GB/T 12204-2010 の定義によれば、主軸ボックスは主軸を収容する箱状の部品です。 主軸箱は工作機械の重要な部品です。 工作機械の主軸やその伝動部品、対応する追加機構などを配置するために使用されます。 スピンドルボックスは、スピンドルアセンブリ、逆転機構、伝動機構、制動装置、操作機構、潤滑装置を含む複雑な伝動部品です。 その主な機能は、主軸を支持し、主軸を回転させて主軸の始動、制動、変速、逆転の機能を実現することです。
(この記事は『マシニングセンタ選定ガイド』第2章第3節「マシニングセンタの主軸箱」より抜粋したものです)
マシニングセンタの主軸コンポーネントは、主軸動力、伝動、主軸コンポーネントで構成されます。 マシニングセンタの成形動作の重要な実行コンポーネントの1つです。 このため、マシニングセンタの主軸部品には、高い動作精度、長期精度保持性、長期稼働性が求められます。 精度の安定性。
マシニングセンタは通常、精密工作機械として使用されており、工作機械の加工精度は主軸部品の回転精度によって決まります。 工作機械の動作精度を評価するには、一般に静的検査と動的検査の2つの方法があります。 静的検査とは、主軸を低速または手動で回転させたときに、主軸構成部品の各位置決め面および作業面の振れを検査することを指します。 動的検査では、特定の機器を使用して、工作機械のスピンドルの定格速度で非接触検出方法を使用してスピンドルの回転精度をテストする必要があります。 通常、マシニングセンタには自動工具交換機能が備わっており、専用の工具ホルダを介してマシニングセンタの主軸内部に設置されたテンション機構により工具を締め付けるため、主軸の回転精度は機械の加工誤差による誤差を考慮する必要があります。ツールホルダーの位置決め面。
1. 基幹伝送システムが満たすべき要件
マシニング センターは、高い汎用性、幅広い適用範囲、高い加工効率を備えた CNC 工作機械です。 したがって、その主要な伝送システムは 4 つの要件を満たす必要があります。 まず、速度範囲が広いこと。 第二に、十分なパワーとトルクを備えているだけでなく、高速条件（計算された速度を超える）で一定のパワーを維持し、低速条件（計算された速度を下回る）で一定のトルクを維持するという要件を満たすことができます。 第三に、スピンドルボックスのコンポーネントは十分な強度、剛性、耐振動性を備えている必要があります。 第四に、動作はスムーズで低騒音です。
2. 主軸箱と電動主軸の代表的な構造
1. 主軸箱の代表的な構造
(1) 1 段ポリ V ベルト駆動スピンドル ボックス。 スピンドルボックスのメインモーター出力は7.5kW以下です。 一段目のポリVベルト（複合Vベルト）伝動形式が多く使用されています。 メインモーターは一対のポリ V ベルトプーリーとポリ V ベルトを通過します。 主軸にベルトを接続し、トルクを増大させる減速伝動方式を採用しています。
(2)) 歯車伝動主軸箱は、速度域の拡大と低速トルクの向上を図るため、一般に一段膨張群を使用します。 ギアはハイとローの2つだけなので、伝達機構は比較的シンプルです。
(3) 直結主軸箱 直結主軸箱とは、主軸モータと主軸が直結された主軸箱を指します。 直結主軸箱の直結方式には、メインモータと主軸をカップリングを介して接続する方式と、主軸にカップリングを介して接続する方式があります。 もう1つは、メインモーターがスピンドルボックス化され、ローターがスピンドルとして設計され、ステーターがスピンドルボックスの内部に取り付けられることです。
2.電動スピンドル
工作機械の主軸とは、ワークまたは工具を回転させる工作機械の軸を指します。 通常、スピンドル、ベアリング、伝達部品（ギアまたはプーリー）で構成されます。 電気伝達技術の急速な発展と改善により、高速 CNC 工作機械の主伝達システムの機械構造は大幅に簡素化され、プーリー伝達と歯車伝達が廃止されました。 工作機械の主軸は内蔵モーターにより直接駆動されます。 この主軸モータと工作機械主軸を「一体化」させた伝動構造を「電動主軸」と呼びます。 これにより、スピンドルコンポーネントが工作機械のトランスミッションシステムや全体構造から独立します。
電動スピンドルは、コンパクトな構造、軽量、小さな慣性、低騒音、高速応答という利点があるだけでなく、高い回転速度と高出力を備えているため、工作機械の設計が簡素化され、スピンドルの位置決めが容易になります。 高速スピンドルユニットに最適な構造です。 電動スピンドルベアリングは高速ベアリング技術を採用しており、耐摩耗性と耐熱性に優れ、従来のベアリングの数倍の寿命を持っています。 図2-26は実際の電動スピンドルを示しています。
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図2-26 実際の電動スピンドル
表2-2は、特定のブランドのマシニングセンタの電動スピンドルのパラメータを示しています。 表からわかるように、同じ機種のマシニングセンタでも加工材料や工程に応じて、異なる速度やトルクの電動スピンドルを使用することができます。 二軸マシニングセンタやさらには多軸マシニングセンタの登場により、マシニングセンタの加工効率はさらに向上しました。
表 2-2 某ブランドのマシニングセンタの電動スピンドルパラメータ
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電動スピンドルが機能するには、多くの場合、異なるメディアが必要です。 たとえば、主軸をエアシールするには圧縮空気を導入し、主軸内部を冷却するには冷却水を導入し、工具ホルダをクランプするには作動油を導入する必要があります。 したがって、ロータリージョイントのキーとなる部品は、回転するスピンドルの後端で媒体を通過させる必要があります。 図2-27は実際のロータリージョイントを示しています。
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図2-27 実際のロータリージョイント
ロータリージョイントの原理を図2-28に示します。 媒体は固定パイプライン P1 および P2 を通ってロータリー ジョイントのコンポーネント 2 に流入します。 コンポーネント 2 は固定されたままで、コンポーネント 1 は主軸とともに回転できます。 コンポーネント 1 と 2 は両方とも実現できます。 媒体の通過により良好なシールが確保されます。 この種のロータリージョイントは、さまざまなタイプのスピンドルに広く使用されています。 スピンドル後端の振れにより、この部分は一定期間使用すると損傷する可能性があることに注意してください。 主軸自体の振れが大きいと回転ジョイントの破損が早まります。
