CN112894617B - 一种润滑且防水的顶尖组件及其润滑冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种润滑且防水的顶尖组件，包括顶锥、安装座、锥柄、密封盖和后盖，锥柄由直径依次递减的承接段、支撑段和连接段连接构成，承接段上套设有的径向受力轴承，径向受力轴承由滚子、保持架和外圈构成，所述承接段外壁形成有供滚子滚动的滚道；支撑段上套设有轴向受力轴承；在安装座位于承接段至支撑段之间的位置上形成有储油槽，储油槽内装有填充有润滑油，轴向受力轴承和径向受力轴承在储油槽中，并在储油槽的内壁上设置有呈螺旋状的油道；密封盖与安装座的连接处设有密封环。

Description

一种润滑且防水的顶尖组件及其润滑冷却系统

技术领域

本发明属于磨床的顶尖组件技术领域，特指一种润滑且防水的顶尖组件及其润滑冷却系统。

背景技术

在机械加工领域中，磨床是一种应用非常普遍的加工机床，在磨床中，顶尖的作用至关重要。然而现有的顶尖组件润滑性能不好，且保养难，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，并会提高了维护的成本；且顶尖组件端部的密封性能不好，导致润滑油的渗出及水的流入，从而大大降低了顶尖组件的使用寿命。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种结构简单、润滑效果良好且防水的顶尖组件及其润滑冷却系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种润滑且防水的顶尖组件，包括顶锥、安装座、锥柄、密封盖和后盖，锥柄由直径依次递减的承接段、支撑段和连接段连接构成，承接段上套设有的径向受力轴承，径向受力轴承由滚子、保持架和外圈构成，所述承接段外壁形成有供滚子滚动的滚道；支撑段上套设有轴向受力轴承；在安装座位于承接段至支撑段之间的位置上形成有储油槽，储油槽内装有填充有润滑油，轴向受力轴承和径向受力轴承在储油槽中，并在储油槽的内壁上设置有呈螺旋状的油道；密封盖与安装座的连接处设有密封环；密封盖的内壁设置有呈环状的第一密封槽，第一密封槽上设置有第一密封件，在安装座位于支撑段与连接段连接处的位置上设置有第二密封槽，第二密封槽上设置有第二密封件，第一密封件及第二密封件与锥柄之间均形成有密封面。

进一步：在密封盖内形成有防水腔，密封盖外侧壁设置有连通防水腔的连接孔，所述密封盖的内侧壁上设置有环形的流道，并在密封盖的内侧壁上设置有连通外界的防水槽，所述流道连通防水槽和防水腔，且流道自防水腔朝向密封盖的端面方 向倾斜设置。

进一步：所述的第一密封件及第二密封件均包括呈环状的密封圈，所述密封圈内侧壁设置有承接槽，承接槽上设置有支撑环，所述支撑环的横截面呈 U 型，在密封圈内侧壁且位于承接槽的上下两端均设置有横截面呈梯形的密封槽，所述密封槽内设置有相适配的加强条，且在承接槽内填充有润滑脂。

进一步：所述的第一密封槽设置在防水槽向内的密封盖侧壁上，所述流道为直线型流道；且还包括供气部件，所述供气部件的出气口连通所述连接孔。

进一步：所述承接槽的深度为 h1，承接槽两侧的密封圈壁厚为 x1；所述支撑环的上端面距密封圈的上端面的距离设置为 h2，h2=h1/3，壁厚为 x2，x2=x1/3；所述加强条的高度为 h3，h3=h1/4。

进一步：所述的密封圈的外侧壁采用阶梯凸台结构；第一密封槽及第二密封槽与密封圈外侧壁相贴和的一侧采用阶梯凹部结构，且在密封槽的阶梯凹部结构上形成有密封筋，密封筋的个数与阶梯凸台结构的阶数相对应。

进一步：相邻阶梯凸台的高度差为密封筋高度的1/3，密封筋的个数为 4～8个，密封筋的厚度与高度之比在 0.5，密封圈采用耐高温石墨材料制成；且密封筋可以但不限于高低齿、斜平齿、侧齿及纵树形结构。

进一步：在安装座内成型有环形的承接腔，承接腔上设置有与储油槽连通的通油孔，在安装座的外部设置有与承接腔连通的进油孔与出油孔；还包括油泵、控制器和设置在承接腔内的测量润滑油当前温度T的温度传感器，温度传感器的出端连接于控制模块的输入端，所述油泵和供气部件的控制器分别连接于控制器的输出端；所述安装座位于承接腔的外侧焊接固定有罩壳，所述的承接腔形成在罩壳与安装座之间。

