KR0184782B1 - 주축냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작기계에 관련된 것으로, 특히 주축 베어링의 내, 외륜을 균일하게 냉각시킬 수 있어 공작기계의 가공정도를 향상시킬 수 있는 공작기계의 주축냉각장치에 관한 것이다. 종래의 공작기계에는 주축 베어링의 외륜을 주로 냉각시킬 수 있는 구조로 되어 있다. 종래의 공작기계에서는 베어링의 외륜과 내륜간에 열팽창의 차이가 심하게 발생되었다. 이에 따라 베어링에 과도한 예압이 걸렸다. 본 발명에 따른 주축냉각장치는 주축 베어링의 외륜과 내륜을 동시에 거의 균일한 정도로 냉각시킨다. 그러므로 베어링에는 열팽창에 기인한 과도한 예압이 걸리지 않는다. 본 발명에 따른 주축냉각장치를 이용하면 베어링, 더 나아가서는 공작기계의 수명이 연장된다. 또한, 베어링의 과도한 예압에 따른 베어링의 수명단축이 방지된다. 뿐만 아니라 공작기계의 가공정밀도도 향상된다. 본 발명의 장치는 공작기계에 이용된다

Description

주축냉각장치

제1도는 본 발명에 따른 주축냉각장치가 설치되어 있는 주축부근의 단면도이고,

제2도는 제1도 주축에 형성되어 있는 제2냉각액이동로의 배치를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 하우징 11 : 제1냉각액이동로

11a : 유입구 11b : 유출구

20 : 주축 21 : 제2냉각액이동로

30 : 모터 40 : 베어링

41 : 외륜 42 : 내륜

43 : 볼 50 : 공구

60 : 냉각액통 61 : 호스

본 발명은 공작기계에 관련된 것으로, 특히 주축 베어링의 내, 외륜을 균일하게 냉각시킬 수 있어 공작기계의 가공정도를 향상시킬 수 있는 공작기계의 주축냉각장치에 관한 것이다.

공작기계에는 공구를 장착하여 회전시키기 위한 주축이 있다. 주축은 공작물 가공시 필요에 따라 고속으로 회전된다. 주축이 고속으로 회전되면 많은 열이 발생된다. 이 열에 의해 주축과 베어링은 팽창된다. 주축과 베어링이 많이 팽창되면 베어링에 과도한 예압이 걸리게 된다. 베어링의 예압이 과도하게 되면 주축과 베어링에 무리가 따르고 공작기계의 가공정도가 저하된다. 뿐만 아니라, 베어링과 주축의 수명이 단축된다.

베어링과 주축의 수명을 연장하고 공작기계의 가공정도를 유지하기 위해서는 주축의 회전에 의해 발생되는 열을 식혀주기 위한 장치가 필요하다. 종래의 것은 베어링의 외륜만을 주로 냉각시킬 수 있는 구조로 되어 있다. 즉, 주축을 내부에 수용하여 지지하는 하우징에 냉각수의 이동로를 형성하여 주축과 하우징 및 베어링을 냉각시킬 수 있게 되어 있다.

종래의 공작기계에서는 베어링의 내륜과 외륜에 온도차가 심하게 발생되었다. 이에 따라 베어링의 내륜은 베어링의 외륜보다 많이 팽창하게 되고, 베어링에는 과도한 베어링 예압이 걸리게 되었다. 베어링의 과도한 예압은 많은 문제점을 야기한다. 베어링에 과도한 예압이 걸리면 공작기계의 가공정도가 저하된다. 뿐만 아니라, 베어링의 수명은 단축되고 심한 경우 공작기계 자체의 수명도 단축된다.

본 발명의 목적은 공작기계의 주축, 베어링의 내/외륜을 골고루 냉각시켜 주므로써 베어링에 과도한 예압이 걸리는 것을 방지하고 아울러 주축 등의 열팽창에 의해 야기되는 제반문제점을 줄일 수 있는 공작기계의 주축냉각장치를 제공하는데 있다.

이와 같은 본 발명의 목적은 공구를 장착할 수 있고 제자리 회전가능하게 설치된 주축, 상기 주축을 내부에 수용하여 상기 주축을 안정되게 지지하는 하우징 및 상기 주축과 상기 하우징 사이에 설치되어 상기 주축이 원할하게 회전될 수 있도록 하는 베어링을 구비하는 공작기계의 주축냉각장치에 있어서, 상기 하우징에 소정 경로를 따라 형성되고 상기 베어링의 외륜을 냉각시키기 위한 제1냉각액의 이동통로를 제공하는 제1냉각액이동로 및 상기 주축에 일정 경로를 따라 형성되고 상기 베어링의 내륜과 상기 주축을 냉각시키기 위한 제2냉각액의 이동통로를 제공하는 제2냉각액이동로를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축냉각장치에 의해 달성 가능하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 주축냉각장치가 설치되어 있는 주축부근의 단면도이고, 제2도는 제1도 주축에 형성되어 있는 제2냉각액이동로의 배치를 나타낸 도면이다. 제1도에는 하우징(10)이 도시되어 있다. 이 하우징(10)의 내부에는 주축(20)과 이 주축(20)을 회전시키기 위한 모터(30)가 설치되어 있다. 모터(30) 아래쪽의 하우징(10)과 주축(20) 사이에는베어링(40)이 배치되어 있다. 즉, 주축(20)은 하우징(10)의 지지를 받고 있으며, 모터(30)와 베어링(40)을 통해 제자리 회전할 수 있게 되어 있다.

베어링(40)은 크게 외륜(41), 내륜(42) 및 볼(43)로 구분할 수 있고, 외륜(41)과 내륜(42) 상호간은 자유롭게 회전유동할 수 있다.

