專利名稱：機床的主軸裝置的制作方法
機床的主軸裝置本申請請求2009年7月3日申請的日本專利申請?zhí)?009-158869號的優(yōu)先權(quán)的 權(quán)利，在本申請中援引其日本專利申請的說明書、附圖以及摘要的全部內(nèi)容。技術(shù)區(qū)域本發(fā)明涉及在機床等中使用的主軸裝置。
背景技術(shù)：
例如，在加工中心(machining center)中的主軸裝置中，為了維持主軸的旋轉(zhuǎn)精 度和主軸的剛性，對軸支承主軸的軸承賦予軸線方向的預壓。作為賦予該預壓的方式，提出 有根據(jù)主軸的旋轉(zhuǎn)速度切換預壓的預壓切換方式。例如，在日本特開昭60-139911號公報 中公開了如下的預壓切換方式設置根據(jù)主軸的旋轉(zhuǎn)速度沿軸向推壓軸承的外圈的驅(qū)動單 元，僅當主軸的旋轉(zhuǎn)速度比預定值大時利用驅(qū)動單元推壓軸承的外圈而使驅(qū)動軸承的外圈 變位，使內(nèi)外隔圈(spacer)的尺寸差減少，從而使施加于軸承的預壓減少。在日本特開昭60-139911號公報所記載的預壓切換方式中，僅伴隨著主軸的旋轉(zhuǎn) 速度的上升使預壓梯段性地下降，故成為無法針對所有各種加工都滿足的主軸特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述情形而做出的，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠得到針對所 有各種加工都滿足的主軸特性的機床的主軸裝置。本發(fā)明的特征在于，在數(shù)控程序中記載關(guān)于各種加工的信息，通過基于該數(shù)控信 息來控制預壓賦予單元，由此將賦予給滾動軸承的預壓量控制成為能夠針對各種加工分別 獲得最佳的主軸特性的預壓量。利用預壓量的控制，可實現(xiàn)高精度的加工。本發(fā)明的第二特征在于，通過在每一加工工序中在數(shù)控程序中記載最佳的預壓 量，能夠根據(jù)各加工工序?qū)ψ罴训念A壓量實現(xiàn)變更。而且通過直接記載預壓量，則無需在機 床側(cè)設置特別的預壓量的運算單元。本發(fā)明的第三特征在于，根據(jù)直接給加工帶來影響的刀具信息、工件(workpiece) 的種類、以及加工條件中的至少一個來對預壓量進行控制。能夠在刀具、工件上被賦予最佳 的預壓的狀態(tài)下進行加工，能夠提高工件的加工精度。本發(fā)明的第四特征在于，當預壓指令值在作為可控區(qū)域的預壓范圍外時，對其修 正使之包含在預壓的范圍內(nèi)。也就是，實際被控制的預壓被限制在預先設定的預壓的范圍 內(nèi)，因此能夠確保滾動軸承的剛性，或者防止?jié)L動軸承發(fā)熱、面壓力過度增加。本發(fā)明的第五特征在于，最大預壓為滾動軸承可正常進行軸支承的預壓，最小預 壓為主軸可正常旋轉(zhuǎn)的預壓，在最大預壓和最小預壓的范圍內(nèi)控制預壓。由此，使主軸的旋 轉(zhuǎn)穩(wěn)定，并能夠?qū)崿F(xiàn)軸承的長壽命化。本發(fā)明的第六特征在于，對賦予到前側(cè)滾動軸承和后側(cè)滾動軸承的至少一方的軸 承的預壓量進行控制。由于可選擇的主軸特性的范圍擴大，故能夠采用更為適合于各種加 工的主軸特性。
本發(fā)明的第七特征在于，以使賦予給前側(cè)滾動軸承和后側(cè)滾動軸承的預壓量不同 的方式對其進行控制。由于可選擇的主軸特性的范圍擴大，故能夠采用更為適合于各種加 工的主軸特性。本發(fā)明的上述以及其它的特征和優(yōu)點能夠通過參照附圖的以下對實施方式的說 明變得明確，對于相同或相當?shù)囊貥俗⑾嗤蛳嗨频姆枴?br>

圖I(A)是示出本發(fā)明的實施方式的主軸裝置的整體構(gòu)造的縱剖視圖，圖I(B)是 圖I(A)的A部的放大剖視圖。圖2是對賦予給圖1 (A)的滾動軸承的預壓量進行控制的預壓量控制單元的框圖。圖3是按照主軸的各旋轉(zhuǎn)速度設定軸承能夠正常地軸支承主軸的最大預壓和主 軸能夠正常旋轉(zhuǎn)的最小預壓的圖。圖4是對圖2的控制裝置的動作進行說明的流程圖。
