主轴装置的制造方法
【专利摘要】在内嵌有自由侧轴承的轴承套筒(16)的外周面与后轴承座(33)的内周面之间，形成有冷却介质能够流动的冷却路径(40)。冷却路径(40)形成在轴承套筒(16)的外周面，包括：第1环状槽(41A)，其配置在套筒的轴向一端侧；第2环状槽(41B)，其配置在轴向另一端侧；以及一条螺旋状的螺旋槽(47)，其一端部与第1环状槽连通，另一端部与第2环状槽连通，冷却介质被供给到第1环状槽，在冷却路径中流动的冷却介质被从第2环状槽排出。
【专利说明】
主轴装置
技术领域
[0001]本发明涉及主轴装置，更详细而言，涉及工作母机主轴、高速马达、离心分离机、或者涡轮冷冻机等高速旋转的旋转机械的主轴装置。
【背景技术】
[0002]工作母机主轴的高速化得到显著的发展，作为用于使主轴能够高速化的润滑方法，采用油气润滑、油雾沫润滑。另外，作为其他润滑方法，从环境保护的观点而言，还重新研究了不会将润滑油排出到外部的润滑脂润滑，并与使用了在高速旋转下耐烧伤性优异的轻量的陶瓷滚动体(例如氮化硅等)的滚动轴承一起被采用。
[0003]另外，作为高速旋转主轴的驱动方法，与齿轮驱动、带驱动、或者基于联轴器的直联驱动相比，在主轴内内置有马达的、所谓的马达内置主轴占据大部分。
[0004]在这样的构成的高速主轴中，除了来自支承主轴的滚动轴承的发热以外，来自内置的马达(定子及转子)的发热也较大。在工作母机主轴的情况下，当主轴的温度上升较高时，会产生热变形而加工精度下降。因此，为了抑制主轴的温度上升，采用了对主轴外筒即轴壳从外部流过冷却油的手段。热膨胀所导致的主轴的变形是以成为固定侧的前侧轴承为原点而在轴向发生的，因此，很多情况下，对固定侧即前侧轴承及马达的定子的外周部进行冷却。
[0005]例如，作为对来自前侧轴承的发热进行抑制的以往的冷却装置100，如图11所示，在内嵌有对主轴101的前侧进行支承的一对前侧轴承102、103的前轴承座104的外周面设置圆周方向槽105。而且，使冷却介质在前轴承座104的外周面与其他壳体106的内周面之间循环而冷却前侧轴承102、103。
[0006]另外，在专利文献I中公开了如下工作母机中的主轴冷却装置:在配置于前侧轴承与后侧轴承之间的内圈隔圈上设置冷却介质路径，利用从栗等加压输送的冷却介质来冷却内圈隔圈。
[0007]另一方面，成为自由侧轴承的后侧轴承与前侧轴承相比较，很多情况下使用尺寸稍微小的轴承(例如，在轴承内径尺寸的方面，比固定侧轴承小Φ 1?Φ 30mm左右的尺寸)。因此，轴承的dmn值较小，相应地，温度上升较少。另外，后侧轴承由于是自由侧、及主轴后部的热变形对加工精度带来的影响度与前侧轴承相比较小(例如，即使旋转轴相对于非旋转零件在轴向相对膨胀，主轴后侧也会向后方滑动移动，难以体现在安装刀具的主轴前侧的变位中)等理由，很多情况下，在后侧轴承上不会附加构造复杂的冷却构造。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:日本国实开平4一 133555号公报
【发明内容】
[0011]本发明欲解决的问题
[0012]不过，最近的高速主轴增加了所使用的轴承的dmn值为100万以上、或者超过150万、进而200万以上的类型，与此同时，后侧轴承的dmn值也增加，发热变大。当后侧轴承的发热较大时，由于轴承的内部温度的上升，因此，润滑油粘度会下降，有可能会因在滚动接触部等处的油膜形成不良而发生烧伤。
[0013]因此，在图12所示的冷却装置110中，考虑了将周边构造简化，并将后侧轴承冷却。在此情况下，将内嵌有对主轴1I的后侧进行支承的一对自由侧轴承112、113的套筒114内嵌于后轴承座115，在该后轴承座115的外周面设置圆周方向槽116。而且，使冷却介质在后轴承座115的外周面与其他壳体117的内周面之间循环，冷却自由侧轴承112、113。
