Конус Морзе — размеры, габариты, характеристики, назначение

Для закрепления инструмента на станках в машиностроении широко применяются хвостовики и оправки конической формы, называемой конусом Морзе. Эта простая и, в то же время, надежная конструкция позволяет быстро и максимально точно закрепить инструмент в патроне станка.

История создания

Появления такой конструкции, а так же происхождение самого названия до сих пор покрыто множеством тайн. Достоверно известно, что в 1863 году американский инженер Стивен Морзе зарегистрировал патент на изобретение спирального сверла, такого, которое известно нам и по сей день. До этого для изготовления сверла, скручивали заостренный плоский профиль.

В описании, запатентованного Стивеном Морзе спирально м сверле, нет никаких упоминаний об особой форме хвостовика, но по какой-то причине Бюро стандартов США внесло коническую форму в национальные стандарты. Считается, что изобретатель, запатентовав новую конструкцию сверла, направил опытные образцы в Бюро патентов, где была замечена и по достоинству оценена эта особенность.

Впоследствии была создана компания по производству, получившая его имя и занимавшаяся изготовлением инструмента для машиностроения. К концу 19 века компания серьезно расширилась и стала одним из ведущих производителей инструмента того времени. Произведенный ей продукт поставлялся во многие страны мира, в том числе и в Россию. За время ее существования было запатентовано еще несколько изобретений, но, ни одно из них не было связано с коническим исполнением хвостовиков инструмента. Так же есть сведения, что через какое-то время после основания сам изобретатель по неизвестным причинам покинул компанию, при этом его имя в названии сохранилось.

Так же известно еще несколько изобретателей с фамилией Морзе, живших в США в то время. И, возможно, автором этого изобретения является кто-то из них, но никакой информации, подтверждающей эту версию, нет. Поэтому официальным изобретателем конической формы хвостовика инструмента считается именно Стивен Эмброуз Морзе.

Виды конусов Морзе

Особенности конструкции и основные типы конусов Морзе

Есть версия, что коническая конструкция появилась в результате постепенной эволюции токарного, фрезерного и сверлильного инструмента в результате изучения влияния износа инструмента на его характеристики и качество выпускаемых деталей. Было замечено, что в процессе работы инструмент с цилиндрическим хвостовиком изнашивался и начинал проворачиваться в кулачках, возникали биения и отклонения инструмента.

Наиболее оптимальной формой, позволяющей с максимальной точностью закрепить инструмент в станке, обеспечить быструю смену инструмента без отклонений, а так же обеспечить подачу СОЖ (смазочно-охлаждающей жидкости) к рабочей части инструмента является конус.

В процессе развития технологий машиностроения появился так называемый метрический конус, который отличается от своих предшественников постоянной конусностью и угловыми размерами. Его конусность составляет 1:20, уклон – 1°51’56”, а угол – 1°51’51”, тогда как до этого конусность была переменной и варьировалась от 1:19,002 до 1:20,047.

Согласно классификации, принятой в ГОСТах СССР конусы Морзе принято разделять на малые, большие и общего применения.

Исходя из особенностей конструкции, на сегодняшний день различают три типа конусов Морзе:

1. Гладкий;
2. С резьбой;
3. С лапкой.

Выпадение инструмента из шпинделя предотвращается самой конической формой хвостовика и отверстия в шпинделе или оправке. Дополнительно крепление хвостовика с лапкой в шпинделе происходит за счет вхождения лапки в специальный паз, резьбового – за счет резьбы в торце хвостовика.

Так же изготавливают инструмент с дополнительными пазами и отверстиями для подведения СОЖ. Это наиболее актуально для современных станков с ЧПУ.

Наилучшие разновидности конусов в наши дни

В настоящее время самыми качественными конусами для сверлильного станка считаются те, которые изготовлены под брендами Капто и Кеннаметал. Все они отличаются высокой устойчивостью к температурным перепадам и отвечают самым строгим характеристикам.