具體實施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的各實施方式進行說明。圖1 (A)是示出本發(fā)明的實施方式的主軸裝置的整體構(gòu)造的縱剖視圖，圖1 (B)是 圖1 (A)的A部的放大剖視圖，圖2是對賦予給圖1 (A)的滾動軸承的預壓量進行控制的預 壓量控制單元的框圖。另外，在圖I(A)中，左右方向為軸線方向，設左方為前方?；诒緦?施方式的主軸裝置1設置在加工中心等的機床上，具有大致圓筒狀的主軸殼體11，該主軸 殼體11在內(nèi)周部具有收容空間110 ；主軸12，該主軸12配設在收容空間110內(nèi)；以及用于 軸支承該主軸12的前側(cè)部的兩對第一前側(cè)滾動軸承131、第二前側(cè)滾動軸承132和用于軸 支承主軸12的后側(cè)部的后側(cè)滾動軸承133。進一步，該主軸裝置1還具有預壓賦予裝置 3(相當于本發(fā)明的“預壓賦予單元”)，該預壓賦予裝置3用于對第一和第二前側(cè)滾動軸承 131、132賦予軸線方向的預壓；以及預壓量控制單元40，其被設置于機床的控制裝置4中， 對由預壓賦予裝置3賦予給第一及第二前側(cè)滾動軸承131、132的預壓量進行控制。在主軸12的旋轉(zhuǎn)軸中心形成有沿軸線方向延伸的桿孔(rod hole) 121。桿孔121 沿軸線方向貫通主軸12，且在前端形成有刀具安裝用錐部121a。在刀具安裝用錐部121a 的后方形成有開口夾(collet)收容部121b，在開口夾收容部121b的后方形成有直徑比開 口夾收容部121b的直徑大的彈簧收容孔121c。在彈簧收容孔121c的前端部固定有套筒 (sleeve) 122。桿15以能夠沿軸線方向移動的方式收容在桿孔121內(nèi)。桿15在長條狀的 軸部件151的后端部固定有直徑比軸部件151的直徑達的止擋件152。進一步，在桿15的 前端裝配有開口夾153。開口夾153設置成能夠在半徑方向擴大或縮小，從而形成為能夠把 持旋轉(zhuǎn)刀具T。在桿15被收容在桿孔121內(nèi)的狀態(tài)下，軸部件151的前端部能夠與套筒122的 內(nèi)周面進行滑動，止擋件152能夠與彈簧收容孔121c進行滑動。并且，在彈簧收容孔121c 內(nèi)的套筒122的后端部與止擋件152的前端面之間夾裝有多個碟形彈簧(belleville spring) 16，從而桿15相對于主軸12始終被朝后方施力。在主軸12的后方設有液壓缸17， 該液壓缸17具有缸殼(cylinder housing) 171和活塞172，缸殼171與主軸殼體11 一體化，活塞172以能夠沿軸向移動的方式設在缸殼171內(nèi)。當活塞172朝后方移動從而活塞 172與桿15之間的卡合被解除時，利用開口夾153把持旋轉(zhuǎn)刀具T的桿15通過碟形彈簧 16的作用力相對于主軸12后退。進而，旋轉(zhuǎn)刀具T嵌裝于主軸12的刀具安裝用錐部121a 并固定于主軸12。當活塞172朝前方移動從而活塞172與桿15卡合時，把持旋轉(zhuǎn)刀具T的 桿15克服碟形彈簧16的作用力相對于主軸12前進。進而，開口夾153的直徑擴大從而解 除對旋轉(zhuǎn)刀具T的把持。第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132是角接觸軸承，它們在前側(cè)主軸殼體Ila的收 容空間110內(nèi)的前方側(cè)沿軸線方向并列設置，后側(cè)滾動軸承133是圓柱滾子軸承，且配設在 收容空間110內(nèi)的后方側(cè)。第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132軸支承主軸12的旋轉(zhuǎn)刀具 T側(cè)即前側(cè)部，后側(cè)滾動軸承133軸支承主軸12的相對于旋轉(zhuǎn)刀具T位于比主軸12的前 側(cè)部更靠后側(cè)的后側(cè)部。在一對第一前側(cè)滾動軸承131的內(nèi)圈之間、一對第二前側(cè)滾動軸 承132的內(nèi)圈之間、以及第一前側(cè)滾動軸承131和第二前側(cè)滾動軸承132的內(nèi)圈之間配設 有圓筒狀的隔圈112a、112b、112c。主軸12的外周面嵌合于第一和第二前側(cè)滾動軸承131、 132以及隔圈112a、112b、112c的內(nèi)周部。