Что такое конус Морзе и как определяются его размеры

Конус Морзе изобретен в середине позапрошлого века Стивеном А. Морзе. Несмотря на то что об этом изобретателе в нашей стране мало что известно, сам конус применяется часто. Во времена СССР все, кто работал со станками, использовал это изобретение. Заслуга Морзе огромна: он не только придумал способ крепления, но и создал сверло, состоящее из пары параллельных спиральных канавок с режущей кромкой.

Содержание

Определение понятия

Морзе — это обтекатель в дрели конусообразной формы. Угол его может быть разным: величина зависит от стороны инсталляции установки в приводную часть станка. Пролювий во время сверления способствует удержанию инструмента в станке. Также есть возможность легко и безопасно вытащить конус из шпиндельного участка.

Часто случается, когда длина конуса становится слишком большой.

Разновидности конусов

Морзе может изготовляться по разным технологиям, поэтому не всегда один инструмент можно без проблем заменить на другой.

Прежде чем подбирать подходящий обтекатель, нужно определиться, какие у конуса Морзе размеры, соответствующие ГОСТу.

Инструменты зачастую отличаются друг от друга длиной, диаметром, величиной угла.

При выборе обтекателя нужно обращать внимание на буквенные обозначения и на цифры:

• число напротив буквы «Д» означает базовый размер конусного гнезда;
• числовой показатель возле «Л» — это глубина проникновения.

Размеры эти общие для всех стран, где активно применяется метрическая система счисления. Создаваемые сегодня обтекатели Морзе, как правило, имеют переходники, которые можно менять. Это упрощает работу, так как оборудование может быть совмещено с разными стандартами.

Заглавные буквы латинского алфавита обозначают особенности фланцевого сечения. Сам пролювий может иметь длину от 2,5 см до 16 см.

Сегодня наиболее качественными обтекателями для сверлильных станков можно считать инструменты, которые выпускаются под брендами «Кеннаметал» и «Капто».

Те, кто работает на станке, прекрасно знают, что они обладают хорошей устойчивостью к резким и значительным изменениям температуры. Конусы этих марок достаточно прочны и удобны в использовании. Они отвечают всем необходимым требованиям. Морзе, которые имеют маркировку «Капто», выпускаются на свет и распространяются по всему миру фирмой «Сандвик Коромант».

Сегодня такие инструменты продвигаются как аналоги HSK высшего класса. Сам обтекатель при проекции на плоскость будет иметь форму треугольника. На его круглых краях есть углубления. Но следует заметить, что такой инструмент имеет довольно высокую цену, так как процесс его изготовления весьма сложный. В свою очередь, Капто подразделяются на несколько типов, наиболее популярными среди которых являются те, что обозначены как «С3» и «С10».

Первоначально такой инструмент создавался для того, чтобы его можно было использовать при зажиме цанговым методом.

Существует разделение на 8 размеров: самый маленький из них обозначается как «КМ0», а самый большой — как «КМ7». Все остальные типы конусов также обозначаются буквами «К», «М» и цифрой от 1 до 6

. Впрочем, российский стандарт не рекомендует применять обтекатель Морзе КМ7, вместо него используется метрический конус № 80.

Обтекатели, которые созданы по дюймовым и метрическим стандартам, могут заменять друг друга. Они похожи во всем и различаются только резьбой хвостовика.

Размеры обтекателей Морзе

Разновидностей Морзе существует много, и поэтому поиск нужного инструмента для работы на станке — сложное и долгое занятие. Можно потратить много сил, времени и нервов, прежде чем удастся найти подходящий инструмент.

Дело осложняется еще и тем, что названия одних и тех же разновидностей конусов Морзе могут различаться в разных источниках. Однако главная особенность этих обтекателей заключается в том, что их можно сразу узнать по конкретным числовым обозначениям.

