В данной статье предлагаем разобраться в вопросе базовых различий конуса шпинделя и оправок для фрезерных станков чпу. Как вы знаете, для выполнения операций обработки на станке требуются оснастка и режущий инструмент. Оснастка условно может быть разделена на два типа: с помощью первой крепят заготовку к рабочему столу; вторая оснастка удерживает режущий инструмент.
К первому варианту оснастки относятся тиски, фиксаторы, прижимы и патроны, поворотные и наклонно-поворотные оси и прочее. Подробно останавливаться на этом типе оснасток не будем, лучше рассмотрим второй вариант - крепление режущего инструмента.
Режущий инструмент, будто твердосплавная фреза, сверло или метчик обычно имеют цилиндрический хвостовик относительно небольшого диаметра который фиксируется в оправке и крепится в шпинделе. Оправка с режущим инструментом должна получить передачу вращающего момента от шпинделя за счет вращения оправки кулачками шпинделя. Обратите внимание, вылет инструмента от торца шпинделя и диаметр режущего инструмента, необходимые для выполнения операции оказывают значительное влияние на максимальную жесткость системы станок - приспособление - инструмент - деталь.
Именно вращающий момент и вылет инструмента определяют выбор размера конуса шпинделя, так как могут стать ограничителями режимов обработки. Так, обычно не устанавливают ZF-редуктор для повышения момент она шпинделя с конусом ISO40. Конструкция шпинделей размера правок не позволяют полноценно использовать получаемый высокий момент.
Когда вы приобретаете первый фрезерный станок с ЧПУ, то для базовой обработки без высоких оборотов и режимов практически без разницы какой тип крепления оснастки в шпинделе. Когда в цеху уже присутствует несколько станков, то всегда возникает желание использовать часть имеющейся инструментальной оснастки, а не нести дополнительных затрат закупая оснастку другого типа.
На рынке в среднем ценовом сегменте представлено много модификаций конусов по iso, это логическое развитие конического зажима, у универсальных станков это был конус Морзе, коническая поверхность которого одновременно и позировала и удерживала от поворота. Для фрезерных станков был принят другой стандарт с соотношением угла конуса 7:24, при этом функции базирования и удерживания от поворота разделены.
В каталогах производителей и торгующих компании вы можете встретить маркировки ВТ40, SK40, ВТ50, SK50, HSK63 и т.д. Конусы шпинделя фрезерных станков с разными буквенными индексами перед цифрами 30, 40 и 50 соответствуют друг другу по конусу 7:24, а вот та часть за которую осуществляется зажим в шпинделе сильно отличаются у разных станков. Также отличия имеются в ободке на оправке за которой осуществляется автоматическая смена инструмента и фиксация в инструментальном магазине.
На обрабатывающих центрах с чпу дорогого сегмента с более высокими скоростями обработки применяется конуса HSK-A или PSK Capto. Оправки с такой системой фиксации могут вращаться с большей скоростью и обладают большей жесткостью к нагрузкам. В целом, шпиндель и магазин инструментов подобных станков сложнее и приобретение выходит дороже.
По сравнению с конусами SK и BT конус HSK имеет следующие преимущества:
- высокая точность повторяемости при смене инструментов;
- жесткое осевое позиционирование благодаря одновременному контакту торца шпинделя с опорной плоскостью оправки и конуса шпинделя с конусом оправки;
- отлично подходит для работы на высоких оборотах, разница становится заметна на оборотах более 10 тыс. об/мин.;
- не нужен штревель.
Конус HSK чаще можно встретить магазин инструментов на 40 и более позиций.
Особое внимание следует уделить недопустимости использования оправок например с конусом SK в шпинделе с конусом ВT, так как это может привести к поломке магазина, шпинделя или инструмента при попытке автоматически смены.
При выборе оснастки под любой шпиндель фрезерного станка с ЧПУ необходимо учитывать на какие максимальные обороты она рассчитана, чтобы скорость вращения шпинделя не превышала допустимую скорость вращения оправки. Несоблюдение этого правила может привести к вибрациям или поломке подшипников шпинделя. Качество обработки детали также будет хуже. Также не рекомендуется использовать оправки с поврежденными механическими частями или ржавчиной.
Присоединительные поверхности концов шпинделей, вспомогательных инструментов и фрез
Размеры конуса отверстия и конца шпинделя фрезерных станков стандартизированы. ГОСТ 836-72 предусматривает восемь типоразмеров концов шпинделей с отверстием, имеющим конусность 7:24, и два типоразмера с отверстием, имеющим конус Морзе. Вообще, предшествующий гост предусматривал четыре типоразмера переднего конца шпинделя, которые обозначались номерами 1, 2, 3, 4а и 4б. Новые тост 836-72 учел их под номерами 30, 40, 50 и 60. Шпиндели, концы которых по ГОСТу обозначаются номерами от 30 до 70 (рис. 1 и 2), имеют на торце два паза под поводковые шипы шириной В; эти шипы крепятся одним или двумя винтами. Помимо шипов на торце предусмотрено четыре или шесть (для концов под номерами 65 и 70) резьбовых отверстий, используемых для закрепления инструмента непосредственно на торце с центрированием по наружному диаметру D1 шпинделя. Размер диаметра D1 выполняется по 5-му квалитету с полем допуска һ5.
Рис. 1. Концы шпинделей фрезерных станков с конусом 7:24, размеры, мм (ГОСТ 24644-81)
Концы шпинделей, обозначаемые номерами 3 и 4, имеют отверстия с конусом Морзе 3 и 4. Перед конусным отверстием, соосно ему, выполнено отверстие прямоугольной формы с размерами s x h. Стенки этого отверстия передают крутящий момент инструменту, который лыской на своем хвостовике входит в отверстие при установке.
Вспомогательными инструментами называются инструменты, обеспечивающие установку и закрепление режущего инструмента на станке. К установке предъявляются требования:
- правильно ориентировать режущий инструмент (в нашем случае фрезы) относительно оси вращения шпинделя станка и надежно сохранять занятое положение в процессе выполнения обработки;
- жестко соединять фрезу со шпинделем;
- без упругих колебаний передавать максимальный крутящий момент, предусмотренный конструкцией и паспортом станка.
Наиболее полно этим требованиям отвечают конусные присоединительные поверхности. Вспомогательный инструмент, как правило, изготавливается с точностью большей, чем режущий инструмент.
Перед соединением конусных поверхностей они должны быть тщательно протерты чистыми тряпками, не оставляющими ворсинок на вытертой поверхности. Если возникает сомнение в плотности конического соединения, кроме визуального контроля и повторной протирки поверхностей рекомендуется осуществлять контроль соединения «по краске». В этом случае на конусную поверхность оправки тонким слоем наносятся полосы шабровочной краски, которые располагают в трех местах по всей длине. Шабровочная краска представляет собой смесь машинного масла с лазурью или ультрамарином, имеющую консистенцию пасты. Затем оправка вставляется в конусное отверстие шпинделя и поворачивается в нем на 20-30°, после чего вынимается. При нормальном совмещении конусных поверхностей полосы краски на оправке равномерно по всей их длине стираются после поворота. В противном случае краска будет стерта только на тех участках, где возникал контакт поверхностей.
Рис. 2. Концы шпинделей фрезерных станков по их моделям
