CN100571977C - 用罩覆盖主体的机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用罩覆盖机床主体的机床。在主轴电动机上方的罩的顶板部设置开口部。在该罩上设有与主轴电动机的后方以外的侧面具有规定间隙并从该开口部下垂的下垂部。罩内部空间的混有雾状切削液的空气通过吸入管被集雾器吸引。外部空气通过该间隙流入到罩内部空间中。通过该间隙的外部空气利用内置于主轴电动机中的冷却风扇通过空气孔并冷却主轴电动机，然后作为废气排出到外部空间中。其结果，罩内部空间的温度不会因主轴电动机的发热而上升。

Description

用罩覆盖主体的机床

技术领域

本发明涉及用罩覆盖主体，并用集雾器吸引该罩内部的空气的类型的机床。

背景技术

为提高生产率，机床已实现主轴的高转速、高输出功率化。随着该主轴的高转速、高输出功率，通常进行对工具和工件的加工区域喷射切削液以冷却工具。在加工中的机床内，切削液被高速旋转的工具甩出而呈雾状飞溅。为了防止该飞溅的雾沫飞溅到机床外，而用罩覆盖该机床。而且，将集雾器连接到罩上，用集雾器将已捕获在罩内的雾状的切削液与机床内的空气一起吸引并回收。此外，所谓机床主体是指除了罩以外的机床的构成部分。

下面，参照图4的俯视图及图5的侧视图，说明用罩覆盖机床主体，并从该罩的封闭空间用集雾器吸引空气和切削液的雾沫而回收加工液的机床的一个现有例子。

在机床的底座10上设有用于覆盖机床并从外部隔断并封闭该机床内部(加工区域)的罩1。机床的主轴箱3、主轴4、工具5及工作台6等用罩1覆盖。该主轴箱3用Z轴电动机Mz沿铅垂方向(Z轴方向)驱动。在主轴箱3的前端安装有旋转自如的主轴4，该主轴4用安装于主轴箱3上的主轴电动机Ms驱动旋转。工作台6用X轴电动机(未图示)沿着与Z轴正交的X轴方向驱动。该工作台6还用Y轴电动机My沿着与X轴方向及Z轴方向正交的Y轴方向驱动。此外，在图4及图5中，标号1a表示罩1的顶板部，标号1b表示罩1的在机床的前面一侧所设置的门，标号9表示该门1b的把手。

在工作台6上安装工件(未图示)，在主轴4的前端安装工具5，通过切削液供给管11将切削液喷射到工具5和工件的加工区域的同时，驱动主轴电动机Ms使主轴4及工具5旋转，并且，驱动控制作为进给轴电动机的X轴电动机、Y轴电动机My及Z轴电动机Mz，并利用工具5对工件进行加工。所供给的切削液由配置在机床下部的水槽12排出到机外进行回收。

由于主轴4及工具5以高速旋转，因而所供给的切削液被甩出而成为雾状并飞溅到罩1的内部空间内。该飞溅的切削液通过与罩1连通并配置在机床上部的吸入管7，与空气一起被吸引到集雾器2中进行回收。外部气体虽从覆盖机床主体的罩1的间隙流入到罩内部空间中，但主要是，由于在机床下部的水槽12的切削液出口部分的罩内部空间和外部的连通空间大，因而，如图5中的箭头A所示，流入罩内部空间内的外部气体的主要流入通道为水槽12的切削液出口部分。

由于集雾器2吸入罩内部空间的空气，空气便主要从配置在机床下部的水槽12的切削液出口部分如箭头A那样流入，并如箭头C所示通过罩1的内部空间，然后如箭头D所示通过吸入管7而吸引到集雾器2中。这样，变成雾状的切削液与空气一起吸引到集雾器2中进行回收。

如上所述，在现有的机床中，为了防止切削液成为雾状而飞溅到配置了机床的空间中污染环境，通过用罩覆盖机床主体而防止了切削液的雾沫飞溅到外部。另外，用与罩连通的集雾器从罩的内部空间与空气一起吸引雾状的切削液，并回收切削液。