Например:

1. Существуют обтекатели, обозначающиеся числами «10», «100», «1000».
2. Есть инструменты меньшего размера, для обозначения которых применяются десятичные дроби — «0,001», «0,0001».

В речи профессиональных сверловщиков конусы последних двух размеров называются короткими словами «зу» и «тенф», которые были заимствованы у американцев. Самый эффективный способ измерить конус — использование калибровки. Чтобы измерение было более точным, применяется специальная таблица пересчета размеров. С ее помощью можно определить диаметр с точностью до тысячной доли сантиметра.

Все конусы Морзе, которые выпускаются сегодня, имеют стандарты ISO 296, DIN 228, ГОСТ 25557–2006 . Последняя модель обладает наибольшей популярностью в нашей стране. У такого обтекателя есть улучшенный способ крепления патрона.

Длина и диаметр инструментов, которые используются в США, как правило, измеряются в дюймах. Жители России к таким единицам измерения не привыкли, и поэтому специально для них все размеры обтекателей переводят из дюймов в миллиметры. Например, для кольцевых фрез HSS, HSS-Co и TCT переходник на Weldon 19,05 мм конус Морзе 2 имеет размер диаметра 12−60 мм. Независимо от того, какой размер имеет обтекатель, невозможно оспорить тот факт, что этот способ крепления вот уже много лет является самым популярным во всех развивающихся странах.

Главная > Оснастка > Приспособления > Конус Морзе

Конус Морзе – это одно из самых распространенных средств для закрепления инструмента на станке. Свое название данный инструмент получил в честь знаменитого инженера Стивена Морзе, жившего в XIX веке. Сегодня для правильного выбора размеров этого изделия применяют дробные числа. Существует несколько стандартизованных значений, различающихся углами наклона и размерами.

Область применения конуса Морзе – это машиностроение. С его помощью можно быстро и очень точно закрепить режущий инструмент. Для этого конус Морзе крепится в станке в специальном отверстии или патроне, а в него в свою очередь вставляется например сверло. Такой способ крепежа гарантирует наиболее точное центрирование и последующую обработку. Также с его помощью можно подавать к обрабатываемой детали или режущему инструменту смазочно-охлаждающую жидкость.

Отличительной чертой одного конуса Морзе от другого являются размеры. Существуют несколько их видов и в соответствии с ГОСТом каждый имеет определенный номер и аббревиатуру. Чтобы измерить его, необходимо воспользоваться калибровкой, а лучше всего специальной таблицей, которая позволит рассчитать размеры до микрона. В зависимости от станка, на котором будет проводиться обработка детали, следует выбирать например резец, сверло, а затем вид изобретения Стивена Морзе.

С развитием машиностроительной отрасли возникла потребность в расширении модельного ряда конусов Морзе. Для этого был разработан метрический конус, который не имел особых конструктивных отличий от своего предшественника. Его конусность равнялась 1:20, при этом угол 2°51’51″, а уклон 1°25’56″. Метрические конусы позволили создать большой выбор инструмента для различных станков и операций. Классифицируются они на две категории: большие и малые. Большие обозначаются, например № 120, 200, и цифры соответствуют наибольшему диаметру метрического конуса.

Размеры конуса Морзе

Инструментальный конус представляет собой конический хвостовик какого-нибудь режущего инструмента и коническое отверстие в шпинделе или бабке такого же диаметра. Его функция заключается в быстрой смене режущего инструмента и сохранении высокой точности при центрировании и закреплении.

Применяется в основном в станках с ЧПУ, потому что устраняет ряд недостатков обычного конуса Морзе.

Преимущества:

• заклинивание хвостовиков в шпинделе гораздо меньше;
• меньшие размеры;
• улучшенный упор по оси;
• простота закрепления;
• автоматическая смена режущего инструмента.

