates together with the spindle 3. And a clamping mechanism 5 for clamping or unclamping the tool holder 4 to the main shaft 3.

前記主軸３は、軸芯に挿通孔３ａが形成された筒体からなり、軸方向両端部が軸受６，６を介して前記主軸頭２により回転自在に支持されている。 The main shaft 3 is formed of a cylindrical body having an insertion hole 3a formed in the shaft core, and both end portions in the axial direction are rotatably supported by the main shaft head 2 via bearings 6 and 6.

前記主軸頭２と主軸３との間には、該主軸３を回転駆動する主軸モータ７が配設されている。該主軸モータ７は、主軸頭２の内周面に固定されたステータ７ａと、主軸３の外周面に固定されたロータ７ｂとを対向させた構造を有する。 Between the spindle head 2 and the spindle 3, a spindle motor 7 for rotating the spindle 3 is disposed. The main shaft motor 7 has a structure in which a stator 7 a fixed to the inner peripheral surface of the main shaft head 2 and a rotor 7 b fixed to the outer peripheral surface of the main shaft 3 are opposed to each other.

前記主軸３の挿通孔３ａの先端部には、テーパ孔３ｂが形成され、該テーパ孔３ｂに前記工具ホルダ４が嵌合固定されている。 A tapered hole 3b is formed at the distal end of the insertion hole 3a of the main shaft 3, and the tool holder 4 is fitted and fixed in the tapered hole 3b.

前記工具ホルダ４は、刃具９と、該刃具９が取り付けられたホルダ本体１０とを有する。該ホルダ本体１０の軸芯には、装着孔１０ａが形成され、該装着孔１０ａに前記刃具９が装着されている。 The tool holder 4 includes a cutting tool 9 and a holder body 10 to which the cutting tool 9 is attached. A mounting hole 10a is formed in the shaft core of the holder body 10, and the blade 9 is mounted in the mounting hole 10a.

前記クランプ機構５は、前記主軸３の挿通孔３ａ内に該主軸３と共に回転するよう挿入され、前記工具ホルダ４をクランプ又はアンクランプするドローバー１２と、該ドローバー１２をアンクランプ方向に移動させる駆動機構１３とを有する。 The clamp mechanism 5 is inserted into the insertion hole 3a of the main shaft 3 so as to rotate together with the main shaft 3, and a draw bar 12 that clamps or unclamps the tool holder 4, and a drive that moves the draw bar 12 in the unclamping direction. And a mechanism 13.

前記ドローバー１２は、係合筒体１４と、該係合筒体１４の後端部が結合されたドローバー本体１５とを有する。前記係合筒体１４は、前記テーパ孔３ｂの近傍に配置されたコレット１６内に挿入され、該コレット１６を前記ホルダ本体１０の後端部に形成された係合段部１０ｂに係脱可能に係合させるよう構成されている。 The draw bar 12 includes an engagement cylinder 14 and a draw bar main body 15 to which a rear end portion of the engagement cylinder 14 is coupled. The engagement cylinder 14 is inserted into a collet 16 disposed in the vicinity of the tapered hole 3b, and the collet 16 can be engaged with and disengaged from an engagement step 10b formed at the rear end of the holder body 10. It is comprised so that it may engage with.

前記コレット１６は、これの基部１６ａを中心に前端の爪部１６ｂを径方向に拡開可能に構成されている。 The collet 16 is configured such that the front end claw portion 16b can be expanded in the radial direction around the base portion 16a.

前記係合筒体１４の前端にはカム１４ａが形成されている。該カム１４ａは、前記爪部１６ｂの内面に摺接しており、クランプ位置にあるとき該爪部１６ｂを前記係合段部１０ｂに係合させ（図１，図２参照）、アンクランプ位置にあるとき前記爪部１６ｂの係合を解除する（図５参照）。 A cam 14 a is formed at the front end of the engagement cylinder 14. The cam 14a is in sliding contact with the inner surface of the claw portion 16b, and when in the clamp position, engages the claw portion 16b with the engagement step portion 10b (see FIGS. 1 and 2) and moves to the unclamp position. At some time, the engagement of the claw portion 16b is released (see FIG. 5).

