CN110052625A - 一种可提高加工精度的旋转顶尖 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数控机床零部件领域，具体公开了一种可提高加工精度的旋转顶尖，防护盖远离套筒一侧依次设有扇叶和冷却筒，冷却筒套设于顶针外周，冷却筒内壁与顶针之间形成降温空间，顶针驱动扇叶和冷却筒转动；冷却筒侧壁设有内储有冷却液的冷却腔，冷却腔内设有若干导流片，导流片固定在冷却腔靠近顶针的侧壁或者远离顶针的侧壁上，冷却腔靠近顶针的侧壁上设有若干与冷却腔连通的通孔。本方案中的旋转顶尖在工作时可以对顶针和工件进行降温，从而提高加工精度。

Description

一种可提高加工精度的旋转顶尖

技术领域

本发明涉及数控机床零部件领域，具体涉及一种可提高加工精度的旋转顶尖。

背景技术

顶尖在机加工过程中对工件起到定位支撑的作用，在装配时顶尖装配在机床底板的尾座上，而尾座能够在机床底板上滑动。然而顶尖中的顶针在使用过程中锥度会发生改变，使得生产的零件精度降低，所以需要对锥度进行调整，传统的调整需要专业人员长达十几分钟甚至更长的时间，为了提高调整的效率，我司研发了申请号为201611141381.0的锥度快速调节式顶针结构。这种顶针结构包括顶针、套筒、固定销、芯轴、顶杆和防护盖等结构，套筒上设有偏心孔，顶杆与偏心孔螺纹配合，顶杆偏心设置在套筒上，即顶杆与顶针偏心设置，当需要调整顶针的锥度时，转动套筒即可改变顶杆对顶针的支撑作用，从而使顶针的锥度发生改变。

但是这种顶针结构在实际使用中发现，工件在机加工过程中会产生较多热量，工件受热会发生形变，而且热量从与工件的接触处传递至顶针上，使顶针发生形变，由于偏心孔的偏心量较小，顶针的锥度较小，所以这种形变对工件的机加工精度会产生不利影响，导致工件发生偏移，加工精度降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对顶针和工件进行降温的旋转顶尖，以提高加工精度。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种可提高加工精度的旋转顶尖，防护盖远离套筒一侧依次设有扇叶和冷却筒，所述冷却筒套设于顶针外周，所述冷却筒内壁与顶针之间形成降温空间，顶针驱动扇叶和冷却筒转动；所述冷却筒侧壁设有内储有冷却液的冷却腔，所述冷却腔内沿周向设有若干导流片，所述导流片固定在冷却腔靠近顶针的侧壁或者远离顶针的侧壁上，所述冷却腔靠近顶针的侧壁上设有若干与冷却腔连通的通孔。

本方案的有益效果为：

(一)顶尖工作时，顶针转动，带动扇叶转动，形成吹向工件的气流，气流先穿过降温空间然后与工件接触，可以对顶针和工件进行降温，从而避免工件和顶针发生热变形，提高加工精度。

(二)冷却筒转动时，冷却腔中的部分冷却液在导流片的作用下运动至冷却腔的上部，然后从位于顶针上方的通孔流至降温空间内，对顶针进行降温，提高顶针的降温效果。

(三)从通孔流下的冷却液在降温空间内形成水帘，且与顶针接触的冷却液在离心作用下向冷却筒内壁飞出，并与冷却筒侧壁发生撞击，形成水雾。当扇叶形成的气流经过降温空间时裹挟着粒径较小的液滴向靠近工件一侧运动，对工件进行冷却，由于气流中混入冷却液，故对工件的降温效果更好。

(四)扇叶形成的气流经过降温空间时，虽然粒径较大的液滴无法随着气流运动，但液滴中的热量也可以散入气流中，故冷却液中的热量可以快速散失，冷却液与顶针之间的温度差可以增大，单位时间内可以吸收的热量增多，进一步提高对顶针的冷却效果。

