Машинный конус
Машинный конус — это система крепления режущего инструмента державки инструмента в шпинделе станка или или электроинструмента . Охватываемый элемент формы конической (то есть с конусом ) вставляется в гнездо охватывающей части, имеющее соответствующий конус равного угла .
Почти все шпиндели станков и многие шпиндели электроинструментов имеют конус в качестве основного метода крепления инструментов. Даже на многих сверлильных станках , ручных дрелях и токарных станках, имеющих патроны (например, сверлильный или цанговый патрон ), патрон крепится с помощью конуса. В дрелях, сверлильных станках и фрезерных станках охватываемый элемент представляет собой хвостовик инструмента или хвостовик держателя инструмента, а охватывающее гнездо является неотъемлемой частью шпинделя. На токарных станках охват может принадлежать инструменту или шпинделю; носики шпинделя могут иметь охватываемые конусы, охватывающие конусы или и то, и другое.
Объяснение
[ редактировать ]Операторы станков должны иметь возможность быстро и легко устанавливать или снимать насадки инструмента. имеет Например, токарный станок вращающийся шпиндель в передней бабке, к которому можно прикрепить прямозубый привод или работать в цанге . Другим примером является сверлильный станок , на который оператор может захотеть установить сверло напрямую или с помощью сверлильного патрона.
Практически все фрезерные станки , от самых старых ручных станков до самых современных станков с ЧПУ , используют инструменты, которые перемещаются по конической поверхности.
Машинный конус — это простая, недорогая, легко воспроизводимая и универсальная система крепления инструмента. Это обеспечивает индексируемость , поскольку инструменты можно быстро менять, но они точно расположены как концентрически, так и аксиально благодаря конусу. Это также обеспечивает передачу высокой мощности через интерфейс, что необходимо для фрезерования.
Машинные конусы можно разделить на самоудерживающиеся и самовысвобождающиеся классы. При использовании самоудерживающихся конусов охватываемая и охватывающая втулки соединяются вместе и связываются друг с другом до такой степени, что силам сверления можно противостоять без дышла, и инструмент остается в шпинделе в режиме ожидания. При необходимости смены инструмента он выбивается клином. Конусы Морса и Джейкобса являются примером самоудерживающейся разновидности. При использовании самовысвобождающихся конусов самец не войдет в самку без удерживающего ее там дышла. Однако при хорошем тяговом усилии он очень прочно неподвижен. NMTB/CAT , BT и HSK являются примерами самовысвобождающихся разновидностей.
При небольших нагрузках (например, от задней бабки токарного станка или сверлильного станка) инструменты с самоудерживающимися конусами просто надеваются на шпиндель или в него; давление шпинделя на заготовку плотно вгоняет конический хвостовик в коническое отверстие. Трение по всей площади поверхности интерфейса обеспечивает передачу большого крутящего момента , поэтому использование шлицев или шпонок не требуется.
Для использования с тяжелыми нагрузками (например, со шпинделем фрезерного станка) обычно имеется шпонка для предотвращения вращения и/или резьбовая часть, которая фиксируется с помощью дышла, которое зацепляет либо резьбу, либо головку тянущей шпильки, которая ввинчивается в них. Затем дышло затягивается, плотно втягивая хвостовик в шпиндель. Тяга важна для фрезерных станков, поскольку в противном случае поперечная составляющая силы привела бы к выходу инструмента из конуса.
Все конусы станка чувствительны к сколам , зазубринам (вмятинам) и грязи. Они не смогут точно расположиться, а самодержящаяся разновидность не будет надежно держаться, если такие проблемы будут мешать посадке самца в самку с плотным контактом по всей конической поверхности. Машинисты обучены содержать конусы в чистоте и обращаться с ними так, чтобы предотвратить их порезы другими инструментами. Циклы смены инструмента на станках с ЧПУ обычно включают продувку сжатым воздухом во время замены одной державки инструмента на другую. Поток воздуха имеет тенденцию сдувать стружку, которая в противном случае могла бы попасть в контакт между держателем инструмента и шпинделем.
Использовать
[ редактировать ]Инструменты с коническим хвостовиком вставляются в подходящее коническое гнездо и нажимаются или закручиваются на место. Затем они удерживаются за счет трения. В некоторых случаях необходимо усилить фрикционную посадку, например, с использованием тяги , по сути, длинного болта, который удерживает инструмент в гнезде с большей силой, чем это возможно другими способами. [ нужна ссылка ]
Необходимо соблюдать осторожность при использовании обычного сверлильного или токарного станка, в котором нет тяги для втягивания конуса в зацепление, если используется инструмент, требующий высокого крутящего момента, но обеспечивающий небольшое осевое сопротивление. Примером может служить использование сверла большого диаметра для небольшого увеличения существующего отверстия. В этой ситуации может возникнуть значительная вращательная нагрузка. Напротив, режущее действие потребует очень небольшой тяги или силы подачи. Упор помогает удерживать конус на месте и обеспечивает необходимое фрикционное соединение.
Хвостовик не рассчитан на то, чтобы выдерживать скручивающие усилия, достаточные для того, чтобы заставить конус соскользнуть, и в этой ситуации он часто ломается. Это позволит инструменту вращаться в охватывающем конусе, что может привести к его повреждению. Для устранения незначительных повреждений доступны развертки с конусом Морзе.