前記ドローバー本体１５と、主軸３の挿通孔３ａとの間には、ドローバー１２をクランプ方向に付勢する多数の皿ばね１７が介設されている。この皿ばね１７の付勢力により、係合筒体１４がクランプ方向（図１右方向）に移動すると、前記カム１４ａが爪部１６ｂを拡開させて係合段部１０ｂに係合させ、ホルダ本体１０を前記主軸３に嵌合固定させる。 A large number of disc springs 17 for biasing the draw bar 12 in the clamping direction are interposed between the draw bar main body 15 and the insertion hole 3 a of the main shaft 3. When the engagement cylinder 14 is moved in the clamping direction (rightward in FIG. 1) by the biasing force of the disc spring 17, the cam 14a expands the claw portion 16b to engage with the engagement step portion 10b, and the holder The main body 10 is fitted and fixed to the main shaft 3.

前記駆動機構１３は、前記主軸頭２の後端部に固定された固定部材１８と、該固定部材１８により進退可能に支持された押圧部材１９と、該押圧部材１９に接続された油圧シリンダ２０とを有する。 The driving mechanism 13 includes a fixing member 18 fixed to the rear end of the spindle head 2, a pressing member 19 supported by the fixing member 18 so as to be able to advance and retreat, and a hydraulic cylinder 20 connected to the pressing member 19. And have.

前記油圧シリンダ２０により押圧部材１９が移動し、押圧プレート２１を介してドローバー１２を皿ばね１７の付勢力に抗してアンクランプ方向（図１左方向）に移動させ、前記カム１４ａが爪部１６ｂの係合を解除し、ホルダ本体１０と主軸３のテーパ孔３ｂとの嵌合が解除される（図５参照）。 The pressing member 19 is moved by the hydraulic cylinder 20, the draw bar 12 is moved in the unclamping direction (left direction in FIG. 1) against the biasing force of the disc spring 17 via the pressing plate 21, and the cam 14a is a claw portion. The engagement of 16b is released, and the fitting between the holder body 10 and the tapered hole 3b of the main shaft 3 is released (see FIG. 5).

前記ドローバー本体１５の後端部１５ｂは、前記固定部材１８の軸芯部に配置された支持部１８ａ内に挿入され、該支持部１８ａにより回転自在に支持されている。 A rear end portion 15b of the draw bar main body 15 is inserted into a support portion 18a disposed on the shaft core portion of the fixing member 18, and is rotatably supported by the support portion 18a.

前記係合筒体１４のカム１４ａ内には、連結パイプ２２が同軸をなすよう挿入されており、該連結パイプ２２は締結部材２３によりホルダ本体１０内に固定されている。該連結パイプ２２内の前部にはカラー部材２４が挿入されている。 A connecting pipe 22 is inserted into the cam 14 a of the engaging cylinder 14 so as to be coaxial, and the connecting pipe 22 is fixed in the holder body 10 by a fastening member 23. A collar member 24 is inserted into the front portion of the connecting pipe 22.

前記工具ホルダ４及びドローバー１２の軸芯部には、軸方向に貫通する貫通孔ａが形成されている。この貫通孔ａは、前記刃具９に形成された第１貫通孔ａ１と、該第１貫通孔ａ１に続いて同軸をなすようホルダ本体１０に形成された第２貫通孔ａ２と、該第２貫通孔ａ２に続いて同軸をなすようドローバー１２に形成された第３貫通孔ａ３とを有する。 A through hole a penetrating in the axial direction is formed in the shaft core portion of the tool holder 4 and the draw bar 12. The through hole a includes a first through hole a1 formed in the cutting tool 9, a second through hole a2 formed in the holder body 10 so as to be coaxial with the first through hole a1, and the second through hole a1. It has the 3rd through-hole a3 formed in the draw bar 12 so that it may make a coaxial following the through-hole a2.