(五)落至冷却筒底部的冷却液从位于下部的通孔再次进入冷却腔内，即冷却液可以重复使用，一方面减少冷却液的用量，降低冷却成本；另一方面，本技术方案中只需要将冷却液加入冷却腔即可，不需要在外界设置输送冷却液的管道，从而简化机床的复杂度。

(六)工件在机加工过程中会不断产生碎屑，部分碎屑可能会飞溅至顶针与防护盖之间的缝隙处，可能滑入顶尖内部，造成顶针、防护盖或芯轴磨损。本技术方案中，冷却筒位于工件与防护盖之间，对碎屑向靠近防护盖一侧运动造成阻碍，且由于扇叶形成吹向工件的气流，气流的流动方向与碎屑靠近防护盖的运动方向相反，可以增大碎屑靠近防护盖的阻力，从而减少靠近防护盖的碎屑，避免飞溅的碎屑进入顶尖内部。

(七)本方案中的冷却液在降温空间内形成水帘，即使有碎屑飞溅进入冷却筒与顶针之间，碎屑也会与降温空间中向下落的冷却液接触，从而在冷却液向下的动能作用下向下偏移，从而落至降温空间底部而不会溅至顶针与防护盖之间的缝隙处，进一步避免碎屑进入顶尖内部。

进一步，冷却筒内固定有位于扇叶远离防护盖一侧的防尘网。

本方案的有益效果为：防尘网对飞溅的碎屑起到阻挡的作用，避免碎屑损坏扇叶。

进一步，防尘网具有弹性。

本方案的有益效果为：当冷却筒转动、气流经过防尘网时，防尘网会振动，从而可以使附着在防尘网上的碎屑掉落。

进一步，防尘网的目数至少为35。

本方案的有益效果为：防尘网上的网孔较小，对碎屑的阻挡作用更好。

进一步，冷却筒上固定有内齿圈，顶针上固定有驱动内齿圈转动的驱动齿轮。

本方案的有益效果为：本方案中，顶针通过简单的结构即可带动冷却筒转动。

进一步，驱动齿轮与内齿圈之间设有中间齿轮，所述中间齿轮轴心处连接有转轴，所述中间齿轮通过转轴与防护盖转动连接。

本方案的有益效果为：中间齿轮的存在可以在内齿圈直径相同的情况下减小驱动齿轮的直径，从而减小驱动齿轮的齿数，增大驱动齿轮与内齿圈之间的齿数差，从而在顶针的转速相同的情况下减小内齿圈的转速，避免冷却腔中的冷却液受到较大的离心作用而无法穿过通孔落入降温空间。

进一步，转轴呈拱门形，所述中间齿轮与转轴转动连接，所述转轴与防护盖固定连接。

本方案的有益效果为：扇叶位于中间齿轮与防护盖之间，扇叶直径过大可能对转轴造成阻碍，而本方案中拱门形的转轴可容纳更大直径的扇叶，从而形成更大的气流，提高对顶针和工件的冷却效果。

进一步，通孔为锥形孔，且通孔靠近顶针的一端为小端。

本方案的有益效果为：相邻通孔的大端之间的距离较小，而小端之间的距离相对较大从小端流出的冷却液形成的水帘会形成缝隙，供扇叶形成的气流通过，从而对冷却液进行降温。而与通孔的小端相比，大端的直径更大，冷却腔中的冷却液更容易从大端进入通孔内。

进一步，冷却筒远离扇叶的一端设有圆台状的导向筒，所述导向筒远离扇叶一端为大端，且大端固定在冷却筒内壁上。

本方案的有益效果为：导向筒一方面可以防止降温空间内的冷却液泄露；另一方面，扇叶形成的气流只能从导向筒中经过，与冷却筒相比，导向筒内径更小，供气流经过的空间更小，导向筒口部的气体流速更大，将碎屑吹离，使碎屑无法进入降温空间内。进一步，导向筒靠近扇叶的一端位于所有通孔远离扇叶的一侧。