Конические хвостовики лучше всего «прилипают» к гнезду, если и хвостовик, и гнездо чистые. Хвостовики можно протереть начисто, но гнезда, поскольку они глубокие и недоступные, лучше всего очищать с помощью специального инструмента для чистки конусов, который вставляют, поворачивают и вынимают.
Инструменты с коническим хвостовиком извлекаются из гнезда разными способами, в зависимости от конструкции гнезда. В сверлильных станках и аналогичных инструментах инструмент снимается путем вставки клиновидного металлического блока, называемого «выколоткой», в поперечное отверстие прямоугольной формы через гнездо и постукивания по нему. Поскольку поперечное сечение выколотки увеличивается при дальнейшем введении выколотки, в результате выколотка, упираясь в переднюю кромку хвостовика, выталкивает инструмент наружу. Во многих задних бабках токарных станков инструмент снимается путем полного втягивания пиноли в заднюю бабку, в результате чего инструмент прижимается к концу ходового винта или внутренней шпильки, отделяя конус и освобождая инструмент. Если инструмент удерживается тяговым стержнем, как в некоторых шпинделях фрезерных станков, тяговый стержень частично откручивается с помощью гаечного ключа, а затем постукивают молотком, который отделяет конус, после чего инструмент можно дополнительно раскрутить и снять. Некоторые шпиндели фрезерных станков имеют невыпадающее дышло, которое выбрасывает инструмент при активном отвинчивании за пределы ослабленной стадии; они не требуют постукивания. В простые головки с открытым доступом к задней части выколотку вставляют в осевом направлении сзади и выбивают инструмент.
Типы
[ редактировать ]Существует множество стандартных конусов, которые различаются по следующему:
- диаметр на маленьком конце усеченного конуса («малый диаметр»)
- диаметр на большом конце усеченного конуса («большой диаметр») и
- осевое расстояние между двумя концами усеченного конуса.
Стандарты сгруппированы в семейства, которые могут включать разные размеры. Сокращение внутри семьи может быть последовательным, а может и не быть последовательным. Сужения Ярно и NMTB одинаковы, но семейства Джейкобса и Морса различаются.
Доступны адаптеры, позволяющие использовать один тип конической оснастки, например, Морзе, на станке с другой конусностью, например, R8 или наоборот, а также более простые адаптеры, состоящие из втулки с внешней и внутренней конусностью, позволяющие использовать небольшой инструмент Морзе. использовать в машинах большего диаметра.
Одним из первых применений конусов было крепление сверл непосредственно к станкам, например, в задней бабке токарного станка, хотя позже были разработаны сверлильные патроны , которые удерживали сверла с параллельными хвостовиками.
Браун и Шарп
[ редактировать ]Конусы Brown & Sharpe , стандартизированные одноименной компанией, являются альтернативой более часто встречающимся конусам Морзе. Как и Морзе, они имеют ряд размеров от 1 до 18, наиболее распространенными являются 7, 9 и 11. Фактическая конусность этих материалов находится в узком диапазоне, близком к 0,500 дюймов на фут (41,67 мм на метр).
| Размер | LG. Он. | См. день. | Длина | Конусность (дюймы/футы) | Конусность (дюйм/дюйм) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 0.2392 | 0.2000 | 0.94 | 0.5020 | 0.04183 |
| 2 | 0.2997 | 0.2500 | 1.19 | 0.5020 | 0.04183 |
| 3 | 0.3753 | 0.3125 | 1.50 | 0.5020 | 0.04183 |
| 4 | 0.4207 | 0.3500 | 1.69 | 0.5024 | 0.04187 |
| 5 | 0.5388 | 0.4500 | 2.13 | 0.5016 | 0.04180 |
| 6 | 0.5996 | 0.5000 | 2.38 | 0.5033 | 0.04194 |
| 7 | 0.7201 | 0.6000 | 2.88 | 0.5010 | 0.04175 |
| 8 | 0.8987 | 0.7500 | 3.56 | 0.5010 | 0.04175 |
| 9 | 1.0775 | 0.9001 | 4.25 | 0.5009 | 0.04174 |
| 10 | 1.2597 | 1.0447 | 5.00 | 0.5161 | 0.04301 |
| 11 | 1.4978 | 1.2500 | 5.94 | 0.5010 | 0.04175 |
| 12 | 1.7968 | 1.5001 | 7.13 | 0.4997 | 0.04164 |
| 13 | 2.0731 | 1.7501 | 7.75 | 0.5002 | 0.04168 |
| 14 | 2.3438 | 2.0000 | 8.25 | 0.5000 | 0.04167 |
| 15 | 2.6146 | 2.2500 | 8.75 | 0.5000 | 0.04167 |
| 16 | 2.8854 | 2.5000 | 9.25 | 0.5000 | 0.04167 |
| 17 | 3.1563 | 2.7500 | 9.75 | 0.5000 | 0.04167 |
| 18 | 3.4271 | 3.0000 | 10.25 | 0.5000 | 0.04167 |
Джейкобс
[ редактировать ]Конус Джейкобса (сокращенно JT) обычно используется для крепления патрона сверлильного станка к оправке . Углы конусности непостоянны и варьируются от 1,41° на сторону для № 0 (и неясного # 2 + 1 ⁄ 2 ) до 2,33° на сторону для № 2 (и № 2 короткий).
