专利名称：一次性润滑精密活顶尖的制作方法
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或间隙，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间隙或游隙增大，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前段径向受力轴部上，为死连接或活连接。径向受力轴部的受力支承由径向受力轴部上的滚道面、圆柱滚子、保持架、外圈和油池II构成；轴向受力轴部支承采用推力圆柱滚子轴承，在顶尖座壳上还设有顶尖退出装置。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。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0型密封圈。本发明，所述的退出装置，在座壳上设有一退位螺母，退位螺母通过设置在座壳上的螺纹旋转可实现活顶尖整体从工装设备中退出。本发明，所述的后段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，垫片通过螺钉与后段平衡受力轴连接，后盖与座壳连接。本发明所述后段平衡受力轴部相对应的座壳为一圆锥体，锥度为1 :7 — 1 :20。本发明所述座壳的后段为一圆柱体，也可以是无锥度。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，有效阻止磨削液与尘埃进入轴承室，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。
图1是本发明的结构示意图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是本发明的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、0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、退位螺母，601、退位螺纹，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，19、顶尖头。
具体实施例方式一次性润滑精密活顶尖，包括顶尖头19、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，其特征在于径向受力轴部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II 404构成；轴向受力轴部103支承采用推力圆柱滚子轴承5，在顶尖座壳9上还设有顶尖退出装置6 ；
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 — 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和外圈401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。在油池II 404与前压盖1的连接部设有骨架密封圈I 2，在油池I 7与座壳 9内壁的连接部设有骨架密封圈II 8 ；
所述平衡受力轴部104相对应的座壳9为一圆锥体，锥度为1 :7 — 1 :20。本发明的前压盖1与座壳9的连接部设有0型密封圈3。本发明，在座壳9上设有一退位螺母6，退位螺母6通过设置在座壳9上的螺纹旋转可实现活顶尖整体从工装设备中退出。本发明，所述的后段平衡受力轴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与后段平衡受力轴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0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；
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。退位螺母6用来拆卸活顶尖，即当将活顶尖从工装设备上退出时，旋转退位螺母6，可将活顶尖从工装设备上退出，轻巧方便，不会损坏活顶尖。本发明所述后段平衡受力轴部相对应的座壳为一圆锥体，锥度为1 :20。实施例2
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0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。退位螺母6用来拆卸活顶尖，即当将活顶尖从工装设备上退出时，旋转退位螺母6，可将活顶尖从工装设备上退出，轻巧方便，不会损坏活顶尖。本发明所述平衡受力轴部相对应的座壳为一圆锥体，锥度为1 :7。实施例3
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0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。退位螺母6用来拆卸活顶尖，即当将活顶尖从工装设备上退出时，旋转退位螺母6，可将活顶尖从工装设备上退出，轻巧方便，不会损坏活顶尖。本发明所述平衡受力轴部相对应的座壳为一圆锥体，锥度为1 :15。实施例4
如图4所示，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。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0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。
权利要求
1.一次性润滑精密活顶尖，包括顶尖头(19)、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)的受力支承由圆柱滚子(402)、保持架(403)和外圈(401)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) —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)和外圈(401)包裹成一个整体，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；在油池II (404)与前压盖(1)的连接部设有骨架密封圈I (2)，在油池I (7)与座壳(9)内壁的连接部设有骨架密封圈II (8);在顶尖座壳(9 )上还设有顶尖退出装置(6 )；所述平衡受力轴部(104)相对应的座壳(9)为一圆锥体，锥度为1 :7 — 1 :20。
2.根据权利要求1所述的一次性润滑精密活顶尖，其特征在于所述的前压盖(1)与座壳(9)的连接部设有0型密封圈(3)。
3.根据权利要求1所述的一次性润滑精密活顶尖，其特征在于所述的顶尖退出装置 (6)，由退位螺母(601)通过设置在座壳(9)上的退位螺纹(602)旋转可实现活顶尖整体从工装设备中退出。
4.根据权利要求1所述的一次性润滑精密活顶尖，其特征在于所述平衡受力轴部 (104)相对应的座壳(9)为一圆锥体，锥度为1 :20。
全文摘要
一次性润滑精密活顶尖，包括顶尖头、座壳、顶尖轴、前压盖和后盖，前段径向受力轴部的外圆表面一周为加工成形的滚道面，围绕滚道面一周设有多个圆柱滚子，圆柱滚子与前段径向受力轴部的滚道面相对运动，在轴向受力轴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。
文档编号B23B23/04GK102398047SQ201110381438
公开日2012年4月4日 申请日期2011年11月27日 优先权日2011年11月27日
发明者张朝煌, 高化民 申请人:河南活顶尖机械有限公司