Крупнейшим разработчиком конусов Капто является компания Сандвик Коромант. На сегодняшний день конус продвигается в качестве аналога HSK высшего класса. Секущая часть имеет треугольную форму, а также края с выгибами и округленными сторонами. При этом способ производства такого пролювия отличается особой сложностью, таким образом, становится более дорогим удовольствием для конечного покупателя.

Основные названия, которые имеет пролювий-адаптер Капто: от C3 до C10. Изначально данный конус Морзе изготавливался в первую очередь для зажимов цанговым методом. Выпускается всего лишь один типовой размер данного конусоида. Штифты для установки инсталлируются в секущие отверстия, которые просверлены и развернуты под необходимым углом в детали стандартного габарита.

Преимущества конуса Морзе

Кроме возможности быстрой смены инструмента и прочного закрепления его в станке, избегая смещения, а соответственно и перенастройки станка конус Морзе дает еще ряд преимуществ.

Во-первых, применение конуса Морзе привело к значительному уменьшения размеров хвостовика инструмента без потери надежности его закрепления в станке.

Во-вторых – придает дополнительный упор по оси крепления при меньшей длине инструмента по сравнению с цилиндрическим хвостовиком.

В-третьих – существенно снижает вероятность заклинивания инструмента в шпинделе.

Конус 7:24

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 (фланцы, штревели, каналы подачи СОЖ) и обозначениями. Конуса, изготовленные по разным стандартам, не всегда взаимозаменяемы.

• ISO-конусы. Международные стандарты ISO 297:1988 (конструктивная разновидность для ручной смены инструмента), ISO 7388 (конструктивные разновидности для автоматизированной смены инструмента).
• Новые российские стандарты: ГОСТ 25827-2014 — конструкции конусов, фланцев и резьб хвостовиков. Парный к нему ГОСТ ИСО 7388-3-2014 — конструкции штревелей. Практически дубликат ISO 297 и ISO 7388.
• Все еще могут быть актуальны советские и старые российские стандарты:
  • ГОСТ 15945-82 — основные размеры конусов и парный к нему ГОСТ 19860-93 — допуски.
  • ГОСТ 25827-93 — конструкции конусов, фланцев и хвостовиков.
• DV, SK (от нем. Steilkegel). Немецкий вариант конуса. Стандарты DIN 2080, DIN 69871.
• NMTB (от англ. National Machine Tool Builders Association), NST, NT. Американский вариант конуса. Стандарт ANSI B5.18. Дюймовая размерность, конструктивно аналог ISO 297.
• CAT, CV (от англ. Caterpillar V-Flange). Американский вариант конуса. Стандарт ANSI B5.50. Дюймовая размерность, конструктивно аналог ISO 7388 вариант A.
• BT — японская разновидность конуса согласно стандарта JIS B6339 (JMTBA MAS-403 «BT»). Дюймовая размерность, конструктивно аналог ISO 7388 вариант J.
• NFE 62540 — французский стандарт.
• IS 2340, IS 11173 — индийские стандарты. Первый аналог ISO 297, второй ISO 7388.

Типоразмер конуса обозначается цифрой, существуют размеры от 10-го до 80-го с шагом 5. Например, ISO10, NMTB40, BT50. Для всех стандартов размер конусной части одинаков. Угол конуса 16°35’40″. В таблице размеров конусов D обозначает базовый размер — наибольший диаметр конусного отверстия (гнезда), L обозначает глубину конусного отверстия. Эти значения также примерно соответствуют наибольшему диаметру конуса и его длине. Диаметр фланца DF примерно одинаков у всех конструктивных разновидностей.

Конус с фланцем для автоматической смены инструмента

Стандарты ISO и новый российский ГОСТ определяют несколько конструктивных разновидностей: одну для ручной смены инструмента и три разновидности для автоматической смены инструмента, обозначаемые буквами A, U, J. Каждой конструктивной разновидности соответствует свой фланец и штревель. Помимо того, стандарты регламентируют два метода подвода охлаждающей жидкости к инструменту: центральный через штревель (обозначается буквой D) или боковой через фланец (буквой F).