Между № 2 и № 3 также есть несколько размеров: № 2 короткий, № 6 и № 33.
| Конус | Маленький Конец | Биг Энд | Длина |
|---|---|---|---|
| № 0 | 0,22844 дюйма (5,8024 мм) | 0,2500 дюйма (6,3500 мм) | 0,43750 дюйма (11,113 мм) |
| № 1 | 0,33341 дюйма (8,4686 мм) | 0,3840 дюйма (9,7536 мм) | 0,65625 дюйма (16,669 мм) |
| № 2 | 0,48764 дюйма (12,386 мм) | 0,5590 дюйма (14,199 мм) | 0,87500 дюйма (22,225 мм) |
| № 2 Короткий | 0,48764 дюйма (12,386 мм) | 0,5488 дюйма (13,940 мм) | 0,75000 дюйма (19,050 мм) |
| # 2 + 1 ⁄ 2 | 0,625 дюйма (15,875 мм) | 0,677 дюйма (17,196 мм) | 1,055 дюйма (26,797 мм) |
| № 3 | 0,74610 дюйма (18,951 мм) | 0,8110 дюйма (20,599 мм) | 1,21875 дюйма (30,956 мм) |
| № 4 | 1,0372 дюйма (26,345 мм) | 1,1240 дюйма (28,550 мм) | 1,6563 дюйма (42,070 мм) |
| № 5 | 1,3161 дюйма (33,429 мм) | 1,4130 дюйма (35,890 мм) | 1,8750 дюйма (47,625 мм) |
| № 6 | 0,6241 дюйма (15,852 мм) | 0,6760 дюйма (17,170 мм) | 1,0000 дюйма (25,400 мм) |
| № 33 | 0,5605 дюйма (14,237 мм) | 0,6240 дюйма (15,850 мм) | 1,0000 дюйма (25,400 мм) |
Ярно
[ редактировать ]В конусах Ярно используется значительно упрощенная схема. Скорость конусности составляет 1:20 по диаметру, другими словами, 0,600 дюйма по диаметру на фут, 0,050 дюйма по диаметру на дюйм. Конусы варьируются от номера 2 до номера 20. Диаметр большого конца в дюймах всегда равен размеру конуса, разделенному на 8, диаметр малого конца всегда равен размеру конуса, разделенному на 10, а длина — это размер конуса, разделенный на 2. Например, размер большого конца Jarno № 7 составляет 0,875 дюйма (7/8). Размер маленького конца составляет 0,700 дюйма (7/10), а длина — 3,5 дюйма (7/2).
Система была изобретена Оскаром Дж. Билом из компании Brown & Sharpe .
| Конус | Большой конец | Маленький конец | Длина | Конус/ футы |
Конус/ в |
Угол от центр/° |
|---|---|---|---|---|---|---|
| № 2 | 0.2500 | 0.2000 | 1.00 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
| № 3 | 0.3750 | 0.3000 | 1.50 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
| № 4 | 0.5000 | 0.4000 | 2.00 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
| № 5 | 0.6250 | 0.5000 | 2.50 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
| № 6 | 0.7500 | 0.6000 | 3.00 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
| № 7 | 0.8750 | 0.7000 | 3.50 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
| № 8 | 1.0000 | 0.8000 | 4.00 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
| № 9 | 1.1250 | 0.9000 | 4.50 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
| № 10 | 1.2500 | 1.0000 | 5.00 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
| № 11 | 1.3750 | 1.1000 | 5.50 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
| № 12 | 1.5000 | 1.2000 | 6.00 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
| № 13 | 1.6250 | 1.3000 | 6.50 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
| № 14 | 1.7500 | 1.4000 | 7.00 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
| № 15 | 1.8750 | 1.5000 | 7.50 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
| № 16 | 2.0000 | 1.6000 | 8.00 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
| № 17 | 2.1250 | 1.7000 | 8.50 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
| № 18 | 2.2500 | 1.8000 | 9.00 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
| № 19 | 2.3750 | 1.9000 | 9.50 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
| № 20 | 2.5000 | 2.0000 | 10.00 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
Морс
[ редактировать ]
Конус Морзе был разработан Стивеном А. Морсом из Нью-Бедфорда, штат Массачусетс, в середине 1860-х годов. [1] С тех пор он развивался, охватывая все меньшие и большие размеры, и был принят в качестве стандарта многими организациями, в том числе Международной организацией по стандартизации (ISO) как ISO 296 и Немецким институтом стандартизации (DIN) как DIN 228–1. Это один из наиболее широко используемых типов, который особенно часто встречается на хвостовиках спиральных сверл с коническим хвостовиком и разверток, в шпинделях промышленных сверлильных станков и в задних бабках токарных станков. Угол конусности конуса Морзе несколько варьируется в зависимости от размера, но обычно составляет 1,49 градуса (включая около 3 градусов).
В некоторых модульных ортопедических имплантатах всего тазобедренного сустава для соединения компонентов используется конус Морзе. [2] Аналогичным образом, в некоторых зубных имплантатах для соединения компонентов используется конус Морзе. [3]
Размеры
[ редактировать ]Конусы Морзе бывают восьми размеров, обозначаемых целыми числами от 0 до 7, и одного половинного размера (4 1/2 - встречается очень редко и не показан в таблице). Часто обозначение сокращается до MT, за которым следует цифра, например, конус Морзе номер 4 будет MT4. Конус МТ2 — это размер, который чаще всего встречается в сверлильных станках до Емкость 1 ⁄ 2 дюйма. Короткие версии, с тем же углом конусности, но чуть более половины обычной длины, иногда встречаются для целочисленных размеров от 1 до 5. Для них существуют стандарты, которые, среди прочего, иногда используется в станках токарных станков для сохранения сквозного отверстия шпинделя большего размера.
