專利名稱：車床主軸單元及車床裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車床主軸單元及車床裝置。
背景技術(shù)：
車床裝置作為典型的機(jī)床已是公知。車床裝置具有一車床主軸單元，其設(shè)有一具有用于夾持工件的夾持部的可旋轉(zhuǎn)主軸，以及一用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)主軸的驅(qū)動(dòng)源；一用于支承車床主軸單元的底板；以及一用于加工工件的刀具。(例如參見JP 07-100711A.)通過這種車床裝置，當(dāng)主軸由驅(qū)動(dòng)源的驅(qū)動(dòng)力旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)，由主軸的夾持部所夾持的工件轉(zhuǎn)動(dòng)，并且用刀具來切割加工轉(zhuǎn)動(dòng)著的工件。
上述車床主軸單元通常設(shè)有一用于將驅(qū)動(dòng)源的驅(qū)動(dòng)力通過齒輪等傳送至主軸的機(jī)構(gòu)，但是設(shè)有這種機(jī)構(gòu)的車床主軸單元存在例如如下問題，例如，由于齒輪中存在側(cè)隙，所以可能無法獲得要求的加工精度。還有一個(gè)問題便是，由于皮帶輪沿轉(zhuǎn)軸方向設(shè)置在主軸的端部，主軸在其轉(zhuǎn)軸方向變長(zhǎng)，從而導(dǎo)致元件變得較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于上述問題提出，目的在于獲得一種車床主軸單元和車床裝置，其具有用于將驅(qū)動(dòng)源的驅(qū)動(dòng)力傳送至主軸的新穎而合適的機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的主要方面在于一種車床主軸單元，設(shè)有一可旋轉(zhuǎn)主軸，其具有一凸輪從動(dòng)件、以及一用于夾持工件的夾持部；一用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)主軸的驅(qū)動(dòng)源；以及一從動(dòng)轉(zhuǎn)軸，其具有一凸輪并由驅(qū)動(dòng)源旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，從動(dòng)轉(zhuǎn)軸利用凸輪和凸輪從動(dòng)件旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)主軸。
通過附圖和下面的描述將更加清楚本發(fā)明的其它特征。


圖1為一實(shí)施方案的車床裝置1的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖2為由圖1中的空白箭頭方向所視的圖1中所示車床裝置1的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖3為本實(shí)施方案的車床主軸單元2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)視圖；圖4為沿圖3的線X-X所取的剖面圖；圖5為圖4中所示的十字滾珠軸承30的放大視圖；圖6為接近圖5中所示的滾動(dòng)體60的滾動(dòng)體60的視圖；圖7為第一變型實(shí)施例的車床主軸單元2的視圖；圖8為沿圖7的線X-X所取的剖面圖；圖9為第二變型實(shí)施例的車床主軸單元2的視圖；圖10為描述第二實(shí)施方案的車床主軸單元102等的說明圖；圖11為描述第三實(shí)施方案的車床主軸單元202等的說明圖；圖12為描述第三實(shí)施方案的車床主軸單元202等的說明圖；圖13為描述第三實(shí)施方案的車床主軸單元202等的說明圖；圖14為描述第三實(shí)施方案的車床主軸單元202等的說明圖；圖15為描述第四實(shí)施方案的車床主軸單元302等的說明圖；圖16為描述第四實(shí)施方案的車床主軸單元302等的說明圖；圖17為描述第五實(shí)施方案的車床主軸單元402等的說明圖；以及圖18為描述第五實(shí)施方案的車床主軸單元402等的說明圖；具體實(shí)施方式
通過本說明書的說明和附圖的描述將清楚至少如下內(nèi)容。
一種車床主軸單元，設(shè)有一可旋轉(zhuǎn)主軸，其具有一凸輪從動(dòng)件、以及一用于夾持工件的夾持部；一用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)主軸的驅(qū)動(dòng)源；以及一從動(dòng)轉(zhuǎn)軸，其具有一凸輪并由驅(qū)動(dòng)源旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，從動(dòng)轉(zhuǎn)軸利用凸輪和凸輪從動(dòng)件旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)主軸。
