[发明专利]机床的主轴回转部用球轴承和使用该球轴承的机床的主轴回转装置

说明书

技术领域

本发明涉及在以铣床、车床、磨床、研磨(lapping)机为代表的机床中进行车削加工、磨削加工、研磨加工等的机床的主轴回转装置用球轴承和使用该球轴承的机床的主轴回转装置。 

背景技术

在铣床、车床、磨床等的机床中对主轴进行回转驱动的主轴回转装置的情况下，为了改善被切削材料(工件)的加工精度(例如，圆度、圆柱度、内外径尺寸精度)、加工面品位(例如，加工面的光泽度、纹理等)、加工面粗糙度等，要求装入在该主轴回转装置的旋转支撑部内来使用的轴承通常具有以下功能。 

(1)高精度(高旋转精度) 

(2)高刚性 

(3)低扭矩、低发热 

特别是，最近，具有数控功能的机床(所谓的NC机床)占了大部分，除了能以一台机床应对各种加工条件的NC车床、NC铣床、组合加工中心机床等NC机床以外，还出现了将组合加工中心机床的功能附加给NC车床的复合型NC机床。组合加工中心机床和复合型NC机床这样的多功能机床与专用机床相比机械构成要素多，而且一台机床需要的占地空间和高度方向的空间大。因此，轴承等的构成要素除了满足上述的(1)至(3)的功能以外，还要求节省空间。 

在这种多功能机床中，考虑了通过使安装有工具的主轴回转来实现多功能化，作为在这种机床的主轴回转装置中使用的轴承，以往使用以下形式的轴承。 

(1)十字交叉滚子轴承(参照图31) 

如图31所示，十字交叉滚子轴承具有在内圈1和外圈2之间自由滚动地配设有圆柱形的多个滚子的结构，可使用一个轴承承受径向载荷以及双向的轴向载荷和力矩载荷，并能节省空间。 

然而，十字交叉滚子轴承由于滚动体是滚子，并且滚子3的滚动接触面与轨道槽1a、2a线接触，因而扭矩大，而且由于装入到轴或壳体内时的少许变形而使线接触部分的接触状态变得不稳定，容易发生扭矩不均匀。并且，在用于机床的主轴回转部时，为了实现精度增高和刚性增高而大多向轴承施加预压，在该情况下，由上述变形引起的扭矩不均匀进一步增大。 

(2)四点接触球轴承(参照图32) 

如图32所示，四点接触球轴承具有在内圈4和外圈5之间自由滚动地配设有多个球6的结构，可使用一个轴承承受径向载荷以及双向的轴向载荷和力矩载荷，并能节省空间。 

在四点接触球轴承的情况下，由于滚动体是球，因而在承受纯轴向载荷的情况下，或者在轴向载荷比径向载荷有优势的情况下，扭矩比同尺寸的十字交叉滚子轴承小，另一方面，在径向载荷比轴向载荷有优势的情况下，或者在承受纯径向载荷的情况下，由于各球6与轨道槽4a、5a四点接触，因而球6与各轨道槽4a、5a的旋转滑动增大，扭矩也大。并且，与十字交叉滚子轴承一样，在用于机床的主轴回转部时，为了实现精度增高和刚性增高而大多向轴承施加预压，在该情况下，由于球6总是与内外圈轨道槽4a、5a四点接触，因而扭矩进一步增加。 

(3)两列组合球轴承(参照图33) 

如图33所示，两列组合球轴承具有将在内圈7和外圈8之间能转动地配设有多个球9的角接触球轴承等组合成两列的结构。在两列组合球轴承的情况下，在各个单列轴承中，球9与内外圈7、8的轨道槽之间是两点接触，因而尽管能实现扭矩降低，然而需要单列轴承的两倍的轴向空间，在小型化方面比不上十字交叉滚子轴承和四点接触球轴承。 

并且，在两列组合球轴承中，有以节省空间为目的具有将极薄壁的 深槽球轴承或角接触球轴承(参照图34)进行了组合的结构的两列组合球轴承。在使用这样将极薄壁的球轴承进行了组合的两列组合轴承来在壳体上自由旋转地支撑旋转轴的情况下，通常，如图35所示，使两列组合轴承的内圈7与形成在轴11端部的阶梯部12嵌合，通过利用由螺栓13紧固在轴11端部的内圈压板14按压该内圈7的自由端，从而将两列组合轴承的内圈7固定在旋转轴11上，使两列组合轴承的外圈8与在覆盖旋转轴11的壳体15端部形成的阶梯部16嵌合，通过利用由螺栓17紧固在壳体15端部的外圈压板18按压该外圈的自由端，从而将两列组合轴承的外圈8固定在壳体15上。