车床尾座活顶尖的改进

Ｇ。ｎｇｙｉ　ｙｕ　Ｊｉｓｈｕ　三至量　车床尾座活顶尖的改进　郭胜涛刘新霞　（河南省濮阳市中原油田钻井四公司机修大队，河南濮阳４５７３２１）　摘要：主要从顶尖的结构及磨削工艺入手，介绍了几种活顶尖的改进方案和措施，为研究和改进车床附件提供了一定的借鉴和参考。　关键词：尾座；活顶尖；结构；工艺；改进方案　０　引言　属屑等异物特别敏感，异物一旦进入轴承套，就会产生断续的　较大振动和噪声，同时会引起早期损坏。另外，普通活顶尖轴承　在机械加工中，尤其对于车床设各，为了保证中心定位基　准精确可靠，确保加工工件各加工面具有较好的对称效果，通　的预紧构件结构过于简单，达不到预紧效果。因此，活顶尖内部　常使用尾座活顶尖作为辅助工具进行中心定位加工。现阶段，　轴承的这种结构形式很难满足机械加工设备高精度、低振动的　为了不断提高车床的加工精度和使用性能，适应不同产品的质　要求，直接造成了工件的跳动超差。　量要求，对车床附件的结构及性能进行不断深入的了解、研究　１．１．２热处理因素　和改进就具有非常重要的现实意义。　为确保材料的硬度满足使用要求，心轴在装配前需进行淬　火处理。为了兼顾螺纹中径与心轴的同轴度，通常采用先加工　１　影响因素分析　端部螺纹、再进行整体淬火的热处理工艺。而热处理过程在工　普通车床尾座通常采用莫氏结构活顶尖，其主要由心轴、　件内部存在着相变，相变时各相的比容不同，这就会引起组织　项尖体、单向推力轴承、圆锥滚子轴承、压盖及铜套等部件构　应力，发生热胀冷缩现象，因而经过淬火处理后的心轴端部螺　成。在活项尖的使用过程中，造成工件加工偏差及顶尖坏损的　纹会产生相对变形，导致安装过程中螺纹不能充分咬合，影响　因素主要有以下几个方面：　定心精度。　１．１　结构因素　Ｉ．１＿３结构缺陷　尾座活顶尖主要用于加工轴类、杆类等零件时的项持和定　目前，加工制造企业使用的活顶尖大都采用外购产品。通　位。在工件实际加工过程中，经常出现加工偏差等情况。笔者通　常外购产品内部的心轴轴头尺寸只能达到标准的最低要求，刚　过对大量实例的分析和研究，发现此类问题主要是由活顶尖自　度不足，且缺少轴向限位装置，在使用过程中极易弯曲变形，从　身的结构缺陷造成的。　而导致顶尖发生径向摆动，造成加工面精度超差。　１．１．１　内部轴承因素　１．Ｉ．４装配误差　普通车床尾座活顶尖的内部主要有包括２个轴承，一个是　在顶尖装配过程中，锥套端面与内锥面的轴线不垂直或装　承受轴向力的单向推力轴承，另一个是承受径向跳动力的圆锥　配间隙过紧等人为因素，均会造成心轴轴承运转不畅和过热抱　滚子轴承。圆锥滚子轴承在使用中承受载荷的能力较小，对金　死等情况的发生，最终导致跳动超差甚至脱轴。　个智能能量存储设备。　加清洁，起升和下降的反应速度更快，同时也提高了操作员的　图３给出了加装ＶＹＣＯＮ能量存储系统的电气原理图。飞　工作效率。　轮系统接在系统直流母排上，将系统回馈的能量储存在飞轮　上，在尖峰负荷需要时，飞轮就会将能量反馈到直流母线上。　３　结语　本文针对港口集装箱码头大量使用的ＲＴＧ，分析了适用的　ＶＹＣＯＮ节能降耗技术，ＶＹＣＯＮ节能型ＲＴＧ可节能降耗，运　营成本低，环保效果好。　伴随着新科技的发展，世界各大港口机械制造商也已研发　出其他节能降耗技术。由于各个集装箱码头使用的环境和特点　不同，这就需要码头用户和ＲＴＧ制造商共同探讨，以提出适用　的可行性节能降耗方案。　