[发明专利]主轴装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种主轴装置，更详细地说是涉及一种具有防水功能、适用于机床的主轴装置。

背景技术

应用于机床等的主轴装置的旋转轴，通过高速旋转来进行对工件的切削加工或磨削加工。在进行加工时，一般而言，以对刀具和加工部位的润滑或冷却为目的，向加工部位供给大量的加工液。即，通过润滑，实现切削性能的提高、对加工刀头磨损的抑制、和工具寿命的延长等。此外，通过冷却来抑制刀具和工件的热膨胀，从而实现加工精度的提高；防止加工部位的热熔敷，从而实现加工效率的提高；和被加工面的表面性能的提高。并且由于主轴装置与加工部位的距离较近的缘故，主轴装置的前面也会被溅上大量的加工液。一旦加工液渗入轴承内部，则成为轴承润滑不良或烧伤等的原因，因此轴承的防水性能变得很重要。特别是在封入润滑脂(grease)润滑或补充润滑脂来进行润滑的轴承中，与将润滑油和空气一起供给的油气润滑、油雾润滑的轴承相比，轴承内部为低压，因此加工液容易渗入轴承内部，需要更高的防水性能。

作为普通防水构造，已知有油封或V环等接触式密封。然而，在将该接触式密封应用于配置于主轴上的轴承的dmn值为100万以上(更优选150万以上)的高速旋转中使用的主轴装置的情况下，存在接触式密封的接触部上产生的热量较多、密封部件磨损而难以在长期间内维持防水性能的问题。因此，在机床中，采用在主轴装置的前端部(工具侧)固定能够与旋转轴一体旋转的抛油环，并使该抛油环与壳体之间的间隙很小的非接触密封，即所谓的迷宫式密封来实现防水。高速旋转的抛油环与迷宫效应一起，在离心力的作用下使洒落在抛油环上的加工液抛甩向径向外侧，防止加工液渗入轴承内部。

利用了抛油环的离心力和迷宫效应的防水效果，在通过旋转高速化或采用大直径的抛油环来增大离心力，并且将抛油环与壳体之间的间隙设置得尽可能地小且长的情况下很有效。然而，如果高速旋转或者增大抛油环的直径，则作用于抛油环的离心力和周向应力也与之成正比地增加。

作为抑制离心力的影响的现有技术，公开有如下方案(例如参照专利文献1)：在将安装于工具的夹头插入到工具保持部的锥孔中，拧紧螺合在工具保持部的螺母来将刀具固定于工具保持部的工具支架中，在螺母的外周面卷绕碳纤维层，通过离心力实现抑制螺母的膨胀。

另外，在专利文献2中记载的旋转机的轴封装置，从旋转机的端盖突出的抛油环的前端部具有大直径锥面，随着抛油环的旋转，在锥面的作用下，而进行抛甩(脱离)作用，防止雨水或油从外部渗入。

另外，在专利文献3中记载的机床用主轴装置中的密封装置，将与主轴的前端部一体旋转的遮蔽板以隔开间隙地与壳体的前端面对向的方式配置，在遮蔽板与壳体的前端面之间设置有迷宫部。通过上述结构，防止与工件等碰撞而弹回的冷却介质渗入壳体的内部。

另外，在专利文献4中记载的机床用主轴装置，具备由主轴帽(spindlecap)和端面罩形成的迷宫式密封，该迷宫式密封以具备迷宫腔室的方式构成，通过将迷宫腔室的容积设定得较大，在冷却液从主轴帽与端面罩的间隙渗入迷宫腔室的情况下，从而实现迷宫腔室内的冷却液的压力降低，使冷却液的流动衰减。而且，无需从主轴与主轴箱的主轴壳体之间的间隙向主轴的前端侧供给大量的压缩空气，即可防止冷却液渗入主轴的轴承部。

另外，如图28所示，现有的主轴装置110是机床用的电动机内置式主轴装置，由两列前侧轴承150、150和两列后侧轴承160、160将旋转轴111以使其能够自由旋转的方式支撑在壳体100H中，其中，两列前侧轴承150、150支承旋转轴111的工具侧(前侧、轴向前方)，两列后侧轴承160、160支承旋转轴111的工具侧的相反侧(后侧、轴向后方)。壳体100H从工具侧起依次设有罩101、前盖103、外筒113、后侧壳体114、后盖105。通过将螺栓穿设在设置于外筒113的轴向前方的凸缘部113a的螺栓孔113b中，将外筒113固定于主轴箱的托架(均未图示)。

在旋转轴111的工具侧，设置有通过轴中心并沿轴向形成的工具安装孔124和内螺纹125。工具安装孔124和内螺纹125用于将刀具等未图示的工具安装于旋转轴111。此外，也可以将现有公知的牵引杆(未图示)以能够自由滑动的方式嵌插在旋转轴111的轴芯中，来取代工具安装孔124和内螺纹125。牵引杆具备均未图示的固定工具支架的夹头部，通过碟形弹簧的力，向与工具侧相反的方向施力。