Типы концов
[ редактировать ]Конусы Морзе относятся к самоудерживающимся и могут иметь три типа концов:
- выступ (на рисунке) для облегчения положительного привода, предотвращения проскальзывания [4]
- с резьбой, чтобы удерживаться на месте с помощью тяги
- плоский (без выступа или резьбовой части)
Самоудерживающиеся конусы основаны на значительном преобладании осевой нагрузки над радиальной для передачи высоких крутящих моментов. Проблемы могут возникнуть при использовании больших сверл по отношению к хвостовику, если пилотное отверстие слишком велико. Резьбовой тип необходим для любой боковой нагрузки, особенно фрезерования. Исключение составляет лишь то, что такие неблагоприятные ситуации можно смоделировать для удаления заклинившего хвостовика. Разрешение болтовни поможет ослабить хватку. Острый (узкий) угол конуса может привести к такому заклиниванию при больших осевых нагрузках или в течение длительного времени.
Концевые фрезы с хвостовиком с конусом Морзе и хвостовиком иногда можно увидеть: в целях безопасности их необходимо использовать с С-образным воротником или чем-то подобным, вставляя его в шейку между фрезой и хвостовиком и отводя назад к большому концу конуса.
Сам конус составляет примерно 5/8 дюйма на фут, но точные соотношения и размеры конусов с хвостовиком различных размеров приведены ниже.
Размеры
[ редактировать ]
| Число конусов Морзе | Конус | А | Б (макс) | С (макс.) | Д (макс) | Е (макс) | Ф | Г | ЧАС | Дж | К |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 1:19.212 | 9.045 | 56.5 | 59.5 | 10.5 | 6 | 4 | 1 | 3 | 3.9 | 1° 29 футов 27 дюймов |
| 1 | 1:20.047 | 12.065 | 62 | 65.5 | 13 | 8.7 | 5 | 1.2 | 3.5 | 5.2 | 1° 25 футов 43 дюйма |
| 2 | 1:20.020 | 17.780 | 75 | 80 | 16 | 13.5 | 6 | 1.6 | 5 | 6.3 | 1° 25 футов 50 дюймов |
| 3 | 1:19.922 | 23.825 | 94 | 99 | 20 | 18.5 | 7 | 2 | 5 | 7.9 | 1° 26 футов 16 дюймов |
| 4 | 1:19.254 | 31.267 | 117.5 | 124 | 24 | 24.5 | 8 | 2.5 | 6.5 | 11.9 | 1° 29 футов 15 дюймов |
| 5 | 1:19.002 | 44.399 | 149.5 | 156 | 29 | 35.7 | 10 | 3 | 6.5 | 15.9 | 1° 30 футов 26 дюймов |
| 6 | 1:19.180 | 63.348 | 210 | 218 | 40 | 51 | 13 | 4 | 8 | 19 | 1° 29 футов 36 дюймов |
| 7 | 1:19.231 | 83.058 | 285.75 | 294.1 | 34.9 | – | – | 19.05 | – | 19 | 1° 29 футов 22 дюйма |
Б-конусы
[ редактировать ]Конусы серии B представляют собой стандарт DIN (DIN 238), который обычно используется для установки патронов на оправки, как и более старая серия конусов Jacobs. Каждый конус в серии B фактически представляет собой маленький или большой конец конуса Морзе:
- B10 = меньший конец MT1 (D = 10,095 мм)
- B12 = большой конец MT1 (D = 12,065 мм)
- B16 = малая часть МТ2 (Д = 15,733 мм)
- B18 = большой конец МТ2 (Д = 17,780 мм)
- B22 = малая часть МТ3 (Д = 21,793 мм)
- B24 = большой конец МТ3 (Д = 23,825 мм)
Число после B — это диаметр (D) большого конца конуса с точностью до миллиметра, который примерно на 1 мм больше, чем большой конец раструба (~ 2 мм в случае B22 и B24). [5] [6] [7]
Семейство конусов NMTB
[ редактировать ]Национальная ассоциация производителей станков (теперь называемая Ассоциацией производственных технологий) определила крутой конус, который обычно используется на фрезерных станках. Конус по-разному называют NMTB, NMT или NT. Конус составляет 3500 дюймов на фут, его также называют «7 из 24» или 7/24; вычисленный угол составляет 16,5943 градуса. [8] Все инструменты NMTB имеют этот конус, но инструменты бывают разных размеров: NMTB-10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 и 60. Эти конусы, очевидно, также были указаны в ASA (теперь ANSI) B5. 10-1943.
NMTB — это «самовысвобождающийся» или «быстрый» конус. В отличие от более острых самоудерживающихся конусов, описанных выше, такие конусы не предназначены для передачи высокого крутящего момента; высокие крутящие моменты передаются приводными шпонками, зацепляющими пазы на фланце. [9] [10] Цель состоит в том, чтобы обеспечить быструю и легкую смену различных инструментов (автоматически или вручную), гарантируя при этом, что инструмент или держатель инструмента будут плотно и жестко соединены со шпинделем и точно соосны ему. Больший конец, прилегающий к инструменту, обеспечивает большую жесткость, чем это возможно при использовании конусов Морзе или R8, установленных на сопоставимых машинах.