這樣可獲得一種車床主軸單元，其具有用于將驅(qū)動(dòng)源的驅(qū)動(dòng)力傳送至主軸的新穎且合適的機(jī)構(gòu)。
此外，在上述車床主軸單元中，凸輪可為球面凸輪。
這樣可獲得加工精度得以提高的緊湊型車床主軸單元。
此外，車床主軸單元可設(shè)有一用于旋轉(zhuǎn)支承所述主軸的支承部；第一V形槽沿主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向直接形成于主軸上，以及支承部可設(shè)有與第一V形槽相對(duì)的第二V形槽；以及一十字滾柱軸承可通過插入方式形成于主軸與支承部之間，若干滾動(dòng)體在與第一V形槽和第二V形槽接觸時(shí)滾動(dòng)，并且使得相鄰滾動(dòng)體的滾動(dòng)軸相互垂直。
這樣可獲得加工精度得以提高的緊湊型車床主軸單元。
此外，在上述車床主軸單元中，可沿主軸的轉(zhuǎn)軸方向在其前端和后端設(shè)置夾持部。
這樣可獲得工件得以有效加工的緊湊型車床主軸單元。
此外，在上述車床主軸單元中，主軸在沿其轉(zhuǎn)軸方向上可設(shè)有一空心部。
通過該車床主軸單元，可阻止刀具與主軸接觸。
此外，一種車床裝置，其設(shè)有一車床主軸單元，設(shè)有一具有一凸輪從動(dòng)件以及一用于夾持一工件的夾持部的可旋轉(zhuǎn)主軸，一用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)主軸的驅(qū)動(dòng)源，以及一從動(dòng)轉(zhuǎn)軸，該從動(dòng)轉(zhuǎn)軸具有一凸輪并由驅(qū)動(dòng)源旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，從動(dòng)轉(zhuǎn)軸利用凸輪和凸輪從動(dòng)件旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)主軸；一用于支承車床主軸單元的底板；以及一用于加工工件的刀具。
這樣可獲得一種設(shè)有車床主軸單元的車床裝置，其具有用于將驅(qū)動(dòng)源的驅(qū)動(dòng)力傳送至主軸的新穎且合適的機(jī)構(gòu)。
此外，在上述車床裝置中，凸輪可為球面凸輪。
這樣可獲得一種設(shè)有加工精度得以提高的緊湊型車床主軸單元的車床裝置。
此外，在上述車床裝置中，車床主軸單元可設(shè)有一用于旋轉(zhuǎn)支承所述主軸的支承部；第一V形槽可沿主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向直接形成于主軸上，以及支承部可設(shè)有與第一V形槽相對(duì)的第二V形槽；以及，一十字滾柱軸承可通過插入方式形成于主軸與支承部之間，若干滾動(dòng)體在與第一V形槽和第二V形槽接觸時(shí)滾動(dòng)，并且使得相鄰滾動(dòng)體的滾動(dòng)軸相互垂直。
這樣可獲得加工精度得以提高的車床裝置。
此外，在上述車床裝置中，可沿主軸的轉(zhuǎn)軸方向在其前端和后端設(shè)置夾持部。
這樣可獲得工件得以有效加工的車床裝置。
此外，在上述車床裝置中，主軸在其轉(zhuǎn)軸方向上可設(shè)有一空心部。
通過該車床裝置，可阻止刀具與主軸接觸。
此外，在上述車床裝置中，刀具可穿過空心部，并且由夾持部夾持的工件可用該刀具進(jìn)行加工。
通過這種車床裝置可以提高工件加工方式的機(jī)動(dòng)性。
此外，在上述車床裝置中，工件可按如下方式由夾持部夾持，即，刀具穿過空心部，并且工件由該刀具進(jìn)行加工。
通過這種車床裝置，即便對(duì)于長(zhǎng)工件而言也可對(duì)工件進(jìn)行合適的加工。此外，不僅可加工由夾持部夾持的工件部分，還可加工位于空心部?jī)?nèi)的工件部分。
此外，在上述車床裝置中，車床主軸單元可能會(huì)沿主軸的轉(zhuǎn)軸方向移動(dòng)。
通過這種車床裝置，不僅可加工由夾持部夾持的工件部分，還可加工位于空心部?jī)?nèi)的工件部分。此外，可能減小由于會(huì)出現(xiàn)同心度降低等的情況而使加工精度降低的問題的可能性，從而獲得較高的加工精度。
此外，在上述車床裝置中，底板可旋轉(zhuǎn)地對(duì)車床主軸單元進(jìn)行支承。
通過這種車床裝置可以提高工件加工方式的機(jī)動(dòng)性。
＝＝＝車床裝置的構(gòu)造實(shí)施例＝＝＝下面通過圖1和圖2來描述車床裝置1的構(gòu)造實(shí)施例。圖1示意性地示出了本實(shí)施方案的車床裝置1的構(gòu)造。圖2為由圖1中的空白箭頭方向所視的圖1中所示車床裝置1的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。應(yīng)當(dāng)注意，圖1和圖2中的箭頭表示垂直方向。舉例來說，尾架14布置于底板16的上部。
舉例來說，車床裝置1設(shè)有一具有主軸4的車床主軸單元2、一用于加工工件W的刀具8、一刀架10、一尾架14、以及底板16。