また前記ホルダ本体１０には、第２貫通孔ａ２に連通する複数の連通孔ａ４が形成されている。この各連通孔ａ４は、ホルダ本体１０の外周面に９０度角度ごとに、かつ半径方向に延びるよう形成されている。 The holder body 10 is formed with a plurality of communication holes a4 that communicate with the second through hole a2. Each communication hole a4 is formed on the outer peripheral surface of the holder main body 10 so as to extend in the radial direction every 90 degrees.

そして前記ドローバー１２の第３貫通孔ａ３内には、該貫通孔ａ３との間に僅かな隙間ｔを設けて吸引パイプ２５が非回転状態に挿入されている。 A suction pipe 25 is inserted in a non-rotating state in the third through hole a3 of the draw bar 12 with a slight gap t between the through hole a3.

該吸引パイプ２５は、ドローバー本体１５の後方から挿入され、前記カラー部材２４に僅かな隙間ｔ１を設けて対向している。このカラー部材２４，第１，第２貫通孔ａ１，ａ２は、前記吸引パイプ２５の内径と同じ径に設定されている。 The suction pipe 25 is inserted from behind the drawbar body 15 and faces the collar member 24 with a slight gap t1. The collar member 24, the first and second through holes a1, a2 are set to have the same diameter as the inner diameter of the suction pipe 25.

前記吸引パイプ２５の後端部２５ｂは、ドローバー本体１５から後方に延び、前記支持部１８ａを貫通して後方に突出している。 A rear end portion 25b of the suction pipe 25 extends rearward from the draw bar body 15 and protrudes rearward through the support portion 18a.

前記吸引パイプ２５の後端部２５ｂには、吸引排出パイプ２６が同軸をなすよう配置されている。該吸引排出パイプ２６は、前記主軸頭２から外部に導出され、不図示の吸引装置に接続されている。 A suction discharge pipe 26 is arranged coaxially at the rear end portion 25 b of the suction pipe 25. The suction / discharge pipe 26 is led out from the spindle head 2 and connected to a suction device (not shown).

前記吸引パイプ２５と吸引排出パイプ２６とは、前記支持部１８にボルト締め固定されたシールジョイント２７により気密に接続され、これにより外部空気が吸引されるのを防止している。このようにして吸引パイプ２５及び吸引排出パイプ２６は、固定部材１８により非回転状態に支持されている。 The suction pipe 25 and the suction discharge pipe 26 are hermetically connected by a seal joint 27 bolted and fixed to the support portion 18, thereby preventing external air from being sucked. In this way, the suction pipe 25 and the suction discharge pipe 26 are supported by the fixing member 18 in a non-rotating state.

前記吸引パイプ２５の前端部２５ａには、前記連結パイプ２２内に挿入固着された円筒状の摺接部材２８が摺接している。該摺接部材２８は、カーボン製のものであり、前記連結パイプ２２とカラー部材２４により軸方向移動不能に支持されている。 A cylindrical sliding contact member 28 inserted and fixed in the connecting pipe 22 is in sliding contact with the front end portion 25 a of the suction pipe 25. The sliding contact member 28 is made of carbon and is supported by the connecting pipe 22 and the collar member 24 so as not to move in the axial direction.

本実施形態によれば、工具ホルダ４及びドローバー１２の軸芯に貫通孔ａを形成し、該ドローバー１２の貫通孔ａ３内に吸引パイプ２５を非回転状態に挿入し、該吸引パイプ２５に吸引装置を接続したので、吸引パイプ２５により吸引された切削粉に主軸３の遠心力が作用にすることはなく、切削粉を堆積させることなくスムーズに吸引することができる。 According to this embodiment, the through hole a is formed in the axial center of the tool holder 4 and the draw bar 12, the suction pipe 25 is inserted into the through hole a 3 of the draw bar 12 in a non-rotating state, and the suction pipe 25 is sucked. Since the apparatus is connected, the centrifugal force of the main shaft 3 does not act on the cutting powder sucked by the suction pipe 25 and can be sucked smoothly without depositing the cutting powder.

また前記工具ホルダ４の刃具９及びホルダ本体１０の軸芯に貫通孔ａ１，ａ２２を形成するだけで済むので、自動工具交換装置による工具交換が可能である。 Moreover, since it is only necessary to form the through holes a1 and a22 in the cutting tool 9 of the tool holder 4 and the shaft core of the holder main body 10, the tool can be changed by an automatic tool changing device.