В наши дни конусы Морзе изготавливают в соответствие с международным стандартом ISO и DIN. В России система стандартизации объединяет в один класс как просто конусы Морзе, так и метрические и инструментальные. Информацию о них можно получить в ГОСТ 25557-82. Ситуация с единым ГОСТом сложилась из-за того, что конусы Морзе со времен СССР пользуются в нашем государстве большой популярностью, а параллельно с этим появилось много новых.

Скачать ГОСТ 25557-82

Конусы Морзе распределены по 8 категориям. За рубежом это МТ0, МТ1, МТ2, МТ3, МТ4, МТ5, МТ6, МТ7. В Германии такая же нумерация, но буквенное обозначение МК. В нашей стране и на постсоветском пространстве КМ0, КМ1, КМ2, КМ3, КМ4, КМ5, КМ6 и №80.

Укороченный конус

Как показало время, некоторые конусы Морзе зарубежного производства неудобны в эксплуатации по причине большой длины. На этот случай был разработан ряд укороченных изделий, имеющий 9 размеров.

В наши дни особой популярностью, благодаря своему качеству, пользуются инструментальные конусы Морзе компаний HSK, Capto и Kennametal. Хорошая устойчивость к изменениям температуры и соответствие жестким требованиям в станкостроении позволило конусам Морзе этих брендов стать лидерами рынка.

HSK – это полые инструменты с конусностью 1:10. Обозначаются буквой латинского алфавита и цифрой, обозначающей больший диаметр фланца. Главной особенностью таких изделий является быстрая замена инструмента, что очень важно в станках с ЧПУ.

HSK 63

Инструментальные конусы Capto соответствуют международному стандарту ISO и являются высококлассной продукцией. Продукция дорогостоящая из-за сложности изготовления, но высокая точность позволит минимизировать брак на производстве при использовании на станках этих инструментов. Особенность конструкции не позволяет им провернуться во время работы станка, происходит самозаклинивание. Жесткость соединения продукции компании Capto – это основное их преимущество перед другими конкурентами

Продукция Kennametal менее распространена, но так же отлично справляется со своим предназначением.

Продукция компаний B&S, Jacobs и Jarno распространены в основном в США, так как не имеют подтверждения международных стандартов и создаются соответственно для американского рынка, где пользуются большим спросом.

Компания Bridgerport Machines разработала модель R8 для цанговых зажимов на своем оборудовании. Но затем изобретение было доработано и выпущено на международный рынок. Эффективность этого средства вызвала в свое время фурор и стали появляться всевозможные аналоги. На сегодняшний день компания выпускает только один вид исполнения такого механизма.

R8

Инструментальный конус 7:24 широко применяем в станках с ЧПУ, где смена инструмента происходит автоматически. Являясь инструментальным, он обладает рядом преимуществ перед обычным и поэтому так популярен в станкостроении. Существует множество его разновидностей. Во многих странах разработаны собственные стандарты к нему и поэтому между собой модели 7:24 от разных производителей не заменяют друг друга.

Конус 1:50 также широко применим в машиностроительной отрасли, если требуется дополнительно скрепить два изделия с резьбовым соединением. Для этого у модели 1:50 есть специальный штифты, которые необходимо вставить в обрабатываемые изделия, предварительно просверлив в тех отверстия в соответствующих местах.

Существует несколько видов исполнения инструментального конуса. Он может содержать резьбу, лапку или обходиться без них.

В его торце может быть нарезана резьба, которую делают для закрепления инструмента на шпинделе с использованием штревеля. Это специальный шток, предотвращающий выпадение инструмента. Также с его помощью изделие можно извлечь, если его случайным образом заклинит в шпинделе.

Если хвостовик изготовлен с лапкой, то она удерживает инструмент в шпинделе за счет того, что закреплена в специальном пазу. Лапка имеет два предназначения, с ее помощью легче достать изделие из шпинделя, а также создается жесткая фиксация и не будет проворачивания.

Также можно встретить исполнение с несколькими канавками и отверстиями. Они имеют разную глубину и размеры. Их задача – подводить к режущему инструменту смазочно-охлаждающую жидкость.

