机床的主轴装置及机床的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机床的主轴装置及机床。
【背景技术】
[0002]—直以来已知有使工具相对于工件相对移动而进行切削等加工的机床。机床具备主轴装置，该主轴装置包括装配工具的主轴和使主轴旋转的马达等。主轴装置通常以能够更换工具的方式形成，能够通过更换工具而进行多个种类的加工。
[0003]在专利文献I中，公开了一种能够变换主轴的轴承的预压，并与主轴的旋转速度相应地切换主轴的轴承组的周速度切换装置。公开了该切换装置在低速旋转时对配置于主轴的前侧的大轴承组施加预压的情况。开关活塞利用液压而移动，由此向大轴承组施加预压。另一方面，形成在高速旋转时不对大轴承组施加预压的状态。而且，公开了在开关活塞的端部形成有尖细锥形部，在压力流体的预压过大时吸收预压的情况。
[0004]在专利文献2中，公开了一种主轴装置，该主轴装置具备安装在对主轴进行支承的后轴承箱的外周面和主轴头的内壁上的隔板。隔板将后轴承箱支承于主轴头的壳体的内壁。公开了隔板虽然在轴向上一边弹性变形一边对主轴进行支承，但是在半径方向上具有高刚性并对主轴进行支承的情况。
[0005]在先技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本实用新型登记第3076394号公报
[0008]专利文献2:日本特公平7-37811号公报
【发明内容】
[0009]发明所要解决的课题
[0010]通常，机床能够通过提高对主轴进行支承的支承刚性来提高加工精度。例如，在进行切削工件的加工的情况下，能够以所希望的量进行切削。或者，能够进行增多一次切削的量的重切削加工。主轴装置以主要满足重切削加工的要求的方式设定支承刚性来制造。例如，主轴装置以满足在装配了大的工具直径的工具的情况下所要求的支承刚性的方式设
i+o
[0011]然而，根据工具的种类的不同，在加工过程中有时会在工具上产生振动。S卩，存在由于在对工件进行加工时被施加向工具的反力而在工具上产生振动的情况。当工具产生振动时，工件的加工面的加工精度下降，加工效率也会下降。尤其是在使用工具直径小的工具、工具长度大的工具进行切削等加工的情况下容易产生振动。例如，有时会利用小径的工具对加工面进行精加工。当将小径的工具装配于主轴装置进行加工时，工具自身的刚性小于主轴装置的主轴的支承刚性，因此有时会在工具上产生振动。例如，有时会产生所谓的颤振。其结果是，存在加工面上产生振纹等加工精度(加工面等级)或加工效率下降的情况。
[0012]这样，通常为了在重切削加工过程中提高加工精度，需要提高主轴的支承刚性。然而，当提高主轴的支承刚性时，使主轴的振动衰减的衰减性能下降，在工具直径减小等情况下，有时会产生振动。为了抑制利用小的工具直径的工具进行加工时产生的振动，考虑赋予工具自身使振动衰减的衰减功能。然而，在这种情况下，产生必须使用特别的工具而无法使用通常的工具这样的问题。
[0013]用于解决课题的方案
[0014]本发明的机床的主轴装置具备:主轴，所述主轴装配工具；轴承，所述轴承将主轴支承为能够旋转；轴承箱，所述轴承箱保持轴承；壳体，所述壳体在内部配置有主轴、轴承及轴承箱；刚性切换装置，所述刚性切换装置相对于壳体支承轴承箱，能够以低刚性及刚性高于低刚性的高刚性在内的多级的刚性切换支承轴承箱的支承刚性；及振动衰减装置，所述振动衰减装置设置在壳体与轴承箱之间，在刚性切换装置以低刚性支承轴承箱时工作。
[0015]在上述发明中，可以是，振动衰减装置由设置在壳体与轴承箱的接触部上的摩擦构件构成。
[0016]在上述发明中，可以是，刚性切换装置以使轴承箱在壳体的内部沿着主轴的旋转轴线移动的方式形成，轴承箱具有外表面的直径逐渐减小的锥形部，刚性切换装置通过使轴承箱移动并将锥形部按压于壳体，从而以高刚性支承轴承箱，通过使锥形部具有间隙，从而以低刚性支承轴承箱。