一种用于润滑且防水的顶尖组件的润滑冷却系统，其中控制器获取承接腔内润滑油的当前温度T；将所述T与设定的预设温度进行比较，获取所述T与所述预设温度之间的大小关系；根据所述大小关系，调整油泵的输出功率，其中，所述预设温度包括第一预设温度T1和低温维持温度T0， T1＞ T0，根据所述大小关系，调整油泵的输出功率，包括：

当T0＜T＜T1时，则控制油泵的输出功率至P1；

当T＞T1时，则控制油泵的输出功率至P2；

当T＝T1时，则控制油泵的输出功率至P2，

当T＜T1时油泵的输出功率低；所述T≥T1时，将较快进入冷却模式，

当T≤T0时，则控制油泵停止运行。

本发明进一步设置为：所述调整油泵的输出功率，包括：获取所述当前温度与所述预设温度之间的温差，根据所述温差确定所述输出功率的调整值；控制油泵按照所述调整值调整所述输出功率；

所述预设温度还包括第二预设温度T2，且所述T2＞T1，根据当前温度T与预设温度的大小关系，调整油泵的输出功率，

包括：

当T＞T2时，则控制油泵的输出功率至P3；

当T2≥T＞T1，则控制维持油泵当前的输出功率至P2；其中所述的输出功率P1＜P2＜P3。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.在储油槽的内壁上设置呈螺旋状的油道，在提高储油槽的储油量的同时还能有利于润滑油的循环，从而有利于润滑。

2.如果水或铁屑进入密封盖内，由于防水槽连通外界，使得防水腔14通气后气体由流道通过防水槽流向外界，并且气体的流动方向是倾斜的且朝向密封盖的端面处从而能进一步确保防水防铁屑的效果。

3.通过密封圈上设置的加强条的设置能起到良好的密封防水的效果，既能防止外部的水进入顶针组件内，也能防止顶针组件内的润滑油漏出，从而导致顶针组件内润滑油不充足的情况出现；支撑环的设置能确保密封圈整体的结构强度，润滑脂的填充能减小摩擦，从而降低密封圈的磨损。

4.密封圈的外侧壁采用阶梯凸台结构；第一密封槽及第二密封槽与密封圈外侧壁相贴和的一侧采用阶梯凹部结构，并在阶梯凹部结构上的密封筋配合下能确保密封圈与槽之间的密封效果。

5.通过润滑冷却系统的设置，即省去对顶尖组件的润滑工作，也能确保顶尖组件的散热效果，从而提高了顶尖组件的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中Ⅰ处的局部放大图；

图3是本发明中密封圈的结构示意图；

图4是本发明中冷却系统的原理图；

图5是本发明中冷却系统的逻辑控制图；

附图中标记及相应的部件名称：1-顶锥、2-安装座、3-密封盖、4-后盖、5-承接段、6-支撑段、7-连接段、8-径向受力轴承、8a-外圈、8b-滚子、9-轴向受力轴承、10-储油槽、11-油道、12-第一密封槽、13-第二密封槽、14-防水腔14、15-流道、16-防水槽、17-密封圈、18-承接槽、19-支撑环、20-加强条、21-阶梯凸台结构、22-阶梯凹部结构、23-密封筋、24-承接腔、25-通油孔、26-进油孔、27-出油孔、28-温度传感器、29-密封环。

具体实施方式

参照图1至图5对本发明的一个实施例做进一步说明。

一种润滑且防水的顶尖组件，包括顶锥1、安装座2、锥柄、密封盖3和后盖4，锥柄由直径依次递减的承接段5、支撑段6和连接段7连接构成，承接段5上套设有的径向受力轴承8，径向受力轴承8由滚子8b、保持架和外圈8a构成，所述承接段5外壁形成有供滚子8b滚动的滚道；支撑段6上套设有轴向受力轴承9；在安装座2位于承接段5至支撑段6之间的位置上形成有储油槽10，储油槽10内装有填充有润滑油，轴向受力轴承9和径向受力轴承8在储油槽10中，并在储油槽10的内壁上设置有呈螺旋状的油道11；密封盖3与安装座2的连接处设有密封环29；密封盖3的内壁设置有呈环状的第一密封槽12，第一密封槽12上设置有第一密封件，在安装座2位于支撑段6与连接段7连接处的位置上设置有第二密封槽13，第二密封槽13上设置有第二密封件，第一密封件及第二密封件与锥柄之间均形成有密封面。