本方案的有益效果为：当冷却液穿过通孔落至冷却筒与顶针之间时不会落在导向筒上，避免冷却液沿着导向筒滑落至冷却筒外，减少冷却液的损失。

附图说明

图1为本发明实施例1的立体图；

图2为图1的纵向剖视图；

图3为图2中冷却筒的放大图；

图4为图3中的A-A向向视图；

图5为本发明实施例2中冷却筒的纵向剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：顶针1、摩擦套11、驱动齿轮12、防护盖2、转轴21、中间齿轮22、套筒3、偏心孔31、连接盘32、轴承33、冷却筒4、冷却腔41、导流片42、通孔43、内齿圈44、降温空间45、防尘网46、尾座5、顶杆6、芯轴7、导向筒8、扇叶9、连杆91、从动齿轮92。

实施例1

一种可提高加工精度的旋转顶尖，如图1、图2所示，包括套筒3、芯轴7、顶杆6、顶针1和防护盖2，套筒3内从左至右依次设有安装孔、轴承孔以及偏心孔31，安装孔、轴承孔和套筒3同轴，偏心孔31相对套筒3偏心设置。套筒3左端一体成型有环形的连接盘32，连接盘32上沿连接盘32的周向均布有若干螺纹孔，将套筒3插入到机床的尾座5内，连接盘32右侧壁与尾座5左侧壁相抵，将螺栓旋入螺纹孔和尾座5内即可实现套筒3的固定。

芯轴7安装至安装孔内，芯轴7左端伸出套筒3，芯轴7右端伸入轴承孔内，芯轴7和轴承孔内壁之间设有轴承33，轴承33的外圈与轴承孔内壁过盈配合，轴承33的内圈与芯轴7过盈配合，芯轴7可相对于套筒3转动。

防护盖2套设在芯轴7左端，防护盖2和芯轴7之间安装有旋转骨架油封，防护盖2右端和套筒3左端相抵，且防护盖2右端和套筒3左端均设有对齐的螺纹孔，将螺栓旋入螺纹孔内即可将防护盖2与套筒3固定。

芯轴7内设有锥形孔和连通在锥形孔右端的柱形孔，锥形孔左端为大端，顶针1位于锥形孔内并与锥形孔锥度配合，顶针1的左端伸出芯轴7。偏心孔31内安装有顶杆6，且顶杆6与偏心孔31螺纹配合，使顶杆6相对于套筒3转动即可完成顶杆6与套筒3的固定。顶杆6左端伸入柱形孔内并和顶针1右端相抵，且由于偏心孔31偏心设置，顶杆6左端与顶针1相抵处偏离顶针1的中心线。套筒3右端一体成型有棱柱形的凸台，本实施例中的凸台为六棱柱，类似于螺母的形状，顶杆6右端插入凸台内并和凸台右端平齐。

如图3所示，防护盖2左侧设有扇叶9，本实施例中的扇叶9为轴流式叶片，扇叶9左侧设有均套设在顶针1上的驱动齿轮12和冷却筒4，驱动齿轮12安装在顶针1上，具体的，驱动齿轮12可与顶针1键连接，也可在驱动齿轮12与顶针1之间套设摩擦套11，摩擦套11具有弹性，使顶针1转动时能够带动驱动齿轮12转动，本实施例中采用安装摩擦套11的方式，且扇叶9也安装在摩擦套11上，从而使顶针1可以带动扇叶9转动。

冷却筒4右端焊接有内齿圈44，内齿圈44与驱动齿轮12之间通过中间齿轮22连接，从而在顶针1转动时驱动冷却筒4转动，冷却筒4右侧设有拱门形的转轴21，转轴21弯曲处与扇叶9相对，为扇叶9提供更大的转动空间。转轴21右端焊接在防护盖2上，中间齿轮22套设在转轴21左端，且转轴21左端还焊接有分别位于中间齿轮22左右两侧的限位块，防止中间齿轮22从转轴21上滑落，转轴21对中间齿轮22起到支撑的作用。