進而，位于最前方的第一前側(cè)滾動軸承131的內(nèi) 圈抵接于形成在主軸12的前方端的凸緣部12a，螺合于主軸12的外周面的圓筒狀的內(nèi)圈按 壓件113抵接于位于最后方的第二前側(cè)滾動軸承132的內(nèi)圈。由此，第一和第二前側(cè)滾動 軸承131、132以及隔圈112a、112b、112c被固定于主軸12的外周面。在一對第一前側(cè)滾動軸承131的外圈之間、以及一對第二前側(cè)滾動軸承132的外 圈之間配設有圓筒狀的隔圈112d、112e。第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132以及隔圈112d、 112e由軸承支承筒111支承。該軸承支承筒111由大致圓筒狀的套筒114、大致圓環(huán)狀的 外圈按壓件115以及大致圓筒狀的活塞116構(gòu)成。在套筒114的大致中央內(nèi)周部形成有朝內(nèi)側(cè)突出的圓周凸部114a，在套筒114的 大致中央外周部形成有朝外側(cè)突出的凸緣部114c。套筒114的比圓周凸部114a更靠前方 側(cè)的內(nèi)周部的內(nèi)徑形成為與第一前側(cè)滾動軸承131以及隔圈112d的外徑大致相同，套筒 114的比圓周凸部114a更靠后方側(cè)的內(nèi)周部的內(nèi)徑形成為與活塞116的外徑大致相同。套 筒114的比凸緣部114c更靠前方側(cè)的外周部的外徑形成為與被分成兩部分的前側(cè)主軸殼 體Ila的一方(第一前側(cè)主軸殼體llaa)的內(nèi)徑大致相同，套筒114的比凸緣部114c更靠 后方側(cè)的外周部的外徑形成為與比分成兩部分的前側(cè)主軸殼體Ila的另一方(第二前側(cè)主 軸殼體Ilab)的內(nèi)徑大致相同。在外圈按壓件Il5的一方的端面形成有沿軸向突出的凸臺部115a。外圈按壓件 115的凸臺部115a的外徑形成為與套筒114的比圓周凸部114a更靠前方側(cè)的內(nèi)周部的內(nèi) 徑(第一前側(cè)滾動軸承131以及隔圈112d的外徑)大致相同。外圈按壓件115的外徑形 成為與第一前側(cè)主軸殼體Ilaa的外徑大致相同。在活塞116的前側(cè)內(nèi)周部形成有朝內(nèi)側(cè) 突出的圓周凸部116a?；钊?16的比圓周凸部116a更靠后方側(cè)的內(nèi)周部的內(nèi)徑形成為與 第二前側(cè)滾動軸承132以及隔圈112e的外徑大致相同。進而，第一前側(cè)滾動軸承131以及隔圈112d嵌合在套筒114的比圓周凸部114a 更靠前方側(cè)的內(nèi)周部。第二前側(cè)滾動軸承132以及隔圈112e嵌合在活塞116的比圓周凸 部116a更靠后方側(cè)的內(nèi)周部。進而，活塞116的外周面液密地嵌合在套筒114的比圓周凸 部114a更靠后方側(cè)的內(nèi)周部。第一前側(cè)主軸殼體Ilaa嵌合在套筒114的比凸緣部114c更靠前方側(cè)的外周部，第二前側(cè)主軸殼體Ilab嵌合在套筒114的比凸緣部114c更靠后方 側(cè)的外周部。通過形成為上述結(jié)構(gòu)，位于前方的第一前側(cè)滾動軸承131的外圈抵接于外圈按壓 件115的凸臺部115a，位于后方的第一前側(cè)滾動軸承131的外圈抵接于套筒114的圓周凸 部114a。位于前方的第二前側(cè)滾動軸承132的外圈抵接于活塞116的圓周凸部116a，位于 后方的第二前側(cè)滾動軸承132的外圈為自由狀態(tài)。進而，套筒114、第一前側(cè)主軸殼體llaa、 第二前側(cè)主軸殼體Ilab以及外圈按壓件115由從外圈按壓件115的前端面貫穿裝配的省 略圖示的螺栓緊固并一體化，第二前側(cè)主軸殼體Ilab通過省略圖示的螺栓被緊固于用于 收容機內(nèi)電動機(built in motor) 14的后側(cè)主軸殼體lib并與之一體化。如圖I(B)的A部放大剖視圖所示，在活塞116的前方外周面形成有由小徑部和大 徑部構(gòu)成的階梯差116b，在套筒114的比圓周凸部114a更靠后方側(cè)的內(nèi)周面形成有由能夠 與活塞116的小徑部和大徑部嵌合的大徑部和小徑部構(gòu)成的階梯差114b。進而，在各階梯 差116b、114b之間形成有環(huán)狀的液壓缸31。從形成于套筒114的大致中央外周側(cè)的凸緣部 114c的外周面穿設的油路32與該液壓缸31連通。