通过采用上述的技术方案， 储油槽10的设置能确保顶尖组件的润滑效果，密封环29的设置能确保密封盖3于安装座2之间连接的密封性；设置油道11既能便于润滑油的循环，也能增大储油槽10的储油量，从而进一步确保了润滑的效果；设置第一密封件与第二密封件能防止润滑油的渗出；且第一密封件的设置还能防止水和铁屑进入顶尖组件中。

本发明进一步设置为：在密封盖3内形成有防水腔14，密封盖3外侧壁设置有连通防水腔14的连接孔，所述密封盖3的内侧壁上设置有环形的流道15，并在密封盖3的内侧壁上设置有连通外界的防水槽16，所述流道15连通防水槽16和防水腔14，且流道15自防水腔14朝向密封盖3的端面方 向倾斜设置。密封盖3可设置为双层结构，防水腔14设置在双层结构之间，在通过焊接将密封盖3的双层结构进行固定。

通过采用上述的技术方案，通过防水腔14、流道15及防水槽16的配合；当水或铁屑进入密封盖3的防水槽16室，由于防水槽16连通外界，使得防水腔14通气后气体由流道15通过防水槽16流向外界，从而确保了顶尖组件的防水及防铁屑的效果；从而提高顶尖组件的使用寿命。

本发明进一步设置为：所述的第一密封件及第二密封件均包括呈环状的密封圈17，所述密封圈17内侧壁设置有承接槽18，承接槽18上设置有支撑环19，所述支撑环19的横截面呈 U 型，在密封圈17内侧壁且位于承接槽18的上下两端均设置有横截面呈梯形的密封槽，所述密封槽内设置有相适配的加强条20，且在承接槽18内填充有润滑脂。且支撑环19由弹簧钢制成。

通过采用上述的技术方案， 支撑环19的强度和刚度能起到防止密封圈17变形的作用，从而确保了密封圈17的实用寿命，且能确保密封圈17的密封性能；加强条20的设置能进一步确保密封圈17的密封性能；在承接槽18内填充有润滑脂，能起到良好的润滑效果，避免密封圈17的磨损。

本发明进一步设置为：所述的第一密封槽12设置在防水槽16向内的密封盖3侧壁上，所述流道15为直线型流道15；且还包括供气部件，所述供气部件的出气口连通所述连接孔，供气部件可以为空压机等。

通过采用上述的技术方案，流道15为直线型流道15，能确保吹出空气的吹力从而能确保良好的防水防铁屑的效果。

本发明进一步设置为：所述承接槽18的深度为 h1，承接槽18两侧的密封圈17壁厚为 x1；所述支撑环19的上端面距密封圈17的上端面的距离设置为 h2，h2=h1/3，壁厚为x2，x2=x1/3；所述加强条20的高度为 h3，h3=h1/4。

通过采用上述的技术方案，支撑环19略低于密封圈17，可使密封圈17随转芯运动时可产生微小的变形，增强密封圈17的接触强度，提高密封性。所述加强条20的高度为高度为 h3，h3=h1/4，通过加强条20和密封圈17的相互作用，将密封圈17的压缩变形能以摩擦热能的形式消耗，降低密封圈17的变形。

本发明进一步设置为：所述的密封圈17的外侧壁采用阶梯凸台结构21；第一密封槽12及第二密封槽13与密封圈17外侧壁相贴和的一侧采用阶梯凹部结构22，且在密封槽的阶梯凹部结构22上形成有密封筋23，密封筋23的个数与阶梯凸台结构21的阶数相对应。

通过采用上述的技术方案，通过阶梯状的多级密封能确保密封圈17与密封槽之间的密封效果；且即便任何一个阶梯出现磨损，也不会影响密封圈17的密封性能，从而确保了密封的使用寿命与密封效果。

本发明进一步设置为：相邻阶梯凸台的高度差为密封筋23高度的1/3，密封筋23的个数为 4～8个，密封筋23的厚度与高度之比在 0.5，密封圈17采用耐高温石墨材料制成；且密封筋23可以但不限于高低齿、斜平齿、侧齿及纵树形结构。

