CN215998726U

CN215998726U - 一种高强度车床顶尖结构

Info

Publication number: CN215998726U
Application number: CN202122616270.3U
Authority: CN
Inventors: 许兆丰
Original assignee: Shanghai Feng Feng Precision Machinery Development Co ltd
Current assignee: Shanghai Feng Feng Precision Machinery Development Co ltd
Priority date: 2021-10-28
Filing date: 2021-10-28
Publication date: 2022-03-11
Anticipated expiration: 2031-10-28

Abstract

本申请涉及一种高强度车床顶尖结构，包括尾架套筒，尾架套筒内安装有顶尖轴，尾架套筒的端部安装顶尖端盖，尾架套筒的外周壁上开设有防止套筒转动的周向限位槽，顶尖轴的轴体上成型有第一轴肩和第二轴肩，第一轴肩靠近顶尖轴的顶尖处设置，第二轴肩靠近顶尖轴尾端设置，尾架套筒内壁成型有轴向限位内环，顶尖轴上分别安装有第一轴承组和第二轴承组，第一轴承组一侧作用在第一轴肩的端面上，另一侧作用在轴向限位内环的端面上，第二轴承组的一侧与第二轴肩的端面相抵接。本申请适用于CNC数控车床，CNC数控车床上的钻头、铰刀等刀具可安装在车刀盘上，本申请使用寿命长，一般顶尖使用寿命大多只有几个月，而本申请使用数年仍未损坏，实用性较强。

Description

一种高强度车床顶尖结构

技术领域

本申请涉及车床的技术领域，尤其是涉及一种高强度车床顶尖结构。

背景技术

车床的尾座是高精度加工的重要组成部件，在设备操作过程中用于支撑长工件的自由端。车床尾座体由顶尖轴、顶尖轴套筒、手动控制机构、自动控制机构和同心度调整机构等组成，其中，通过顶尖轴作用到工件自由端，其余结构均是为了提高顶尖轴的作用精度以及起到缓冲效果而设置。

而在车床生产过程中，顶尖都是采用莫氏锥度标准进行设计和生产的，如锥度为1:19.002的莫氏5号，其外锥大径基本尺寸为44.399mm，由于锥度很小，利用摩擦力的原理，可以传递一定的扭矩，又因为是锥度配合，所以可以方便的拆卸。但是，发明人发现，在采用标准莫氏锥度的顶尖轴生产过程中，顶尖外锥的尺寸相对固定，也就限制了顶尖轴的轴径，而相关技术中的顶尖轴轴径在外锥的限制下相对较小，其结构强度较低，容易发生损坏，存在使用寿命较短的问题。

实用新型内容

为了提高顶尖的结构强度，进而增加顶尖的使用寿命，本申请提供一种高强度车床顶尖结构。

本申请提供的一种高强度车床顶尖结构采用如下的技术方案：

一种高强度车床顶尖结构，包括尾架套筒，所述尾架套筒内安装有顶尖轴，所述尾架套筒的端部安装有用于对顶尖轴轴向限位的顶尖端盖，所述尾架套筒的外周壁上沿其轴线方向开设有用于与尾架配合防止套筒转动的周向限位槽，所述顶尖轴的轴体上分别成型有第一轴肩和第二轴肩，所述第一轴肩靠近顶尖轴的顶尖处设置，所述第二轴肩靠近顶尖轴尾端设置，所述尾架套筒内壁成型有轴向限位内环，所述顶尖轴上分别安装有第一轴承组和第二轴承组，所述第一轴承组一侧作用在第一轴肩的端面上，另一侧作用在轴向限位内环的端面上，所述第二轴承组的一侧与第二轴肩的端面相抵接。