車床主軸單元2為一種設(shè)置有可轉(zhuǎn)動(dòng)的主軸4的元件。主軸4設(shè)有一卡盤22，該卡盤為用于夾持工件W的夾持部的一個(gè)實(shí)施例。當(dāng)主軸4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由卡盤22夾持的工件W與其聯(lián)合轉(zhuǎn)動(dòng)。下面將對(duì)車床主軸單元2的結(jié)構(gòu)等作更為詳細(xì)的描述。
刀具8由如下文所述的刀架10支承，它的作用是切割加工工件W。工件W通過將刀具8沿例如主軸4的轉(zhuǎn)軸方向(圖1中字母A所示的方向)進(jìn)給而被切割加工，此時(shí)，刀具8與工件W以一種合適的狀態(tài)相接觸，而工件W正在轉(zhuǎn)動(dòng)著。
刀架10的作用是支承刀具(一個(gè)以上的刀具)8。如下文所述，刀架10的結(jié)構(gòu)使其可相對(duì)于底板16沿主軸4的轉(zhuǎn)軸方向(圖1中字母B所標(biāo)明的方向)、以及該方向的垂直方向(圖2中的字母A所標(biāo)明的方向)移動(dòng)。通過使刀架10沿上述方向移動(dòng)，支承于刀架10上的刀具8與工件W的合適位置相接觸，并且被進(jìn)給以加工工件W。
刀架10具有旋轉(zhuǎn)部10a，多個(gè)不同刀具8可與其連接或與其分開。當(dāng)有安裝在旋轉(zhuǎn)部10a的多個(gè)不同刀具8時(shí)，通過轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)部10a(圖2中的字母B示出了轉(zhuǎn)動(dòng)方向的一個(gè)實(shí)施例)，可從多個(gè)不同刀具8中選擇一個(gè)用于切削工件W的所希望的刀具8。
尾架14具有防止當(dāng)加工桿狀物一類的長(zhǎng)工件W時(shí)出現(xiàn)的偏離中心的作用。尾架14設(shè)有頂針(center)14a，和用于沿主軸4的轉(zhuǎn)軸方向(圖1中的字母C所標(biāo)示的方向)移動(dòng)頂針14a的把手14b，以及通過操縱把手14b，使頂針14a沿上述方向移動(dòng)，并且使頂針14a的前端插入預(yù)先設(shè)置于工件W的中心部?jī)?nèi)的中心孔。結(jié)果，位于由卡盤22夾持的側(cè)面的相反側(cè)面上的工件W的端部開始由頂針14a夾持。之后，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)工件W時(shí)，頂針14a協(xié)同工件W的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，并防止在加工工件W的過程中出現(xiàn)中心偏移。應(yīng)當(dāng)指出，中心偏移對(duì)于長(zhǎng)工件W是較為顯著的，而對(duì)于短工件W而言，并非絕對(duì)必須用尾架14的頂針14a來支承工件。
底板16是用于支承上述車床主軸單元2的底板。此外，底板16還支承著刀架10和尾架14。
下面描述具有這種構(gòu)造的車床裝置1的操作方式。
首先，將工件W安裝在車床裝置1上，用卡盤22夾持住工件W，如果工件W較長(zhǎng)，則操縱尾架14的把手14b以將頂針14a的前端插入預(yù)先設(shè)置在工件W的中心部中的中心孔內(nèi)。
在這種狀態(tài)下，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)主軸4時(shí)，由卡盤22夾持的工件W隨著該轉(zhuǎn)動(dòng)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，如果工件W正由頂針14a夾持時(shí)，則頂針14a也協(xié)同工件W的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。
然后，轉(zhuǎn)動(dòng)刀架10的旋轉(zhuǎn)部10a以便從多個(gè)不同刀具8中選取一種希望用于工件W的刀具8，并且由于刀架10的移動(dòng)作用，已選取的刀具8與工件W上一合適的點(diǎn)相接觸。當(dāng)工件W正在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于刀架10的移動(dòng)作用，實(shí)現(xiàn)緊靠在工件W上的刀具8的進(jìn)給，從而切削及加工工件W。
＝＝＝車床主軸單元的構(gòu)造實(shí)施例＝＝＝下面，通過圖3和圖4描述車床主軸單元2的構(gòu)造實(shí)施例。圖3為本實(shí)施方案的車床主軸單元2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)視圖。圖4為沿圖3的線X-X所取的剖面圖。
舉例來說，車床主軸單元2設(shè)有作為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)主軸4的驅(qū)動(dòng)源的一個(gè)實(shí)施例的馬達(dá)24，由馬達(dá)24旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的從動(dòng)軸44，由從動(dòng)軸44旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的主軸4，以及用于旋轉(zhuǎn)支承主軸4的支承部28。
