CN102398048A - 一次性润滑可更换内置式精密活顶尖 - Google Patents

Abstract

一次性润滑可更换内置式精密活顶尖，包括顶尖头、座壳、顶尖轴、前压盖和后盖，径向受力轴部的外圆表面为加工成形的滚道面，围绕滚道面一周设有多个圆柱滚子，圆柱滚子与径向受力轴部的滚道面相对运动，在轴向受力轴部上设有推力圆柱滚子轴承，在径向受力轴部与外圈之间为一封闭的油池Ⅱ，在轴向受力轴部与轴向受力轴部相对应的座壳之间为一封闭的油池Ⅰ，油池Ⅰ与油池Ⅱ相通。有益效果是：无轴承内圈的顶尖轴直径得以加粗，断面惯性矩增加，轴悬臂部份的扰度减小，刚度提高一倍；旋转精度可确保小于3um；轴向承载能力大，轴向尺寸缩短40%；一次性油浴润滑，无需在顶尖报废前加油。

Description

一次性润滑可更换内置式精密活顶尖

技术领域

本发明涉及一种活顶尖，尤其是用于重型轧辊及轴类零件的精密加工的活顶尖，具体说是一次性加油即可常期使用的活顶尖。

背景技术

现有活顶尖在支承重型轴类零件（含重大型轧辊）时，顶尖的变形、支点的旋转精度均难以满足当前技术发展的要求，活顶尖的寿命也不能保证。往往是在静态测量时精度较高 ，当安装上重型轧辊后顶尖变形加大，从而影响到旋转精度；另外，重型活顶尖使用寿命短也是长期困扰该产品的难题，多次注油式润滑不仅保养难，而且在加工现场注油也容易混入杂物致使顶尖加速磨损，频繁更换顶尖影响加工效率，使生产成本上升。现有技术的主要缺陷是：一、顶尖轴的径向受力轴直径较细，其径向受力轴上均设置一个完整的轴承，由于设置的轴承由内圈、滚子和外圈组成，其内圈套装在顶尖轴上，故占用了顶尖轴的一定量，减小了顶尖轴的直径尺寸，降低了顶尖轴的承载量。二、由于轴承内圈套装在顶尖轴上，顶尖轴与轴承内圈具有一定的游隙，且轴承内圈与滚子具有一定的活动游隙，故造成顶尖轴与滚子之间的活动游隙增大，无法保证顶尖在工作状态下的精度要求（现有顶尖的加工精度大于7um）。三、现有的顶尖多为随着工作时间的长短向轴承中注油，以保证轴承的正常运转。由于检测轴承是否缺油的手段不多，经常会出现因缺油导致损坏轴承或顶。四、现有顶尖的结构不合理，造成使用寿命短、精度差、更换麻烦。

本发明改变了顶尖的结构方式，我们设计的对数曲线母线滚子，这种母线滚子能充分利用滚子长度受载，且滚子直接与顶尖轴面接触，取消了内圈，避免了应力集中，大大提高了滚子的承载能力和寿命。为提高保持架的整体刚性和强度，保持架均采用整体结构，内径引导方式，并在引导面增加储油槽，为了便于在保持架的摩擦表面形成油膜，我们运用流体力学理论，根据不同表面设计了不同的锲形角度，这种结构在轴承工作时，摩擦面间极容易形成油膜，大大减小了保持架运转时的摩擦阻力，减少保持架工作时的异常发热。在顶尖中设置的油池，采用一次性加油，永保顶尖长期使用。为此，提供一种精度高（工作误差精度小于3um）、使用寿命长、更换方便、安全可靠的活顶尖是市场的需求。

发明内容

    本发明的目的旨在解决上述技术问题的不足，提供一种结构合理，精度高，工作误差精度小于3um，一次性加油即可常期使用，更换顶尖整体方便，安全可靠的活顶尖。

本发明为实现发明目的，采用的技术方案是：一次性润滑可更换式精密活顶尖，包括顶尖头、座壳、顶尖轴、前压盖和后盖，顶尖轴为一个通轴，由径向受力轴部、轴向受力轴部和平衡受力轴部构成，轴向受力轴部的直径小于径向受力轴部的直径，平衡受力轴部的直径小于轴向受力轴部的直径，顶尖头设在顶尖轴的径向受力轴部上，为死连接或活连接。

径向受力轴部的受力支承由圆柱滚子、保持架和外圈构成；轴向受力轴部支承采用推力圆柱滚子轴承。

径向受力轴部的外圆表面一周为加工成形的硬层面，围绕滚道面一周设有多个圆柱滚子，圆柱滚子与径向受力轴部的滚道面相对运动，多个圆柱滚子采用保持架稳定连接，在圆柱滚子与座壳之间设有一外圈，外圈内壁为圆柱滚子的外滚道，座壳将径向受力轴部、圆柱滚子和外圈紧密包裹成一体结构。