通过采用上述的技术方案，耐高温石墨材料材质的密封圈17能确保密封圈17在高强度的工作中的耐磨性能，从而确保密封圈17整体的使用寿命。

本发明进一步设置为：在安装座2内成型有环形的承接腔24，承接腔24上设置有与储油槽10连通的通油孔25，在安装座2的外部设置有与承接腔24连通的进油孔26与出油孔27；还包括油泵、控制器和设置在承接腔24内的测量润滑油当前温度T的温度传感器28，温度传感器28的出端连接于控制模块的输入端，所述油泵和供气部件的控制器分别连接于控制器的输出端；所述安装座2位于承接腔24的外侧焊接固定有罩壳，所述的承接腔24形成在罩壳与安装座2之间。控制器可以为单片机或PLC。

通过采用上述的技术方案， 承接槽18的设置能增大储油量，进油孔26与出油孔27的设置能在润滑冷却系统的配合下对顶尖组件进行更换润滑油，且同时润滑油的流动带走顶尖组件产生的热量，进而起到良好的冷却效果，以确保顶尖组件的性能及使用寿命。

一种用于润滑且防水的顶尖组件的润滑冷却系统，其中控制器获取承接腔24内润滑油的当前温度T；将所述T与设定的预设温度进行比较，获取所述T与所述预设温度之间的大小关系；根据所述大小关系，调整油泵的输出功率，其中，所述预设温度包括第一预设温度T1和低温维持温度T0， T1＞ T0，根据所述大小关系，其中控制的方法包括以下步骤：

步骤一，获取获取承接腔24内润滑油的当前温度T，其中可通过设置在承接腔24中的温度传感器28获取当前温度；

步骤二，将当前温度T与预设温度进行比较，获取当前温度与预设温度之间的大小关系；

步骤3，根据所述的大小关系调整油泵的实际输出功率。

调整油泵的输出功率，包括：

当T0＜T＜T1时，则控制油泵的输出功率至P1；

当T＞T1时，则控制油泵的输出功率至P2；

当T＝T1时，则控制油泵的输出功率至P2，

当T＜T1时油泵的输出功率低；所述T≥T1时，将较快进入冷却模式，

当T≤T0时，则控制油泵停止运行。

通过采用上述的技术方案，当当前温度T≤T0时，则说明顶尖组件运行产生的热量不大，能通过自身结构进行散热；T0＜T＜T1时，则说明热量无法通过自身结构散出，需要进行润滑油循环散热；T≥T1时，则说明产生的热量过大，在油泵输出功率为P1时不能很好的散热，则需要将油泵的输出功率提升至P2，通过两档的输出功率针对不同温度的输出，在确保顶尖组件使用寿命与性能的同时能更好的节省能源。

本发明进一步设置为：所述调整油泵的输出功率，包括：获取所述当前温度与所述预设温度之间的温差，根据所述温差确定所述输出功率的调整值；控制油泵按照所述调整值调整所述输出功率；

所述预设温度还包括第二预设温度T2，且所述T2＞T1，根据当前温度T与预设温度的大小关系，调整油泵的输出功率，

包括：

当T＞T2时，则控制油泵的输出功率至P3；

当T2≥T＞T1，则控制维持油泵当前的输出功率至P2；其中所述的输出功率P1＜P2＜P3。

通过采用上述的技术方案，通过四档温度和三档输出功率的配合，能很好的确保顶尖组件的散热性能，且能避免电能的浪费。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种润滑且防水的顶尖组件，包括顶锥（1）、安装座（2）、锥柄、密封盖（3）和后盖（4），锥柄由直径依次递减的承接段（5）、支撑段（6）和连接段（7）连接构成，承接段（5）上套设有的径向受力轴承（8），径向受力轴承（8）由滚子（8b）、保持架和外圈（8a）构成，所述承接段（5）外壁形成有供滚子（8b）滚动的滚道；支撑段（6）上套设有轴向受力轴承（9）；其特征在于：在安装座（2）位于承接段（5）至支撑段（6）之间的位置上形成有储油槽（10），储油槽（10）内装有填充有润滑油，轴向受力轴承（9）和径向受力轴承（8）在储油槽（10）中，并在储油槽（10）的内壁上设置有呈螺旋状的油道（11）；密封盖（3）与安装座的连接处设有密封环（29）；密封盖（3）的内壁设置有呈环状的第一密封槽（12），第一密封槽（12）上设置有第一密封件，在安装座（2）位于支撑段（6）与连接段（7）连接处的位置上设置有第二密封槽（13），第二密封槽（13）上设置有第二密封件，第一密封件及第二密封件与锥柄之间均形成有密封面；