與預壓賦予裝置3連接的管路33連接 于該油路32。預壓賦予裝置3由液壓泵34、減壓閥35以及安全閥36構(gòu)成，該預壓賦予裝置3在 預壓量控制單元40的控制下對液壓缸31供給與主軸12的旋轉(zhuǎn)速度等對應的液壓。即，來 自液壓泵34的最高液壓由安全閥36控制，直到最高液壓為止的范圍內(nèi)的任意的液壓都由 減壓閥35控制，并通過管路33和油路32供給至液壓缸31。由此，在液壓缸31中產(chǎn)生軸線 方向(前方和后方)的液壓，活塞116被朝后方側(cè)推壓而推壓第二前側(cè)滾動軸承132的外 圈，因此對第二前側(cè)滾動軸承132賦予預壓，進一步，由于主軸12朝后方移動并推壓第一前 側(cè)滾動軸承131的內(nèi)圈，因此也對第一前側(cè)滾動軸承131賦予預壓。機內(nèi)電動機14的定子141安裝于主軸殼體11的內(nèi)周面。在定子141的半徑方向 內(nèi)側(cè)，形成于主軸12的外周面的轉(zhuǎn)子142與定子141對置。通過對由定子141和轉(zhuǎn)子142 形成的機內(nèi)電動機14供給電力，主軸12與定子142 —起旋轉(zhuǎn)。主軸裝置1在將旋轉(zhuǎn)刀具T 安裝于頂端的狀態(tài)下使主軸12旋轉(zhuǎn)，從而對未圖示的工件實施加工。主軸12的旋轉(zhuǎn)速度 由配設在主軸12的后方的非接觸型的速度檢測器123檢測。如圖2所示，預壓賦予控制裝置4讀取輸入來的數(shù)控程序，并由預壓量控制單元40 對通過預壓賦予裝置賦予給第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132的預壓量的預壓指令值進 行運算。預壓量控制單元40具有預壓指令值生成部41 (相當于本發(fā)明的“預壓指令值生 成單元”)；預壓指令值修正部43 (相當于本發(fā)明的“預壓指令值生成單元”)，該預壓指令值 修正部43對從預壓指令值生成部41輸入的預壓指令值進行修正，以使其包含在從預壓范 圍存儲部42(相當于本發(fā)明的“預壓范圍存儲單元”)讀取的賦予預壓的范圍內(nèi)；以及預壓 控制部44(相當于本發(fā)明的“預壓控制單元”)，該預壓控制部44利用從預壓指令值修正部 43輸入的預壓指令值對預壓賦予裝置3進行控制。預壓初始值決定部41讀取輸入的數(shù)控程序，根據(jù)直接記載于數(shù)控程序中而由預 壓賦予裝置3賦予給第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132的預壓量、或者記載于數(shù)控程序中 所使用的旋轉(zhuǎn)刀具T的刀具信息、工件的種類、加工條件中的至少一個來生成預壓指令值。 其中，作為旋轉(zhuǎn)刀具T的刀具信息，由刀具種類、刀具所有元素、加工方法等。作為刀具種類，有砂輪、銑刀、立銑刀(endmill)、鉆頭、刃口材質(zhì)等。作為刀具所有元素，有刀具長、刀具 直徑等。作為加工方法，例如有銑加工中的上切、下切，鉆孔加工中的步進進給等。另外作 為工件的種類，有工件材質(zhì)、直徑、長度等。另外作為加工條件，有旋轉(zhuǎn)刀具T(主軸12)的 旋轉(zhuǎn)速度、進給速度(feedrate)、切削量(infeed)，切削幅度等。具體而言，通過預先解析或?qū)嶒灥惹蟪鲈诿恳患庸すば蛑袨樽罴训闹鬏S特性，在 用戶做成數(shù)控程序時，針對每一加工工序在數(shù)控程序中記載最佳的預壓量。在加工時，控制 裝置4解析數(shù)控程序，讀取其中記載的預壓量，預壓指令值生成部41將所讀取的預壓量向 預壓指令值修正部43輸出。此外，在其他例子中，通過預先解析或?qū)嶒炃蟪龈鶕?jù)所使用的旋轉(zhuǎn)刀具T的刀具 信息、工件的種類及加工條件等為最佳的主軸特性的預壓量，并以數(shù)據(jù)庫形式或映象形式 存儲在控制裝置4的省略圖示的存儲裝置中，在加工時，控制裝置4對數(shù)控程序進行解析， 從記載于其中的信息中讀取刀具信息、工件的種類及加工條件等，預壓指令值生成部41通 過參照上述數(shù)據(jù)庫或映像生成預壓指令值。其中，在刀具信息、工件的種類及加工條件等 中，既有例如如進給速度那樣可從普通的數(shù)控程序中讀取的信息，也有例如如工件的種類 那樣無法從普通的數(shù)控程序中獲得的信息。