在轴向受力轴部上，设有推力圆柱滚子轴承。

在径向受力轴部与外圈之间为一封闭的油池Ⅱ，油池Ⅱ内装有200﹟、250﹟或320﹟工业齿轮油，圆柱滚子和保持架设置在油池Ⅱ中；在轴向受力轴部与轴向受力轴部相对应的座壳之间为一封闭的油池Ⅰ，油池Ⅰ内装有200﹟、250﹟或320﹟工业齿轮油，推力圆柱滚子轴承设置在油池Ⅰ中，油池Ⅰ与油池Ⅱ相通；

在油池Ⅱ与前压盖的连接部设有骨架密封圈，在油池Ⅰ与座壳内壁的连接部设有骨架密封圈。

本发明的前压盖与座壳的连接部设有O型密封圈。

本发明，所述的平衡受力轴上设有滚针轴承或滚子轴承、衬垫、蝶簧、深沟球轴承或推力球轴承和垫片，垫片通过螺钉与平衡受力轴部连接，后盖与座壳连接。

本发明所述座壳的尾部为一圆柱体。尾部是指平衡受力轴部相对应的座壳的部位。

本发明的有益效果是：

1、前支承为圆柱滚子，其圆柱滚子的内滚道直接在顶尖轴上加工而成，由于圆柱滚子直接与顶尖轴的轴面贴合，圆柱滚子直接在顶尖轴上进行运动，在同样座壳尺寸下，圆柱滚子的外径虽然一致，但无轴承内圈的顶尖轴直径得以加粗，其断面惯性矩大大增加，从而使顶尖轴悬臂部份的扰度减小，仅此，活顶尖的刚度就可提高一倍。由于减少了配合环节，活顶尖的旋转精度大大提高，其工作加工精度可确保小于3um，超过了国外最好技术中的顶尖加工精度7um合格的现状。

2、采用推力圆柱滚子轴承承受轴向载荷，比相同规格（内、外径相同）的重型推力球轴承或推力调心滚子轴承的承载能力还大一倍，其轴向尺寸却缩短40%以上，这对于减少活顶尖系统变形与提高锥柄强度都是很有效的。 

     3、前端主要支承采用一次性油浴润滑，无需在顶尖报废前加油，避免了因润滑缺油造成的安全事故。设置的骨架密封圈确保腔内储油不外泄，同时也能有效阻止磨削液与尘埃进入轴承室，从而保证轴承在重载下不用定时注油也能长期运行。

4、座壳若与机床尾座或床头箱关联部件相整合，该技术方案即可用作内置式活顶尖。

本发明改变了顶尖的结构方式，我们设计的对数曲线母线滚子，这种母线滚子能充分利用滚子长度受载，且滚子直接与顶尖轴面接触，取消了内圈，避免了应力集中，大大提高了滚子的承载能力和寿命。为提高保持架的整体刚性和强度，保持架均采用整体结构，内径引导方式，并在引导面增加储油槽，为了便于在保持架的摩擦表面形成油膜，我们运用流体力学理论，根据不同表面设计了不同的锲形角度，这种结构在轴承工作时，摩擦面间极容易形成油膜，大大减小了保持架运转时的摩擦阻力，减少保持架工作时的异常发热。在顶尖中设置的油池，采用一次性加油，永保顶尖长期使用。为此，提供一种精度高（工作误差精度小于3um）、使用寿命长、更换方便、安全可靠的活顶尖是市场的需求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的径向受力轴的截面结构示意图；

图3是本发明的平衡受力轴部的结构示意图；

图4是本发明顶尖轴的结构示意图。

图中标记：1、前压盖，2、骨架密封圈Ⅰ，3、O型密封圈，4、受力支承，401、外圈，402、圆柱滚子，403、保持架，404、油池Ⅱ，5、推力圆柱滚子轴承，6、顶尖头，7、油池Ⅰ，8、骨架密封圈Ⅱ，9、座壳，10、顶尖轴，101、滚道面，102、径向受力轴部，103、轴向受力轴部，104、平衡受力轴部，11、滚针轴承或滚子轴承，12、衬垫，13、弹簧，14、深沟球轴承或推力球轴承，15、垫片，16、螺钉，17、后盖，18、螺钉。

具体实施方式

一次性润滑精密活顶尖，包括顶尖头6、座壳9、顶尖轴10、前压盖1和后盖17，顶尖轴10为一个通轴，由径向受力轴部102、轴向受力轴部103和平衡受力轴部104构成，轴向受力轴部103的直径小于径向受力轴部102的直径，平衡受力轴部104的直径小于轴向受力轴部103的直径，径向受力轴部102的受力支承4由径向受力轴部上的滚道面101、圆柱滚子402、保持架403、外圈401和油池Ⅱ404构成；轴向受力轴部103支承采用推力圆柱滚子轴承5。

滚道面101为在径向受力轴部102的外圆表面加工成形的硬层面，围绕滚道面101一周设有多个圆柱滚子402，圆柱滚子402与径向受力轴部102的滚道面101相对运动，圆柱滚子402采用保持架403稳定连接，在圆柱滚子402与座壳9之间设有一外圈401，座壳9将径向受力轴部102、圆柱滚子402、外圈401和油池Ⅱ404紧密包裹成一个整体；