[0014]但是，在图12所示的构造中，冷却部配置在从发热部(轴承112、113)向径向离开的位置，另外，以间隙配合嵌合的套筒114与后轴承座115之间的热传递效率较低，因此，存在冷却效率较低这种问题。因此，有可能虽然后轴承座被冷却，但套筒未被高效率地冷却，且后轴承座与套筒之间的间隙变小而发生滑动不良。因此，有可能在前侧轴承(固定侧轴承)与后侧轴承(自由侧轴承)间产生热膨胀所导致的顶压载荷，在轴承上负荷过大载荷而轴承发生损伤。或者，发生预紧变化而成为发生异常噪音、异常振动的主要原因。
[0015]本发明是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于提供一种主轴装置，高效率地抑制来自后侧轴承的发热所导致的温度上升，能够实现后侧轴承的寿命延长、即主轴装置的寿命延长，并且提高加工精度。
[0016]用于解决问题的方案
[0017](I)一种主轴装置，具有:
[0018]壳体；
[0019]旋转轴，其相对于该壳体相对旋转自如；
[0020]固定侧轴承，其内圈外嵌于所述旋转轴的一端侧，外圈固定于所述壳体；
[0021]套筒，其在所述旋转轴的另一端侧配置在所述壳体内，能够在所述旋转轴的轴向移动；以及
[0022]自由侧轴承，其内圈外嵌于所述旋转轴的另一端侧，外圈内嵌于所述套筒，
[0023]所述主轴装置的特征在于，
[0024]在相互对置的所述套筒的外周面与所述壳体的内周面之间，形成有冷却介质能够流动的冷却路径，
[0025]所述冷却路径形成在所述套筒的外周面或所述壳体的内周面，包括:第I环状槽，其配置在所述套筒的轴向一端侧;第2环状槽，其配置在所述套筒的轴向另一端侧，以及一条螺旋状的螺旋槽，其一端部与所述第I环状槽连通，另一端部与所述第2环状槽连通，
[0026]所述冷却介质被供给到所述第I环状槽，在所述冷却路径中流动的所述冷却介质被从所述第2环状槽排出。
[0027](2)如(I)所述的主轴装置，其特征在于，
[0028]在所述冷却路径的轴向两侧，配置有将所述套筒的外周面与所述壳体的内周面之间液密地密封的环状的弹性部件。
[0029](3)如(I)或(2)所述的主轴装置，其特征在于，
[0030]在所述套筒的与所述壳体的内周面相面对的外周面的两端缘部、或所述壳体的内周面的两端缘部形成有倒角部。
[0031](4)如(I)?(3)中的任一项所述的主轴装置，其特征在于，
[0032]所述第I环状槽、所述第2环状槽、所述螺旋槽的至少任一个槽的侧壁面相对于与所述轴向正交的方向倾斜地形成。
[0033]发明效果
[0034]根据本发明的主轴装置，在相互对置的套筒的外周面与壳体的内周面之间，形成有冷却介质能够流动的冷却路径。冷却路径形成在套筒的外周面或壳体的内周面，包括:第I环状槽，其配置在套筒的轴向一端侧;第2环状槽，其配置在套筒的轴向另一端侧；以及一条螺旋状的螺旋槽，其一端部与第I环状槽连通，另一端部与第2环状槽连通。由此，能够将内嵌有轴承的套筒直接冷却，能够将自由侧轴承高效率地冷却。另外，由于轴承的内部温度下降，从而难以产生因在旋转中的滚动接触部、保持架引导表面等处的粘度下降而导致的润滑油膜断裂，防止润滑不良所导致的寿命下降、轴承的烧伤。而且，将壳体和套筒这两部件同时冷却，因此，两部件的半径方向收缩量均一，滑动部的间隙(壳体与套筒的间隙)不会窘迫，能够防止间隙不足所导致的滑动不良的发生。并且，冷却路径内的冷却介质的流动顺畅，通过将套筒整体均匀地冷却，从而不会产生冷却所导致的变形畸变。其结果是，也不会发生内嵌的轴承的畸变，以较高的精度维持主轴的旋转精度，主轴的加工精度良好。
【附图说明】
[0035]图1是本发明的主轴装置的第I实施方式的剖视图。
[0036]图2是图1所示的自由侧轴承附近的放大剖视图。
[0037]图3是用于说明环状槽的、与示出套筒的外周面的图2对应的局部剖视图。