В патенте 1794361 (поданном 25 марта 1927 г.) описаны шпиндель фрезерного станка и формы инструмента с использованием крутого конуса. [11] Патент был передан Kearney & Trecker Corporation, Brown & Sharpe и Cincinnati Milling Machine Company . В патенте требовался конус, который мог бы свободно высвобождать инструмент, и выяснилось, что конус 3,5 из 12 обладает этим свойством. [12] В патенте также использовались шпонки, пазы и хвостовик на хвостовике инструмента, чтобы предотвратить выпадение хвостовика инструмента из шпинделя горизонтальной фрезы, когда оператор подсоединял дышло. [12]
ANSI B5.18-1972 определяет некоторые основные размеры шпинделей и хвостовиков фрезерных станков с конусами размеров 30, 40, 45, 50, 60. [13] В технических характеристиках описано положение приводной шпонки и фланца, а также резьба болта сцепного устройства, удерживающего хвостовик в шпинделе.
Этот инструмент называется Quick Change; Национальная ассоциация станкостроителей, 1927 год; НМТБ; Машинный конус американского стандарта, ANSI B5.18; ДИН 2080/ИС 2340; ИСО Р 290–2583. [14] Имеются небольшие различия в резьбе и фланцах (JIS B 6339: MAS 403); а европейские стандарты (например, конус ISO, DIN 2080) используют метрическую резьбу тяги. За исключением резьбы тяги, вышеуказанные стандарты в большинстве случаев физически совместимы друг с другом.
Хвостовики инструментов NMTB имели конусность 7 из 24, но они также имели хвостовик постоянного диаметра (пилот) на конце хвостовика, который был описан в патенте 1927 года.
Производные НМТБ
[ редактировать ]
В последующих вариантах конструкции хвостовик был уменьшен (что сделало хвостовик короче) и во фланце появилась V-образная канавка, что облегчило автоматическую смену инструмента. В современных конструкциях стали использоваться силовые дышлы, которые захватывали тяговые шпильки (также известные как удерживающие ручки), которые ввинчивались в хвостовик инструмента, а не ввинчивающиеся дышлы. Силовое дышло будет захватывать тяговый штифт, а не ввинчиваться в хвостовик инструмента, что позволит быстрее производить автоматическую смену инструмента.
Более современные конструкции державок стали известны как Caterpillar «V-Flange», CAT, V-Flange (ANSI B5.50), позже это было кодифицировано в соответствии с ISO 7388-1.
Другие производные включают в себя:
- SK (DIN ISO 7388-1) — очень похож, но требует модификаций для взаимозаменяемости с CAT-V/ANSI B5.50. Обе конструкции включены в стандарт ISO 7388-1.
- ИСО, Международный (INT),
- BT (MAS 403/JIS B6339/ISO 7388-2) — стандарт японского происхождения, производный от ANSI B5.50. Это наиболее распространенная конструкция державки инструмента, используемая в Восточной Азии. Также не всегда совместим с CAT-V. Их можно вручную загрузить в шпиндель Cat-V, если используется адаптер с тяговой шпилькой с метрической резьбой, но не работать с устройствами смены инструмента, используемыми для этого.
Опять же, есть скромные различия в инструментах. [14] Хотя основные размеры конуса одинаковы, существуют различия в размерах фланцев, V-образных канавок, шпоночных пазах и размерах тянущих шпилек; в международных версиях используются метрические размеры и, в частности, метрическая резьба шпилек.
HSK проигрывает
[ редактировать ]
Державки HSK были разработаны в начале 1990-х годов. HSK означает Hohlschaftkegel ; По-немецки «конусы с полым хвостовиком».
Крутые конусы (например, NMTB и его производные) имеют тенденцию терять жесткость и точность на высоких скоростях, поскольку их цельные хвостовики жестче, чем шпиндели, в которые они входят. Под действием высокой центробежной силы шпиндель расширяется больше, чем держатель инструмента, что приводит к изменению общей длины: то есть, когда шпиндель расширяется наружу, держатель инструмента имеет тенденцию перемещаться глубже в шпиндель вдоль оси Z, что может привести к изготовлению деталей, которые могут выходят за рамки толерантности. Более того, самой тонкой частью интерфейса шпинделя является переднее плечо, которое имеет тенденцию к большему расширению. Эта зона зацепляет самую жесткую часть держателя, где радиальные силы также самые высокие. Это значительно снижает жесткость интерфейса шпинделя, позволяя больше отклонять держатель при режущей нагрузке, особенно при работе с длинными инструментами. Держатель может слегка «раскачиваться» или «ходить» из стороны в сторону за счет упругой деформации. Обычно это приводит к плохой точности биения, усилению вибрации и неоправданно короткому сроку службы инструмента. В самом крайнем случае это может привести к Фреттинг- износ поверхности шпинделя из-за небольшого относительного движения державки относительно охватывающего интерфейса.
Полый хвостовик HSK специально сделан тонким и гибким, поэтому он расширяется больше, чем шпиндель, и сжимается при вращении на высокой скорости. Кроме того, держатель HSK имеет двойной контакт: он входит в зацепление со шпинделем как на конусе, так и на верхней части фланца, что препятствует осевому движению при возникновении теплового расширения и/или центробежной силы шпинделя.
