机床的主轴装置及机床的制作方法_3

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承轴承箱14时工作。
[0062]抑制主轴I的振动的摩擦构件65优选采用即使在微小的振动下也相对于轴承箱14平滑地滑动的构件。例如,摩擦构件65优选由静摩擦系数与动摩擦系数之差小的材质形成。或者,摩擦构件65优选为低摩擦滑动件。
[0063]本实施方式的摩擦构件65由氟树脂形成。氟树脂是静摩擦系数为动摩擦系数的1.0倍?1.1倍左右的材质。因此,即使在微小振幅的振动下,摩擦构件65也相对于轴承箱14平滑地滑动。能够有效地将振动能量转换成热能。而且,即使产生颤振也能够有效地使颤振摩擦衰减。而且,在本实施方式的主轴装置中,在活塞部14c的前侧形成有油室63。因此,控制油也向摩擦构件65的表面移动,也能得到由控制油引起的粘性衰减的效果。
[0064]而且,本实施方式的摩擦构件65固定于前端壳体12,但并不局限于该形态,也可以配置于轴承箱相对于壳体滑动的部分。例如,摩擦构件也可以配置于轴承箱。
[0065]隔板31优选以径向上的刚性足够大的方式形成。而且,隔板31的旋转轴线101的延伸方向上的弹性力优选为适度大。这样的隔板31可以由金属形成。
[0066]在图4示出在比较例的主轴装置上安装小径的工具而进行了加工模拟时的稳定极限线图。比较例的主轴装置不具备本实施方式的刚性切换装置,始终以高支承刚性支承主轴。在图5示出在本实施方式的主轴装置上安装小径的工具而进行了加工模拟时的稳定极限线图。图5示出利用刚性切换装置以低支承刚性支承了主轴时的状态。横轴表示主轴的转速,纵轴表示工具的切入量。而且,示出使用小径的立铣刀作为工具时的结果。
[0067]如图4所示可知,当在以高刚性支承了主轴的状态下使用小径的工具时产生颤振,表示稳定极限线的下限的切入量变得非常低。与此相对,如图5所示可知,以低刚性支承主轴,而且,使用摩擦构件通过摩擦衰减来减少振动,由此表示稳定极限线的下限的切入量大于比较例。
[0068]本实施方式的主轴装置即使在容易产生工具的振动的状态下,也能够增大切入量、进行稳定的加工。即,本实施方式的主轴装置能够提高加工精度(加工面品质)、加工效率。这可认为是因为,通过降低主轴的支承刚性,能够使主轴以与工具的振动相同的振动模式振动,而且,通过摩擦构件的滑动能够使该振动衰减。这样,本实施方式的主轴装置能够抑制在工具本身上产生的振动。尤其是能够有效地使在使用了小径的工具、工具长度较长的工具、或易振动的工具等时产生的振动衰减。而且,通过将支承刚性切换为高刚性,即使在使用大径的工具等情况下也能够以高加工精度、加工效率进行加工。
[0069]此外,作为工具,可以举例示出边旋转边进行加工的工具,且可以举例示出立铣刀。而且,作为产生颤振等振动的工具直径,可以举例示出1mm以下的情况。例如,在使用工具直径为1mm以下的立铣刀的情况下,优选以低支承刚性支承主轴I。在使用工具直径大于1mm的立铣刀的情况下,优选以高支承刚性支承主轴I。
[0070]参照图2及图3,在密封构件16与前端壳体12之间形成有间隙。在形成有该间隙的区域中,在前端壳体12上配置有位移传感器66。位移传感器66对主轴I在Z轴方向上相对于壳体的位移进行检测。而且,在前端壳体12与螺母29之间形成有间隙。在形成有该间隙的区域中,在前端壳体12上配置有位移传感器67。位移传感器67对主轴I在Y轴方向上相对于壳体的位移进行检测。
[0071]而且,在与Y轴及Z轴正交的X轴方向(垂直于纸面的方向)上,配置有对主轴I相对于壳体的位移进行检测的位移传感器。X轴方向的位移传感器配置在相对于Y轴方向的位移传感器67绕旋转轴线101旋转了 90。的位置。这样,本实施方式的主轴装置具备对主轴I相对于壳体移动时的位移进行检测的多个传感器。
[0072]在利用液压装置8使轴承箱14、15移动了的情况下,检测Z轴方向的位移的位移传感器66能够检测出是否进行了所希望的移动量的移动。而且,基于位移传感器66的输出,能够修正轴承箱14、15的移动量pz。而且,在工件的加工期间中,在位移传感器66的输出脱离了预先确定的范围内的情况下,能够判别为主轴I的支承刚性异常。在这种情况下,能够进行使工件的加工停止的控制。而且,例如,能够进行在操作面板上显示警报等的控制。