[0038]图4是环状槽的剖视图。
[0039]图5A是作为变形例的环状槽的剖视图。
[0040]图5B是作为变形例的环状槽的剖视图。
[0041 ]图5C是作为变形例的环状槽的剖视图。
[0042]图6是在外周面两端缘部形成有倒角部的套筒的局部剖切侧视图。
[0043]图7是在环状槽的台肩部形成有倒角部的套筒的局部剖切侧视图。
[0044]图8是本发明的主轴装置的第2实施方式的自由侧轴承附近的放大剖视图。
[0045]图9是用于说明环状槽的、与示出套筒的外周面的图8对应的局部剖视图。
[0046]图10是将自由侧轴承的冷却构造的不同所导致的温度上升进行比较而示出的图表。
[0047]图11是示出以往的固定侧轴承的构造的剖视图。
[0048]图12是示出以往的自由侧轴承的构造的剖视图。
[0049]附图标记说明
[0050]10主轴装置
[0051]11 壳体
[0052]12旋转轴
[0053]13固定侧轴承
[0054]14自由侧轴承
[0055]16轴承套筒(套筒)
[0056]16b套筒的外周面
[0057]18,23 外圈
[0058]19、24 内圈
[0059]28、30、40、49 冷却路径
[0060]31壳体主体[0061 ]32前轴承座
[0062]33后轴承座(壳体)
[0063]33a壳体的内周面
[0064]41A、41C 第I环状槽
[0065]41B、41D 第2环状槽
[0066]Al Al K 螺旋槽
[0067]43倒角部
[0068]45 O形环(弹性部件)
[0069]51 供给口
[0070]52 排出口
【具体实施方式】
[0071]以下，基于附图详细说明本发明的主轴装置的各实施方式。
[0072](第丨实施方式)
[0073]首先，参照图1来说明本发明的第I实施方式的主轴装置的整体构成。
[0074]主轴装置10包括:壳体11;旋转轴12，其在一端(图中左侧)安装未图示的工具，相对于壳体相对旋转自如;一对固定侧轴承(在本实施方式中，是角接触球轴承)13、13，其配置在旋转轴12的前端侧(图中左侧)；一对自由侧轴承(在本实施方式中，是角接触球轴承)
14、14，其配置在旋转轴12的后端侧(图中右侧)；以及套筒15，其内插于壳体11并能够在轴向滑动移动。
[0075]壳体11具有:大致圆筒形状的壳体主体31;前轴承座32，其嵌合固定在壳体主体31的前端侧；以及后轴承座33，其嵌合固定在壳体主体31的后端侧。在前轴承座32的前端连结固定有前盖34，在后轴承座33的后端连结固定有后盖36。
[0076]在内嵌于壳体主体31的内周面31a的套筒29上固定有内置马达37的定子38。另外，在旋转轴12的轴向中间部与定子38对置地固定有转子39，利用定子38所产生的旋转磁场来提供旋转力而旋转驱动旋转轴12。在套筒29的外周面形成有圆环状的多个槽29a，通过内嵌于壳体主体31从而在与内周面31a之间形成冷却路径28。
[0077]固定侧轴承13、13的外圈18、18内嵌于前轴承座32，内圈19、19外嵌于旋转轴12，将旋转轴12前端侧旋转自如地支承。固定侧轴承13、13的外圈18、18隔着外圈隔圈20被前轴承座32的台阶部32a和前盖34夹持，在轴向被定位于前轴承座32。内圈19、19隔着内圈隔圈21被旋转轴12的前侧台阶部12a和拧合于旋转轴12的螺母22夹持，在轴向被定位于旋转轴12。在前轴承座32的外周面形成有圆环状的多个槽32b，通过内嵌于壳体主体31，从而在与壳体主体31的内周面31b之间形成冷却路径30。
[0078]在后轴承座33的内周面33a嵌合有能够在轴向移动的大致圆筒形状的轴承套筒16。另外，在轴承套筒16的工具安装侧的相反侧的端面，利用未图示的螺钉安装有从轴承套筒16的外周面向径向外侧延伸的外圈压块17。此外，轴承套筒16和外圈压块17构成套筒15。