從動(dòng)軸44由一對(duì)滾珠軸承46支承，從而可相對(duì)于殼體21轉(zhuǎn)動(dòng)。從動(dòng)軸44沿其軸向在一端側(cè)處經(jīng)聯(lián)接構(gòu)件26與馬達(dá)24相連，以及從動(dòng)軸44因馬達(dá)24的驅(qū)動(dòng)力而被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。從動(dòng)軸44設(shè)有一凸輪。該凸輪具有一凸輪面48a，其相位通過旋轉(zhuǎn)從動(dòng)軸44而沿軸向被移動(dòng)。這里，將不僅在停止時(shí)而且在換位過程中均無側(cè)隙的球面凸輪(globoidal cam)48用作凸輪。
主軸4由十字滾柱軸承30支承，從而可相對(duì)于支承部28轉(zhuǎn)動(dòng)。如上所述，主軸4設(shè)有用于夾持工件W的卡盤22，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)主軸4時(shí)，由卡盤22夾持的主軸4隨其一起轉(zhuǎn)動(dòng)。若干沿圓周方向等間距布置的多個(gè)凸輪從動(dòng)件50設(shè)置于主軸4的外周面上，其設(shè)置于與設(shè)置卡盤22的一側(cè)相對(duì)的一側(cè)。凸輪從動(dòng)件50與上述球面凸輪48的凸輪面48a嚙合，從而，將從動(dòng)軸44的旋轉(zhuǎn)力經(jīng)球面凸輪48和凸輪從動(dòng)件50傳送至主軸4。換言之，主軸4利用球面凸輪48和凸輪從動(dòng)件50由從動(dòng)軸44旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。注意，下面將對(duì)十字滾柱軸承30的構(gòu)造等作更為詳細(xì)的描述。
支承部28經(jīng)十字滾柱軸承30旋轉(zhuǎn)支承主軸4。支承部28與主軸4的外周面之間布置成隔開一非常小的間距，并通過螺栓40固定于殼體21上。
下面描述具有這種構(gòu)造的車床主軸單元2的操作。
當(dāng)從動(dòng)軸44曲馬達(dá)24驅(qū)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)軸44相對(duì)于殼體21旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)從動(dòng)軸44時(shí)，球面凸輪48也旋轉(zhuǎn)，并且與球面凸輪48嚙合的凸輪從動(dòng)件50依次與凸輪面48a接合，從而將旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力傳送至主軸4上并使得主軸繞主軸4的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)主軸4時(shí)，由卡盤22夾持的工件W隨著主軸4一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
<<<十字滾柱軸承的構(gòu)造實(shí)施例>>>
下面通過圖4至圖6描述十字滾柱軸承30的一個(gè)構(gòu)造實(shí)施例。圖5為圖4中所示的十字滾柱軸承30的放大視圖。圖6為接近圖5中所示的滾動(dòng)體60的滾動(dòng)體60的視圖。
上面描述的支承部28具有兩個(gè)環(huán)形構(gòu)件52a和52b，并且通過這些構(gòu)件形成一外環(huán)環(huán)形體52。環(huán)形構(gòu)件52a和52b的主軸4側(cè)上的邊緣部已在整個(gè)圓周范圍內(nèi)成45°倒角。環(huán)形構(gòu)件52a和52b彼此重疊布置并由螺栓54固定，它們之間的間距非常小，并且它們的倒角部形成在主軸4側(cè)上開口的第二V形槽56。
朝外環(huán)環(huán)形體52開口的第一V形槽58在與第二V形槽56相對(duì)的一位置處形成于主軸4的整個(gè)圓周上。
在第一V形槽58與第二V形槽56之間插入若干圓柱形滾動(dòng)體60。每一滾動(dòng)體60在圓柱形滾動(dòng)面60a的每一端上具有一對(duì)平端面60b，并且滾動(dòng)體沿主軸4的圓周方向等間距布置。滾動(dòng)體60的結(jié)構(gòu)使得它們?cè)谂c內(nèi)部軌道部62和外部軌道部64接觸時(shí)滾動(dòng)，其中，內(nèi)部軌道部形成在內(nèi)側(cè)設(shè)置于主軸4中的第一V形槽58，外部軌道部形成在外側(cè)設(shè)置于支承部28中的第二V形槽56。滾動(dòng)體60布置成使它們的滾動(dòng)軸線x1朝主軸4的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜，并且如圖5和圖6所示，將相鄰滾動(dòng)體60的滾動(dòng)軸線x1的傾斜方向布置成相互垂直。