另一方面，若用罩覆盖机床主体，则因电动机的发热而使罩内的温度上升。由于温度变化对加工精度造成不利的影响，因而需要防止罩内的温度上升。因此，日本特开2002-200539号公报公开了一种将X轴电动机、Y轴电动机及Z轴电动机等进给轴的电动机配置在该罩的外部，以防止罩内的温度上升的机床。

在机床中，热的产生源主要是工具和工件的加工部分、X轴电动机、Y轴电动机及Z轴电动机等进给轴的电动机、以及驱动主轴旋转的主轴电动机。

在上述的日本特开2002-200539号公报中，通过将作为进给轴电动机的X轴电动机、Y轴电动机及Z轴电动机配置在用罩覆盖的空间之外，从而防止了罩内部空间的温度上升。但是，由于主轴电动机为驱动安装工具的主轴而安装在主轴箱上，因而配置在罩内部空间中。并且，由于主轴电动机使主轴及工具以高速旋转，因此，其发热量比X轴电动机、Y轴电动机及Z轴电动机等进给轴的电动机更大。再有，在主轴电动机的后部设有用于冷却该主轴电动机的内置风扇，做成从主轴电动机的前端一侧通过在主轴电动机的外周所设的空气孔吸入空气，并向主轴电动机的后部一侧排出废气的构造。

因此，若将这种构造的主轴电动机配置在罩内部空间中，则由于该主轴电动机的内置风扇吸入因主轴电动机的旋转引起的发热而变暖的罩内部的空气并送入到在主轴电动机的外周所设的空气孔中，因而，利用内置风扇来冷却主轴电动机的效果降低。

再有，由于主轴电动机的内置风扇吸入含有机床内的雾沫的空气，因而，含有由加工产生的淤渣等的雾沫便附着在内置风扇上，成为使内置风扇卡死等可靠性降低的原因。

发明内容

因此，本发明的目的就在于解决上述问题，减小覆盖机床的罩的内部空间的温度上升而保护主轴电动机。

本发明的机床具有沿铅垂轴方向移动的主轴箱，安装在该主轴箱上并可绕铅垂轴旋转的主轴、以及安装在主轴箱上并驱动主轴旋转的主轴电动机；另外，主轴电动机具有用于冷却主轴电动机的冷却风扇；再有，机床主体被罩覆盖，在该罩上连接有与罩内部的空气一起吸引在加工工件时产生的雾沫及粉尘的集雾器。在该机床中，在上述罩的位于上述主轴电动机上方的部分形成开口，使下垂部从该开口的边缘下垂，从而与上述主轴电动机的外壳留有规定间隔地包围除了该外壳后方的靠机床主体的部分之外的该外壳的周围。通过这样，使得流入到上述罩的内部空间的外部气体全都是通过主轴电动机的外壳和罩的下垂部之间的间隙流入的空气。

能够以使由上述下垂部和上述主轴电动机的外壳之间的间隙形成的空气流道的流道阻力比从上述间隙以外的任何位置流入到上述罩的内部的空气流道的流道阻力小的方式，决定上述间隙的大小。

上述集雾器也可以具有比主轴箱的向水平面的投影面积与该主轴箱的向铅垂轴方向的最大移动速度相乘的值更大的风量。

本发明的机床由于具备上述结构，因而主轴电动机的上部是敞开的，因此，主轴电动机的冷却风扇可以有效地将用于冷却电动机的空气排出，机床内的温度可以与没有罩的顶板部的情况相同。另外，由于外部气体在流经主轴电动机的周围之后流入到罩的内部空间，因而，主轴电动机的内置风扇吸入的空气总是新鲜的外部气体，可以防止冷却能力的降低，可以有效地抑制主轴电动机的温度。

这样，由于主轴电动机的周围总是由外部气体充满，因而，安装在主轴电动机上的冷却风扇不会吸入含有雾沫的空气，也不会将罩内部空间的雾状切削液向机床外排出，可以抑制因雾状切削液的影响导致的可靠性的降低。