Гибкость также используется для обеспечения точного осевого местоположения. Державка HSK имеет как конический хвостовик, так и фланец с сопрягаемой поверхностью. Хвостовик короткий (примерно вдвое короче, чем у других машин с конусом), с неглубокой конусностью, хвостовик 1:9,98, ствольная коробка 1:10, [15] и немного слишком велик, чтобы фланец мог полностью войти в гнездо. Тонкие стенки, короткий хвостовик и неглубокая конусность обеспечивают большое отверстие в задней части инструмента. Туда вставляется расширяющаяся цанга, которая соединяется с фаской под углом 30° внутри хвостовика. Когда дышло втягивается, оно расширяет цангу и втягивает хвостовик обратно в гнездо, сжимая хвостовик до тех пор, пока фланец не упрется в переднюю часть шпинделя. Это обеспечивает жесткое, повторяемое соединение, поскольку для обеспечения безопасности и жесткости используется центробежная сила внутри шпинделя. По мере увеличения центробежных сил расширяющаяся цанга внутри HSK заставляет стенки хвостовика держателя инструмента оставаться в контакте со стенкой шпинделя.
Конструкция HSK была разработана как непатентованный стандарт. Рабочая группа, разработавшая стандарт HSK, состояла из представителей академических кругов, Ассоциации немецких производителей инструментов, а также группы международных компаний и конечных пользователей. Результатом стали немецкие стандарты DIN 69063 для шпинделя и 69893 для хвостовика. Рабочая группа HSK приняла не конкретную конструкцию продукта, а скорее набор стандартов, определяющих держатели инструментов HSK для различных применений. Группа определила в общей сложности шесть форм хвостовиков HSK девяти размеров.
Размеры определяются по диаметру фланца хвостовика в миллиметрах. Эти диаметры взяты из ряда предпочтительных номеров R10' от 25 до 160 мм.
Сегодня формы хвостовиков обозначаются буквами от A до F и T. Основные различия между формами заключаются в положении приводных пазов, пазов для установки захвата, отверстий для подачи СОЖ и площади фланца.
| d1 мм | формы | d2 мм | l1 мм | l2 мм | f1 мм | f5 мм | d8 | б1 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 20 | И | 15.203 | 10 | 2.0 | 8 | - | - | - |
| 25 | ТУЗ | 19.006 | 13 | 2.5 | 10 | - | - | - |
| 32 | ТУЗ | 24.007 | 16 | 3.2 | 20 | 10.0 | 4.0 | 7.05 |
| 40 | ТУЗ | 30.007 | 20 | 4.0 | 20 | 10.0 | 4.6 | 8.05 |
| 50 | ТУЗ | 38.009 | 25 | 5.0 | 26 | 12.5 | 6.0 | 10.54 |
| 63 | ТУЗ | 48.010 | 32 | 6.3 | 26 | 12.5 | 7.5 | 12.54 |
| 80 | А, С | 60.012 | 40 | 8.0 | 26 | 16.0 | 8.5 | 16.04 |
| 100 | А, С | 75.013 | 50 | 10.0 | 29 | 16.0 | 12.0 | 20.02 |
| 125 | А, С | 95.016 | 63 | 12.5 | 29 | - | - | 25.02 |
| 160 | А, С | 120.016 | 90 | 16.0 | 31 | - | - | 30.02 |
| d1 мм | формы | d2 мм | l1 мм | l2 мм | f1 мм | d8 | б1 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 25 | - | - | - | - | - | - | - |
| 32 | - | - | - | - | - | - | - |
| 40 | Б, Д | 24.007 | 16 | 3.2 | 20 | 4.0 | 10 |
| 50 | Б, Д, Ф | 30.007 | 20 | 4.0 | 26 | 4.6 | 12 |
| 63 | Б, Д, Ф | 38.009 | 25 | 5.0 | 26 | 6.0 | 16 |
| 80 | Б, Д, Ф | 48.010 | 32 | 6.3 | 26 | 7.5 | 18 |
| 100 | Б, Д | 60.012 | 40 | 8.0 | 29 | 8.5 | 20 |
| 125 | Б, Д | 75.013 | 50 | 10.0 | 29 | 12.0 | 25 |
| 160 | Б, Д | 95.016 | 63 | 12.5 | 31 | 12.0 | 32 |
А – основная форма. Хвостовик B-формы представляет собой вариант для применений с высокими крутящими моментами и имеет фланец на один размер больше диаметра вала. (Таким образом, хвостовик А-40 подойдет к гнезду В-50.)
Формы C и D представляют собой упрощенные варианты A и B для ручного использования, в которых отсутствуют функции для размещения автоматических сменщиков инструмента, такие как V-образный паз и соответствующие пазы для ориентации, а также углубление для RFID-чипа.
Фланцы и конусы форм E и F аналогичны формам A и B, но предназначены для обработки легких материалов на очень высоких скоростях (20 000 об/мин и выше) за счет устранения всех асимметричных элементов для минимизации дисбаланса и вибрации.
ASME B5.62 «Оснастка с полым конусом и контактом фланца с торцом» [17] и ISO 12164-3:2014 «Размеры хвостовиков стационарных инструментов». [18] включать дополнительную форму T, которая двунаправленно совместима с формой A, но имеет гораздо более жесткие допуски по ширине шпонок и шпоночных пазов, используемых для углового выравнивания. невращающуюся токарную оснастку. Это позволяет точно удерживать [19]
Соединение HSK зависит от сочетания осевых усилий зажима и натяга конического хвостовика. Все эти силы генерируются и контролируются конструктивными параметрами сопрягаемых компонентов. Хвостовик и шпиндель должны иметь точно сопрягающиеся конусы и поверхности, перпендикулярные оси конуса. Существует несколько методов крепления HSK. Все они используют некоторый механизм для усиления зажимного действия сегментов цанги, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга. Когда державка инструмента зажимается в шпинделе, сила тяги обеспечивает прочный контакт металл-металл между хвостовиком и внутренним диаметром зажимного узла. Дополнительное приложение силы тяги надежно фиксирует два элемента вместе в соединение с высоким уровнем радиальной и осевой жесткости. По мере вращения сегментов цанги зажимной механизм приобретает центробежную силу. Конструкция HSK фактически использует центробежную силу для увеличения прочности суставов. Центробежная сила также заставляет тонкие стенки хвостовика отклоняться в радиальном направлении с большей скоростью, чем стенки шпинделя. Это способствует надежному соединению, гарантируя прочный контакт между хвостовиком и шпинделем. Автомобильная и аэрокосмическая промышленность являются крупнейшими пользователями державок HSK. Другая отрасль, в которой наблюдается растущее использование, — это производство пресс-форм и штампов.