注意，主軸4與支承部28側(cè)上的外環(huán)環(huán)形體52之間具有一環(huán)形間隙，并且沿該間隙在該間隙內(nèi)設(shè)置一薄的圓柱形支架66。滾動(dòng)體60由支架66夾持。若干用于分別安裝滾動(dòng)體60的凹形孔68按照滾動(dòng)體60的布置間距形成于支架66的圓周面內(nèi)。
如上所述，本實(shí)施方案的車床裝置1和車床主軸單元2具有由馬達(dá)24旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的從動(dòng)轉(zhuǎn)軸44，從動(dòng)轉(zhuǎn)軸44具有一凸輪，主軸4具有凸輪從動(dòng)件50，以及利用凸輪和凸輪從動(dòng)件50，主軸4由從動(dòng)轉(zhuǎn)軸44旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。這樣便獲得一種車床主軸單元2和車床裝置1，其具有用于將馬達(dá)24的驅(qū)動(dòng)力傳送至主軸4的新穎且合適的機(jī)構(gòu)。
＝＝＝其他的實(shí)施方案＝＝＝在上文中，基于上述實(shí)施方案描述了本發(fā)明的車床主軸單元等。不過，本發(fā)明的上述實(shí)施方案是為了解釋本發(fā)明，而不是作為限制本發(fā)明的解釋。當(dāng)然，在不背離其大意的前提下，也可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行改變和改善，并且包括與之相當(dāng)?shù)膶?shí)施方式。
上述實(shí)施方案描述了一種實(shí)施例，其中選定使用凸輪和凸輪從動(dòng)件50的機(jī)構(gòu)作為將馬達(dá)24驅(qū)動(dòng)力傳送至車床主軸單元2的主軸4上的機(jī)構(gòu)，該車床主軸單元設(shè)有一具有夾持工件W的卡盤22的可旋轉(zhuǎn)主軸4，以及用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)主軸4的馬達(dá)24。
下面，利用圖7至圖9描述該實(shí)施例的變化。圖7為第一變型實(shí)施例的車床主軸單元2的視圖；圖8為沿圖7的線X-X所取的剖面圖。圖9為第二變型實(shí)施例的車床主軸單元2的視圖。
首先，通過圖7和圖8描述第一變型實(shí)施例。第一變型實(shí)施例與上述實(shí)施方案不同，其中，殼體21具有一朝主軸4伸出的凸出部72，并且主軸4設(shè)有一凹槽74，從而使得凸出部72裝配于其內(nèi)，二者之間留有一縫隙。另外，還可選定上述利用凸輪和凸輪從動(dòng)件50的機(jī)構(gòu)作為用于將馬達(dá)24的驅(qū)動(dòng)力傳送至該車床主軸單元2主軸4上的機(jī)構(gòu)。
下面通過圖9描述第二變型實(shí)施例。第二變型實(shí)施例不同于第一變型實(shí)施例，其中，設(shè)置在主軸4上的凸輪從動(dòng)件50與設(shè)置于從動(dòng)轉(zhuǎn)軸44中的凸輪的凸輪面48a嚙合的位置是不同的。同樣利用第二變型實(shí)施例，還可選定上述利用凸輪和凸輪從動(dòng)件50的機(jī)構(gòu)作為用于將馬達(dá)24的驅(qū)動(dòng)力傳送至主軸4上的機(jī)構(gòu)。換言之，對(duì)于主軸4的凸輪從動(dòng)件與設(shè)置于從動(dòng)轉(zhuǎn)軸44中的凸輪的凸輪面48a的嚙合位置并無限制。
此外，在上述實(shí)施方案中，凸輪為球面凸輪48，但并不限于此，也可為其他凸輪。
不過，由于當(dāng)凸輪為球面凸輪48時(shí)具有下列優(yōu)點(diǎn)，因此上述實(shí)施方案更為可取。舉例來說，當(dāng)主軸4利用球面凸輪48和凸輪從動(dòng)件50由從動(dòng)轉(zhuǎn)軸44旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)，可排除由于存在間隙而在齒輪中不能取得期望加工精度的問題。此外，因?yàn)榭刹捎们蛎嫱馆?8與若干設(shè)置于主軸4的外圓周面上的凸輪從動(dòng)件50嚙合的構(gòu)造，所以可不必在主軸4轉(zhuǎn)軸方向的端部處設(shè)置皮帶輪一類的構(gòu)件，并且可使得主軸4在其轉(zhuǎn)軸方向上較短。換言之，可獲得一種加工精度得以提高的緊湊型車床主軸單元2，以及具有這種車床主軸單元2的車床裝置1。
此外，在上述實(shí)施方案中，第一V形槽58沿轉(zhuǎn)軸方向直接形成于主軸4上，支承部28具有與第一V形槽58相對(duì)的第二V形槽56，若干在與兩個(gè)V形槽56和58接觸時(shí)滾動(dòng)的滾動(dòng)體60被插入主軸4與支承部28之間，并且十字滾柱軸承30由相鄰滾動(dòng)體60的滾動(dòng)軸相互垂直的滾動(dòng)體60組成。不過，并不限于此。舉例來說，通過在主軸上安裝具有第一V形槽的構(gòu)件可獲得十字滾柱軸承，而不是在主軸上直接形成第一V形槽。