[0079]在后轴承座33上，形成有在其工具安装侧的相反侧的端面(图中右侧面)开口的多个弹簧室55，与从轴承套筒16向径向外侧延伸的外圈压块17的凸缘部分的工具安装侧端面对置。螺旋弹簧56被收容在弹簧室55中并被夹装在外圈压块17的凸缘部分与弹簧室55之间。螺旋弹簧56对套筒15付与轴向(图中右方向)的弹性力，由此，对固定侧轴承13、13及自由侧轴承14、14付与定压预紧。
[0080]自由侧轴承14、14的外圈23、23内嵌于轴承套筒16，内圈24、24外嵌于旋转轴12，将旋转轴12的后端侦.转自如地支承。自由侦_承14、14的外圈23、23隔着外圈隔圈25被轴承套筒16的台阶部16a和外圈压块17的圆环状凸部17a夹持而在轴向被定位于轴承套筒16。内圈24、24隔着内圈隔圈26被旋转轴12的后侧台阶部12b和拧合于旋转轴12的螺母27夹持而在轴向被定位于旋转轴12。
[0081]如图2及图3所示，在轴承套筒16的外周面16b设置有:第I环状槽41A，其形成在套筒15的轴向一端侧;第2环状槽41B，其形成在套筒15的轴向另一端侧；以及一条螺旋状的螺旋槽47，其一端部与第I环状槽41A连通，另一端部与第2环状槽41B连通。通过将轴承套筒16嵌合于后轴承座33的内周面33a，从而第I环状槽41A、第2环状槽41B、及螺旋槽47在相互对置的轴承套筒16的外周面与后轴承座33的内周面33a之间形成冷却路径40。在该冷却路径40中流动冷却油等冷却介质。
[0082]另外，供给图1所示的冷却路径40的冷却介质的供给路径57的供给口51以朝向位于最靠内置马达37侧的第I环状槽41A开口的方式形成，排出冷却介质的排出路径58的排出口52以朝向离开内置马达37最远的第2环状槽41B的方式开口，以与供给口51错开180°的位相设置。而且，从未图示的栗加压输送的冷却介质被从供给口 51供给并在冷却路径40内流动，将冷却路径40周围冷却后，从排出口 52排出。通过将冷却介质从接近内置马达37的第I环状槽41A供给，从而能够利用更低温的冷却介质来冷却发生热量较大的、即温度容易变高的部分，能够高效率地进行冷却。另外，通过将供给口 51与排出口 52在圆周方向使相位错开180°地配置，从而冷却路径40成为对称配置，能够均匀地进行冷却。此外，供给口 51与排出口 52的位相差能够根据周边零件的配置而任意地变更，例如，也可以是相同位相。
[0083]另外，在轴承套筒16的外周面16b，在比冷却路径40靠轴向外侧的位置形成有一对环状凹槽44。在环状凹槽44中安装有作为弹性部件的O形环45，将后轴承座33的内周面33a与轴承套筒16的嵌合部密封。优选O形环45的压缩量为0.1mm?2.0mm的范围，为了使得轴承套筒16的滑动不良更容易消除，优选为0.2mm?0.5mm的范围。另外，轴承套筒16与后轴承座33的配合间隙优选为直径尺寸的差、即以后轴承座33的内径一轴承套筒16的外径示出的尺寸为5μπι?ΙΟΟμπι的范围，为了使得容易消除因间隙不足、轴承套筒16的倾斜而导致的滑动不良，优选为15μηι?50μηι的范围。
[0084]作为O形环45的材料，除了一般的丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶等之外，根据需要而选定具有与马达内置主轴的发热对应的耐热性的硅橡胶、各种弹性体、或者具有与冷却介质对应的耐溶胀性.耐油性的氟橡胶等。此外，本实施方式的轴承套筒16与后轴承座33的滑动量是使加工载荷所导致的变形、主轴的轴向的热膨胀释放程度的变位，因此，为±0.5_以下，最大为± Imm以下。因此，优选选定:看起来像安装于可动缸部的活塞环那样的大小，且快速冲击所导致的滑动磨损所导致的密封性下降的问题较小、时效变化(热、初始的过盈嵌合)所导致的耐蠕变特性优异的材料。
