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伞形回转顶尖也称大头顶尖或管子顶尖,主要用于支承套类零件,可以承受较高的切削负荷,提高工件支承刚度和减小工件受力变形。“定位、夹紧及装置综合标注示例国家标准- JB/Z174-82”中就有“床头伞形顶尖床尾伞形顶尖定位、拨杆夹紧”的标注示意,在管料毛坯外圆的加工中也经常采用床头梅花顶尖,床尾伞形顶尖的定位夹紧形式。这些伞形顶尖或梅花顶尖头部的锥角一般为60°或75°,也有少数为90°。大锥角伞形回转顶尖的优点是通用性好,一个顶尖就可适应内孔尺寸从几十毫米到一二百毫米的工件的加工:缺点是定位精度低,以其定位加工的外圆或端面的位置误差较大。针对大锥度伞形回转顶尖的缺点,笔者设计制造了系列的小锥度回转顶尖,通过几年生产实践的检验,效果很好,现介绍如下。

1 小锥度回转顶尖结构

上图所示为小锥度回转顶尖,图中实线为锥套小端尺寸小于Ø30mm 的小锥度回转顶尖结构,双点划线为锥套小端尺寸大于Ø30mm 的小锥度回转顶尖结构。锥套的锥角一般为30°。如需进一步提高定位精度,可减小至20°甚至15°。锥套材料为9Mn2V,热处理60~64HRC,使之具有较高的硬度和耐磨性,延长使用寿命。锥柄材料为40Cr,热处理40~45HRC。锥柄与螺盖之间采用间隙式密封时,间隙不大于0.2mm(对于 d0大于Ø100mm 的小锥度回转顶尖,宜采用毛毡密封)。两个:级精度的单列向心球轴承保证了顶尖有较高的定位回转精度并承受径向力:E级精度的单向推力球轴承用以承受轴向载荷。锥套内孔与轴承配合的孔公差带为M7:锥柄与单列向心球轴承配合面的轴公差带为h6,与推力球轴承配合面的轴公差带为j6。
组装时,回转顶尖轴承及螺盖孔内填充润滑脂,轴承间隙调整合格后,用螺钉锁紧螺盖。最后以莫氏锥柄插入万能外圆磨床主轴锥孔,用拨杆带动锥套旋转,精磨锥套锥面,保证形位公差及尺寸、表面粗糙度要求。锥套锥面磨损、碰伤或变形后修磨时也用此方法。

2 应用

我厂在系列管式抽油泵产品的300mm长衬套(内孔公称直径有32、38、44、56、70mm 五种规格,壁厚5.5~8mm)的加工中,应用小锥度回转顶尖磨削淬硬长衬套的外圆。方法是:两个小锥度回转顶尖分别装在外圆磨床主轴和尾架套筒的锥孔内 (装在主轴上的应加拨杆),利用工件孔周边与锥套之间的摩擦力和拨杆带动工件旋转,依靠磨床尾架压缩弹簧力顶紧工件,磨削外圆。工件表面粗糙度达 Ra0.4μm ,圆度0.005mm,外圆对内孔的同轴度达0.01mm 以内(排除工件孔的形状误差),装卸工件快而方便,与过去用滚珠心轴、滚柱心轴磨削外圆相比,大大减轻了工人的劳动强度,并提高工效数倍,深受工人好评。

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