在通過在主軸上安裝具有第一V形槽的構(gòu)件獲得十字滾柱軸承的情況下，例如，當(dāng)將該構(gòu)件安裝至主軸上時(shí)可能存在著安裝誤差，該連接誤差可能導(dǎo)致軸承結(jié)構(gòu)的精度下降。相反，對(duì)于本實(shí)施方案的十字滾柱軸承(cross roller bearing)30而言，第一V形槽58直接形成于主軸4上，因此不存在此類問題。因此，從可能獲得加工精度得以提高的車床主軸單元2以及具有該車床主軸單元2的車床裝置1的觀點(diǎn)來看，上述實(shí)施方案的構(gòu)造更為可取。
如上所述，因?yàn)榭赡塬@得球面凸輪48與設(shè)置在主軸4的外圓周面上的凸輪從動(dòng)件50嚙合的構(gòu)造，所以主軸4在轉(zhuǎn)軸方向上變得較短。此外，因?yàn)槿舾赏馆啅膭?dòng)件50設(shè)置于主軸4的外圓周面內(nèi)，所以主軸4在徑向上變得較長(zhǎng)。可利用這些特征來獲得不同于上述實(shí)施方案(下面也可稱為“第一實(shí)施方案”)的其他實(shí)施方案的車床主軸單元、以及具有該車床主軸單元的車床裝置。
下面利用圖10至18描述其他實(shí)施方案(第二實(shí)施方案至第五實(shí)施方案)。圖10為描述第二實(shí)施方案的車床主軸單元102等的說明圖。圖11至14為描述第三實(shí)施方案的車床主軸單元202等的說明圖。圖15與圖16為描述第四實(shí)施方案的車床主軸單元302等的說明圖。圖17以及圖18為描述第五實(shí)施方案的車床主軸單元402等的說明圖。
首先，利用圖10描述第二實(shí)施方案。與僅在主軸4的一端設(shè)有卡盤22的第一實(shí)施方案的車床主軸單元2不同，第二實(shí)施方案的車床主軸單元102在主軸4的兩端上均設(shè)有卡盤122和123。在車床主軸單元102中，卡盤122和123分別沿主軸4的轉(zhuǎn)軸方向設(shè)置于其前端和后端。由于主軸4沿轉(zhuǎn)軸方向上的長(zhǎng)度較短，所以易于獲得這種構(gòu)造。
在設(shè)有具有這種構(gòu)造的車床主軸單元102的車床裝置中，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)主軸4時(shí)，由卡盤122和123夾持的工件W1和W2隨著該轉(zhuǎn)動(dòng)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。然后，刀具108和109分別緊靠在工件W1和W2上，并對(duì)工件W1和W2進(jìn)行切割加工。用這種方法，兩個(gè)工件W1和W2可同時(shí)加工，并因此可獲得工件W1和W2得以有效加工的車床主軸單元102、以及具有該車床主軸單元102的車床裝置。
下面，利用圖11至14描述第三實(shí)施方案。如圖11所示，與具有一實(shí)心主軸4的第一實(shí)施方案的車床主軸單元2不同，第三實(shí)施方案的車床主軸單元202具有一空心主軸204。在上述車床主軸單元202中，主軸204在沿主軸204的轉(zhuǎn)軸方向上設(shè)有一空心部204a。因?yàn)橹鬏S204在徑向上較長(zhǎng)，故容易獲得這種構(gòu)造。
當(dāng)使用設(shè)有具有這種構(gòu)造的車床主軸單元202的車床裝置加工工件W時(shí)，具有如下優(yōu)點(diǎn)。
首先，如圖11所示，即使當(dāng)?shù)毒呔o靠在工件W上并且被進(jìn)給以切削并加工工件W時(shí)刀具8切透工件W(圖11中的虛線示出了通過壓出刀具8而使得刀具8切透工件W)，也可防止刀具8與主軸204接觸，也就是說，空心部204a具有防止因主軸204與刀具8相互接觸而受到損壞的作用。
此外，如圖12所示，由卡盤22夾持的工件W可由業(yè)已通過主軸204的空心部204a的刀具8進(jìn)行加工，因而提高了工件加工方式的機(jī)動(dòng)性。
另外，如圖13所示，在工件W業(yè)已通過主軸204的空心部204a的狀態(tài)下，也可使用刀具8加工由卡盤22夾持的工件W。因此，即使是長(zhǎng)工件W也可對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸?，并從而無需使用尾架。此外，如圖14所示，桿狀物一類的長(zhǎng)工件W可通過實(shí)施下列步驟加工，即，加工→劈開并取下→進(jìn)給工件→加工→劈開并取下→進(jìn)給工件，從而可增加工件加工方式的變化的種類數(shù)。此外，因?yàn)樵撨^程包含工件的進(jìn)給步驟，所以也可加工由卡盤22夾持的工件W的部分，以及通過進(jìn)給工件W來加工空心部204a內(nèi)的部分。