[0085]如图1所示，在主轴装置10包括冷却固定侧轴承13、13的冷却路径30、冷却内置马达37的定子38的冷却路径28、及冷却自由侧轴承14、14的冷却路径40这多个冷却路径的情况下，作为自由侧轴承14、14的最合适的冷却，优选的是，冷却装置(未图示)也以与其他冷却路径28、30独立的系统设置，并为了冷却路径40用而独立地配置。由此，能够不受其他冷却路径28、30的状况影响来进行冷却介质的温度调整。
[0086]但是，在实用上困难的情况下，也可以不使冷却装置独立，而仅使冷却路径40独立。在此情况下，通过在通向冷却路径40的供给侧配管的某处设置节流阀，控制冷却介质的供给量，从而能够调整最合适的冷却条件。
[0087]此外，在采用I条路径冷却构成的情况下，如果采用在先使冷却介质通过对发热量有较大的倾向的定子38进行冷却的冷却路径28后，循环到对自由侧轴承14、14进行冷却的冷却路径40这样的路径构成，则将主轴装置10整体的温度更有效率地降低。另外，在想要将自由侧轴承14、14的温度更有效率地冷却的情况下，采用与上述相反的路径构成，使更低温的冷却介质先循环到冷却路径40即可，能够根据需要来选择。
[0088]如以上说明的那样，根据本实施方式的主轴装置10，在轴承套筒16的外周面16b与后轴承座33的内周面33a之间，形成有冷却介质能够流动的冷却路径40。冷却路径40形成在轴承套筒16的外周面16b，包括:第I环状槽41A，其形成在轴承套筒16的轴向一端侧;第2环状槽4IB，其形成在轴承套筒16的轴向另一端侧；以及一条螺旋状的螺旋槽47，其一端部(槽始端侧的端部)与第I环状槽41A连通，另一端部(槽終端侧的端部)与第2环状槽41B连通。因此，能够将内嵌自由侧轴承14、14的轴承套筒16直接冷却，能够将自由侧轴承14、14有效率地冷却。
[0089]另外，通过对冷却路径40使用螺旋状的螺旋槽47，从而冷却介质沿着螺旋槽在朝向排出侧的一个方向顺畅地流动，热冷却效率提高。轴承套筒16具有沿着圆周方向形成的第I环状槽41A、第2环状槽41B。是经由这些第I环状槽41A、第2环状槽41B来将冷却介质供给到螺旋槽47或从螺旋槽47排出的构造。因此，不需要使后轴承座33的供给口 51与螺旋槽47的一端部、及排出口 52与螺旋槽47的另一端部的圆周位相对齐。由此，主轴装置的构造设计、组装作业变得容易。
[0090]上述的轴承套筒16的螺旋槽47的加工如下:首先，从套筒轴向的任意一方的端部附近，将铣刀工具沿套筒半径方向进刀来挖掘槽。然后，在维持进刀的同时呈螺旋状进给铣刀工具，加工螺旋槽。然后，当到达套筒轴向的任意另一方的端部附近时，停止进给，抬起铣刀工具，从而完成槽。
[0091]通常，对圆筒形状部件的螺旋槽的加工迄今为止是非常困难的，难以提高加工精度。存在加工成本也高的不利。但是，近年来，多轴加工机、复合加工机开始被广泛使用，本构成的螺旋槽47变得能够容易且以高精度而且低成本加工。
[0092]利用上述冷却路径40，自由侧轴承14、14的内部温度降低，难以发生因在旋转中的滚动接触部、保持架引导表面等处的粘度下降而导致的润滑油膜断裂，防止润滑不良所导致的寿命下降、自由侧轴承14、14的烧伤。
[0093]另外，由于将后轴承座33和轴承套筒16这两部件同时冷却，因此，两部件的半径方向收缩量均一，滑动部的间隙(后轴承座33与轴承套筒16的间隙)不会窘迫，能够防止间隙不足所导致的滑动不良的发生。并且，第I环状槽41A、第2环状槽41B、螺旋槽47的各槽内的冷却介质的流动顺畅，将轴承套筒16整体均匀地冷却，从而不会产生冷却所导致的变形畸变。其结果是，也不会产生内嵌的自由侧轴承14、14的畸变，旋转轴12的旋转精度维持在较高的精度，主轴装置1的加工精度良好。
[0094]另外，滑动部始终循环冷却油，因此，摩擦系数也较小，还具有进一步提高滑动性的效果。也存在如下方法:在滑动部配置滚珠引导件(滚珠衬套)等，利用滚动作用来使滑动性良好。但是，由于刚性下降，因此，会产生振动的发生、主轴的固有振动数的下降等不良。另一方面，当为了提高刚性而加大预紧间隙(即轴承座内径、滚珠、套筒外径间的径向间隙)时，反而会产生如下问题:与基于滑行的滑动相比，滑动性变差。