冷却筒4内设有位于内齿圈44左侧的防尘网46，防尘网46的目数不小于35，本实施例中选用目数为35的防尘网46，且防尘网46具有弹性，具体的，本实施例中的防尘网46选用橡胶材质。

如图4所示，冷却筒4与顶针1之间形成降温空间45，冷却筒4内设有环状的冷却腔41，冷却筒4内壁设有若干锥形的通孔43，通孔43朝向顶针1的一端为小端，避免大于通孔43小端孔径而小于通孔43大端孔径的碎屑进入通孔43中堵塞通孔43。冷却腔41内沿顶针1的周向设有若干导流片42，导流片42可固定在冷却腔41靠近顶针1或远离顶针1的侧壁上，本实施例中的导流片42固定在冷却腔41远离顶针1的侧壁上。导流片42的长度方向与顶针1的轴向相同，且导流片42靠近顶针1的一端向逆时针倾斜，即导流片42沿顶针1轴向的投影的延长线偏离顶针1的轴心。冷却筒4外壁设有与冷却腔41连通的进液口，进液口内设有进液口塞，进液口塞与进液口螺纹配合，将进液口塞旋入进液口内即可封闭进液口。

如图3所示，冷却筒4左端设有环状的导向筒8，导向筒8右端位于所有通孔43左侧，导向筒8左端与冷却筒4左端焊接，导向筒8呈右端为小端的圆台状。

具体实施过程如下：

顶尖使用过程中，如图2所示，当顶针1的锥度发生偏移需要调节时，人工旋下将套筒3固定在机床的尾座5上的螺栓，然后转动套筒3，套筒3带动顶杆6转动，对顶针1的锥度进行调节。具体的调节方法以顶针1左端向下倾斜为例进行说明：转动套筒3时，套筒3带动顶杆6转动，由于顶杆6偏心的抵在顶针1上，顶杆6与顶针1的接触处沿着顶针1的中心线转动，当顶杆6与顶针1的接触处转动至顶针1的下部时，顶针1的受力点位于下部，顶针1左端向上抬起，顶针1重新恢复与芯轴7同轴的状态。然后再采用螺栓将套筒3与机床的尾座5固定即完成顶针1的调节。需要注意的是，顶针1的锥度的变化量是非常小的，因此锥度调节是在很小幅度内进行。

顶尖使用前，先从进液口加入冷却液，本实施例中的冷却液为冷却油，如图3所示，当冷却液从位于冷却筒4底部的通孔43中流出时，停止向冷却腔41内加入冷却液，此时导向筒8和内齿圈44均对位于降温空间45内的冷却液进行限位，防止冷却液泄露至冷却筒4外。

顶尖使用时，顶针1和芯轴7随着工件转动，顶针1通过驱动齿轮12和中间齿轮22带动内齿圈44转动，从而带动冷却筒4转动，由于内齿圈44的齿数远多于驱动齿轮12的齿数，故内齿圈44的转速远小于顶针1的转速。位于冷却腔41中的部分冷却液在导流片42的作用下随着冷却筒4转动，当冷却液转动至冷却腔41的上部时，如图4所示，导流片42靠近顶针1的一端低于另一端，冷却液沿着导流片42流至冷却腔41靠近顶针1的侧壁上，并从通孔43流至降温空间45，在降温空间45内形成水帘。从位于顶针1正上方的通孔43流下的冷却液淋在顶针1上，对顶针1进行降温，然后在离心作用下与顶针1分离。降温空间45的冷却液流至冷却筒4最下方后，从最下方的通孔43重新进入冷却腔41内。当冷却液进入降温空间45时与空气接触，冷却液中的热量可以散入空气中，冷却液的温度得以降低，保持较好的冷却效果。