在径向受力轴部102与外圈401之间为一封闭的油池Ⅱ404，油池Ⅱ404内装有200﹟、250﹟或320﹟工业齿轮油，圆柱滚子402和保持架403设置在油池Ⅱ404中；在轴向受力轴部103与轴向受力轴部相对应的座壳之间为一封闭的油池Ⅰ7，油池Ⅰ7内装有200﹟、250﹟或320﹟工业齿轮油，推力圆柱滚子轴承5设置在油池Ⅰ7中，油池Ⅰ7与油池Ⅱ404相通；

在油池Ⅱ404与前压盖1的连接部设有骨架密封圈Ⅰ2，在油池Ⅰ7与座壳9内壁的连接部设有骨架密封圈Ⅱ8；

所述平衡受力轴部104相对应的座壳9为一圆柱体。

本发明的前压盖1与座壳9的连接部设有O型密封圈3。

本发明，所述的平衡受力轴104上设有滚针轴承或滚子轴承11、衬垫12、蝶簧13、深沟球轴承或推力球轴承14和垫片15，垫片15通过螺钉16与平衡受力轴104连接，后盖17与座壳9连接。

顶尖轴10也可以拆分为顶尖头和顶尖轴两件，用锥把联成一体。

实施例1

将推力圆柱滚子轴承5装在轴向受力轴103上，后将圆柱滚子402和保持架403装在前段径向受力轴部102上，再装上外圈401，装入骨架密封圈8，后将顶尖轴10装入座壳9内，装配时向油池Ⅰ、油池Ⅱ内注入润滑油，装上骨架密封圈2和O型密封圈3，将前压盖1与座壳9压紧，用螺钉18将前压盖1拧紧；后端的滚针轴承11主要承受径向支反力，拧紧螺钉16使垫片15压紧深沟球轴承14时，碟簧13与衬垫12将顶尖轴10往后拽，从而将推力圆柱滚子轴承5压紧以消除间隙，拧紧后盖17以密封后支承。

本发明所述平衡受力轴部相对应的座壳为一圆柱体。

实施例2

如图4所示，顶尖轴10可以拆分为顶尖头和顶尖轴两件，用锥把联成一体。顶尖轴由圆柱滚子、推力圆柱滚子轴承5以及滚针轴承11和深沟球轴承14支承，座壳9的前端与前压盖1、骨架密封圈2、8和O型密封圈3组成油池，装配时注入润滑油，以螺钉18将前压盖1拧紧；后端的滚子轴承11主要承受径向支反力，拧紧螺钉16使垫片15压紧推力球轴承14时，碟簧13与衬垫12将顶尖轴10往后拽，从而将推力圆柱滚子轴承5压紧以消除间隙，拧紧后盖17以密封后支承。

Claims (3)

1.一次性润滑可更换内置式精密活顶尖，包括顶尖头（6）、座壳（9）、顶尖轴（10）、前压盖（1）和后盖（17），顶尖轴（10）为一个通轴，由径向受力轴部（102）、轴向受力轴部（103）和平衡受力轴部（104）构成，轴向受力轴部（103）的直径小于径向受力轴部（102）的直径，平衡受力轴部（104）的直径小于轴向受力轴部（103）的直径，径向受力轴部（102）的受力支承（4）由圆柱滚子（402）、保持架（403）和外圈（401）构成，所述径向受力轴部（102）的外圆表面，为加工成形的滚道面（101），围绕滚道面（101）一周设有多个圆柱滚子（402），圆柱滚子（402）采用保持架（403）稳定连接，圆柱滚子（402）与径向受力轴部（102）的滚道面（101）相对运动；所述轴向受力轴部（103）支承采用推力圆柱滚子轴承（5）；其特征在于：在径向受力轴部（102）与外圈（401）之间为一封闭的油池Ⅱ（404），油池Ⅱ（404）内装有200﹟、250﹟或320﹟工业齿轮油，圆柱滚子（402）和保持架（403）设置在油池Ⅱ（404）中；在轴向受力轴部（103）与轴向受力轴部相对应的座壳之间为一封闭的油池Ⅰ（7），油池Ⅰ（7）内装有200﹟、250﹟或320﹟工业齿轮油，推力圆柱滚子轴承（5）设置在油池Ⅰ（7）中，油池Ⅰ（7）与油池Ⅱ（404）相通；

所述油池Ⅱ（404）与前压盖（1）的连接部采用骨架密封圈Ⅰ（2）密封，油池Ⅰ（7）与座壳（9）内壁的连接部采用骨架密封圈Ⅱ（8）密封。

2.根据权利要求1所述的一次性润滑可更换内置式精密活顶尖，其特征在于：所述平衡受力轴部（104）相对应的座壳（9）为一圆柱体，座壳（9）与机床尾座或床头箱关联部件相整合，为可更换内置式活顶尖。

3.根据权利要求1所述的一次性润滑可更换内置式精密活顶尖，其特征在于：所述的前压盖（1）与座壳（9）的连接部设有O型密封圈（3）。

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