[0095]另外，即使在由于有时在重切削加工中等发生的颤动振动等而在后轴承座33与轴承套筒16间产生了初期的微振磨损粉的情况下，也由于冷却介质会将微磨损粉运出到外部，因此，能够抑制磨损粉成为助剂而微振进一步进展。
[0096]另外，供给冷却介质的供给口51朝向位于轴向一端侧的第I环状槽41A开口，排出冷却介质的排出口52朝向位于轴向另一端侧的第2环状槽41B开口，因此，第I环状槽41A、第2环状槽41B、螺旋槽47这些各槽内的冷却介质的流动顺畅，能够将轴承套筒16整体均匀地冷却。由此，维持较高的旋转精度。
[0097]并且，在冷却路径40的轴向两侧配置有将轴承套筒16的外周面16b与后轴承座33的内周面33a之间液密地密封的O形环45，因此，防止冷却介质的泄漏，并且，利用O形环45的弹性使主轴装置10的衰减特性提高，特别有助于给难切削材料的加工特性带来影响的动刚性提高。另外，还加上流过滑动部的冷却介质的阻尼效应所带来的衰减作用。
[0098]此外，在上述实施方式中，如图4所示，螺旋槽47(第I环状槽41A、第2环状槽41B也同样)利用底面47a和侧壁面47b形成矩形的截面形状。该矩形截面形状的螺旋槽47的槽宽B及深度T的大小能够适当选择。
[0099]当B>T时，螺旋槽47的半径方向深度较浅，因此，确保轴承套筒16的径向厚度，能够增大套筒刚性。这样的形状应用于重视套筒的加工精度提高的情况、提高主轴的刚性的情况等。另外，当B<T时，螺旋槽47的半径方向深度较深，因此，螺旋槽47形成在轴承的近处，能够将轴承附近更高效率地冷却。其结果是，能够提高主轴的冷却效率。这样的形状应用于重视主轴的冷却特性提高的情况。当B = T时，能够使上述的效果平衡性良好地并存。
[0100]另外，螺旋槽47(第I环状槽41A，第2环状槽41B也同样)的截面形状除了是矩形以外也能够是图5A?图5C所示的各种形状。例如，如图5A及图5B所示，螺旋槽47的侧壁面47b也可以相对于与轴向正交的方向、即半径方向倾斜地形成。
[0101 ]具体而言，图5A所示的轴承套筒16的螺旋槽47为槽宽B从螺旋槽47的底面47a向轴承套筒16的外周面16b而逐渐变大的梯形槽。即，在梯形状的螺旋槽47中，螺旋槽47的截面形状的底面47a与侧壁面47b所成的角度为钝角(Θ1)，因此，不会与后轴承座33的内周面33a干涉，滑动性提高。另外，图5B所示的轴承套筒16的螺旋槽47为槽宽B从螺旋槽47的底面47a向轴承套筒16的外周面16b而逐渐变小的、所谓的燕尾槽。即，在燕尾槽的螺旋槽47中，螺旋槽47的截面形状的底面47a与侧壁面47b所成的角度为锐角(Θ2)，因此，接近发热源即自由侧轴承14、14的部分的表面积较大，能够将自由侧轴承14、14的热有效率地传递到冷却介质，冷却性能提尚。
[0102]另外，图5C所示的轴承套筒16的螺旋槽47是曲率半径R的截面半圆形，因此，能够用圆形状的车刀来加工，在加工时车刀的磨损较少，能够提高加工性。
[0103]另外，也可以在轴承套筒16的与后轴承座33的内周面33a对置的外周面16b的两端缘部，如图6所示，形成倒角部43。倒角部43相对于的外周面16b的角度Θ3为3°?45°，更有选的是3°?30°。由此，即使轴承套筒16在后轴承座33内倾斜，也防止与后轴承座33的内周面33a的干涉，确保滑动性。
[0104]另外，如图7所示，如果除了轴承套筒16的两端缘部的倒角部43之外，还在螺旋槽47(第I环状槽41A，第2环状槽41B也同样)的侧壁的顶部(台肩部)形成有倒角部46，则进一步防止与后轴承座33的内周面33a的干涉，维持滑动性。螺旋槽47的台肩部的倒角角度Θ4为3°?45°，更优选为3?30°。