Старый ГОСТ 25827-93 определял три исполнения конусов. Исполнение 1 было аналогично ISO 297. Исполнение 2 было аналогично ISO 7388 вариант A. Исполнение 3 аналогов не имело. Стандарт не определял конструкций штревелей, только фланцев и резьб хвостовиков.

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

Черт.2

________________

* Размеры для справок.

Черт.2

Размеры в мм

Примечания:

1. Размеры и являются теоретическими, вытекающими соответственно из диаметра и номинальных размеров и .

2. Угол конуса 2 подсчитан по величине конусности с округлением до 1″.

3. Предельные отклонения размеров укороченных конусов — по ГОСТ 2848-75.

4. Центровые отверстия для конусов Морзе В12, В18, В24, В32 и В45 — формы Р по ГОСТ 14034-74.



Допускается изготовление центрового отверстия размерами, указанными в рекомендуемом приложении.

ПРИЛОЖЕНИЕ (рекомендуемое). РАЗМЕРЫ ЦЕНТРОВОГО ОТВЕРСТИЯ УКОРОЧЕННОГО КОНУСА

ПРИЛОЖЕНИЕ

Рекомендуемое

мм

Текст документа сверен по:

официальное издание

М.: Издательство стандартов, 1987

Конусы Морзе и метрические с лапкой

Конструкция шпинделей сверлильных, сверлильно-фрезерных, и некоторых типов других станков для надёжной фиксации режущего инструмента и предотвращения проворачивания имеет паз для лапки конуса. Сквозное поперечное отверстие предназначено для установки в паз клина, и нетрудного извлечения конусной оправки инструмента.

Основные размеры наружных инструментальных метрических и Морзе конусов

Диаметры D1 и d1 являются теоретически-расчётными и зависят от номинальных размеров D, a и l.

Основные размеры внутренних инструментальных метрических и Морзе конусов

Несоответствия между американской и российской метрической системами

В настоящее время пролювий с американской гравировкой КМ7 не соответствует российским стандартам. В России долгое время используют  метрический штекель с конусом №80. Иногда оказывается, что использовать американский конус использовать неудобно – его длина не соответствует стандартам станка.

По этой причине пришлось удалить его толстую часть, и в настоящее время имеется девять размеров с более укороченным креплением. Хвостовая часть конуса Морзе за №80 может изготавливаться с различными вариациями. Но принцип их использования остается на высоком уровне и не требует особой спецподготовки.

КМ – это горнитос Морзе, который спроектирован компанией Кеннаметал. И в настоящее время является одним из наиболее часто используемых креплений инструмента. Такое положение дел является следствием длительного периода использования именно данного пролювия, ибо диапазон размеров в высшей степени зависит от того, насколько эффективно используется инструмент.

Очевидно одно: конус Морзе является сегодня наиболее часто используемым креплением для самых разных составляющих.

Brown & Sharpe, Jacobs, Jarno

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

Конусы с конусностью 1 : 30 и 1 : 50

В инструментальном деле и в общем машиностроении приняты, конусы с конусностью 1 : 30 и 1 : 50.

Конусность 1 : 30 имеют отверстия в насадных развертках и зенкерах. Коническая форма отверстий в этих инструментах необходима для лучшего центрирования и прочности посадки их на оправках. Такую же конусность имеют и рабочие концы оправок для разверток и зенкеров. Угол уклона при конусности 1 : 30 составляет 0° 55′.

Конусность 1 : 50 имеют установочные штифты, применяемые в случае, когда необходимо, чтобы две детали машины, скрепленные болтами, не могли перемещаться одна относительно другой (например, фартук суппорта и его продольные салазки).

Установочные штифты входят в отверстия, высверленные и развернутые одновременно в обеих деталях, после их сборки. Конусность таких штифтов принята равной 1 : 50, что соответствует углу уклона α = 0° 34′.

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

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.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...

Читайте также:

Абразивные шлифовальные круги — виды, пр... Фреза по дереву для дрели — применение,... Слесарное зубило — основные части, устро... Верстак в гараж своими руками и процесс...