Хвостовики инструмента бывают различной конструкции и обозначаются буквенным кодом. Ниже приведена их расшифровка:

• BI – внутренний, имеется паз;
• ВЕ – наружный, имеется лапка;
• AI – внутренний, имеется отверстие по оси;
• АЕ – наружный, имеется отверстие по оси с резьбой;
• BIK – внутренний, имеются паз и отверстие для подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ);
• ВЕК – наружный, имеется лапка и отверстие для подачи СОЖ;
• AIK – внутренний, содержит отверстия по оси и для подачи СОЖ;
• АЕК – наружный, содержит отверстие по оси с резьбой и отверстие для подачи СОЖ.

Наружный и внутренний соответствуют своим названиям. В зависимости от используемого инструмента, следует выбирать исполнение наружное или внутреннее.

В некоторых ситуациях размеры конуса Морзе через чур большие и в таком случае следует пользоваться укороченными вариантами.

B12 и B16

Представленные ниже названия означают, что конус был укорочен:

• B7 — до 14 мм;
• B10 — до 18 мм;
• B12 — до 22 мм;
• B16 — до 24 мм;
• B18 — до 32 мм;
• B22 — до 45 мм;
• B24 — до 55 мм;
• B32 — до 57 мм;
• B45 — до 71 мм;

Цифра в названии информирует о размере диаметра новой части конуса. Подробные данные можно взять из соответствующего ГОСТа.

ДомойСоветы строителямСверлильный патрон. Как выбрать лучший?

Сверлильный патрон для станка или для обычной электродрели является обязательным устройством, которое обеспечивает надёжное фиксирование оснастки при выполнении им технологической операции. Разработаны и используются ряд конструкций патронов, которые стандартизованы отечественными ГОСТами, а также стандартами DIN.

Общие требования

Основными эксплуатационными условиями, определяющими эффективное использование сверлильных патронов в соответствующем оборудовании, являются:

1. Жёсткость крепления, которая не должна зависеть от числа оборотов, развиваемых шпинделем.
2. Отсутствие радиального биения сверла в пределах допустимых подач и твёрдости обрабатываемого материала.
3. Удобство установки в шпиндель станка.
4. Наличие дополнительных функциональных возможностей (например, подачи смазочно-охлаждающей жидкости к зоне сверления).

Жёсткость крепления всегда соотносится с материалом сверла и его свободной длиной. Например, для твердосплавных свёрл, устойчивость которых от продольного изгиба крайне мала, сверлильный патрон должен обеспечивать возможность своего самоцентрирования. Вторая задача жёсткости – обеспечить максимально возможные нагрузки на инструмент без риска его поломки.

Опасность радиального биения особо возрастает, если сверлению подвергают твёрдые и пористые материалы. В этих случаях сверло также теряет свою продольную устойчивость, и может вызвать неисправимый брак при сверлении.

В условиях частых переналадок универсального металлорежущего оборудования (к которому относится и любой сверлильный станок) сокращение подготовительно-заключительного времени – важный источник снижения трудоёмкости операции. При сверлении труднообрабатываемых материалов, а также при значительной глубине получаемого отверстия процесс часто приходится прерывать из-за необходимости охлаждения сверла. С этой целью конструкции современных сверлильных патронов предусматривают подачу смазочно-охлаждающих технологических сред (СОЖ) непосредственно во время проведения операции.

При производстве крепёжных узлов используются только определённые марки сталей. Чаще используется сталь 40Х по ГОСТ 4543-91, хотя в ряде зарубежных конструкций применяются и нержавеющие стали. Детали, предназначенные для непосредственного зажима сверла в патроне, изготавливаются из среднеуглеродистых сталей с термообработкой «улучшение», или из цементированных сталей. Поверхность сверлильных патронов отечественного производства, с целью повышения антикоррозионных характеристик, подвергают воронению.

