Конус инструментальный

Конус инструментальный — конический хвостовик инструмента (сверло, зенкер, фреза, развёртка, зажимной патрон, электрод контактной сварки) и коническое отверстие соответствующего размера (гнездо) в шпинделе или задней бабке станка. Предназначено для быстрой смены инструмента с высокой точностью центрирования и надёжностью. Существуют различные конусы, различающиеся по конусности.

Конус Морзе и метрический конус

Схема инструментального конуса (наружные конусы с лапкой, наружные конусы без лапки, внутренние конусы(гнёзда)).

Конус Морзе — одно из самых широко применяемых креплений инструмента. Был предложен Стивеном А. Морзе (также 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. Российский стандарт 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 всем кроме резьбы хвостовика.

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

Метрический конус

Впоследствии понадобилось расширить диапазон размеров конусов Морзе как в большую так и в меньшую сторону. 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 определяет маленькие 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 25557-82), 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

	Конус Морзе на Викискладе?

Для многих применений длина конуса Морзе оказалась избыточной. Поэтому придумали девять размеров укороченных конусов Морзе (B7, B10, B12, B16, B18, B22, B24, B32, B45)^[6], полученные удалением более толстой части конуса. Цифра в обозначении короткого конуса — диаметр толстой части конуса в мм. Российский стандарт на укороченные конуса ГОСТ 9953-82.

• 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

Широко распространенный инструментальный конус, в основном для станков с ЧПУ с автоматической сменой инструмента. Цель разработки — борьба с недостатками 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. Оборудование этих стандартов не всегда совместимо.

• ISO-конусы. Международный стандарт ISO 7388.
• DV, SK (от нем. Steilkegel). Немецкий вариант конуса. Стандарт DIN 2080, DIN 69871.
• NMTB (от англ. National Machine Tool Builders Association), NST. Американский вариант конуса. Стандарт ANSI B5.18.
• CAT, CV (от 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 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

HSK-конус (от нем. Hohlschaftkegel, полый конус) используется в фрезерных обрабатывающих центрах и особенно в токарно-фрезерных центрах. Стандарт на эти конуса ISO 12164, DIN 69893. Российская копия стандарта называется 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.

• 
• 
• 

Capto

Оснастка Capto

Конус Capto, разработанный компанией Sandvik Coromant, сегодня используется многими производителями. В сечении он представляет собой треугольник с скругленными краями и выгнутыми сторонами. Такая форма не позволяет конусу провернуться в гнезде, в HSK для этого служат пазы.

Применение аналогично HSK: в фрезерных обрабатывающих центрах и, особенно, токарно-фрезерных центрах. Хотя именно в этой области он менее распространен, чем HSK, но помимо нее используется так же в:

• В модульных системах оснастки(переходники, удлинители и т. д.)
• Как система быстрой смены инструмента в приводных блоках

В настоящее время также выпускаются револьверы CDI, на которых используются исключительно Capto-блоки.

В зависимости от размера соединение Capto обозначаются C3... C10

Brown & Sharpe, Jacobs, Jarno

По внешнему виду и сферам применения похожи на конуса Морзе.^[7] Спецификации конусов являются внутрифирменными, национальных или международных стандартов на них нет. Получили распространение в основном на территории США.

R8

Цанга R8

Внутрифирменный конус специально для цанговых зажимов. 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.

Другие машиностроительные конуса

Конус 1:50

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 развернутые одновременно в обеих деталях, после их сборки. Конусность 1:50 соответствует углу уклона 0°34'.^[8]

Конус 1:30

Конусы насадных разверток, зенкеров и оправки для них. Конусность 1:30 соответствует углу уклона 0°55'.^[8]

Конус 1:24

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

Конус 1:20

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

Конус 1:16

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

Конус 1:10

Концы валов электрических и других машин и соответствующие им муфты. ГОСТ 5006-83.

Центры упорные для тяжелых станков и конусы инструментов. ГОСТ 7383-72.

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

Конус 1:7

Пробковые краны, центры упорные для тяжелых станков, конусы инструментов.

Конус 1:5

Концы шлифовальных шпинделей с наружным конусом.

Конус 1:4

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

Конус 1:1,866

Центры станков, центровые отверстия, потайные и полупотайные головки заклепок диаметром Ф 16-25 мм, потайные головки винтов диаметром Ф 22-24 мм.

Конус 1:0,866

Зажимные цанги.

Конус 1:0,652

Потайные головки болтов, потайные и полупотайные головки заклепок диаметром Ф 10-13 мм.

Конус 7:64

Отверстия под оправки в столах зубодолбежных станков.

Примечания

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. ↑ По ГОСТ 9953-82 — Конусы инструментов укороченные. Основные размеры.
7. ↑ http://www.loganact.com/tips/tapers.htm Конусы Morse, Jacobs, Jarno, Brown & Sharpe
8. ↑ ^{1 2} Общие сведения о конусах | ООО Техно-Лайн

Ссылки