[0105](第2实施方式)
[0106]接下来，参照图8及图9，说明主轴装置的第2实施方式。此外，本实施方式的主轴装置除了在后轴承座的内周面设置有环状槽以外，与第I实施方式同样，因此，对于与第I实施方式相同或等同部分，在附图中标注同一附图标记而省略或者简化其说明。另外，仅图示自由侧轴承附近来说明。
[0107]如图8及图9所示，在后轴承座33的内周面33a设置有:第I环状槽41C，其形成在轴承套筒16的轴向一端侧;第2环状槽41D，其形成在轴承套筒16的轴向另一端侧；以及一条螺旋状的螺旋槽47A，其一端部与第I环状槽41C连通，另一端部与第2环状槽41D连通。通过将轴承套筒16嵌合到后轴承座33的内周面33a，从而第I环状槽41C、第2环状槽41D、螺旋槽47A在与轴承套筒16的外周面16b之间形成冷却介质流动的冷却路径49。
[0108]另外，在后轴承座33的内周面33a，在比冷却路径49靠轴向外侧的位置形成有一对环状凹槽50。在环状凹槽50中装有为弹性部件的O形环45，将后轴承座33的内周面33a与轴承套筒16的嵌合部密封。
[0109]因此，在本实施方式的主轴装置10中，也在轴承套筒16的外周面16b与后轴承座33的内周面33a之间形成有冷却介质能够流动的冷却路径49。冷却路径49形成在后轴承座33的内周面33a，包括:第I环状槽41C，其配置在轴承套筒16的轴向一端侧;第2环状槽41D，其配置在轴承套筒16的轴向另一端侧；以及一条螺旋状的螺旋槽47A，其一端部与第I环状槽41C连通，另一端部与第2环状槽41D连通。因此，能够得到与上述第I实施方式同样的效果。
[0110]其他构成及作用效果也与上述第I实施方式同样。
[0111]此外，在本实施方式中，螺旋槽47A、第I环状槽41C、第2环状槽41D的各截面形状、后轴承座33的内周面33a的两端缘部的形状能够与第I实施方式的螺旋槽47、第I环状槽41A，第2环状槽41B的截面形状、轴承套筒16的外周面16b的两端缘部的形状同样地应用。
[0112]S卩，也可以在后轴承座33的内周面33a的两端缘部形成有倒角部，另外，螺旋槽47的侧壁面也可以相对于与轴向正交的方向倾斜地形成。
[0113]此外，本发明不限定于上述的各实施方式，能够适当地进行变形、改良等。
[0114]例如，螺旋槽的轴向槽宽可以是相同的宽度，也可以是不同的宽度。螺旋状的轴向螺距也能够任意地设定。此外，在本构成中，将马达侧作为冷却介质的供给侧，将主轴端部侧作为冷却介质的排出侧，但是，不限于此。
[0115]另外，在上述实施方式中，说明了在固定侧轴承与自由侧轴承间利用定压预紧而付与有预紧的主轴装置，但是，不限定于此，也能够应用于在固定侧轴承与自由侧轴承是分别进行了固定位置预紧的主轴装置，得到同样的效果。因此，作为自由侧轴承，不限定于角接触球轴承，也能够应用圆柱滚子轴承等其他滚动轴承。
[0116]实施例
[0117]此处，使用设置有在轴承套筒16的外周面具有螺旋槽的冷却路径的本发明(第I实施方式)的冷却构造、在后轴承座的外周面设置有冷却路径的图12所示的冷却构造、以及在轴承套筒上和后轴承座上都未设置冷却路径的无冷却的构造，比较了从轴承套筒内径到壳体外径的温度上升值。图10是比较因冷却构造的不同而导致的从轴承套筒内径到壳体外径的温度上升值的图表。
[0118]从图10显而易见，关于各冷却构造所导致的温度上升，设置有在轴承套筒16的外周面具有螺旋槽的冷却路径40的本发明的冷却构造的温度上升值最小，高效率地冷却了主轴装置10。另外，壳体内径(套筒内嵌部)与轴承套筒的温度上升值之差也与图12所示的外筒冷却构造相比极小，能够减轻热膨胀差所导致的滑动部的配合间隙的减小，能够维持良好的滑动特性。