[0073]而且,通过检测Y轴方向的位移的位移传感器67的输出、及检测X轴方向的位移的位移传感器的输出,能够检测出在工件的加工期间中主轴I的位移、振动状态。例如,在工件的加工期间中,当在X轴方向或Y轴方向上检测到脱离允许范围的振动的振幅的情况下,能够进行使加工停止的控制。而且,能够在操作面板上显示通知异常的警报。
[0074]这样,通过具备对主轴相对于壳体的位移进行检测的位移传感器,能够快速地检测移动装置的异常,能够避免在加工精度下降的状态下继续进行加工。
[0075]本实施方式的轴承箱14的配置有工具一侧的端部由刚性切换装置支承。轴承箱14的与配置有工具一侧相反的一侧的端部由隔板31支承。通过采用该结构,在低支承刚性的情况下,能够有效地使主轴I振动。而且,通过使用隔板31进行支承,能够在径向上以高支承刚性支承轴承箱14,另一方面,能够在轴承箱14的旋转轴线101的方向上允许微小的移动。
[0076]此外,隔板31优选配置成与锥形部14a空出规定的间隔。通过空出规定的间隔,能够在位于在轴向上分离的两个部位的位置对主轴I进行支承。能够更可靠地以高支承刚性支承主轴I。而且,优选将隔板31配置于与摩擦构件65分离的位置,从而使主轴有效地振动。
[0077]而且,参照图3,在使用小径的工具等情况下使主轴I沿Z轴方向移动移动量pz而进行加工。因此,在工件的加工面上会产生移动量pz的加工误差。接下来,说明在利用机床加工工件时对移动量PZ的加工误差进行修正的控制。
[0078]在图6示出本实施方式的工件的加工系统的概略图。本实施方式的加工系统具备数控机床85、以及生成向机床85输入的输入数值数据84的装置。利用CAD (computer aideddesign:计算机辅助设计)装置81来设计工件的形状。CAD装置81将工件的形状数据82供给到CAM (computer aided manufacturing:计算机辅助制造)装置83。
[0079]机床85具备对加工或工件的移动等进行控制的控制装置。本实施方式的控制装置包括NC (数值控制:Numerical Control)装置86。CAM装置83基于形状数据82生成用于向NC装置86输入的输入数值数据84。输入数值数据84包括例如表示使用规定的工具2时的工具顶端点的路径的数据。输入数值数据84例如由X轴、Y轴及Z轴的坐标值构成。
[0080]机床85的NC装置86基于输入数值数据84对各轴伺服马达87进行驱动。各轴伺服马达87包括X轴伺服马达、Y轴伺服马达及Z轴伺服马达等。由此,能够使工具2相对于工件相对移动。
[0081]在输入至NC装置86的输入数值数据84中包括工具直径。本实施方式的NC装置86对于工具2的工具直径是否不足预先确定的值进行判别。NC装置86在使用的工具2的工具直径不足预先确定的值的情况下,以低刚性对轴承箱14、15的控制进行支承。S卩,刚性切换装置在固定于主轴I的工具2的直径不足预先确定的值的情况下,进行使轴承箱14、15向前侧移动的控制。
[0082]另一方面,NC装置86在使用的工具不为小径的情况下,进行以高刚性支承轴承箱14、15的控制。S卩,刚性切换装置在固定于主轴I的工具2的直径为预先确定的值以上的情况下,进行使轴承箱14、15向后侧移动的控制。
[0083]这样,本实施方式的机床根据装配的工具而改变支承主轴的支承刚性,能够谋求加工精度的提高。
[0084]机床在具备自动更换工具的自动工具更换装置的情况下,能够检测出装配有工具直径小于预先确定的值的工具的情况,控制刚性切换装置,从而以低支承刚性进行支承。而且,能够检测出装配有工具直径为预先确定的值以上的工具的情况,控制刚性切换装置,从而以高支承刚性进行支承。在自动地更换工具的情况下,参照图1,通过控制装置驱动液压缸5,能够将固定有工具2的工具支架3从主轴I拆下或安装。
[0085]而且,NC装置86在以低支承刚性支承主轴I的情况下,能够进行使工具2的Z轴方向的工具长度偏移与轴承箱14的移动量pz相当的值的控制。通过进行这样的控制,能够对在以低支承刚性进行支承时产生的Z轴方向的加工
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