本実施形態では、前記吸引パイプ２５の後端部２５ｂを駆動機構１３の固定部材１８により非回転状態に支持したので、新たな支持部材を設けることなく、既存の駆動機構１３を利用して吸引パイプ２５を非回転状態に支持することができる。 In this embodiment, since the rear end portion 25b of the suction pipe 25 is supported in the non-rotating state by the fixing member 18 of the drive mechanism 13, suction is performed using the existing drive mechanism 13 without providing a new support member. The pipe 25 can be supported in a non-rotating state.

本実施形態では、前記吸引パイプ２５の前端部２５ａを、連結パイプ２２内に固着された摺接部材２８により摺動自在に支持したので、ドローバー１２と吸引パイプ２５との間に生じる摩擦熱による影響を回避できる。 In the present embodiment, since the front end portion 25a of the suction pipe 25 is slidably supported by the sliding contact member 28 fixed in the connecting pipe 22, frictional heat generated between the draw bar 12 and the suction pipe 25 is used. The impact can be avoided.

また前記摺接部材２８をカーボン製としたので、摩擦熱による吸引パイプ２５の磨耗を確実に防止できる。 Further, since the sliding contact member 28 is made of carbon, it is possible to reliably prevent the suction pipe 25 from being worn by frictional heat.

本発明の一実施形態による主軸装置の断面図である。It is sectional drawing of the main axis | shaft apparatus by one Embodiment of this invention. 前記主軸装置のドローバー先端部分の断面図である。It is sectional drawing of the draw bar front-end | tip part of the said main axis | shaft apparatus. 前記ドローバー先端部分の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the drawbar tip part. 前記ドローバー後端部分の断面図である。It is sectional drawing of the said draw bar rear-end part. 前記ドローバーのアンクランプ状態の断面図であるIt is sectional drawing of the unclamped state of the draw bar

符号の説明Explanation of symbols

１主軸装置
２主軸頭
３主軸
４工具ホルダ
１２ドローバー
１３駆動機構
２５吸引パイプ
ａ貫通孔 1 Spindle device 2 Spindle head 3 Spindle 4 Tool holder 12 Draw bar 13 Drive mechanism 25 Suction pipe a Through hole

Claims

主軸頭と、該主軸頭により回転自在に支持された主軸と、該主軸の端部に共に回転するよう装着された工具ホルダと、前記主軸の軸芯に共に回転するよう挿入され、前記工具ホルダをクランプ・アンクランプするドローバーとを備えた主軸装置であって、
前記工具ホルダ及びドローバーには、軸芯方向に貫通する貫通孔が形成され、
該貫通孔には、加工中に発生する切削粉を吸引する吸引パイプが非回転状態に挿入され、
該吸引パイプの前端部は、前記工具ホルダの貫通孔の後端部に配置固定された摺接部材内に摺接可能に挿入されて該工具ホルダと軸線方向に重なっている
いることを特徴とする主軸装置。 A main spindle head, a main spindle rotatably supported by the main spindle head, a tool holder mounted to rotate together with an end of the main spindle, and a tool holder inserted to rotate together with an axis of the main spindle; A spindle device having a draw bar for clamping and unclamping,
The tool holder and the draw bar are formed with through holes penetrating in the axial direction.
In the through hole, a suction pipe for sucking cutting powder generated during processing is inserted in a non-rotating state,
A front end portion of the suction pipe is slidably inserted into a sliding contact member disposed and fixed at a rear end portion of the through hole of the tool holder and overlaps the tool holder in the axial direction . A spindle device characterized by that.

請求項１に記載の主軸装置において、
前記吸引パイプは、前記ドローバーをアンクランプ方向に駆動する駆動機構により非回転状態に支持されていることを特徴とする主軸装置。 The spindle device according to claim 1,
The spindle device, wherein the suction pipe is supported in a non-rotating state by a drive mechanism that drives the draw bar in an unclamping direction.