[其他]强应力定位万能顶尖

说明书

本实用新型是用于机械加工中心定位的固定顶尖。

顶尖是机械加工中心定位必须使用的工具。到目前为止世界上使用的顶尖，共分固定顶尖与回转顶尖二类。固定顶尖具有定位精度高的优点，故被广泛采用于要求较高精度的加工工序中。但当径向切削力较大或转速较高时，就会产生较大的轴向伸长和摩擦热，破坏已建立的油膜发生咬死现象而限制其使用范围，故只能用于小负荷、低转速切削。回转顶尖因其本身带有良好润滑的滚动轴承，故能适应较高转速和较大切削负荷，弥补了固定顶尖的不足。但由于回转顶尖结构复杂以及滚动轴承自身的游隙问题，就产生了结构误差，且刚性亦差。这些，影响了工件的圆跳动精度及粗切削时由于加工余量的不均匀产生变切削力而导致加工件的仿形误差，增大了工件的圆跳动量。故回转顶尖仅适用于精度质量要求不高的粗车，半精车加工工序。另一方面，粗加工中切削热的积累而使工件产生轴向伸长，对于无补偿的回转顶尖或无补偿结构的机床尾座会产生极大的轴向负荷而易于损坏回转顶尖。机加工中使用的静压顶尖应属于回转顶尖，它比回转顶尖有所改进，但结构甚为复杂，本身的加工要求高，能耗大，造价亦高。长期来顶尖的改进，较多的着眼于润滑，并也有为此而设计专门的润滑装置的。顶尖的形状与结构改进不多。

本实用新型的任务是提出一种兼有固定顶尖及回转顶尖二类顶尖的优点，即既有高精度定位，又有较大许用径向切削力、许用转速高、润滑条件好及能自动补偿工件轴向伸长的万能顶尖。

本实用新型的顶尖，着眼于能强应力定位。所谓应力定位，即工件中心孔处有预加一定轴向力条件下的定位。轴向力可以大至工件中心孔材料屈服极限δs，在这样大的轴向力下定位，称强应力定位。这是不同于一般顶尖的定位原理。

本实用新型的强应力定位万能顶尖，可以是如图2所示的一体结构，也可以是如图3所示的组合结构。由图2及图3可以看出它与普通顶尖在头部的不同点是：新顶尖头部圆锥定位面是间断的，如图2、图3中的（1）及（6）。它是将原圆锥定位面等分地去除数条弓形（图1－1）扇形（图1－2）或槽形（图1－3，1－4）截面的体积剩余的圆锥面。例如将圆锥定位面等分地去除4条，剩余下的圆锥定位面也是间断的4部份。间断的圆锥面即加工时的定位面。故本实用新型的顶尖的头部有以下特征：

1.顶尖头定位表面是几部份周向等分的，间断的，三角条状的圆锥面，即图2、3中的（1）、（6）等。

2.每一个三角形条状圆锥定位面的二条边线（图2、图3中的（3）、（5））即成为二条特定前角的切削刃。

3.相邻的三角条状圆锥定位面之间有一空缺部份。

本实用新型顶尖的颈部（图2、图3中的（7））有平行于轴线的平行平面。这是为使用中拆卸的方便而设计的。

本实用新型顶尖的尾锥体部，从图3可见是由阶梯轴体，弹性封圈（13），碟形弹簧（14）、（15）及尾锥体（8）组成。安装于轴段（12）上的碟形弹簧起着轴向伸长的补偿作用。其组合方式是弹性封圈（13）套于轴段（9）上，碟形弹簧（14）、（15）数片成组地套于轴段（12）上，尾锥体（8）由销（16）与轴体联接。当工件由切削热产生轴向伸长时，伸长量由碟形弹簧补偿。

综上所述，本实用新型强应力定位万能顶尖有以下几个特征：

1.顶尖头圆锥定位面是几部份周向等分的，间断的圆锥面。

2.顶尖头部每一块圆锥定位面的边线形成二条特定前角的切削刃。

3.相邻二块圆锥面之间有一空缺部份。

4.顶尖尾锥体部设计有轴向伸长的补偿结构。

本实用新型顶尖的外形与内部结构是与众不同的，它具有以下特点：

1.定位精度高。

由于顶尖头部圆锥定位面上的切削刃，在轴向力作用下，与工件中心孔产生切削与挤研，即自动会很好地修正加工件中心孔，使工件中心孔适合顶尖头本身已有的圆锥角度，且具有相适应的圆度及光洁度。从而保证了另件中心孔与顶尖头圆锥定位面同轴及接触面吻合无间隙。从中心孔表面精度及与顶尖的配合来说，无疑是远较一般工艺中另用刃具、另道工序修正中心孔者为高，且自然地去掉了这一工序，减少了因工件中心孔与顶尖圆锥定位面二者的同轴度、锥度、圆度、粗糙度等误差而产生的定位误差。又由于顶尖头圆锥定位面间断均分，且面积减少，也就减少圆锥定位面本身的精度误差，即减少顶尖本身的定位误差。自动同轴高质量地修正中心孔又可保证无数次重复加工的精确定位。只要机床允许，粗、半精加工可合成一道工序连续进行。