[0119]详细而言，轴承套筒与壳体内径的温度差与图12所示的外筒冷却构造的情况的8.5°C相比，在本发明的构成中为1.5°C，具有约7°C的优势差。假设滑动部(=套筒外径尺寸)为Φ 150mm的情况下，轴承套筒与壳体(碳钢)的线膨胀系数为11.5 X 10—6，双方的热膨胀量之差为
[0120]11.5X10_6(/°C) X150(mm) X7(°C)=0.012(mm)o
[0121]S卩，在本发明的构成的情况下，即使使滑动部的设定间隙比现有构造(外筒冷却)的合理设定间隙小12μπι，也能够维持良好的滑动特性。其结果是，轴承温度上升比较低，在滑动部的温度差较小的低速旋转下的重切削加工时，在现有构造中，产生的因滑动部的间隙过剩而导致的刚性不足、振动的发生及微振不良的情况，在本发明的构成中，得到了将其防止的效果。
[0122]另外，轴承套筒的温度也低了约12°C，因此，轴承温度也变低，能够维持润滑剂的基油粘度，滚动接触部的油膜形成也良好。在润滑脂润滑的情况下，基油从增稠剂的分离(离油)也变得困难，向轴承外部的润滑脂流出也较少，还实现润滑脂寿命的延长。
[0123]本申请基于2014年2月28日申请的日本国专利申请(日本特愿2014 — 39262)、及2014年8月27日申请的日本国专利申请(日本特愿2014 —173222)，将其内容作为参照援引于此。
【主权项】
1.一种主轴装置，具有: 壳体； 旋转轴，其相对于该壳体相对旋转自如； 固定侧轴承，其内圈外嵌于所述旋转轴的一端侧，外圈固定于所述壳体； 套筒，其在所述旋转轴的另一端侧配置在所述壳体内，能够在所述旋转轴的轴向移动；以及 自由侧轴承，其内圈外嵌于所述旋转轴的另一端侧，外圈内嵌于所述套筒， 所述主轴装置的特征在于， 在相互对置的所述套筒的外周面与所述壳体的内周面之间，形成有冷却介质能够流动的冷却路径， 所述冷却路径形成在所述套筒的外周面或所述壳体的内周面，包括:第I环状槽，其配置在所述套筒的轴向一端侧;第2环状槽，其配置在所述套筒的轴向另一端侧，以及一条螺旋状的螺旋槽，其一端部与所述第I环状槽连通，另一端部与所述第2环状槽连通， 所述冷却介质被供给到所述第I环状槽，在所述冷却路径中流动的所述冷却介质被从所述第2环状槽排出。2.如权利要求1所述的主轴装置，其特征在于， 在所述冷却路径的轴向两侧，配置有将所述套筒的外周面与所述壳体的内周面之间液密地密封的环状的弹性部件。3.如权利要求1或权利要求2所述的主轴装置，其特征在于， 在所述套筒的与所述壳体的内周面相面对的外周面的两端缘部、或所述壳体的内周面的两端缘部，形成有倒角部。4.如权利要求1?权利要求3中的任一项所述的主轴装置，其特征在于， 所述第I环状槽、所述第2环状槽、所述螺旋槽的至少任一个槽的侧壁面相对于与所述轴向正交的方向倾斜地形成。
【文档编号】B23B19/02GK106061657SQ201580011230
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2015年2月26日 公开号201580011230.0, CN 106061657 A, CN 106061657A, CN 201580011230, CN-A-106061657, CN106061657 A, CN106061657A, CN201580011230, CN201580011230.0, PCT/2015/55698, PCT/JP/15/055698, PCT/JP/15/55698, PCT/JP/2015/055698, PCT/JP/2015/55698, PCT/JP15/055698, PCT/JP15/55698, PCT/JP15055698, PCT/JP1555698, PCT/JP2015/055698, PCT/JP2015/55698, PCT/JP2015055698, PCT/JP201555698
【发明人】小栗翔一郎, 胜野美昭
【申请人】日本精工株式会社