下面，通過圖15和圖16描述第四實(shí)施方案。如圖15所示，第四實(shí)施方案的車床主軸單元302與第三實(shí)施方案的車床主軸單元202類似之處在于主軸304具有一空心部304a，但是與第三實(shí)施方案的車床主軸單元202的不同之處在于，車床主軸單元302的結(jié)構(gòu)使其能夠相對(duì)于車床裝置的底板16沿主軸304的轉(zhuǎn)軸方向移動(dòng)，即，底板16設(shè)有一用于將車床主軸單元302沿主軸304的轉(zhuǎn)軸方向移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)，并且由于該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用，車床主軸單元302可以被移動(dòng)。舉例來說，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可通過使用滾珠絲杠的機(jī)構(gòu)獲得。
當(dāng)使用設(shè)置有具有這種構(gòu)造的車床主軸單元302的車床裝置時(shí)，工件W可按如下方式進(jìn)行加工。使用圖16描述該加工過程。
首先，將工件W安放在車床裝置上，更具體地說，工件W由卡盤22和頂針14a夾持在穿過空心部304a的狀態(tài)。
接著，將刀具8緊靠在工件W的一縱向端上。然后，進(jìn)給緊靠在工件W上的刀具8(刀具8沿圖16中空心箭頭所示的方向進(jìn)給)，并且切割加工旋轉(zhuǎn)著的工件W(圖16的上圖)。
然后，松開卡盤22，并沿主軸304的轉(zhuǎn)軸方向移動(dòng)車床主軸單元302(圖16中的實(shí)心箭頭示出了此方向)(參見圖16的上圖，之后參見圖16的下圖)。當(dāng)車床主軸單元302完成移動(dòng)時(shí)，再次由卡盤22夾持工件W。
之后，將刀具8緊靠在工件W的縱向的另一端上并予以進(jìn)給(圖16的下圖中的空心箭頭示出了刀具8的進(jìn)給方向)，以切割加工旋轉(zhuǎn)著的工件W(圖16的下圖)。
按如上所述的方式，使用可相對(duì)于底板16沿主軸304的轉(zhuǎn)軸方向移動(dòng)的、設(shè)有車床主軸單元302的車床裝置來加工工件W具有下列優(yōu)點(diǎn)。同圖14所示的實(shí)施例類似，由卡盤22夾持的部分以及由工件W的空心部304a內(nèi)的部分均可通過移動(dòng)車床主軸單元302進(jìn)行加工。
相反，與圖14所示的實(shí)施例不同，工件W沿縱向不移動(dòng)。因此，工件W的中心始終夾持在固定的位置處，并且因此，例如因同心度降低而出現(xiàn)的加工精度降低的問題的可能性較小，因此實(shí)現(xiàn)了較高的加工精度。
下面通過圖17和圖18描述第五實(shí)施方案。如圖17所示，第五實(shí)施方案的車床主軸單元402由車床裝置的底板16旋轉(zhuǎn)支承，也就是說，底板16設(shè)有一用于轉(zhuǎn)動(dòng)車床主軸單元402的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(未示出)，并且由于該回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的作用，車床主軸單元402可被旋轉(zhuǎn)。舉例來說，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可通過使用齒輪或凸輪的機(jī)構(gòu)獲得。
當(dāng)使用設(shè)有具有這種構(gòu)造的車床主軸單元402的車床裝置時(shí)，工件W可按如下方式進(jìn)行加工。如圖18所示，工件W1和工件W2可安放在車床裝置上，并且可首先加工工件W1，并且當(dāng)加工完工件W1時(shí)，可將車床主軸單元402旋轉(zhuǎn)180°，從而可加工工件W2。在旋轉(zhuǎn)完車床主軸單元402之后，同時(shí)加工工件W2，由于工件W1已加工完，因此也可換上新的工件W3。
如上所述，通過利用可相對(duì)于底板16轉(zhuǎn)動(dòng)并設(shè)有車床主軸單元402的車床裝置，提高了工件W加工方式的機(jī)動(dòng)性。
注意，上述車床主軸單元402在主軸4的兩端上設(shè)有卡盤422和423，但并不限于此，也可獲得僅在主軸的一端上具有卡盤的可轉(zhuǎn)動(dòng)車床主軸單元。
權(quán)利要求
1.一種車床主軸單元，包括可旋轉(zhuǎn)主軸，其具有凸輪從動(dòng)件、以及用于夾持工件的夾持部；用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述主軸的驅(qū)動(dòng)源；以及從動(dòng)轉(zhuǎn)軸，其具有一凸輪并由所述驅(qū)動(dòng)源旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，所述從動(dòng)轉(zhuǎn)軸利用所述凸輪和所述凸輪從動(dòng)件旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述主軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車床主軸單元，其特征在于，所述凸輪為一球面凸輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車床主軸單元，包括用于旋轉(zhuǎn)支承所述主軸的支承部；其中，第一V形槽沿所述主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向直接形成于所述主軸上，以及所述支承部具有與所述第一V形槽相對(duì)的第二V形槽；以及其中，通過以下方式形成一十字滾柱軸承，在所述主軸與所述支承部之間插入若干滾動(dòng)體，所述這些滾動(dòng)體在與所述第一V形槽和所述第二V形槽接觸的同時(shí)滾動(dòng)，并且使得相鄰滾動(dòng)體的滾動(dòng)軸線相互垂直。