专利名称：高速插齿机用动静压球铰轴承结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种插齿机，尤其是涉及一种高速插齿机中的关键运动部件之一的连接刀具主轴和曲柄的球铰轴承结构，具体地说是一种高速插齿机用动静压球铰轴承结构。
背景技术：
目前，高速插齿机的主运动绝大多数采用曲柄滑块机构，刀具主轴作为机构中的滑块，通过球铰轴承与连杆相联，当曲柄绕其中心回转时，刀具主轴产生上下主运动，在此机构中，由于受结构限制，球铰轴承中的球体直径约为50-60mm，刀具的切削力和刀具主轴上下运动的驱动力均作用在此，而且受力的方向和大小都在高频变化。因此在设计此类机床的主运动方案时，需要特别注意此处的球铰轴承。在生产现场，由于各种原因，诸如润滑油不足、间隙过小造成球铰过热而烧结，间隙过大造成噪音超标的现象时有发生。因此球铰轴承是关系到高速插齿机的成败关键。传统的做法是向球体结合面注入连续润滑油，用来达到润滑和带有热量的目的， 此类做法在插齿冲程速度在2000str/min以内时是可行的，在2000str/min以上时会产生球体结合面异常磨损。综上所述，现有结构的插齿机球铰轴承无法满足高速冲程需要。
发明内容
本发明的目的是针对现有的球铰轴承的结构及润滑方式无法满足2000次/分以上的插齿速度的问题，设计一种润滑效果好，能满足高速插齿要求且使用寿命长的高速插齿机用动静压球铰轴承结构。本发明的技术方案是
一种高速插齿机用动静压球铰轴承结构，包括球杆1、球铰座2和壳体3，壳体3的下端与刀具主轴相连，球杆1下端的球体主体6位于球铰座2中，球铰座2安装在壳体3的安装座中并通过压圈4实现沿球杆1轴向的定位和间隙调整，球杆1的上端伸出压圈4外与曲柄相连，其特征是所述的球杆1的中心设有注油孔7，该注油孔7直达球体主体6的球心， 在球体主体6上沿其径向安装有节流器5，节流器5的进油端与直达球心的注油孔7相通， 节流器5的出油端与球体主体6表面的环形浅腔相通，以便在球体主体6运动时使所述浅腔因阶梯效应形成动压承载力和静压承载力来承受来自插齿主轴的上下轴向力。所述的节流器5由相互贯通的大直径油孔和小直径油孔组成，所述的小直径油孔的出油端与球体主体6表面的环形浅腔相通，所述的大直径油孔的进油端与直达球体主体 6球心的注油孔7相连通。所述的球体主体6表面的环形浅腔的数量至少等于所述节流器5数量的1/2，相邻的环形浅腔之间相互独立或通过连接槽相连，以进一步增强球体主体6表面润滑油分布的均勻性。所述的球体主体6表面的环形浅腔的深度呈渐变结构，越靠近节流器5处的浅腔的深度越大。 所述的球铰座2为陶瓷材料制成的耐磨体或在基体金属材料表面沉积有耐磨层。所述的球体主体6的直径为50-60毫米。本发明的有益效果
本发明创造性地将浅腔结构的润滑原理应用到插齿机的球铰润滑中，解决了插齿机长期以来未解决的技术难题，改善了润滑效果，大大地提高了插齿机的平均无故障工作时间。本发明通过采用陶瓷材料的球铰座或增设耐磨涂层大大增加了球铰座的耐磨性， 延长了使用寿命，与浅腔润滑相配合使整体的大修周期大大延长。本发明的插齿机球铰轴承用于高速插齿刀冲程运动，可有效避免球铰轴承的异常损毁，提高抗震吸振能力，有效增强主运动的可靠性。本发明结构简单，易于实现。
图1是本发明的球铰轴承的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。如图1所示。一种高速插齿机用动静压球铰轴承结构，包括球杆1、球铰座2和壳体3，壳体3的下端与刀具主轴相连，球铰座2可直接采用陶瓷材料制成，以提高其耐磨性，也可采用在基体金属材料表面沉积耐磨金属层(如氧化锆，氧化铝)或耐磨非金属层(如氮化硅、碳化硅) 的方法加以制造。球杆1下端的球体主体6位于球铰座2中，球体主体6的直径为50-60 毫米，球铰座2安装在壳体3的安装座中并通过压圈4实现沿球杆1轴向的定位和间隙调整，球杆1的上端伸出压圈4外与曲柄相连，所述的球杆1的中心设有注油孔7，该注油孔7 直达球体主体6的球心，在球体主体6上沿其径向安装有节流器5，节流器5可采用小孔节流器，它可直接在球体主体6上加工而成，也可直接从市场采购后安装在球体主体6的径向孔中，节流器5的进油端与直达球心的注油孔7相通，节流器5的出油端与球体主体6表面的环形浅腔相通，所述的环形浅腔的深度最好是呈渐变结构，且越靠近节流器5的出口端处浅腔的深度越深，本发明的浅腔的深度在0. 1-0. 5毫米之间，或渐变也可不渐变，以渐变效果最佳，以便在球体主体6运动时使所述浅腔因阶梯效应形成动压承载力和静压承载力来承受来自插齿主轴的上下轴向力。当节流器采用直接加工结构时时，节流器5可由相互贯通的大直径油孔和小直径油孔组成，所述的小直径油孔的出油端与球体主体6表面的环形浅腔相通，所述的大直径油孔的进油端与直达球体主体6球心的注油孔7相连通。