在密封盖（3）内形成有防水腔（14），密封盖（3）外侧壁设置有连通防水腔（14）的连接孔，所述密封盖（3）的内侧壁上设置有环形的流道（15），并在密封盖（3）的内侧壁上设置有连通外界的防水槽（16），所述流道（15）连通防水槽（16）和防水腔（14），且流道（15）自防水腔（14）朝向密封盖（3）的端面方向倾斜设置；

所述的第一密封件及第二密封件均包括呈环状的密封圈（17），所述密封圈（17）内侧壁设置有承接槽（18），承接槽（18）上设置有支撑环（19），所述支撑环（19）的横截面呈 U 型，在密封圈（17）内侧壁且位于承接槽（18）的上下两端均设置有横截面呈梯形的密封槽，所述密封槽内设置有相适配的加强条（20），且在承接槽（18）内填充有润滑脂；

所述的第一密封槽（12）设置在防水槽（16）向内的密封盖（3）侧壁上，所述流道（15）为直线型流道（15）；且还包括供气部件，所述供气部件的出气口连通所述连接孔；

所述承接槽（18）的深度为 h1，承接槽（18）两侧的密封圈（17）壁厚为 x1；所述支撑环（19）的上端面距密封圈（17）的上端面的距离设置为 h2，h2=h1/3，壁厚为 x2，x2=x1/3；所述加强条的高度为 h3，h3=h1/4；

所述的密封圈（17）的外侧壁采用阶梯凸台结构（21）；第一密封槽（12）及第二密封槽（13）与密封圈（17）外侧壁相贴和的一侧采用阶梯凹部结构（22），且在密封槽的阶梯凹部结构（22）上形成有密封筋（23），密封筋（23）的个数与阶梯凸台结构（21）的阶数相对应；

相邻阶梯凸台的高度差为密封筋（23）高度的1/3，密封筋（23）的个数为 4～8个，密封筋（23）的厚度与高度之比在 0.5，密封圈（17）采用耐高温石墨材料制成；且密封筋（23）可以但不限于高低齿、斜平齿、侧齿及纵树形结构。

2.根据权利要求1所述的一种润滑且防水的顶尖组件，其特征是：在安装座（2）内成型有环形的承接腔（24），承接腔（24）上设置有与储油槽（10）连通的通油孔（25），在安装座（2）的外部设置有与承接腔（24）连通的进油孔（26）与出油孔（27）；还包括油泵、控制器和设置在承接腔（24）内的测量润滑油当前温度T的温度传感器（28），温度传感器（28）的出端连接于控制模块的输入端，油泵和供气部件的控制器分别连接于控制器的输出端；所述安装座（2）位于承接腔（24）的外侧焊接固定有罩壳，所述的承接腔（24）形成在罩壳与安装座（2）之间。

3.一种润滑冷却系统，其用于如权利要求2所述的一种润滑且防水的顶尖组件中，其特征是：控制器获取承接腔（24）内润滑油的当前温度T；将T与设定的预设温度进行比较，获取T与所述预设温度之间的大小关系；根据所述大小关系，调整油泵的输出功率，其中，所述预设温度包括第一预设温度T1和低温维持温度T0， T1＞ T0，根据所述大小关系，调整油泵的输出功率，包括：

当T0＜T＜T1时，则控制油泵的输出功率至P1；

当T＞T1时，则控制油泵的输出功率至P2；

当T＝T1时，则控制油泵的输出功率至P2，

当T＜T1时油泵的输出功率低；所述T≥T1时，将较快进入冷却模式，

当T≤T0时，则控制油泵停止运行。

4.根据权利要求3所述的一种润滑冷却系统，其特征是，所述调整油泵的输出功率，包括：获取所述当前温度与所述预设温度之间的温差，根据所述温差确定所述输出功率的调整值；控制油泵按照所述调整值调整所述输出功率；

所述预设温度还包括第二预设温度T2，且所述T2＞T1，根据当前温度T与预设温度的大小关系，调整油泵的输出功率，

包括：

当T＞T2时，则控制油泵的输出功率至P3；

当T2≥T＞T1，则控制维持油泵当前的输出功率至P2；其中所述的输出功率P1＜P2＜P3。

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