附图说明

本发明的上述及其它目的和特征通过参照附图的以下实施例的说明将更加清楚。在这些图中：

图1是本发明的机床的一个实施方式的俯视图。

图2是图1的机床的侧视图，但将覆盖机床主体的罩的一个侧面部分去掉而可看到内部。

图3是图1的机床的主视图，但将覆盖机床主体的罩的前方部分去掉而可看到内部。

图4是现有的机床的一例的俯视图。

图5是图4的机床的侧视图，但将覆盖机床主体的罩的一个侧面部分去掉而可看到内部。

具体实施方式

参照图1～图3说明本发明的机床的一个实施方式。该实施方式的机床与参照图4及图5的上述现有的机床同样，具有覆盖机床主体的罩1和从该罩1的内部空间吸引与空气一起的切削液的雾沫并回收切削液的集雾器2。

本实施方式的机床，其主体构造虽与上述现有技术的机床的主体构造相同，但罩1的构造却与上述现有技术的罩的构造不同。即，在上述现有技术中，罩1的顶板部1a覆盖了机床主体的整个上部，但在本实施方式中，如后所述，在罩1的顶板部1a的与主轴电动机Ms的上部相对应的位置设有开口部15(参照图3)，且下垂部1c从该开口部15的开口边缘下垂。该下垂部1c与该主轴电动机Ms的外壳留有规定的间隔设置在主轴电动机Ms的外壳的前方和左右两侧，但未设置在主轴电动机Ms的后方一侧(即，机床主体的后部一侧)。另外，图3虽表示将下垂部1c设置在主轴电动机Ms的外壳的左右两侧上的情况，但表示的是将设于主轴电动机Ms的外壳的前方的下垂部1c已去除的状态。

使用这种结构的罩1，该罩1内的空间通过主轴电动机Ms的外壳和下垂部1c之间的间隙空间13而与外部(机床的后方及上方)连通。

将工具5安装在主轴4上，将工件安装在工作台6上，驱动主轴电动机Ms使主轴4及工具5旋转。通过切削液供给管11将切削液喷射到工具5和工件的加工区域。而且，驱动作为进给轴的X轴电动机Mx及Y轴电动机My而使工作台6在X轴及Y轴方向移动的同时，驱动Z轴电动机Mz而使主轴4等在Z轴方向移动。这样，利用工具5加工工件。供给到加工区域的切削液通过机床下部的水槽12回收到机床的外部。

另外，供给到加工区域的切削液由于工具5及主轴4的高速旋转而被甩出，其一部分成为雾状而飞溅到罩1的内部空间中。该飞溅的雾状切削液通过吸入管7与空气一起被集雾器2吸引并回收。

在集雾器2开动而吸引罩1的内部空间内的空气时，如图2所示，外部气体从配置在机床下部的水槽12的切削液出口部分如箭头A所示流入到罩1的内部空间中。而且，如箭头B所示，外部气体通过主轴电动机Ms的外壳和罩1的下垂部1c之间的间隙空间13流入到罩1的内部空间中。然后，已流入罩内部空间的空气如箭头C所示通过罩1的内部空间，再如箭头D所示通过吸入管7被吸引到集雾器2中，与空气混杂了的雾状切削液便被集雾器2回收。

外部气体向罩1的内部空间的流入如上所述，主要是从水槽12的切削液出口部分和从主轴电动机Ms的外壳与罩1的下垂部1c之间的间隙空间13进行。因此，在机床及罩的设计中，通过调整主轴电动机Ms的外壳与罩1的下垂部1c之间的间隙(开口面积)和水槽12的切削液出口部分的开口面积之比，使由主轴电动机Ms的外壳与罩1的下垂部1c之间的间隙空间13构成的流道的流道阻力(空气流入阻力)比水槽12的切削液出口部分的流道上的流道阻力(空气流入阻力)更小。其结果，外部气体全都通过流入阻力小的主轴电动机Ms的外壳与罩1的下垂部1c之间的间隙空间13而向罩1的内部空间流入。

如图3所示，主轴电动机Ms在其上部内置冷却风扇8。并且，在该主轴电动机Ms的外周上形成有从其上端连通到下端的空气孔14。通过使该冷却风扇8旋转，将空气从外部引入到空气孔14内，再通过排出到外部而冷却主轴电动机Ms。