Далее рассматриваются конструкции патронов, получивших наибольшее распространение.

Патроны с конусом Морзе

Такие конструкции характерны для оборудования, где предусмотрено соответствующее конусное крепление. Размеры оснастки должны строго соответствовать нормам ГОСТ 8255-79. Ключевым требованием считается максимальное снижение радиального биения инструмента, и допуск по нижней границе закрепления сверла в патроне.

Типоразмеры рассматриваемой оснастки для сверлильного станка различаются по следующим параметрам:

1. По диапазону диаметров крепёжной части сверла, которое может быть установлено в патроне.
2. По конструкции зажимного узла: ключ, зажимная гайка (с фиксирующим кольцом или без него).
3. По конструктивному оформлению внешней поверхности патрона (ГОСТом не ограничивается).

Конусы Морзе в сверле и патроне должны совпадать. Малейшее отклонение снижает усилие зажима и вызывает биение сверла даже при незначительных продольных нагрузках на инструмент.

Конус Морзе, названный в честь его изобретателя Стивена Морзе, представляет собой конический элемент, обладающий способностью к самоцентрированию. Для универсализации крепления изготавливается большая линейка переходных втулок с одного размера конуса Морзе на другой. Маркировка таких втулок обязательно включает в себя букву «В» и две цифры, характеризующие высоту конической части: например, обозначение В24 указывает, что этот конус Морзе имеет высоту 24 мм. Встречается и прежняя маркировка — от КМ-0 до КМ-7 (старое обозначение привязывалось к метрическим конусам, а сами конусы Морзе были примерно вдвое длиннее).

Патрон с конусом обеспечивает возможность своей удобной и соосной установки в шпиндельной головке сверлильного станка, ведь демонтировать конус Морзе с патрона значительно удобнее, чем со шпинделя. Наличие конуса Морзе, как переходной детали от патрона к шпинделю, предохраняет элементы оснастки от разрушения в случае перегрузки по крутящему моменту. В этом случае всё ограничивается только конусом, в то время как сам патрон остаётся неповреждённым.

Рассчитаны патроны с конусом Морзе для применения со свёрлами диаметром от 16 до 30 мм. В комплект входит также зажимной ключ. Такая инструментальная оснастка выпускается в соответствии с нормативными требованиями ISO 148-95, что делает патроны вполне унифицированным инструментом. Они с успехом могут быть применены как на отечественном оборудовании, так и для сверлильных станков импортного производства.

Самозажимной патрон

Такие патроны (иногда называемые быстрозажимными), также иногда имеют в своей конструкции конические элементы, но в основном используют внутреннюю резьбу (она указывается в маркировке изделия).

Самозажимной патрон включает в себя:

1. Втулку с осевым отверстием в виде конуса.
2. Зажимное кольцо, снабжённое рифлениями.
3. Корпус.
4. Пару заклинивающих зажимных шариков.

Принцип действия самозажимного патрона заключается в том, что зажим сверла обеспечивается и поддерживается в ходе вращения самого шпинделя, что особенно полезно в условиях частого использования сверлильного станка. Сверло с коническим хвостовиком того же номера вставляется во втулку, а она — в отверстие корпуса. В результате зажимное кольцо приподнимается, а зажимные шарики входят в отверстия, имеющиеся на внешней поверхности сменной втулки. При опускании кольцевого элемента, шарики размещаются в отверстиях, и обеспечивают зажим приспособления.

Замена сверла в таком случае может производиться без выключения станка. Оператор только приподнимает кольцо, шарики разводятся, и освобождают сменную втулку, которая далее извлекается из приспособления. Впоследствии на её место может быть установлена новая сменная втулка, для чего проделываются те же манипуляции. Обычно комплект поставляется с несколькими разрезными втулками, имеющими разные номера конусов Морзе. Можно вставлять несколько деталей одна в одну, увеличивая тем самым количество возможных комбинаций.