關(guān)于無法從普通的數(shù)控程序中獲得的信息，在 做成數(shù)控程序時進行預先記載，能夠活用控制裝置4的宏觀功能來進行解析即可。由于能夠在數(shù)控程序中記載與各種加工相關(guān)的信息，故通過按照該數(shù)控程序?qū)︻A 壓賦予裝置3進行控制，能夠?qū)①x予給第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132的預壓量控制為 對于各種加工可分別獲得最佳主軸特性的預壓量，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的加工。例如在數(shù)控程 序中針對每一加工工序記載最佳的預壓量，由此在每一加工工序中能夠容易地實現(xiàn)向最佳 預壓量的變更。另外，通過直接記載預壓量，無需在機床側(cè)設置特別的預壓量的運算單元。 另外，由于根據(jù)對加工直接影響的刀具信息、工件的種類及加工條件中的至少一個控制預 壓量，因此能夠在旋轉(zhuǎn)刀具T、工件被賦予最佳的預壓的狀態(tài)下進行加工，能夠提高工件的 加工精度。如圖3所示，按照主軸12的旋轉(zhuǎn)速度設定第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132能夠 正常地軸支承主軸12的最大預壓Pmax以及主軸12能夠正常旋轉(zhuǎn)的最小預壓Pmin，并將 最大預壓Pmax和最小預壓Pmin之間的區(qū)域設定成預壓賦予裝置3的可控區(qū)域的表預先存 儲在預壓范圍存儲部42中。最大預壓Pmax設定成隨著主軸12的旋轉(zhuǎn)速度變大而變小，最 小預壓Pmin設定成隨著主軸12的旋轉(zhuǎn)速度變大而變大。由于最佳的預壓根據(jù)主軸12的 旋轉(zhuǎn)速度而不同，因此，作為可控區(qū)域的預壓的范圍也設定成根據(jù)主軸12的旋轉(zhuǎn)速度而不 同，由此，能夠?qū)S承賦予與主軸12的旋轉(zhuǎn)速度對應的適當?shù)念A壓。按照主軸12的旋轉(zhuǎn)速度設定的最大預壓Pmax是能夠確保第一和第二前側(cè)滾動軸 承131、132的剛性并使主軸12的剛性最高的極限值，按照主軸12的旋轉(zhuǎn)速度設定的最小 預壓Pmin是能夠防止發(fā)熱或面壓力過度增加、并使第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132的壽 命最長的極限值。由此，預壓賦予控制裝置40對預壓賦予裝置3進行控制并對第一和第二 前側(cè)滾動軸承131、132賦予如下的預壓，由此能夠以最佳的狀態(tài)對主軸12的旋轉(zhuǎn)進行驅(qū)動 控制，所述預壓是根據(jù)主軸12的剛性以及第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132的長壽命化的 要求程度決定的最小預壓Pmin以上最大預壓Pmax以下的范圍內(nèi)的預壓。預壓指令值修正部43對從預壓指令值生成部41輸入的預壓指令值進行修正，以使其包含在從預壓范圍存儲部42讀取的預壓范圍內(nèi)。預壓控制部44對預壓賦予裝置3進 行控制，以使對第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132賦予的預壓與從預壓指令值修正部43輸 入的預壓指令值一致。由此，當預壓指令值超出作為可控區(qū)域的預壓的范圍時，預壓指令值 會被修正以包含在作為可控區(qū)域的預壓的范圍內(nèi)。也就是由預壓控制部44實際控制的預 壓被限制在預先設定的預壓的范圍內(nèi)，因此能夠確保第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132的 剛性、或者防止第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132的發(fā)熱或面壓力過度增加。在上述結(jié)構(gòu)的主軸裝置1中，參照圖4的流程圖對控制裝置4及預壓量控制單元 40的動作進行說明。首先，輸入數(shù)控程序進行解讀(步驟1、2)。