在冷却风扇8的风量比集雾器的吸引风量大的场合，有时在从空气孔14引入的空气中混杂了罩内部空间的雾状的切削液。(即，罩内部空间的空气流出)因此，为了防止这种现象，使集雾器的吸引风量比冷却风扇8的风量大。这样一来，主轴电动机Ms的外壳与罩1的下垂部1c之间的间隙空间13总是充满了新鲜的外部气体，流入到主轴电动机Ms的空气孔14中的空气也为新鲜的外部气体，并可防止罩内部空间的空气流出。

如上所述，由于外部气体主要是通过主轴电动机Ms的外壳与罩1的下垂部1c之间的间隙空间13流入到罩1的内部空间中，因而，通过内置风扇8的旋转而流入到主轴电动机Ms的空气孔14中的空气是该间隙空间13中的新鲜的外部气体，并没有混杂罩内部空间的雾状的切削液，并且，温度比罩1的内部空间的空气低，因而提高了主轴电动机Ms的冷却效果。并且，由于用冷却风扇8冷却了主轴电动机Ms的空气(即，从空气孔14出来的空气)被排出到罩1之外，因而可防止罩1内部空间的空气温度的上升。

安装有主轴电动机Ms的主轴箱3利用Z轴电动机Mz沿Z轴方向(铅垂方向)移动。因此，为了做到尽管主轴箱3沿Z轴方向移动，但流入到主轴电动机Ms的空气孔14中的空气仍然总是罩1之外的空气，希望将该下垂部1c的下垂长度做得较长，从而使得即使主轴箱3下降到最下方时，下垂部1c的下端与主轴电动机Ms的空气孔14的上端(空气流入口)相比还位于下方。但是，通过主轴电动机Ms的外壳和下垂部1c之间的间隙空间13的外部气体具有沿着主轴电动机Ms的外壳侧边的方向的速度，因而，即使存在下垂部1c的下端到达比上述的主轴电动机Ms的空气孔14的空气流入口的位置稍有距离的上方的情况，外部气体以外的空气也不会进入到该空气孔14中。

当主轴箱3利用Z轴电动机Mz沿Z轴方向(铅垂方向)移动时(即下降时)，由于主轴箱3进入到罩1的内部空间内，因而罩内部空间的容积相应减小。其结果，罩1内部空间内的空气有时通过主轴电动机Ms的外壳与罩1的下垂部1c之间的间隙空间13向外部流出(即，引起空气的倒流)。因此，为了防止这种现象，将集雾器的吸引风量加大到比将主轴箱3投影到水平平面上的投影面积与主轴箱3的最大移动速度相乘的值(主轴箱以最大移动速度移动时，每单位时间排挤掉罩内部空间的空气的量)更大。这样一来，可以防止空气在主轴电动机Ms的外壳与罩1的下垂部1c之间的间隙空间13中倒流。

Claims (3)

1.一种机床，具有沿铅垂轴方向移动的主轴箱、安装在该主轴箱上并可绕铅垂轴旋转的主轴、以及安装在主轴箱上并驱动该主轴旋转的主轴电动机，而且，主轴电动机具有用于冷却主轴电动机的冷却风扇，再有，机床主体被罩覆盖，在该罩上连接有与罩内部的空气一起吸引在加工工件时产生的雾沫及粉尘的集雾器，其特征在于：

通过在上述罩的位于上述主轴电动机上方的部分形成开口，使下垂部从该开口的边缘下垂，且该下垂部与上述主轴电动机的外壳留有规定的间隔设置在上述主轴电动机的外壳的前方和左右两侧，但未设置在上述主轴电动机的后方一侧，从而使得流入到上述罩的内部空间中的外部空气主要是通过主轴电动机的外壳与罩的下垂部之间的间隙流入的空气。

2.根据权利要求1所述的机床，其特征在于：

以使由上述下垂部与上述主轴电动机的外壳之间的间隙形成的空气流道的流道阻力比从上述间隙以外的任何位置流入到上述罩的内部的空气流道的流道阻力小的方式，决定上述间隙的大小。

3.根据权利要求1所述的机床，其特征在于：

上述集雾器具有比主轴箱的向水平面的投影面积与该主轴箱的向铅垂轴方向的最大移动速度相乘的值更大的风量。

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