Конус инструментальный

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Ко́нус инструмента́льный — конический хвостовик инструмента (сверло, зенкер, фреза, развёртка, зажимной патрон, электрод контактной сварки) и коническое отверстие соответствующего размера (гнездо) в шпинделе или задней бабке, например, токарного станка. Предназначен для быстрой смены инструмента с высокой точностью центрирования и надёжностью крепления. Существуют много стандартов на различные конусы, различающиеся по конусности и исполнению.

Конус Морзе и метрический конус[править | править вики-текст]

Схема инструментального конуса (наружные конусы с лапкой, наружные конусы без лапки, внутренние конусы(гнёзда)).
Конус Морзе № 2 (MT2).

Конус Морзе — одно из самых широко применяемых креплений инструмента. Был предложен Стивеном А. Морзе (он же изобретатель спирального сверла) приблизительно в 1864 году[1].

Конус Морзе подразделяется на восемь размеров, от КМ0 до КМ7 (англ. MT0-MT7, нем. MK0-MK7)[2][3][4]. Конусность от 1:19,002 до 1:20,047 (угол от 1°25’43" до 1°30’26") в зависимости от типоразмера.

Стандарты на конус Морзе: ISO 296, DIN 228, ГОСТ 25557-2006 «Конусы инструментальные. Основные размеры.». В российском стандарте конус КМ7 к применению не рекомендован, вместо него применяется несовместимый метрический конус № 80. Конусы, изготовленные по дюймовым и метрическим стандартам, взаимозаменяемы во всём, кроме резьбы хвостовика.

Существует несколько исполнений хвостовика конуса: с лапкой, с резьбой, без оных. Инструмент с лапкой крепится в шпинделе заклиниванием этой лапки, для чего в рукаве шпинделя есть соответствующий паз. Лапка предназначена для облегчения выбивания конуса из шпинделя и предотвращения проворачивания. Инструмент с внутренней резьбой фиксируется в шпинделе штоком (штревелем), вворачивающимся в торец конуса. Конусы с резьбой гарантируют невыпадение инструмента и облегчают извлечение заклинившего конуса из шпинделя. Некоторые конуса снабжаются системой отверстий и канавок для подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ).

Метрический конус[править | править вики-текст]

По мере развития станкостроения понадобилось расширить диапазон размеров конусов Морзе как в большую, так и в меньшую стороны. При этом, для новых типоразмеров конуса, выбрали конусность ровно 1:20 (угол 1°25’56") и назвали их метрическими конусами (англ. Metric Taper). Типоразмер метрических конусов указывается по наибольшему диаметру конуса в миллиметрах. ГОСТ 25557-2006 также определяет уменьшенные метрические конуса № 4 и № 6 (англ. ME4, ME6) и большие метрические конуса № 80, 100, 120, 160, 200 (англ. ME80 — ME200).

Конструктивных различий между конусом Морзе и метрическим нет.

Таблица 1

Размеры наружного и внутреннего конуса (по ГОСТ 25557-2006), мм
Обозначение конуса Конусность D D1 d d1 d2 d3 max d4 max d5 l1 max l2 max l3 max l4 max l5 min l6
Метрический № 4 1:20 4 4,1 2,9 - - - 2,5 3 23 25 - - 25 21
№ 6 1:20 6 6,2 4,4 - - - 4 4,6 32 35 - - 34 29
Морзе КМ0 1:19,212 9,045 9,2 6,4 - 6,1 6 6 6,7 50 53 56,3 59,5 52 49
КМ1 1:20,047 12,065 12,2 9,4 M6 9 8,7 9 9,7 53,5 57 62 65,5 56 52
КМ2 1:20,020 17,780 18 14,6 M10 14 13,5 14 14,9 64 69 75 80 67 62
КМ3 1:19,922 23,825 24,1 19,8 M12 19,1 18,5 19 20,2 80,1 86 94 99 84 78
КМ4 1:19,254 31,267 31,6 25,9 M16 25,2 25,2 24 26,5 102,5 109 117,5 124 107 98
КМ5 1:19,002 44,399 44,7 37,6 M20 36,5 35,7 35,7 38,2 129,5 136 149,5 156 135 125
КМ6 1:19,180 63,348 63,8 53,9 M24 52,4 51 51 54,6 182 190 210 218 188 177
КМ7[5] 1:19,231 83,058
Метрический № 80 1:20 80 80,4 70,2 M30 69 67 67 71,5 196 204 220 228 202 186
№ 100 1:20 100 100,5 88,4 M36 87 85 85 90 232 242 260 270 240 220
№ 120 1:20 120 120,6 106,6 M36 105 102 102 108,5 268 280 300 312 276 254
№ 160 1:20 160 160,8 143 M48 141 138 138 145,5 340 356 380 396 350 321
№ 200 1:20 200 201 179,4 M48 177 174 174 182,5 412 432 460 480 424 388

Укороченные конуса Морзе[править | править вики-текст]

Для многих применений длина конуса Морзе оказалась избыточной. Поэтому были придуманы девять типоразмеров укороченных конусов Морзе, полученных удалением более толстой части конуса Морзе. Цифра в обозначении короткого конуса — диаметр новой толстой части конуса в мм. Российский стандарт на укороченные конуса ГОСТ 9953-82 «Конусы инструментов укороченные. Основные размеры.».