제1도에 도시된 바와 같이 하우징(10)에는 제1냉각액이동로(11)가 형성되어 있다. 이 제1냉각액이동로(11)는 제1냉각액을 순환시켜 모터(30)와 주축(20)의 회전으로 발생되는 열에 의해 주축(20), 베어링(40) 등의 온도가 올라가는 것을 방지하기 위한 것이다. 제1냉각액이동로(11)는 제1냉각액이 유입되는 유입구(11a)와 제1냉각액이 배출되는 유출구(11b)를 구비하고 있다. 제1냉각액이동로(11)는 전체적으로 주축(20)의 길이방향으로 형성되어 있으며, 하단부 근방에서 베어링(40)쪽으로 꺾여져 베어링(40)의 외륜(41) 근방을 지나도록 되어 있다. 즉, 제1냉각액이동로(11)는 주로 베어링(40)의 외륜(41)을 냉각시키기 위한 것이다.

주축(20)에는 제2냉각액이동로(21)가 주축(20)의 길이방향으로 형성되어 있으며, 제2도에 도시된 바와 같이 주축(20) 외주면의 가장자리 근방을 따라 소정 간격을 두고 다수 형성되어 있다. 주축(20)과 베어링(40)의 내륜(42)을 균일하게 냉각하기 위해서는 제2냉각액이동로(21)는 제2냉각액을 통과시키며 주축(20)과 베어링(40)의 내륜(42)을 주로 냉각시키기 위한 것이다. 제2냉각액으로는 절삭유를 사용하는 것이 좋다. 그 이유는 제2냉각액이동로(21)를 거친 제2냉각액을 모아서 공작물과 주축(20)에 장착되어 있는 공구(50)를 식히며 절삭성을 향상시키는 절삭유를 재사용할 수 있도록 하기 위함이다.

주축(20)의 아래쪽 끝단에는 냉각액통(60)이 설치되어 있다. 이 냉각액통(60)은 제2냉각액이동로(21)를 거친 제2냉각액을 한곳에 모아서 절삭유로 사용하기 위한 것이다. 이 냉각액통(60)에는 공구(50)와 공작물의 절삭면에 제2냉각액을 공급하기 위한 호스(61)가 연결되어 있다.

즉, 제1도 하우징(10)에 형성한 제1냉각액이동로(11)를 통해 베어링(40)의 외륜(41)을 냉각시키고, 동시에 주축(20)에 형성한 제2냉각액이동로(21)를 통해 베어링(40)의 내륜(42)을 냉각시킬 수 있다. 따라서, 베어링(40)의 외륜(41)과 내륜(42)은 균일하게 냉각된다. 물론, 주축(20) 등 기타의 부분도 베어링(40)과 비슷한 온도로 냉각된다.

따라서, 베어링(40)의 외륜(41)과 내륜(42)은 거의 동일한 온도를 유지하며 열팽창량도 아주 극미하게 된다. 그러면 베어링(40)에 과도한 예압이 걸리지 않는다. 물론, 주축(20)도 제2냉각액이동로(21)를 통해 냉각되므로 주축(20)의 길이방향의 열팽창이 줄어들어 가공정밀도가 더욱 향상된다.

한편, 제2냉각액이동로(21)를 거치며 주축(20)과 베어링(40)의 내륜(42)을 냉각시킨 제2냉각액은 냉각액통(60)에 모이게 되고, 호스(61)를 통해 공구(50)와 공작물의 절삭면에 뿌려지게 된다. 즉, 제2냉각액은 절삭유로 사용된다.

이상, 제1도와 제2도를 통하여 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 주축냉각장치가 설치된 공작기계에서는 주축 베어링의 외륜과 내륜이 동시에 균일하게 냉각되므로 베어링에 과도한 예압이 걸리지 않는다. 따라서, 주축이 안정화된다. 동시에 제2냉각액을 절삭유로 사용하므로써 절삭유 공급에 따른 제반장치를 간단화할 수 있다. 또한, 주축의 열팽창도 예방되므로 가공정밀도도 향상된다.

즉, 본 발명에 따른 주축냉각장치를 이용하면 열팽창에 따른 공작기계의 가공정밀도 저하, 베어링의 수명단축 및 기계의 수명단축을 막을 수 있다.

Claims (4)

1. 공구를 장착할 수 있고 제자리 회전가능하게 설치된 주축, 상기 주축을 내부에 수용하여 상기 주축을 안정되게 지지하는 하우징 및 상기 주축과 상기 하우징 사이에 설치되어 상기 주축이 원활하게 회전될 수 있도록 하는 베어링을 구비하는 공작기계의 주축냉각장치에 있어서, 상기 하우징에 소정 경로를 따라 형성되고 상기 베어링의 외륜을 냉각시키기 위한 제1냉각액의 이동통로를 제공하는 제1냉각액이동로 및 상기 주축에 일정 경로를 따라 형성되고 상기 베어링의 내륜과 상기 주축을 냉각시키기 위한 제1냉각액의 이동통로를 제공하는 제2냉각액이동로를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축냉각장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2냉각액 이동로는 상기 주축의 길이방향으로 형성되고 상기 주축의 가장자리 근방을 따라 소정 간격을 두고 다수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축냉각장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 주축의 하단에는 상기 제2냉각액 이동로를 통과한 제2냉각액을 모으기 위한 냉각액통이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축냉각장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 냉각액통에는 공작물 가공시 상기 주축에 장착된 공구와 상기 공구에 의해 가공되는 공작물에 상기 냉각액통에 모인 상기 제2냉각액을 분사하기 위한 호스가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 공작기계의 주축냉각장치.