之后，根據(jù)被直接記載于 數(shù)控程序而由預壓賦予裝置3賦予給第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132的預壓量、或者根 據(jù)記載于數(shù)控程序中所使用的旋轉(zhuǎn)刀具T的刀具信息、工件的種類及加工條件中至少一個 生成預壓指令值(步驟3)。判斷生成的預壓指令值是否高于與主軸12的旋轉(zhuǎn)速度對應的最大預壓(步驟4)。 之后，當生成的預壓指令值不高于與主軸12的旋轉(zhuǎn)速度對應的最大預壓時，判斷是否低于 與主軸12的旋轉(zhuǎn)速度對應的最小預壓(步驟5)。當生成的預壓指令值不低于與主軸12的 旋轉(zhuǎn)速度對應的最小預壓時，由于該預壓指令值包含在作為可控區(qū)域的預壓的范圍內(nèi)，因 此利用生成的預壓指令值對預壓賦予裝置3進行驅(qū)動控制，進而對第一和第二前側(cè)滾動軸 承131、132賦予軸線方向的預壓(步驟6)。當根據(jù)來自減壓閥35的信號判定對第一和第 二前側(cè)滾動軸承131、132賦予的預壓達到預壓指令值后(步驟7)，在該預壓狀態(tài)下對主軸 12進行旋轉(zhuǎn)控制(步驟8)。另外，當在步驟5中生成的預壓指令值低于與主軸12的旋轉(zhuǎn)速度對應的最小預壓 時，將該預壓指令值修正為與主軸12的旋轉(zhuǎn)速度對應的最小預壓的預壓指令值(步驟9)。 之后，根據(jù)修正后的預壓指令值控制預壓賦予裝置3，對第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132 賦予軸線方向的預壓(步驟6)。當根據(jù)來自減壓閥35的信號判定對第一和第二前側(cè)滾動 軸承131、132賦予的預壓達到預壓指令值后(步驟7)，在該預壓狀態(tài)下對主軸12進行旋轉(zhuǎn) 控制(步驟8)。另外，當在步驟4中生成的預壓指令值高于與主軸12的旋轉(zhuǎn)速度對應的最大預壓 時，將該預壓指令值修正為與主軸12的旋轉(zhuǎn)速度對應的最大預壓的預壓指令值(步驟10)。 之后，根據(jù)修正后的預壓指令值控制預壓賦予裝置3，對第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132 賦予軸線方向的預壓(步驟6)。當根據(jù)來自減壓閥35的信號判定對第一和第二前側(cè)滾動 軸承131、132賦予的預壓達到預壓指令值后(步驟7)，在該預壓狀態(tài)下對主軸12進行旋轉(zhuǎn) 控制(步驟8)。此外，在上述的實施方式中，雖然利用速度傳感器123來檢測主軸12的旋轉(zhuǎn)速度， 預壓指令值修正部43對預壓指令值進行修正以使預壓量進入到最大預壓Pmax與最小預壓 Pmin之間的區(qū)域，但作為主軸12的旋轉(zhuǎn)速度除了使用速度傳感器123的實際測量值以外， 還可使用對于軸狀12的指令旋轉(zhuǎn)速度。此時，由于主軸12的指令旋轉(zhuǎn)速度通過數(shù)控程序 等來決定，因此只要在數(shù)控程序中記載還采取了該指令旋轉(zhuǎn)速度的最佳的預壓量(即進入 到最大預壓Pmax與最小預壓Pmin之間的區(qū)域的預壓量)，即可省略上述的實施方式中的預 壓指令值修正部43。但是在實際的機床的使用過程中，有時會因作業(yè)者使用主軸倍率修調(diào) (override)功能而變更為與程序中指令的旋轉(zhuǎn)速度不同的主軸旋轉(zhuǎn)速度，因此如果假定該情況，則優(yōu)選使用由濕度傳感器123檢測出的實際測量值，利用預壓指令值修正部43修正 預壓指令值，使預壓量進入最大預壓Pmax與最小預壓Pmin之間的區(qū)域。并且，在上述的實施方式中，對下述結(jié)構(gòu)的主軸裝置1進行了說明作為軸支承主 軸12的旋轉(zhuǎn)刀具T側(cè)即前側(cè)部的軸承配置兩對第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132，作為對 主軸12的相對于旋轉(zhuǎn)刀具T位于比主軸12的前側(cè)部更靠后側(cè)的后側(cè)部進行軸支承的軸承 配置后側(cè)滾動軸承133，并對第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132賦予預壓，但是，也可以是 下述結(jié)構(gòu)的主軸裝置將后側(cè)滾動軸承133由圓柱滾子軸承變更為角接觸軸承或者圓錐滾 子軸承、并且設置用于對變更后的后側(cè)滾動軸承133也賦予預壓的活塞等液壓系統(tǒng)。