通过采用上述技术方案，尾架套筒并不依靠于摩擦力固定安装在尾架上，以防止尾架套筒发生转动，而是通过周向限位槽与尾架的配合，进行周向限位，也就是说尾架套筒的安装并不依靠于标准的莫氏锥度，通过摆脱莫氏锥度对尾架套筒的限制，可增加顶尖轴的轴径，而顶尖轴的轴径一旦增加，对于顶尖轴的抗扭截面模数可增大为原来的数倍，大大地提高了顶尖轴的刚性，有效地提高了顶尖轴的使用寿命。适用于CNC数控车床，CNC数控车床上的钻头、铰刀等刀具可安装在车刀盘上，本申请使用寿命长，一般顶尖使用寿命大多只有几个月，而本申请使用数年仍未损坏，实用性较强。

可选的，所述第一轴承组包括背对背安装的第一轴承和第二轴承、以及螺纹安装在顶尖轴上的限位螺母，所述第一轴承外圈远离第二轴承的一端作用在顶尖端盖的端面上，所述第一轴承内圈远离第二轴承的一端抵接在第一轴肩的端面上，所述第二轴承内圈远离第一轴承的一端作用在限位螺母的端面上，所述第二轴承外圈远离第一轴承的一端抵接在轴向限位内环端面上。

通过采用上述技术方案，轴承背对背安装时，载荷作用中心处于轴承中心线之外。力作用点跨距较大，故悬臂端刚性较大，当轴受热伸长时，轴承游隙增大，轴承不会卡死破坏；同时，背对背安装的轴承可承受倾覆力矩，以及作用于两个方向上的轴向载荷。

可选的，所述第一轴承组还包括安装在所述第一轴承和第二轴承之间的轴承内垫圈、轴承外垫圈，所述轴承内垫圈的两端分别与第一轴承内圈端面以及第二轴承内圈端面抵接，所述轴承外垫圈的两端分别与第一轴承外圈端面以及第二轴承外圈端面抵接。

通过采用上述技术方案，轴承内垫圈、轴承外垫圈给轴承施加预紧的一种方法，提高了轴承的刚性、使轴承实现理想的游隙。

可选的，所述第一轴承组还包括套设在顶尖轴上的防松爪型垫圈，所述防松爪型垫圈的一端与第二轴承的内圈抵接，另一端与限位螺母的端面相抵接。

通过采用上述技术方案，防松爪型垫圈作用是拧紧螺母以后,防松爪型垫圈给螺母一个弹力,抵紧螺母,使其不易脱落。

可选的，所述尾架套筒内设置有防松垫圈，所述防松垫圈的一端与顶尖端盖的端面抵接，另一端与第一轴承的端面抵接。

通过采用上述技术方案，在尾架套筒内安装防松垫圈，并将防松垫圈安装在顶尖端盖与第一轴承之间，防松垫圈配合顶尖端盖用来对第一轴承的安装进行限位，同时，防松垫圈本身具有弹性便于拆卸。

可选的，所述限位螺母的侧壁上螺纹穿设有防松螺钉，所述防松螺钉的端部抵接在顶尖轴的侧壁上。

通过采用上述技术方案，防松螺钉抵接在顶尖轴上，提高了限位螺母安装的牢固性，轴向限位更加稳定。

可选的，所述尾架套筒包括第一筒体和第二筒体，所述第一筒体的内径大于所述第二筒体的内径，所述轴向限位内环成型在第一筒体的内壁上，所述第一轴承组位于所述第一筒体内。

通过采用上述技术方案，将第一筒体的内径设置为大于第二筒体的内径，为了满足顶尖轴与第一筒体之间的配合，相对应的顶尖轴在第一筒体内轴径应该更大，进一步增大顶尖轴的轴径，进而提高其结构强度。

可选的，所述顶尖端盖内侧安装有密封圈，所述密封圈远离顶尖端盖的一端抵接在第一轴肩的端面上，所述密封圈的内圈抵接在顶尖轴的外壁上。

通过采用上述技术方案，在顶尖端盖内安装密封圈，密封圈主要用于提高顶尖端盖与顶尖轴之间的密封性。

可选的，所述顶尖端盖的端面上均匀开设有多个沉头孔，所述沉头孔内安装有用于连接尾架套筒的连接螺栓。

通过采用上述技术方案，将沉头孔均匀设置在顶尖端盖上，能够保证顶尖端盖与尾架套筒在连接状态下，两者之间受力的均匀程度，降低出现单处出现应力集中过大的问题。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