[0017]在上述发明中，可以是，具备板状构件，所述板状构件相对于壳体支承轴承箱，且配置成厚度方向与主轴的旋转轴线大致平行，轴承箱的配置有工具一侧的端部由刚性切换装置支承，与配置有工具一侧相反的一侧的端部由板状构件支承。
[0018]在上述发明中，可以是，机床的主轴装置具备位移传感器，所述位移传感器检测主轴相对于壳体的位移。
[0019]在上述发明中，可以是，刚性切换装置通常以高刚性支承轴承箱，在预先指定的工具装配于主轴时切换成以低刚性支承轴承箱。
[0020]在上述发明中，可以是，刚性切换装置在装配于主轴的工具的直径小于预先确定的值的情况下以低刚性支承轴承箱，在装配于主轴的工具的直径为预先确定的值以上的情况下以高刚性支承轴承箱。
[0021]本发明的机床具备前述的主轴装置，在通过刚性切换装置将轴承箱的支承刚性切换成低刚性时，将NC装置的工具长度偏移值改写成沿与主轴的旋转轴线的方向上的轴承箱的移动量相当的值。
[0022]发明效果
[0023]根据本发明，能够提供一种防止小径工具等的振动、提高工件的加工精度(加工面等级)和加工效率的机床的主轴装置及机床。
【附图说明】
[0024]图1是实施方式的主轴装置的局部概略剖视图。
[0025]图2是实施方式的主轴装置的轴承箱部分的放大概略剖视图。
[0026]图3是实施方式的主轴装置的轴承箱部分的另一放大概略剖视图。
[0027]图4是比较例的主轴装置的稳定极限线图。
[0028]图5是实施方式的主轴装置的稳定极限线图。
[0029]图6是说明实施方式的机床、CAD装置及CAM装置的概略图。
[0030]图7是实施方式的另一主轴装置的轴承箱部分的放大概略剖视图。
【具体实施方式】
[0031]参照图1至图7，说明本发明的实施方式的机床的主轴装置。使装配了工具的主轴旋转的主轴装置能够配置于任意的机床。例如，能够配置于卧式或立式的加工中心、铣床或键床等机床等。
[0032]图1是本实施方式的主轴装置的概略局部剖视图。主轴装置包括对工具2进行支承的主轴I和将主轴I配置于内部的壳体。本实施方式的壳体包括主轴头壳体10、前壳体11、以及前端壳体12。
[0033]本实施方式的主轴装置包括内装式的旋转机械。在主轴头壳体10的内表面上配置有定子7。在主轴I的外表面上配置有转子6。由定子7及转子6构成旋转机械。主轴I形成为圆柱状，在主轴头壳体10的内部旋转。
[0034]在本实施方式中，将主轴I的旋转轴线101延伸的方向中固定有工具2的一侧称为前侧，将与固定有工具2的一侧相反的一侧称为后侧。而且，将主轴I的旋转轴线101延伸的方向称为Z轴方向。主轴I的前侧的端部经由作为轴承的前轴承及保持前轴承的轴承箱14、15而支承于前壳体11。
[0035]前轴承将主轴I支承为能够绕旋转轴线101旋转。本实施方式的前轴承包括背对的一对角接触轴承21、以及滚子轴承22。本实施方式的滚子轴承22包括圆筒状的滚子。角接触轴承21即使在沿旋转轴线101的延伸方向相对于主轴I施力的情况下，也能提供抵抗该力的抵抗力。角接触轴承21具有抑制主轴I在旋转轴线101的延伸方向上移动的功能。
[0036]轴承箱14、15以覆盖角接触轴承21及滚子轴承22的方式形成。轴承箱14配置在前轴承与前壳体11之间。本实施方式的轴承箱14及轴承箱15相互固定。轴承箱14及轴承箱15由分体构件形成，但并不局限于该形态，也可以由一个构件一体地形成。这些前轴承及轴承箱14、15也配置于壳体的内部。
[0037]主轴I的后侧的端部经由后轴承及对后轴承进行支承的轴承箱17而支承于主轴头壳体10。后轴承将主轴I支承为能够绕旋转轴线101旋转。本实施方式的后轴承包括滚子轴承23。本实施方式的滚子轴承23包括圆筒状的滚子。滚子轴承23的外圈被轴承按压构件18按压向轴承箱17。滚子轴承23经由轴承箱17而支承于主轴头壳体10。
[0038]在主轴I的后侧的端部固定有螺母30。通过将螺母30拧紧，滚子轴承23的内圈经由套筒25及轴环26、27而固定于主轴I。而且，通过将螺母30拧紧，滚子轴承23的内圈陷入主轴I的锥形部而向滚子轴承23施加预压。
[0039]在主轴I的内部配置有沿着旋转轴线101延伸的拉杆42。拉杆42形成为