PSC
[ редактировать ]PSC означает «Многоугольный конический хвостовик». Первоначально разработан в 1989 году Кеном Андерссоном, работавшим в шведской станкостроительной компании Sandvik Coromant AB . PSC был представлен Sandvik на выставке IMTS в Чикаго в 1990 году под торговой маркой Capto. [20] В начале 2000-х годов, когда истек срок действия различных патентов, Sandvik столкнулась с перспективой производства некачественных копий, которые плохо сочетались с ранее проданными инструментами под маркой Capto, а также с инструментами, произведенными их лицензиатами. Поэтому в середине 2000-х годов Sandvik запросила сертификацию стиля интерфейса в Международной организации по стандартизации (ISO). В 2007 году PSC был опубликован под стандартом ISO 26623. Таким образом, держатели инструментов и шпиндели, соответствующие стандарту ISO 26623, полностью совместимы с инструментами торговой марки Capto.
PSC разделяет многие конструктивные характеристики HSK, такие как короткий полый хвостовик, дополнительный контакт фланца с поверхностью гнезда шпинделя и зажим внутренней разжимной цангой. Однако PSC имеет уникальный некруглый хвостовик с поперечным сечением, напоминающим треугольник Реулакса, со скругленными углами, а полая центральная цековка имеет цилиндрическую форму. PSC также имеет неглубокую конусность треугольного хвостовика 2,88° по сравнению с 5,72° (1:10) у HSK. Один аспект PSC аналогичен стилям NMTB и отличается от HSK тем, что имеет более ограниченное количество размеров, которые почти идентичны по форме, поскольку он предназначен для более широкого спектра применения. Это улучшает взаимозаменяемость.
Передача крутящего момента осуществляется посредством давления на углы хвостовика, а не приводных шпонок и/или трения между шпинделем и хвостовиком. Помимо осевой и радиальной жесткости, это обеспечивает лучшую угловую повторяемость и повышенную жесткость на кручение по сравнению с другими интерфейсами. Давление, возникающее в результате приложенного крутящего момента, повышает жесткость, поскольку оно прикладывается к гораздо большей площади хвостовика. Конический конический хвостовик обеспечивает посадку со шпинделем с небольшим натягом, не требуя зазора для разборки, что улучшает угловую повторяемость.
PSC популярен для комбинированных токарно-фрезерных центров с одним 3-4-осевым инструментальным шпинделем, а также для токарных станков с ЧПУ благодаря превосходной угловой повторяемости и внеосевой жесткости на кручение. Он может поддерживать статические/фиксированные внеосевые токарные инструменты, а также подходит для револьверных токарных станков с большим количеством приводных инструментальных станций. Это обеспечивает единый интерфейс быстрой замены как для приводных фрез, так и для статических инструментов. Он может заменить обычные статические инструменты с квадратным или круглым хвостовиком, что позволяет значительно сократить время наладки при замене изношенных инструментов. PSC обеспечивает превосходную производительность расточных головок с приводом и приводом, обеспечивая более высокие подачи и лучшее качество поверхности.
PSC доступен в следующих размерах:
- С3 (PSC32)
- С4 (ПСЦ40)
- С5 (ПСК50)
- С6 (ПСЦ63)
- С8 (ПСЦ80)
- С10 (ПСЦ100)
Р8
[ редактировать ]
Этот конус был разработан компанией Bridgeport Machines, Inc. для использования в ее фрезерных станках. Конусы R8 не являются самоудерживающимися, поэтому для них требуется дышло, проходящее через шпиндель к верхней части машины, чтобы предотвратить ослабление при возникновении боковых сил. Они также снабжены шпонками (см. изображение) для предотвращения вращения во время вставки и удаления, хотя при использовании именно конус передает крутящий момент. Резьба тяги обычно 7/16 ( UNF ″–20 tpi ) . Угол конуса составляет 16°51′ (16,85°), внешний диаметр 1,25″ и длина 15 ⁄ 16 ″. [21] (источник, производитель Bridgeport) Диаметр параллельной установочной части не имеет размера «дробных дюймов», как другие размеры, и составляет от 0,949″ до 0,9495″.
Инструменты с конусом R8 вставляются непосредственно в шпиндель станка. Цанги R8 обычно используются для крепления инструментов с круглыми хвостовиками, хотя можно удерживать любую форму, если в цанге вырезана соответствующая форма. Цанги имеют прецизионное отверстие с пазами осевого сжатия для крепления режущих инструментов и имеют резьбу для дышла. Система R8 обычно используется с цангами размером от 1 ⁄ 8 ″ до 3 ⁄ 4 ″ в диаметре или держатели инструментов такого же или немного большего диаметра. Цанги или держатели инструмента помещаются непосредственно в шпиндель, а тяга затягивается в верхнюю часть цанги или держателя инструмента сверху шпинделя. Другие инструменты, такие как сверлильные патроны, летучие фрезы, фрезы со сменными пластинами и т. д., могут иметь встроенный или добавленный к инструменту конический хвостовик R8.
