JPS5923922B2 - 主軸台 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱変位を少なくした主軸台の改良に関するも
のである。

主軸を軸承する主軸台は、軸回転による軸受部の熱発生
によって、熱膨張し、主軸台各部に時間と共に不均等な
熱変位を生ずる。

一般に、金属加工機の主軸台の熱変位は、加工に直接関
与する主軸の回転中心を移動させるので、加工精度は著
しく害なわれる。

第１図には、前記した熱変位の影響を縮小せんとして考
案された主軸台の一実施例が示されている。

即ち、主軸３を軸承したヘッドストック２は、顎部４ａ
、４ｂを有していて、この顎部４ａ、４ｂの取付下面
は、主軸中心０と同一水平平面内に位置して、ベース１
の取付上面５ａ、５ｂに載置されている。

また、ベース１には、ヘッドストック２の主軸軸承部等
が入り込むための凹部が中央部に設けられている。

このような構造のヘッドストックでは、軸受部の発生熱
によって、ヘッドストック各部は主軸中心Ｏを境にして
左右に伸びるため、主軸中心Ｏは第１図の基準点Ｒ（例
えば刃先位置）に対して移動しない。

しかしながら、前記軸受部に発生した熱は、顎部４ａ、
４ｂからベース１に直接的に伝播されると共に、隙間７
、凹部６を経て、輻射等により、間接的に伝播されるの
で、ベース１には熱変位が生ずる。

第１図には、ベース１がＹ方向にε１だげ変位した状態
が示されているが、主軸中心ＯもＹ方向に、ε１だげ平
行移動する。

従って、前記実施例の主軸台も、ヘッドストック２を支
持するベース１の熱変位を考慮すると、ベース固定基準
面１に対しては主軸中心Ｏの移動が生じてしまい、高精
度な加工を均一に得るための主軸台としては、実用上人
きな問題を残している。

本発明の目的は、前記問題を考慮して、軸受部などに発
生した熱によっていかに主軸台が熱変位しようとも、基
準点Ｒ及びベース固定基準面に対する主軸中心の移動が
極めて少ない主軸台の提供にある。

以下本発明一実施例を図に従って詳細に説明する。

第２図に於いて、基準点Ｒ（たとえば刃先位置）からＸ
方向に距離ｒだけ離れた位置に主軸１８を軸承させたヘ
ッドストック８は、主軸１８を中心に左右対称に構成さ
れると共に、左右両側面に突出した顎部９ａ 、９ｂを
有している。

この顎部９ａ 、９ｂを結ぶ水平線は、主軸中心Ｐより
垂直上方に、成る定められた距離りだ゛げ離れて設けら
れている。

したがって、主軸軸承部は、前記顎部９ａ、９ｂに対し
て、下方に半楕円柱状に突出する。

ヘッドストック８は、前記顎部９ａ、９ｂを介して、ベ
ース１４に載置せしめられているが、このベース１４の
中央部には、前記ヘッドストツク８０半楕円柱状に突出
した軸受部との間に適当な隙間１５が得られるように、
凹部１６が設げられている。

さらにベース１４は、主軸中心線を含む垂直面に対し左
右対称な構造を成しており、前記顎部９ａ、９ｂを取付
けるための取付面１３ａ。

１３ｂが、左右に対称的な上面にそれぞれ設けられてい
る。

また、ヘッドストック８は、断熱材１１を介して、ポル
Ｎ７ｂと位置決めピン１７ａで左右均等にベース１４へ
固定されるが、この場斗＊合ヘッドストック８はベース
１４に対して、適当な隙間１５が得られるように固定さ
れる。

さらに、前記ベース１４の凹部１６とヘッドストック８
の軸受部との間には半円状の断熱材１２が設けられてい
る。

かくして、ヘッドストック８に発生した熱は、断熱材１
１，１２によって大部分遮断され、ベース１４への熱伝
播は極めて少なくなる。

以上の如（構成される本発明一実施例によると、ヘッド
ストック８及びベース１４はそれぞれ左右対称構造をな
しているので、主軸軸受部の発熱源から左右に均等に熱
伝播が行なわれ、それに伴う主軸台各部の熱変位も主軸
中心を境に左右均等に発生する。

従って、主軸中心は、基準点Ｒに対して左右方向（Ｘ方
向）に関しては、移動することはない。

一方、ヘッドストック８の主軸軸受部に発生した熱は、
断熱材１１，１２を通して、若干ではあるがベース１４
に伝播されるので、ベース１４の取付上面１３ａ 、１
３ｂは上方（十Ｙ方向）に熱変位する。

しかし、ヘッドストック８の主軸軸受部は、ベース１４
との取付面１０ ａ 、１０ ｂからｈだけ下った位置
に設けられているので、軸受部の発生熱によって距離り
に見合った量だけ下方（−Ｙ方向）に熱変位する。

即ち、ベース及びヘッドストックの熱変位はベース固定
基準１４に対して相殺され、主軸中心Ｐは上下方向に移
動しないことになる。

この場合、前記距離りは、次式で近似的に決定される。

但し、ヘッドストックとベースの熱膨張係数は同一のも
のと仮定する。

さて、上式を見ると、距離りはベース温度θｂとヘッド
ストック温度θｈとの比に左右されることが理解出来る
。

即ち、ベース温度θｂがヘッドストック温度θｈに近ず
く程（ヘッドストック８からベース１４への伝播熱が多
い程）、前記距離りは増加して、ベース高さＨに近ずく
。

前記距離りが大きくなると、第３図凹部１６は下方にさ
がり、ベース１４の剛性は低下する。

従って、前記距離りは小さい方が良い。

本発明一実施例では、ベース１４への熱伝播を少なくし
てベース温度θｂを小さく抑え、ベース１４の剛性低下
を防ぐために、断熱材１１，１２がヘッドストック８と
ベース１４との境界部に設けられている。