本申请通过设置尾架套筒，尾架套筒并不依靠于摩擦力固定安装在尾架上，以防止尾架套筒发生转动，而是通过周向限位槽与尾架的配合，进行周向限位，也就是说尾架套筒的安装并不依靠于标准的莫氏锥度，通过摆脱莫氏锥度对尾架套筒的限制，此时可增大尾架套筒的内径，同时可增加顶尖轴的轴径，而顶尖轴的轴径一旦增加，对于顶尖轴的抗扭截面模数可增大为原来的数倍，大大地提高了顶尖轴的刚性，有效地提高了顶尖轴的使用寿命；

通过采用轴承背对背安装的方式，轴承背对背安装时，载荷作用中心处于轴承中心线之外。力作用点跨距较大，故悬臂端刚性较大，当轴受热伸长时，轴承游隙增大，轴承不会卡死破坏；同时，背对背安装的轴承可承受倾覆力矩，以及作用于两个方向上的轴向载荷。

附图说明

图1是本申请实施例的剖面示意图；

图2是图1中A部分的局部放大示意图。

附图标记说明：1、尾架套筒；11、第一筒体；12、第二筒体；2、顶尖轴；3、顶尖端盖；4、周向限位槽；5、第一轴承组；51、第一轴承；52、第二轴承；53、轴承内垫圈；54、轴承外垫圈；55、限位螺母；56、防松爪型垫圈；6、第二轴承组；7、第一轴肩；8、第二轴肩；9、轴向限位内环；10、防松垫圈；13、沉头孔；14、连接螺栓；15、密封圈；16、防松螺钉。

具体实施方式

以下结合附图1-2对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种高强度车床顶尖结构。

参照图1和图2，一种高强度车床顶尖结构，包括尾架套筒1，本实施例中，尾架套筒1为圆柱状，尾架套筒1内转动安装有顶尖轴2，在对工件加工时，顶尖轴2的顶尖作用在工件端部的中心处，尾架套筒1的端部安装有顶尖端盖3，顶尖端盖3用于对顶尖轴2轴向限位，尾架套筒1的外周壁上沿其轴线方向开设有周向限位槽4，周向限位槽4用于与尾架配合安装，防止尾架套筒1发生转动，另外尾架套筒1远离顶尖端盖3的一端预设有螺纹孔，用于安装螺栓与机架进行固定。同时，尾架套筒1内还分别设置有第一轴承组5和第二轴承组6，第一轴承组5位于顶尖轴2靠近其顶尖的一侧，第二轴承组6位于顶尖轴2靠近其尾端的一侧，第一轴承组5和第二轴承组6能够保证顶尖轴2和尾架套筒1之间的相对转动。

本申请中尾架套筒1并不依靠于摩擦力固定安装在尾架上，以防止尾架套筒1发生转动，而是通过周向限位槽4与尾架的配合，进行周向限位。

根据抗扭截面模数公式：

𝑊𝑘=𝐽𝑘𝑥=𝜋d316≈0.2d3；

其中，d为顶尖轴小端的轴径；

也就是说顶尖轴的轴径一旦增加，对于顶尖轴的抗扭截面模数可增大为原来的数倍，大大地提高了顶尖轴的刚性，有效地提高了顶尖轴的使用寿命。

顶尖轴2为一根阶梯轴，顶尖轴2的轴体上分别成型有第一轴肩7和第二轴肩8，第一轴肩7位于顶尖轴2靠近其顶尖的一侧，第二轴肩8位于顶尖轴2靠近其尾端的一侧；第一轴肩7用于与第一轴承组5进行轴向限位，第二轴肩8用于对第二轴承组6进行轴向限位。尾架套筒1的内壁成型有轴向限位内环9，轴向限位内环9作用在第一轴承组5远离第一轴肩7的一侧，配合第一轴肩7对第一轴承组5进行限位，防止顶尖轴2在轴向上发生串动。