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)的變形例的主軸裝置，能夠分別控制對第一和第二前側(cè)滾動軸承 131、132賦予的預壓和對后側(cè)滾動軸承133賦予的預壓，因此例如能夠進行如下的控制對 第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132以及后側(cè)滾動軸承133雙方賦予相同的預壓的控制；對 第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132以及后側(cè)滾動軸承133雙方賦予不同的預壓的控制；或 者是不對第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132以及后側(cè)滾動軸承133中的一方賦予預壓，僅 對另一方賦予預壓的控制。由此，能夠選擇的主軸特性的范圍進一步擴大，因此能夠得到更 適合于各種加工的主軸特性。并且，對將兩對第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132配置在比機內(nèi)電動機14更靠前 方的位置，并將后側(cè)滾動軸承133配置在后方的位置，由此來支承主軸12的結(jié)構(gòu)的主軸裝 置1進行了說明，但是，也可以形成為將一對前側(cè)滾動軸承配置在比機內(nèi)電動機更靠前方 的位置，并將一對后側(cè)滾動軸承配置在后方的位置，由此來支承主軸的結(jié)構(gòu)的主軸裝置。在 該情況下構(gòu)成為以使配置在比機內(nèi)電動機更靠前方的位置的一對圓錐滾子軸承的圓錐方 向相反的方式進行配置，用于賦予預壓的活塞等液壓系統(tǒng)以與上述實施方式同樣的方式構(gòu) 成。位于比機內(nèi)電動機更靠后方的位置的一對圓錐滾子軸承等也以同樣的方式構(gòu)成。另外， 作為前側(cè)和后側(cè)滾動軸承，可以是與實施方式同樣的角接觸軸承，但是，優(yōu)選后側(cè)滾動軸承 是圓錐滾子軸承。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)的變形例的主軸裝置，由于能夠分別控制對配設在比機內(nèi)電動機更 靠前方的位置的前側(cè)滾動軸承賦予的預壓和對配設在比機內(nèi)電動機更靠后方的位置的后 側(cè)滾動軸承賦予的預壓，因此例如能夠進行如下的控制對前側(cè)滾動軸承和后側(cè)滾動軸承 的雙方賦予相同的預壓的控制；對前側(cè)滾動軸承和后側(cè)滾動軸承的雙方賦予不同的預壓的 控制；或者是不對前側(cè)滾動軸承和后側(cè)滾動軸承的一方賦予預壓，僅對另一方賦予預壓的 控制。由此，能夠選擇的主軸特性的范圍進一步擴大，因此能夠得到更適合于各種加工的主 軸特性。并且，即便是在像本實施方式這樣的將第一和第二前側(cè)滾動軸承131、132配置在 比機內(nèi)電動機14更靠前方的位置從而支承主軸12的結(jié)構(gòu)的主軸裝置中，也能夠形成為分 別控制對第一前側(cè)滾動軸承131賦予的預壓和對第二前側(cè)滾動軸承132賦予的預壓的結(jié) 構(gòu)。即，形成為如下的結(jié)構(gòu)以使一對第一前側(cè)滾動軸承131的圓錐方向相反的方式進行配 置，用于賦予預壓的活塞等的液壓系統(tǒng)以與上述實施方式同樣的方式構(gòu)成，并以使一對第 一前側(cè)滾動軸承131的外圈離開的方式對一對第一前側(cè)滾動軸承131賦予預壓。一對第二 前側(cè)滾動軸承132等也以同樣的方式構(gòu)成。由此，能夠得到與變形例的主軸裝置同樣的作 用效果。
權(quán)利要求