この場合、前記距離りを決めるヘッドストック温度θｈ
１ベース温度θｂはそれぞれ温度勾配が安定した時の温
度（サテユレート温度）であるため、温度勾配が安定す
るまで主軸中心Ｐはベース固定基準面１４′に対し若干
の移動を続ける。

第４図には、本発明一実施例の実験結果が示されている
。

図に於いて、■はヘッドストック変位曲線。

■はベース変位曲線。温度勾配が安定するまでのベース
固定基準面１４′に対する主軸中心Ｐの移動は、ヘッド
ストック変位とベース変位の差異δとなって生じ、変位
曲線■で表わされる。

主軸中心Ｐの前記移動δは、１ａ以内に収まることが実
験的に実証されている。

第５図は、本発明の他の実施例を示すもので、本発明に
基ず（主軸台を横巾ぐり装置に装架した場合である。

コラム２０に垂直懸架され、上下に案内されるベース２
１には、主軸中心Ｑを境にして上下対称なスピンドルヘ
ッド２２が取付けられている。

ベース２１に取付けられるべき、スピンドルヘッド２２
の取付面２３ａ 、２３ｂは、主軸中心Ｑより右方向に
距離りだげ偏った所に位置し、ベース２１との間に断熱
材２４が設けられている。

か（して、前記実施例に示すように、スピンドルヘッド
２２に発生した熱によって主軸中心Ｑは、案内基準面２
０ｂ及びベース下面２１ａに対して、移動することはな
い。

第６図は、本発明に基ずく主軸台を文中ぐり盤に適用し
た他の実施例である。

ベース３１はコラム３０の案内３０ａに案内されて、垂
直方向に可動的に設けられている。

ベース３１には、取付上面３５ａ、３５ｂを介してスピ
ンドルヘッド３２が固定されている。

スピンドルヘッド３２は垂直懸架の主軸を有し、この主
軸の回転中心Ｓを境に、図に於いて、左右対称な構造を
成している。

また、ベース３１への取付下面３３ａ 、３３ｂは、前
記実施例の如く、主軸中心Ｓよりｈだけ、図に於いて、
上方に位置して設けられている。

さらに、断熱材３４はベース３１とスピンドルヘッド３
２との間に設けられている。

かくの如くすれば、主軸中心Ｓは、スピンドルヘッド３
２に発生した熱によって、移動することはない。

以上の如く、本発明によれば、主軸台を左右対称な構造
にしているので、主軸の軸受部に発生した熱は主軸中心
を境に左右均等に分布されるので、熱変位も主軸中心を
境にして左右均等に生ずる。

さらに、主軸を有するヘッドストック（スピンドルヘッ
ド）とこのヘッドストックを支持するベースとは、ボル
トとピンで左右均等に締付けられていると共に、主軸軸
受部とベースとの間には適当な隙間が介在しているので
、ヘッドストック（スピンドルヘッド）の左右方向の変
位が、左右方向に定めたある基準点Ｒ（第２図）に対し
て主軸中心を移動させることはない。

従って、ヘッドストック（スピンドルヘッド）の熱変位
に主軸中心が影響されることはない。

又本発明によれば、ヘッドストック（スピンドルヘッド
）とベースとの熱変位の差に応じて主軸中心を取付面よ
り下げているので、ヘッドストック（スピンドルヘッド
）の下方への変位とベース取付面の上方への変位が相殺
され、主軸中心の上下移動は大巾に減少する。

さらに、本発明によれば、ヘッドストック（スピンドル
ヘッド）とそれを支持するベースとノ間に断熱材が設け
られているので、ベースの熱変位が少なく、取付面と主
軸中心との距離りも小さくすることが出来る。

従って、ヘッドストック軸受部が入り込むベース中央の
凹部が少な（て済むので、ベースは高い剛性を維持する
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来考案された主軸台の一実施例の正面図。 第２図は、本発明一実施例の横断面図。第３図は、本発
明一実施例の平面図。 第４図は、本発明一実施例の実験結果を示す熱変位曲線
。 第５図は、本発明の他の実施例を示す横断面。 第６図は、本発明の他の実施例を示す横断面。 図に於て、８・・・・・・主軸台（ヘッドストック）、
９ａ、９ｂ・・・・・・顎部、１１，１２・・・・・・
断熱材、１４・・・・・・支持体（ベース）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 基準固定上面に設けられ左右上端部の取付面を有し
   、中央を凹部を左右対象形に構成した支持体と、該支持
   体の左右取付面に設けられた第一の断熱部材と、該断熱
   部材上に顎部を介して設けられ前記支持体の中央四部に
   下部凸面を空間を隔てて対向した主軸頭と、該主軸頭の
   下部凸部と支持体の凹面との間に設けられた第二の断熱
   部材と、前記主軸頭の左右対象の中心で且つ前記支持体
   の取付面より下側にある交点を中心として回転自在に設
   けられた主軸とからなり、前記主軸頭の温度上昇によっ
   て生ずる主軸中心の前記取付面に対する熱変位量と前記
   支持体の温度上昇によって生ずる支持体の熱変位量とが
   支持体底面の基準面に対し互いに相殺するようにしたこ
   とを特徴とする主軸台。