Быстрозажимной патрон может иметь и иное исполнение, использующееся, когда в детали уже имеется отверстие, и требуется зацентрировать сверло (зенкер, развёртку) относительно его оси.

Для реализации поставленной задачи в приспособлении имеются подвижная оправка и поводок, который расположен в некруглом отверстии внутренней части корпуса. Компенсацию возможных осевых усилий выполняет подшипниковый узел. Муфта привинчивается к оправке, соединяя её с корпусом, и фиксируется снизу стопорным кольцом. Пружина, которая находится внутри оправки, выполняет её прижим к корпусу. Этим обеспечивается точное позиционирование патрона по глубине имеющегося отверстия. Съём патрона со шпинделя выполняется либо клиньями (плоскими или радиусными), либо эксцентриковым ключом.

Трёхкулачковый сверлильный патрон

Различают двух- и трёхкулачковые патроны. В двухкулачковом патроне зажим инструмента выполняет тангенциально-расположенная пара кулачков, имеющая возможность перемещаться во внутренних пазах корпуса. Резьбовым ключом можно перемещать размещённый внутри патрона винт, который и выполняет смыкание и размыкание кулачковых зажимов. При простоте конструкции, возможности фиксации свёрл с большим диаметром, а также высокой стойкости плоских клинообразных кулачков, проходящих упрочняющую термообработку, такие патроны не обеспечивают хорошего осевого центрирования, поэтому на практике применяются реже, чем трёхкулачковые.

Три кулачка размещаются в корпусе под углом, исключающим самоторможение элементов. При вращении ключа, который вставляется в соответствующее отверстие на корпусе, обойма и гайка начинают перемещаться. В результате кулачки отводятся, причём одновременно в радиальном и осевом направлениях. По оси патрона образуется пространство, где помещается хвостовик инструмента. При упоре хвостовика в подпятник ключ проворачивают в противоположном направлении, и сводят кулачки до плотного контакта с конической частью хвостовика. Одновременно производится и осевая ориентация инструмента относительно шпинделя.

Ввиду простоты конструкции и способа регулировки инструмента трёхкулачковые патроны находят преимущественное применение в небольших мастерских, а также в бытовых сверлильных станках. Недостаток трёхкулачковых патронов – заметный износ кулачков, особенно, если их термообработка выполнена на недостаточную твёрдость.

Кроме описанных конструкций используются и другие разновидности патронов. Например, с целью установки свёрл сравнительно небольшого диаметра используют цанговые патроны. В них фиксация производится при помощи прижима разрезной втулки, где находится сверло, накидной гайкой. Она перемещается по резьбе, которая имеется на корпусе такого патрона, и надёжно прижимает втулку к бурту цилиндрической части корпуса. Цанговые патроны, в отличие от кулачковых, разбираются значительно легче, что облегчает процесс их очистки и ремонта.

Для прецизионных и высокоскоростных сверлильных станков наиболее эффективны патроны, имеющие полый хвостовик. Верхняя часть такого хвостовика снабжена резьбой, а в нижней части предусмотрено отверстие, куда под давлением до 50 атмосфер подаётся СОЖ. Сверлильные патроны серии НЕХА позволяют подавать СОЖ через радиально или коаксиально расположенные отверстия в корпусе. Особенность применения такой оснастки – необходимость в её динамической балансировке, при которой учитываются как крутящие моменты от привода сверлильного станка, так и давление, создаваемое потоком СОЖ.

Используемые источники:

• https://tokar.guru/hochu-vse-znat/chto-takoe-konus-morze-i-kak-opredelyayutsya-ego-razmery.html
• https://stankiexpert.ru/tehnologicheskaya-osnastka/prisposobleniya/konus-morze.html
• https://proinstrumentinfo.ru/sverlilnyj-patron-s-konusom-morze-samozazhimnoj-tryohkulachkovyj-gost/