【参考文献］　图３带ＶＹＧＯＮ能量存储系统的ＲＴＧ电气原理图　［１］成大先．机械设计手册［Ｍ］．第５版．化学工业出版社，２００８　将ＶＹＣＯＮ能量存储系统安装到ＲＴＧ起重机上具有很多　［２］张质文，等．起重机设计手册［Ｍ］．中国铁道出版社，１９９８　优势，这些优势将帮助码头优化投资回报。首先，带ＶＹＣＯＮ能　［３］孙志礼．机械设计ＤＩ］．科学出版社，２００８　量存储系统的ＲＴＧ可节省能耗约２５％。其次，减少柴油发电机　组的排放，减轻氧化氮（ＮＯ　）、二氧化碳（ＣＯ　）和颗粒物质（ＰＭ）　收稿日期：２０１２－０６—１１　的危害。最后，起重机操作员也反映在他们操作安装了ＶＹＣＯＮ　作者简介：邱向荣（１９７６一），男，福建厦门人，工程师，研究方　能量存储系统的ＲＴＧ时，起重机的噪音大大降低，而且空气更　向：港口起重机。　机电信息２０１２年第２７期总第３４５期９３　堇主簦　Ｇ。ｎｇｙｉ　ｙｕ　Ｊ　ｓｈｕ　１．２高顶尖的操作精度及工作效率，可将原手动的操作方式改进为　普通活顶尖的端部通常呈６０。锥面，由于车制工序对于尾　自动进给的方式。按照动力源的不同，可将顶尖分为液压顶尖和　部活顶尖的使用较为频繁，因此其端部经常受损甚至断裂，但在　气动项尖２类。下面分别进行介绍：（１）液压顶尖。液压顶尖采用　顶尖内部轴承正常完好的情况下，通过修磨处理即可使顶尖继续　液压作为尾座顶尖实现１９动运行的动力源，具有稳定性高、进给　投付使用，因而修磨工艺的优劣将直接影响其使用性能和精度。　速度恒定的优点，但是由于其成本较高、配套器件较多、实现周　以往的顶尖磨削工艺通常配套外圆磨床加以实现，在磨制　期较长，因而现阶段还无法在行业内普及。（２）气动顶尖。气动项　前需在磨床头架主轴的标准锥孔内插入尾座活顶尖的莫氏锥　尖采用气动作为尾座顶尖实现自动运行的动力源，具有工装定　柄并加以固定，同时将磨床头架逆时针旋转一定角度。修磨过　位速度快、定位准确、安全可靠、成本低廉，实现周期短，性价比　程中为了确保顶尖部分的同轴度，通常需要将顶尖与其外壳固　高等优点，是目前应用比较广泛的改进型尾座项尖。　定，使它们保持同～旋转速度。　２．２工艺改进方案和措施　顶尖部分的固定常采用以下几种方法：（１）采用特殊的粘　根据相关技术标准对尾部活顶尖零件的技术要求，同时结　工艺因素　合剂或乳胶将活动顶尖的顶尖部分粘住，待修磨结束后，采用　清洗液将粘结物冲洗干净。（２）采用绳子等带状物将顶尖与其　外壳固定，待磨削结束后松开。（３）如果活动顶尖自带锁紧螺　母，则需在磨削前将螺母锁紧固定。（４）采用点焊的方式将顶尖　部分与其外壳固定，待磨削结束后割掉焊点。如果焊点在接触　部位没有清理干净，将会影响顶尖的旋转精度。　．　通过对上述磨削工艺的分析，可以看出以往的顶尖加工工　艺存在很多弊端，如配套的辅助工具装配时间较长，磨削效率　和精度很难得到保证等。在磨削过程中，顶尖部分始终与其外　壳同轴旋转，而与磨床砂轮磨片的轴向位置始终存在偏移。因　而在磨削工艺开始进行的阶段，仅能与尖顶锥面进行局部接　触，直到磨削至某一点才能确保砂轮与尖顶锥面的充分接触。　采用上述磨削工艺会造成顶尖各磨削面磨削程度不均匀，导致　使用精度有误差，从而严重影响顶尖的使用寿命和质量。　２　改进方案　笔者通过对影响车床尾座活顶尖使用性能和寿命因素的　分析，得出了以下改进方案和措施：　２．１结构改进方案　结构改进方案主要包括内部轴承、热处理及结构创新等３　方面内容。　