  • B7 — укороченный до 14 мм КМ0.
  • B10, B12 — укороченный до 18 и 22 мм соответственно КМ1.
  • B16, B18 — укороченный до 29 и 37 мм соответственно КМ2.
  • B22, B24 — укороченный до 45 и 55 мм соответственно КМ3.
  • B32 — укороченный до 57 мм КМ4.
  • B45 — укороченный до 71 мм КМ5.

Конус 7:24[править | править вики-текст]

mini
mini

Широко распространённый инструментальный конус, в основном, для станков с ЧПУ с автоматической сменой инструмента. Цель разработки — устранение недостатков конуса Морзе (самозаклинивание конуса в шпинделе, малая площадь осевого упора, большая длина, сложность автоматической фиксации конуса в шпинделе, отсутствие зацепов для автоматической смены инструмента).

Существует ряд национальных и международных стандартов на этот конус, отличающихся базовой размерностью (дюймовая или метрическая), вспомогательными элементами (захваты, фланцы, штревели, каналы подачи СОЖ и т. п.) и обозначениями. Конуса, изготовленные по разным стандартам, не всегда совместимы.

  • ISO-конусы. Международный стандарт ISO 7388.
  • DV, SK (от нем. Steilkegel). Немецкий вариант конуса. Стандарты DIN 2080, DIN 69871.
  • NMTB (от англ. National Machine Tool Builders Association), NST. Американский вариант конуса. Стандарт ANSI B5.18.
  • CAT, CV (от англ. Caterpillar V-Flange). Американский вариант конуса. Стандарт ANSI B5.50.
  • BT — обозначение японской разновидности конуса по стандарту JIS B6339 (MAS403).
  • NFE 62540 — французский стандарт.
  • Советские и российские стандарты: ГОСТ 15945-82 — основные размеры конусов; ГОСТ 25827-93 — на конструкции хвостовиков; ГОСТ 19860-93 — на допуски.

Типоразмер конуса обозначается цифрой, существуют размеры от 10-го до 80-го с шагом 5. Например, ISO10, NMTB40, BT50. Для всех стандартов типоразмер конусной части одинаков.

В настоящее время, конуса обычно изготавливают со сменными штревелями, что улучшает совместимость оборудования разных стандартов.

HSK, КМ[править | править вики-текст]

HSK-конус (от нем. Hohlschaftkegel, полый конус) используется во фрезерных обрабатывающих центрах и особенно в токарно-фрезерных центрах. Стандарты на эти конуса ISO 12164, DIN 69893. Этим стандартам соответствует российский ГОСТ Р ИСО 12164.

Конусность 1:10.
Имеет несколько конструктивных разновидностей фланцев, обозначаемых буквами A, B, C, D, E, F. Размер конуса обозначается цифрой наибольшего диаметра фланца в мм (от 25 до 160). Например, HSK-A63. Следует учесть, что диаметр фланца и размер конуса могут не совпадать у разных конструктивов, например, HSK-A50 и HSK-В63 имеют одинаковый конус, а HSK-A63 и HSK-В63 — разный.

Главные достоинства HSK-соединения: автоматическая быстрая смена инструмента (что очень важно в обрабатывающих центрах с ЧПУ), небольшой вес, возможность устанавливать в шпиндель токарные резцы, хорошая повторяемость, жесткость. Как правило, стандартные резцы квадратного сечения устанавливаются в специальную промежуточную оправку, которая, в свою очередь, имеет конус HSK. Но иногда также используются резцы, имеющие хвостовик HSK.

KM — конус, разработанный компанией Kennametal. По сути сходен с HSK, но не получил большого распространения. Конструкция КМ не запатентована.

Capto[править | править вики-текст]

Конус Capto, разработанный компанией Sandvik Coromant, сегодня продвигается, как аналог HSK премиум-класса. С 2008 года посадка Capto вошла в международный стандарт ISO 26623.

В сечении он представляет собой треугольник со скругленными краями и выгнутыми сторонами. Угол поверхности посадки взят аналогично конусу Морзе. Такая форма не позволяет конусу провернуться в гнезде, обеспечивает необходимое самозаклинивание и повторяемость при разборке-сборке по всем осям. Понятно, что с одной стороны базирование на треугольник более предпочтительно ввиду гораздо большей жесткости передачи. Однако технология изготовления такого конуса несколько сложнее и следовательно дороже для конечного потребителя. При всей своей премиумной цене логически обоснованным является применение Capto для черновой, получерновой обработки.

