Содержание
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.
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:
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.
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.
Системы обозначения конусов Морзе
В России и странах ближнего зарубежья до сих пор принято классифицировать все виды конусов Морзе согласно советским ГОСТам. В них указаны основные параметры (конусность, длина, диаметры наружного и внутреннего конусов) для каждого вида конусов Морзе.
Даже сейчас, когда во всем мире производство инструмента регламентируется международными стандартами ISO и DIN, обозначения ГОСТ обозначения в нашей стране не потеряли свою актуальность. Более того, старые ГОСТы постоянно дорабатываются и совершенствуются.
На данный момент основным документом, регламентирующим обозначения и размеры конусов Морзе является ГОСТ 25557-2006 «Конусы инструментальные. Основные размеры», заменивший устаревший ГОСТ 25557-82. Ниже приведены примеры обозначения конусов Морзе из данного ГОСТ.
Так же существуют госты на отдельные виды инструмента, в которых применена эта конструктивная особенность. Например, ниже приведена таблица обозначений оправок с конусом Морзе для сверлильных патронов (ГОСТ 2682-86).
В соответствие с современными международными стандартами конусы Морзе подразделяются на 8 видов, обозначаемых маркировкой МТ и цифрами от 0 до 7 (например: МТ3), в Германии принята маркировка МК
Укороченные конусы Морзе
В процессе развития станкостроения появились станки, в которых размеры патронов под инструмент оказались меньше длины стандартных конусов Морзе, что создавало большие проблемы с подбором инструмента и установкой его в станок. Для таких станков был разработан отдельный вид укороченных конусов Морзе.
Главной особенностью таких конусов является то, что при сохраненном большем диаметре и конусности, длина хвостовика была уменьшена. При этом, укороченные конусы, благодаря сохранению своей формы, ни в чем не уступают стандартным. Они позволяют так же надежно закреплять инструмент и так же быстро производить его замену.
Ниже приведены основные размеры укороченных конусов Морзе:
Наименование
конуса
Конус Морзе оснастка для быстрого переоснащения станка инструментом разного размера.
Чаще всего применяется для центрированного крепления режущего инструмента: сверл, фрез, зенковок, патронов т. п. Для этого хвостовик инструмента, изготовленный конусообразной формы, вставляется в соответствующее по диаметру и конусности отверстие на станке (шпиндель, задняя бабка),
Конус морзе для фрезерных станков.
или для уменьшения конусности — переходной конус вставляется в конус наибольшего размера.
Переходник конус Морзе
Виды конусов Морзе
Инструментальные конусы
инструментальные конусы существуют двух типов — с лапкой и без лапки.
Конусы Морзе с лапкой бывают семи размеров, обозначаемых
№ 0, 1, 2, 3, 4, 5 и 6, и метрические,
обозначаемые № 80, 100, 120, 160 и 200.
Конусы Морзе без лапки и метрические бывают тех же номеров, как и конусы с лапкой. Кроме того, существуют метрические конусы без лапки — № 4 и 6.
Наименьший конус Морзе № 0, а наибольший — № 6. Первые конусы Морзе изготовлялись в дюймовой системе, поэтому размеры их при переводе на метрические меры выражаются дробными числами.
Например, у конуса Морзе № 2 с лапкой D = 17,980 мм, d = 14,059 мм и l = 78,5 мм. Углы уклона у всех конусов различны, но колеблются в довольно узких пределах, от 1° 25′ 43″ у конуса № 1 до 1° 30′ 26″ у конуса № 5.
Неодинакова также и их конусность, которая колеблется в пределах от 0,04988 у конуса № 1 до 0,05263 у конуса № 5. Самый маленький метрический конус имеет № 4, самый большой — № 200. Номер конуса равен количеству миллиметров, содержащихся в большем диаметре данного конуса.
Например, у метрического конуса № 80 больший диаметр равен 80 мм. Углы уклона метрических конусов всех размеров и конусность их постоянны, а именно: α = 1° 25′ 56″, К = 1 : 20 = 0,05.
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′.
Стандарты на конус Морзе: ISO 296, DIN 228, ГОСТ 25557-2006.
Существует несколько исполнений хвостовика конуса: с лапкой, с резьбой. 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.
Внутренний или наружный конус B10, B12 — укороченный до 18 и 22 мм соответственно КМ1.
Внутренний или наружный конус B16, B18 — укороченный до 29 и 37 мм соответственно КМ2.
Внутренний или наружный конус B22, B24 — укороченный до 45 и 55 мм соответственно КМ3.
Втаблице указан номер конуса Морзе 1, 2, 3 ,4 ,5, 6 и соответствующие размеры.
Хвостовики со стандартом DIN 2080 он же ГОСТ 25827-93 исп.1
Широко распространённый инструментальный конус, в основном используется на универсальных станках фрезерной группы.
Конуса разделяются по размерам:
Хвостовики со стандартом DIN 69871 ГОСТ 25827-93 исп.2 для станков с ЧПУ с автоматической сменой инструмента
Хвостовики со стандартом MAS 403. BT — обозначение японской разновидности конуса по стандарту JIS B6339 (MAS403).