一種機床的主軸裝置，具有主軸，該主軸保持旋轉(zhuǎn)刀具，并被驅(qū)動而進行旋轉(zhuǎn)；滾動軸承，該滾動軸承將該主軸軸支承為能夠旋轉(zhuǎn)；以及預壓賦予單元，該預壓賦予單元對該滾動軸承賦予沿軸線方向的預壓，所述機床的主軸裝置的特征在于，控制上述機床的控制裝置具有預壓量控制單元，所述預壓量控制單元根據(jù)輸入的數(shù)控程序來控制所述預壓賦予單元賦予給所述滾動軸承的預壓量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機床的主軸裝置，其特征在于， 所述預壓量被直接寫入在所述數(shù)控程序中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機床的主軸裝置，其特征在于，所述預壓量控制單元根據(jù)寫入在所述數(shù)控程序中的所使用的所述旋轉(zhuǎn)刀具的刀具信 息、工件的種類、以及加工條件中的至少一個來對所述預壓量進行控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項所述的機床的主軸裝置，其特征在于， 所述預壓量控制單元具有預壓指令值生成單元，該預壓指令值生成單元根據(jù)所述數(shù)控程序來生成所述預壓的指 令值；預壓范圍存儲單元，該預壓范圍存儲單元存儲作為預先設定的所述預壓賦予單元的可 控區(qū)域的所述預壓的范圍；以及預壓指令值修正單元，在所述預壓指令值生成單元中生成的所述預壓指令值超過從所 述預壓范圍存儲單元讀取的所述預壓的范圍時，所述預壓指令值修正單元對所述預壓指令 值進行修正，以使該預壓指令值包含在所述預壓的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機床的主軸裝置，其特征在于，所述預壓的范圍是所述軸承能夠正常軸支承的最大預壓和所述主軸能夠正常旋轉(zhuǎn)的 最小預壓之間的范圍，所述最大預壓被設定為隨著主軸的旋轉(zhuǎn)速度的增大而變小，所述最 小預壓被設定為隨著所述主軸的旋轉(zhuǎn)速度的增大而變大。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中的任一項所述的機床的主軸裝置，其特征在于，所述滾動軸承包括前側(cè)滾動軸承，該前側(cè)滾動軸承對所述主軸的所述旋轉(zhuǎn)刀具側(cè)即 前側(cè)部進行軸支承；以及后側(cè)滾動軸承，該后側(cè)滾動軸承對所述主軸的相對于所述旋轉(zhuǎn)刀 具位于比所述主軸的前側(cè)部更靠后側(cè)的后側(cè)部進行軸支承，所述預壓賦予單元對所述前側(cè)滾動軸承和所述后側(cè)滾動軸承中的至少一方賦予預壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 5中的任一項所述的機床的主軸裝置，其特征在于，所述滾動軸承包括前側(cè)滾動軸承，該前側(cè)滾動軸承對所述主軸的所述旋轉(zhuǎn)刀具側(cè)即 前側(cè)部進行支承；以及后側(cè)滾動軸承，該后側(cè)滾動軸承對所述主軸的相對于所述旋轉(zhuǎn)刀具 位于比所述主軸的前側(cè)部更靠后側(cè)的后側(cè)部進行軸支承，所述預壓賦予單元以使對所述前側(cè)滾動軸承賦予的預壓量和對所述后側(cè)滾動軸承賦 予的預壓量不同的方式對所述前側(cè)滾動軸承和所述后側(cè)滾動軸承雙方賦予預壓。
全文摘要
本發(fā)明提供機床的主軸裝置，由于能夠在數(shù)控程序中記載與各種加工相關(guān)的信息，故通過按照該數(shù)控程序?qū)︻A壓賦予裝置進行控制，能夠?qū)①x予給滾動軸承的預壓量控制為可獲得對于各種加工全部滿足的主軸特性的預壓量，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的加工。另外，在預壓指令值從作為可控區(qū)域的預壓的范圍脫離的情況下對修正預壓量進行修正而使其包含在預壓的范圍內(nèi)。即，由于實際被控制的預壓被限制在預先設定的預壓的范圍內(nèi)，因此能夠確保滾動軸承的剛性，或者防止?jié)L動軸承的發(fā)熱或面壓力過度增加。
文檔編號B23B19/02GK101941083SQ201010216820
公開日2011年1月12日 申請日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月3日
發(fā)明者大川雄司, 小椋一成, 柵木勝博, 芝田貴雅, 高島利治 申請人:株式會社捷太格特