如图3所示，顶针1转动带动扇叶9转动，从而使扇叶9产生向左的气流，气流依次经过降温空间45和导向筒8最后吹在工件上，气流使降温空间45中的冷却液的温度降低，提高冷却液的降温效果。机加工产生的碎屑在向左的气流作用下无法进入降温空间45。实际应用时可选用现有的除尘设备如布袋除尘器对机加工产生的碎屑进行清理。

而气流经过降温空间45时，裹挟着降温空间45内粒径较小的冷却液滴向左运动，对工件进行降温，提高工件的降温效果。

实施例2

如图5所示，本实施例中的扇叶9的设置方式与实施例1不同，本实施例中包括沿顶针1周向分布的四个扇叶9，四个扇叶9分别键连接在四根连杆91上，连杆91右端伸入防护盖2左端内并与防护盖2转动连接，连杆91左端均键连接有与驱动齿轮12啮合的从动齿轮92，从动齿轮92的齿数小于驱动齿轮12的齿数，扇叶9位于驱动齿轮12左侧，顶针1转动驱动连杆91转动，从而使扇叶9转动，形成向左的气流。其次，本实施例中的转轴21不再为拱门形，而是为直线形。在实际应用中，防尘网46可固定在冷却筒4左端或导向筒8上，本实施例中的防尘网46固定在导向筒8上。

本实施例中的扇叶9通过驱动齿轮12与从动齿轮92的啮合来驱动扇叶9转动，而从动齿轮92的转速大于驱动齿轮12，所以与实施例1中的扇叶9相比，本实施例中的扇叶9的转速更快，且扇叶9的数量增加，最后形成向左的气流更大，对顶针1、工件和降温空间45中的冷却液的降温效果更好。而加工过程中产生的碎屑受到防尘网46的阻挡而不会进入降温空间45内，也就不需要人工对降温空间45内的碎屑进行清理，减少工人的工作量。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本发明所省略描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (10)

1.一种可提高加工精度的旋转顶尖，其特征在于：防护盖远离套筒一侧依次设有扇叶和冷却筒，所述冷却筒套设于顶针外周，所述冷却筒内壁与顶针之间形成降温空间，顶针驱动扇叶和冷却筒转动；所述冷却筒侧壁设有内储有冷却液的冷却腔，所述冷却腔内沿周向设有若干导流片，所述导流片固定在冷却腔靠近顶针的侧壁或者远离顶针的侧壁上，所述冷却腔靠近顶针的侧壁上设有若干与冷却腔连通的通孔。

2.根据权利要求1所述的可提高加工精度的旋转顶尖，其特征在于：所述冷却筒内固定有位于扇叶远离防护盖一侧的防尘网。

3.根据权利要求2所述的可提高加工精度的旋转顶尖，其特征在于：所述防尘网具有弹性。

4.根据权利要求3所述的可提高加工精度的旋转顶尖，其特征在于：所述防尘网的目数至少为35。

5.根据权利要求1所述的可提高加工精度的旋转顶尖，其特征在于：所述冷却筒上固定有内齿圈，顶针上固定有驱动内齿圈转动的驱动齿轮。

6.根据权利要求5所述的可提高加工精度的旋转顶尖，其特征在于：所述驱动齿轮与内齿圈之间设有中间齿轮，所述中间齿轮轴心处连接有转轴，所述中间齿轮通过转轴与防护盖转动连接。

7.根据权利要求6所述的可提高加工精度的旋转顶尖，其特征在于：所述转轴呈拱门形，所述中间齿轮与转轴转动连接，所述转轴与防护盖固定连接。

8.根据权利要求1所述的可提高加工精度的旋转顶尖，其特征在于：所述通孔为锥形孔，且通孔靠近顶针的一端为小端。

9.根据权利要求8所述的可提高加工精度的旋转顶尖，其特征在于：所述冷却筒远离扇叶的一端设有圆台状的导向筒，所述导向筒远离扇叶一端为大端，且大端固定在冷却筒内壁上。

10.根据权利要求9所述的可提高加工精度的旋转顶尖，其特征在于：所述导向筒靠近扇叶的一端位于所有通孔远离扇叶的一侧。