第一轴承组5包括两个背对背安装的第一轴承51和第二轴承52、位于第一轴承51和第二轴承52之间的轴承内垫圈53和轴承外垫圈54、用于对第一轴承51内圈和第二轴承52内圈进行锁紧的限位螺母55、以及配合限位螺母55使用的防松爪型垫圈56，优选的，第一轴承51和第二轴承52选用角接触球轴承，轴承内垫圈53的两端分别与第一轴承51内圈端面以及第二轴承52内圈端面抵接，轴承外垫圈54的两端分别与第一轴承51外圈端面以及第二轴承52外圈端面抵接。限位螺母55的侧壁上螺纹穿设有防松螺钉16，防松螺钉16的端部抵接在顶尖轴2的侧壁上。

采用双列的角接触球轴承能承受较大的径向负荷为主的径向和轴向联合负荷和力矩负荷，轴承背对背安装时，载荷作用中心处于轴承中心线之外。力作用点跨距较大，故悬臂端刚性较大，当轴受热伸长时，轴承游隙增大，轴承不会卡死破坏；同时，背对背安装的轴承可承受倾覆力矩，以及作用于两个方向上的轴向载荷，另外，轴承内垫圈53、轴承外垫圈54能够给轴承施加预紧的一种方法，提高了轴承的刚性、使轴承实现理想的游隙。

尾架套筒1内安装有防松垫圈10，防松垫圈10的一端与顶尖端盖3的端面相抵接，另一端抵接在第一轴承51的外圈端面上，第二轴承52外圈远离第一轴承51的一端抵接在轴向限位内环9的端面上，轴向限位内环9和顶尖端盖3配合能够对第一轴承51和第二轴承52进行轴向限位，进而对顶尖轴2进行轴向限位。

第一轴承51内圈的端面抵接在第一轴肩7的端面上，第二轴承52内圈远离第一轴承51的一端与防松爪型垫圈56抵接，限位螺母55与顶尖轴2螺纹配合，限位螺母55的端面抵接到防松爪型垫圈56远离第二轴承52的一端，防松爪型垫圈56作用是拧紧螺母以后,弹簧垫圈给螺母一个弹力,抵紧螺母,使其不易脱落。

其中，第二轴承组6和第一轴承组5的结构相同，但两者也存在区别，两者的不同之处在于：首先，第二轴承组6作用在顶尖轴2的尾端，提高了顶尖轴2转动过程中的稳定性；另外，由于第一轴承组5在轴向上已有限位，所以第二轴承组6只需在安装时顶尖轴2上有限位即可，故第二轴承组6中靠近第一轴承组5的轴承抵接在第二轴线的端面上，即可实现第二轴承组6在安装到顶尖轴2上的限位。

尾架套筒1包括第一筒体11和第二筒体12，其中，第一筒体11的内径大于第二筒体12的内径，第一轴承组5位于第一筒体11内，第二轴承组6位于第二筒体12内，此时可增加顶尖轴2位于第一筒体11内部分的轴径，进一步增加顶尖轴2的刚性。

另外，顶尖端盖3的端面上形成有多个沉头孔13，沉头孔13均匀布置，优选的，沉头孔13的数量为6个。每个沉头孔13内均安装有连接螺栓14，连接螺栓14与尾架套筒1螺纹连接，将沉头孔13均匀设置在顶尖端盖3上，能够保证顶尖端盖3与尾架套筒1在连接状态下，两者之间受力的均匀程度。

同时，顶尖端盖3内安装有密封圈15，密封圈15远离顶尖端盖3的一端抵接在第一轴肩7的端面上，密封圈15的内圈抵接在顶尖轴2的外壁上，密封圈15主要用于提高顶尖端盖3与顶尖轴2之间的密封性。优选的，密封圈15选用唇形密封圈15。

