1 前言
我们参考标准图册加工制作的车床尾座用莫氏5号活顶尖，用于对工件内孔定位，加工工件的外端面及5×30°内倒角。活顶尖的结构及工件的定位夹紧情况见图1所示。
工件11的内孔直径为100+0.01+0.13，表面粗糙度为Ra0.8μm，套在锥套10上。锥套10是六等分结构/，在大螺母9的作用下，可以沿着心轴3的外锥面轴向前进，起到对工件11的内孔的定位夹紧作用。床头部分也采用类似的锥套及大螺母结构对工件的内孔定位夹紧。
1.压盖 2.铜套 3.心轴 4.顶尖体 5.单向推力球轴承 6.圆锥滚子轴承 7.压紧螺母 8.螺钉 9.大螺母 10.锥套 11.工件
图1
2 结构分析
在加工工件的内倒角时发现倒角宽度不匀和心轴3向外轴向窜出的情况。
经过认真分析，我们认为，造成这些现象的原因包括以下几方面：
1) 心轴3所承受的轴向力由单向推力球轴承8207承受，而径向跳动主要由圆锥滚子轴承7207来限定，该轴承本身靠压紧螺母7来预紧。压紧螺母7不能有效地预紧，直接导致了心轴3径向跳动超差，加工出的工件内倒角不匀。心轴的详细结构见图2所示．加工心轴时螺纹M48×1.5先加工好，螺纹中径与心轴的轴线同轴度较好，整体淬火后，螺纹部位产生了变形，造成大螺母9与锥套10的六个等分瓣不能完全接触，影响了锥套的定心精度。
图2
压紧螺母7的详细尺寸见图3所示．它本身靠M4的螺钉锁紧，由于压紧螺母上厚度为6mm的锁紧边较厚，使M4螺钉的锁紧作用不大，易造成M80×2螺纹松动，加上顶尖体4上内螺纹也存在淬火后变形问题，都会使圆锥滚子轴承7207的定心精度大大降低，造成心轴的径向跳动超差。
图3
2) 锥套端面与内锥面的轴线不垂直，也是造成径向跳动超差的原因之一。
3) 心轴尾部轴头太细，只有10mm，刚度不够，安装和切削加工时极易弯曲，与铜套2研死，起不到滑动轴承的作用，也会造成心轴径向跳动太大。
4) 心轴向外窜动，是由于没有轴向限位所致。仅靠心轴与两轴承内孔的配合，很难保证在受到轴向力时不被带出。
3 结构改进
根据以上分析，我们对原结构做了以下改动。见图4所示。
图4
1) 用深沟球轴承307代替原圆锥滚子轴承7207,同时将压紧螺母挖槽，见图4所示，使其只对轴承的外圈起作用。这样，即使端面与轴承不能完全接触，深沟球轴承307本身也会保持一定的定心精度。
2) 改变压紧螺母锁紧边的厚度，由6mm改为3mm,以增强M4螺钉的锁紧作用。
3) 减小铜套的壁厚，同时增大心轴尾部直径，即由原来的f10mm改为f20mm,而原来的配合精度不变，以提高心轴本身的刚度。
4) 提高心轴外螺纹与本身轴线的垂直度．将原来的心轴整体淬火改为两端淬火工艺，中部外螺纹不淬火处理．热处理后以两中心孔定位磨外圆，车螺纹。
5) 提高锥套左端面与其本身轴线的垂直度。
6) 考虑到单向推力球轴承8207拆卸方便，在顶尖体上钻四个4小孔做拆装孔。
7) 两轴承之间增加一个轴用弹性挡圈，以防止心轴轴向窜动。新结构的活顶尖见图5所示。
1.压盖 2.铜套 3.心轴 4.顶尖体 5.单向推力球轴承 6.挡圈 7.深沟球轴承 8.压紧螺体 9.螺钉 10.大螺母 11.锥套 12.工件
图5