球体主体6表面的环形浅腔的数量至少等于所述节流器5数量的1/2，相邻的环形浅腔之间相互独立或通过连接槽相连，以进一步增强球体主体6表面润滑油分布的均勻性。插齿机主运动在高速运转时，球杆1和球铰座2之间的应力较大，这两者的材料选取非常重要，球杆1的材料为GCrl5，球铰座2的材料为陶瓷。节流器5装在球杆1头部的球体内，在球体表面采用浅腔结构。通过性能计算，本发明中的球铰轴承在承载能力和稳定性等方面得到显著提高，与普通插齿机球铰轴承相比，承载能力大幅度增加，油膜厚度和压力区加大，稳定性明显提高。压圈4可用来调整球体与球铰座之间的间隙。节流器5用来调节通向球体与球铰之间液压油的压力与流量，在主机启动后，依靠浅腔阶梯效应形成的动压承载力和静压承载力承受来自插齿主轴的上下轴向力。在插齿机正常工作时，球杆1左右摇动，角度约为士7. 5°，球铰座2围绕刀具主轴中心进行回转，图1中球杆1头部的球体主体6上采用数控铣加工出四个浅腔，单个油腔的深度是渐变的，采用多腔对称配置，达到高压油膜的均化作用和良好的抗振性能。通过节流器5，利用静压轴承的节流原理，将来自外部液压油的紊流转化为层流，使压力油腔中产生足够大的静压，在球体结合面产生具有承载能力的油膜。在球杆1左右摇动和球铰座2回转过程中，相对滑动的球体表面形成收敛的楔形间隙。球铰座2的研磨分为两个阶段，第一阶段利用球表面任意点与球心距离相等的原理，磨削内球面，第二阶段与相配件进行研磨， 保证接触点在25点以上。四个节流器的节流特性要尽可能一致。修磨压圈4，保证球体与球铰座之间的间隙为0. 01-0. 015。采用陶瓷材料的球铰座和在球体上采用浅腔结构是本发明的核心内容，凡采用类似结构的插齿机球铰轴承均被认为是本发明的等效替换。本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
权利要求
1.一种高速插齿机用动静压球铰轴承结构，包括球杆(1)、球铰座(2)和壳体(3)，壳体 (3)的下端与刀具主轴相连，球杆(1)下端的球体主体(6)位于球铰座(2)中，球铰座(2)安装在壳体(3)的安装座中并通过压圈(4)实现沿球杆(1)轴向的定位和间隙调整，球杆(1) 的上端伸出压圈(4)外与曲柄相连，其特征是所述的球杆(1)的中心设有注油孔(7)，该注油孔(7)直达球体主体(6)的球心，在球体主体(6)上沿其径向安装有节流器(5)，节流器 (5)的进油端与直达球心的注油孔(7)相通，节流器(5)的出油端与球体主体(6)表面的环形浅腔相通，以便在球体主体(6)运动时使所述浅腔因阶梯效应形成动压承载力和静压承载力来承受来自插齿主轴的上下轴向力。
2.根据权利要求1所述的高速插齿机用动静压球铰轴承结构，其特征是所述的节流器(5)由相互贯通的大直径油孔和小直径油孔组成，所述的小直径油孔的出油端与球体主体(6)表面的环形浅腔相通，所述的大直径油孔的进油端与直达球体主体(6)球心的注油孔(7)相连通。
3.根据权利要求1所述的高速插齿机用动静压球铰轴承结构，其特征是所述的球体主体(6)表面的环形浅腔的数量至少等于所述节流器(5)数量的1/2，相邻的环形浅腔之间相互独立或通过连接槽相连，以进一步增强球体主体(6)表面润滑油分布的均勻性。
4.根据权利要求1或3所述的高速插齿机用动静压球铰轴承结构，其特征是所述的球体主体(6)表面的环形浅腔的深度呈渐变结构，越靠近节流器(5)处的浅腔的深度越大。
5.根据权利要求1所述的高速插齿机用动静压球铰轴承结构，其特征是所述的球铰座 (2)为陶瓷材料制成的耐磨体或在基体金属材料表面沉积有耐磨层。
6.根据权利要求1所述的高速插齿机用动静压球铰轴承结构，其特征是所述的球体主体(6)的直径为50-60毫米。
全文摘要
一种高速插齿机用动静压球铰轴承结构，包括球杆(1)、球铰座(2)和壳体(3)，壳体(3)的下端与刀具主轴相连，球杆(1)下端的球体主体(6)位于球铰座(2)中，球铰座(2)安装在壳体(3)的安装座中并通过压圈(4)实现沿球杆(1)轴向的定位和间隙调整，球杆(1)的上端伸出压圈(4)外与曲柄相连，其特征是所述的球杆(1)的中心设有注油孔(7)，该注油孔(7)直达球体主体(6)的球心，在球体主体(6)上沿其径向安装有节流器(5)，节流器(5)的进油端与直达球心的注油孔(7)相通，节流器(5)的出油端与球体主体(6)表面的环形浅腔相通，以便在球体主体(6)运动时使所述浅腔因阶梯效应形成动压承载力和静压承载力来承受来自插齿主轴的上下轴向力。本发明结构简单，润滑效果好，使用寿命长。
文档编号F16N1/00GK102221039SQ20111015376
公开日2011年10月19日 申请日期2011年6月9日 优先权日2011年6月9日
发明者吕福根, 李光华, 胥卫平, 马红民 申请人:南京二机齿轮机床有限公司