Конус R8 обычно встречается на Бриджпорте и аналогичных револьверных мельницах из США, а также на (очень распространенных) копиях этих мельниц из других стран. Популярность во многом объясняется успехом Бриджпорта и других мельниц, которые были созданы по его образцу и производились на протяжении большей части 20-го века.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ↑ История режущих инструментов Морзе . Архивировано 10 мая 2015 года в Wayback Machine .
- ^ Шрамм, М.; Виртц, округ Колумбия; Хольцварт, У.; Питто, Р.П. (апрель 2000 г.). «Соединение конуса Морзе при модульной ревизионной замене тазобедренного сустава - биомеханический и поисковый анализ». Биомед Тек (Берл) . 45 (4): 105–9. дои : 10.1515/bmte.2000.45.4.105 . ПМИД 10829545 . S2CID 21186374 .
- ^ Шафи, Хамид Р. (9 июля 2014 г.). Клинико-лабораторное руководство по абатментам дентальной имплантации . Джон Уайли и сыновья. ISBN 9781118928530 .
- ^ Судья Артур В. (1940–1950-е). Практика инженерного семинара (новое и исправленное изд.). Кэкстон. стр. том 137.
- ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 30 декабря 2019 года . Проверено 30 декабря 2019 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) - ^ «Размеры конуса сверлильного патрона» .
- ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2 июля 2019 года . Проверено 2 июля 2019 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) - ^ Угол конуса составляет 2 атана (7/48) .
- ^ Берлингейм, Лютер Д. (декабрь 1918 г.), «Стандарты для хвостовиков и головок с большими конусами» , Журнал Американского общества инженеров-механиков , 40 (12): 1014–1016.
Как показано в Таблице 1, устоявшиеся конусы для используемые в настоящее время хвостовики и головки различаются от От 1 ⁄ дюйма до 1 дюйма или более на фут, тенденция заключается в использовании несколько более крутой конусности для больших размеров, чем для маленьких, возможно, потому, что при небольших конусах склонность к скольжению, вызванная работой, не так велика. великолепен, а «закусывания» конуса при вдавливании в гнездо достаточно для обеспечения эффективного вождения. Для более крупных размеров должны быть предусмотрены шипы или язычки для облегчения вождения, а для еще больших размеров необходимы ключи какой-либо формы, поскольку, если угол конусности не очень мал, шипы могут скрутиться. Когда предусмотрены такие вспомогательные средства привода, конус можно сделать более крутым, что дает преимущество, заключающееся в более легком разделении частей.
- ^ Армитидж и др. 1931 , с. 3, в котором говорится: «[Хвостовик инструмента] теперь прочно соединен со шпинделем, дополнительные конические части служат для обеспечения точного осевого выравнивания, в то время как дополнительные шпонки и пазы служат для выталкивания [хвостовика инструмента] из шпинделя в любом направлении вращения и [Дышло] удерживает [хвостовик инструмента] в таком положении».
- ^ США 1794361 , Армитидж, Джозеф Б.; Кирни, Эдвард Дж. и Грейвс, Бенджамин П. и др., «Шпиндель и инструмент фрезерного станка», опубликовано 3 марта 1931 г.
- ^ Jump up to: а б Армитидж и др. 1931 , с.2.
- ^ Справочник машинного оборудования (22-е изд.), Industrial Press, 1987, стр. 1748–1752, ISBN. 0-8311-1155-0
- ^ Jump up to: а б «Хвостовики станков (конусы)» .
- ^ https://cdn.standards.iteh.ai/samples/30047/0d69dfa9f1824a50a3d1cb0b24a93171/ISO-12164-2-2001.pdf
- ^ Jump up to: а б https://www.guhring.com/media/InteractiveCatalog/0liycdytcrk/index.html#p=288 , поставщик каталогов Guhaing
- ^ Инструменты с полым конусом и контактом фланца с поверхностью, ASME B5.62 , Американское общество инженеров-механиков
- ^ ISO 12164-3:2014 «Полый конус с контактной поверхностью фланца. Часть 3: Размеры хвостовиков для стационарных инструментов»
- ^ «Что такое HSK-T?» (PDF) . NT Tool Co., 9 октября 2014 г. Проверено 9 февраля 2018 г.
- ^ «Сила полигона» . www.ctemag.com . Проверено 22 марта 2024 г.
- ^ Размеры конуса станка: Bridgeport R8 и Deckel Int40
Источники
- Станки. Самоудерживающиеся конусы для хвостовиков инструментов , ISO, 1991, ISO 296:1991.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Обзор конусов Beautiful Iron
- Быстро определите свою конус Морзе
- http://www.tools-n-gizmos.com/specs/Tapers.html (описание нескольких держателей инструментов)
- https://web.archive.org/web/20110316155700/http://www.timgoldstein.com/CAD_CAM/tapers.htm (описание нескольких держателей инструментов)
- http://www.dlindustrial.com/profiles/blogs/steep-tapers-fast-tapers-at3-and-what-it-means (блог об удержании/отпускании конусов и допусках; утверждает, что конус, а не ключи и пазы управляют ; некоторые ошибки)