Ну и если уж лезть в дебри, следует помнить что с конусом Капто гораздо легче сжечь или сломать шпиндель и даже локально разрушить станину (насажать забоин на направляющих), чем провернуть конус, потому что осевая устойчивость к провороту конуса многократно превосходит развиваемый момент на шпинделе станка. В этом смысле конус капто не отвечает требованиям по концентрации износа.

Главное преимущество посадки Capto по отношению к другим посадкам — жесткость соединения. Некоторые производители станков, проверив на практике возможности интерфейса Capto, стали интегрировать его в базовый шпиндель станка (WFL, Mazak). В зависимости от размера соединения Capto обозначаются C3..C10. Существуют следующие типоразмеры интерфейса (указан диаметр фланца):

  • С3 — 32мм
  • С4 — 40мм
  • С5 — 50мм
  • С6 — 63мм
  • С8 — 80мм
  • С10 — 100мм

Brown & Sharpe, Jacobs, Jarno[править | править вики-текст]

По внешнему виду и сферам применения похожи на конуса Морзе[6]. Спецификации конусов являются внутрифирменными, национальных или международных стандартов на них нет. Получили распространение, в основном, на территории США.

R8[править | править вики-текст]

Цанга R8

Внутрифирменный конус, изначально создавался специально для цанговых зажимов. Впоследствии конструктив стал использоваться как инструментальный конус. Разработан компанией Bridgeport Machines для своего оборудования, получил некоторое распространение, в том числе, в виде клонов этого оборудования. Существует один типоразмер этого конуса.

Переходные оправки и втулки[править | править вики-текст]

Переходные втулки конусов Морзе.

Для уменьшения номенклатуры инструмента выпускаются разнообразные переходники из одних конусов в другие. Переходник типа наружный конус — внутренний конус именуют переходной втулкой. Переходник типа наружный конус — наружный конус именуют переходной оправкой. Например, оправка с конуса 7:24 на укороченный конус Морзе обозначается ISO30-B16.

Другие конуса, применяемые в машиностроении[править | править вики-текст]

Конус 1:50[править | править вики-текст]

Конусность 1:50 имеют установочные штифты, применяемые при необходимости дополнительного скрепления двух деталей, зафиксированных резьбовым соединением, чтобы они не могли перемещаться одна относительно другой. Установочные штифты вставляются в отверстия, просверленные и конически развернутые одновременно в обеих деталях, после их сборки. Конусность 1:50 соответствует углу уклона 0°34'[7].

Конус 1:30[править | править вики-текст]

Конусы насадных разверток, зенкеров и оправки для них. Конусность 1:30 соответствует углу уклона 0°55'[7].

Конус 1:24[править | править вики-текст]

Конусы для инструментов по американскому стандарту при размерах меньше конуса Морзе № 1.

Конус 1:20[править | править вики-текст]

Метрические конусы инструментов. Отверстия в шпинделях станков. См. Конус Морзе.

Конус 1:16[править | править вики-текст]

Резьба обсадных труб 6 5/8", бурильных и насосно-компрессорных труб, резьба трубная коническая общего назначения.

Конус 1:10[править | править вики-текст]

Концы валов электрических и других машин и соответствующие им муфты. ГОСТ 5006-83 (утратил силу в 2007 г.).

Центры упорные и конусы инструментов для тяжелых станков. ГОСТ 7343—72.

Отверстия под заклепки в котельных листах, мостовых и корабельных конструкциях (т. н. котельный конус).

Конус 1:7[править | править вики-текст]

Пробковые краны, центры упорные для тяжелых станков, конусы инструментов (ГОСТ 7343—72).

Конус 1:5[править | править вики-текст]

Концы шлифовальных шпинделей с наружным базирующим конусом ГОСТ 2323

Конус 1:4[править | править вики-текст]

Фланцевые концы шпинделей револьверных и других станков, резьба замков в нефтепромышленности.

Конус 1:1,866[править | править вики-текст]

Центры станков, центровые отверстия, потайные и полупотайные головки заклёпок диаметром 16—25 мм, потайные головки винтов диаметром 22—24 мм.

Конус 1:0,866[править | править вики-текст]

Зажимные цанги.

Конус 1:0,652[править | править вики-текст]

Потайные головки болтов, потайные и полупотайные головки заклёпок диаметром 10—13 мм.

Конус 7:64[править | править вики-текст]

Отверстия под оправки в столах зубодолбежных станков.

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Morse Cutting Tools
  2. Техническая энциклопедия под ред. Мартенс Л. К. т. 20 М.: Советская энциклопедия 1933 г.
  3. ГОСТ 25557-82 использует 7 размеров конусов, от КМ0 до КМ6.
  4. По таблице размеров конусов Морзе, предоставленной на сайте MORSE CUTTING TOOLS предоставлено 9 размеров конусов.
  5. Отсутствует в ГОСТ 25557-2006
  6. http://www.loganact.com/tips/tapers.htm Конусы Morse, Jacobs, Jarno, Brown & Sharpe
  7. 1 2 Общие сведения о конусах | ООО Техно-Лайн

Ссылки[править | править вики-текст]