２．１．１　内部轴承改进方案　在轴承的选择上，为了保证项尖的使用精度，可以选择具　有较大径向载荷能力的深沟球轴承代替原圆锥滚子轴承。深沟　球轴承不仅径向载荷优越，而且在使用过程中，由于各种原因　而导致轴承的径向游隙增大时，深沟球轴承还可体现出角接触　球轴承的性能，亦可承受较大的轴向载荷，且具有高速、低噪　音、低振动的旋转特点。另外，可将项尖轴承端部的压紧螺母进　行开槽加工，使与轴承外圈接触，这样可以使深沟球轴承１９由　旋转，同时也能在～定程度上保持其定心精度。　２．１．２改进热处理方式　为了保证工件的各项机械性能符合标准要求，同时兼顾顶　尖心轴与其轴线的垂直度，可将原来先加工螺纹、后整体淬火　的工艺改进为先进行淬火热处理、后加工螺纹。同时，应严格执　行热处理工艺的相关要求，在进行淬火处理前应进行必要的预　热以消除应力、改善工件的内部组织。工件淬火处理过程中应　对淬火温度、淬火保温时间进行认真观测和严格控制，并选择　适当的装炉方法和加热方式。最后，要根据工件的特性选择正　确的冷却方式，将工件的热处理变形降至最低。　２．１＿３结构创新　结构创新是改进活顶尖使用性能的重要方案之一。为了提　合对以往加工工艺的研究和分析，可以得出，项尖的磨削工艺　必须严格控制顶尖工作基准线与磨削基准线的位置关系，保证　２个基准的重合。新工艺方案的制定以消除偏磨误差为目的，具　体的工艺思路为：磨削前，仍在磨床头架主轴锥孔内插入莫氏　锥柄，同时将头架逆时针旋转一合适角度（通过实验测定），然　后将一线绳绕过锥体后的圆柱面，以双手可以自由牵动线绳两　端为宜。在磨削顶尖过程中，为了保持项尖工作基准线与磨削　基准线完全重合，可以利用线绳与项尖外壳的摩擦力，采用双　手来回牵动线绳的方式带动顶尖旋转，直至磨削结束为止。　磨削过程中常见问题的解决措施：（１）磨削过程中，如遇到　线绳在外壳处打滑造成顶尖无法旋转的状况，可以采用涂抹适　当磷酸加氧化铜的方法来增加摩擦力。（２）实际操作过程中，可　采用金属丝限位环代替线绳。（３）为了简化工艺的操作流程，提　高生产效率，磨制前可在磨床头架主轴锥孔内插入高精度锥面　顶尖，并用百分表找正，这样可以使需要磨削的顶尖一次性调　整至正确角度，不许反复定位。（４）由于尾座活顶尖属于常用精　密定位夹具，在使用前或者使用后，应对内部轴承等旋转机构　进行定期的润滑保养，保证使用过程中活顶尖的灵活自如。（５）　要做好顶尖尖部的防护工作，严禁使用顶尖对工件进行敲击和　冲孔，同时工件端部的顶尖孔应光滑无毛刺，顶持工件时力度　要适中，避免造成顶尖头部的坏损。　３结语　随着国内装备制造及其加工行业的崛起和发展，车床特别　是高精度、高效率加工设备得到了广泛的推广和应用。而采用　传统结构形式和加工工艺制作的大量车床附件，如尾座用活顶　尖，已经远远不能满足现代化企业对于产品质量的要求，使产　品的生产率和稳定性都受到了一定程度的影响，成为制约现代　化加工企业发展和壮大的一个瓶颈问题。本文立足小处，从普　通车床的基本部件着眼，对尾座活顶尖结构及制作工艺进行了　深入的探讨，并总结了相应的改进方案和措施，为以后研究和　改进车床附件提供了一定的借鉴和参考。　［参考文献］　［１］陈晓南，杨培林．机械设计基础［Ｍ］．科学出版社，２００７　收稿日期：２０１２—０５—２８　作者简介：郭胜涛（１９８　），男，河南南阳人，高级技师，研究　方向：油田机械设备维护。