本申请实施例一种高强度车床顶尖结构的实施原理为：在安装时，将尾架套筒1安装到尾架上，同时，利用周向限位槽4对尾架套筒1周向限位，与传统依靠莫氏锥度的套筒相比，本申请可摆脱莫氏锥度对尾架套筒1的限制，此时可增大尾架套筒1的内径，同时增加顶尖轴2的轴径，进而提高顶尖轴2的刚性和强度，有效地提高了顶尖轴2的使用寿命。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种高强度车床顶尖结构，包括尾架套筒（1），所述尾架套筒（1）内安装有顶尖轴（2），所述尾架套筒（1）的端部安装有用于对顶尖轴（2）轴向限位的顶尖端盖（3），其特征在于：所述尾架套筒（1）的外周壁上沿其轴线方向开设有用于与尾架配合防止套筒转动的周向限位槽（4），所述顶尖轴（2）的轴体上分别成型有第一轴肩（7）和第二轴肩（8），所述第一轴肩（7）靠近顶尖轴（2）的顶尖处设置，所述第二轴肩（8）靠近顶尖轴（2）尾端设置，所述尾架套筒（1）内壁成型有轴向限位内环（9），所述顶尖轴（2）上分别安装有第一轴承组（5）和第二轴承组（6），所述第一轴承组（5）一侧作用在第一轴肩（7）的端面上，另一侧作用在轴向限位内环（9）的端面上，所述第二轴承组（6）的一侧与第二轴肩（8）的端面相抵接。

2.根据权利要求1所述的一种高强度车床顶尖结构，其特征在于：所述第一轴承组（5）包括背对背安装的第一轴承（51）和第二轴承（52）、以及螺纹安装在顶尖轴（2）上的限位螺母（55），所述第一轴承（51）外圈远离第二轴承（52）的一端作用在顶尖端盖（3）的端面上，所述第一轴承（51）内圈远离第二轴承（52）的一端抵接在第一轴肩（7）的端面上，所述第二轴承（52）内圈远离第一轴承（51）的一端作用在限位螺母（55）的端面上，所述第二轴承（52）外圈远离第一轴承（51）的一端抵接在轴向限位内环（9）端面上。

3.根据权利要求2所述的一种高强度车床顶尖结构，其特征在于：所述第一轴承组（5）还包括安装在所述第一轴承（51）和第二轴承（52）之间的轴承内垫圈（53）、轴承外垫圈（54），所述轴承内垫圈（53）的两端分别与第一轴承（51）内圈端面以及第二轴承（52）内圈端面抵接，所述轴承外垫圈（54）的两端分别与第一轴承（51）外圈端面以及第二轴承（52）外圈端面抵接。

4.根据权利要求2所述的一种高强度车床顶尖结构，其特征在于：所述第一轴承组（5）还包括套设在顶尖轴（2）上的防松爪型垫圈（56），所述防松爪型垫圈（56）的一端与第二轴承（52）的内圈抵接，另一端与限位螺母（55）的端面相抵接。

5.根据权利要求2所述的一种高强度车床顶尖结构，其特征在于：所述尾架套筒（1）内设置有防松垫圈（10），所述防松垫圈（10）的一端与顶尖端盖（3）的端面抵接，另一端与第一轴承（51）的端面抵接。

6.根据权利要求2所述的一种高强度车床顶尖结构，其特征在于：所述限位螺母（55）的侧壁上螺纹穿设有防松螺钉（16），所述防松螺钉（16）的端部抵接在顶尖轴（2）的侧壁上。

7.根据权利要求1所述的一种高强度车床顶尖结构，其特征在于：所述尾架套筒（1）包括第一筒体（11）和第二筒体（12），所述第一筒体（11）的内径大于所述第二筒体（12）的内径，所述轴向限位内环（9）成型在第一筒体（11）的内壁上，所述第一轴承组（5）位于所述第一筒体（11）内。

8.根据权利要求1所述的一种高强度车床顶尖结构，其特征在于：所述顶尖端盖（3）内侧安装有密封圈（15），所述密封圈（15）远离顶尖端盖（3）的一端抵接在第一轴肩（7）的端面上，所述密封圈（15）的内圈抵接在顶尖轴（2）的外壁上。

9.根据权利要求1所述的一种高强度车床顶尖结构，其特征在于：所述顶尖端盖（3）的端面上均匀开设有多个沉头孔（13），所述沉头孔（13）内安装有用于连接尾架套筒（1）的连接螺栓（14）。