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車床主軸單元，其特征在于，所述夾持部沿所述主軸的旋轉(zhuǎn)軸線方向設(shè)置于其前端和后端。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車床主軸單元，其特征在于，所述主軸沿所述主軸的旋轉(zhuǎn)軸線方向具有一空心部。
6.一種車床裝置，包括車床主軸單元，其設(shè)有可旋轉(zhuǎn)主軸，其具有凸輪從動(dòng)件、以及用于夾持工件的夾持部；用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述主軸的驅(qū)動(dòng)源；以及從動(dòng)轉(zhuǎn)軸，其具有一凸輪并由所述驅(qū)動(dòng)源旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，所述從動(dòng)轉(zhuǎn)軸利用所述凸輪和所述凸輪從動(dòng)件旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述主軸；用于支承所述車床主軸單元的底板；以及用于加工所述工件的刀具。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的車床裝置，其特征在于，所述凸輪為一球面凸輪。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的車床裝置，其特征在于，所述車床主軸單元設(shè)有一用于可旋轉(zhuǎn)地支承所述主軸的支承部；其中，第一V形槽沿所述主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向直接形成于所述主軸上，以及所述支承部具有與所述第一V形槽相對(duì)的第二V形槽；以及其中，以下述方式形成十字滾珠軸承，在所述主軸與所述支承部之間插入若干滾動(dòng)體，所述這些滾動(dòng)體在與所述第一V形槽和所述第二V形槽接觸的同時(shí)滾動(dòng)，并且使得相鄰滾動(dòng)體的滾動(dòng)軸線相互垂直。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車床裝置，其特征在于，所述夾持部沿所述主軸的旋轉(zhuǎn)軸線方向設(shè)置于所述主軸的前端和后端。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車床裝置，其特征在于，所述主軸沿所述主軸的旋轉(zhuǎn)軸線方向具有一空心部。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的車床裝置，其特征在于，所述刀具穿過所述空心部，并且由所述夾持部夾持的所述工件由所述刀具進(jìn)行加工。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的車床裝置，其特征在于，所述工件按如下方式由所述夾持部夾持，其中，所述刀具穿過所述空心部，并且用所述刀具來加工工件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的車床裝置，其特征在于，所述車床主軸單元能沿所述主軸的旋轉(zhuǎn)軸線方向移動(dòng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車床裝置，其特征在于，所述底板可回轉(zhuǎn)地支承所述車床主軸單元。
全文摘要
一種車床主軸單元，設(shè)有一可旋轉(zhuǎn)主軸，其具有一凸輪從動(dòng)件、以及一用于夾持工件的夾持部；一用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述主軸的驅(qū)動(dòng)源；以及一從動(dòng)轉(zhuǎn)軸，其具有一凸輪并由驅(qū)動(dòng)源旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。從動(dòng)轉(zhuǎn)軸利用凸輪和凸輪從動(dòng)件旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述主軸。
文檔編號(hào)B23Q1/66GK1636656SQ20041010488
公開日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月25日
發(fā)明者加藤平三郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社三共制作所