Станки

Конструкции хвостовиков режущего и вспомогательного инструмента для станков с ЧПУ

Содержание страницы

Вспомогательный инструмент (шпиндельная оснастка) для многоцелевых станков должен отвечать следующим требованиям:

  • обеспечивать точное и надежное закрепление в шпинделе станка или в револьверной головке;
  • обеспечивать точное и надежное закрепление инструмента;
  • сохранять точность в течение всего срока службы;
  • иметь высокую виброустойчивость;
  • быть динамически отбалансированным в зависимости от допускаемой частоты вращения или иметь конструктивные элементы для балансировки.

Жесткие требования к точности закрепления инструмента привели к тому, что для осевых конструкций инструмента стал преобладать цилиндрический хвостовик.

Хвостовики с конусами Морзе, СK, NC, MAS-BT и HSK для фрез применяются очень редко, только для инструментов больших диаметров для особо тяжелых условий работы. Хвостовики HSK, СR, NC, MAS-BT нашли наиболее широкое применение в конструкциях вспомогательного инструмента (шпиндельной оснастки).

В настоящее время широкое применение нашли следующие типы цилиндрических хвостовиков.

1. Цилиндрический хвостовик по DIN 1835A

Цилиндрический хвостовик предназначен для фрез, выполняющих чистовую и получистовую обработку, в том числе и на станках для высокоскоростной обработки (частота вращения шпинделя до 80 000 мин–1). Наибольший диаметр инструмента не должен превышать диаметр хвостовика. Фрезы закрепляются в термопатронах, патронах типа Tribos, гидропластных, гидравлических и цанговых. Патроны приведены в последовательности снижения точности закрепления. Термопатроны и патроны Tribos без переходных цилиндрических цанг обеспечивают наиболее высокие:

  • точность закрепления не более 0,003 мм на вылете контрольной оправки 2,5Dфр;
  • наибольшую допустимую частоту вращения шпинделя.

Так, по данным данный вспомогательный инструмент был испытан на стендах при частотах вращения 150 000–250 000 мин–1.

Конструкция гладкого цилиндрического хвостовика приведена на рисунке 1, размеры — в таблице 1.

Цилиндрический хвостовик по DIN 1835A

Рис. 1. Цилиндрический хвостовик по DIN 1835A

Таблица 1. Исполнительные размеры цилиндрического хвостовика фрез

dh6, мм*8101216202532405063
L+2, мм36404548505660708090
с, мм0,81,01,21,62,02,02,02,02,02,0

Примечание.* — ряд фирм-изготовителей инструмента рекомендует изготавливать хвостовик инструмента по dh5.

Для патронов Tribos, гидропластных, гидравлических и цанговых, допустимо применение переходных цилиндрических цанг. Применение переходных цанг уменьшает необходимое количество патронов, но вызывает снижение точности закрепления и передаваемых моментов и осевых усилий.

Минимальная длина хвостовика, входящая в цангу в зависимости от базового диаметра патрона, и коэффициенты снижения передаваемых нагрузок приведены в таблицах 2, 3.

Таблица 2. Минимальная длина участка закрепления цилиндрических хвостовиков фрез

Диаметр хвостовика фрезы8101216202532405063
Длина хвостовика L+2, мм36404548505660708090
Базовый диаметр патрона, ммМинимальная длина участка закрепления lз, мм
1240
2040404045
253336424446
32404040404045

Примечание. Минимальная длина участка закрепления цилиндрического хвостовика не должна быть меньше рабочей части цилиндрической цанги. Если это условие не выдерживается, переходная цанга создает неравномерную нагрузку на хвостовик фрезы и, следовательно, передает меньшее значение крутящего момента. Наиболее остро это проявляется при одностороннем расположении пазов на цилиндрической цанге.

Таблица 3. Rоэффициенты снижения передаваемых нагрузок

Диаметр хвостовика фрезы8101216202532405063
Базовый диаметр патронаКоэффициент снижения передаваемых нагрузок
120,441
200,120,190,280,551
250,060,10,170,320,531
320,040,070,090,170,260,461

2. Цилиндрический хвостовик типа WELDON по DIN 1835В

Цилиндрические хвостовики типа Weldon предназначены для черновых и получистовых фрез, основным недостатком является повышенное биение режущих кромок за счет закрепления винтами в радиальном направлении. Следует отметить, что мнение о повышенном биении режущих кромок будет оправдано конструктивно только при сравнении с термопатронами и патронами типа Tribos. При использовании переходных цилиндрических цанг точность закрепления инструмента для патронов Tribos, гидравлических, гидропластных, цанговых, может быть ниже. Это создает возможности применения патронов Weldon в обоснованных случаях даже для чистового фрезерования. Погрешности закрепления для различных конструкций патронов приведены на рисунках 2, 3.

Конструкция хвостовика приведена на рисунке 4, размеры — в таблице 4.

Максимальное биение режущих кромок фрез

Рис. 2. Максимальное биение режущих кромок фрез с цилиндрическими хвостовиками при закреплении в различных типах патронов c цилиндрическими цангами нормальной точности

Максимальное биение режущих кромок фрез с цилиндрическими хвостовиками

Рис. 3. Максимальное биение режущих кромок фрез с цилиндрическими хвостовиками при закреплении в различных типах патронов c цилиндрическими цангами высокой точности

Цилиндрический хвостовик по DIN 1835В

Рис. 4. Цилиндрический хвостовик по DIN 1835В

Таблица 4. Исполнительные размеры цилиндрического хвостовика типа Weldon

dh5, мм8101216202532405063
L+2, мм36404548505660708090
Ll-1182022,524253236404550
h, мм6,68,410,414,218,223303847,860,8
b+0,05, мм5,57810111214141818
b1+1 , мм1719192323
а, мм0,81,01,21,62,02,02,02,02,02,0

Хвостовики с лысками не допускается применять в термопатронах, гидропластных, гидравлических, цанговых. Для патронов, использующих для закрепления упругую деформацию (Tribos), их применение допускается. Их применение приведет к остаточным деформациям и соответственно к преждевременной потере точности. При обработке поверхностей большой протяженности в условиях интенсивных вибраций при закреплении фрез в патронах Weldon могут наблюдаться случаи самораскрепления крепежных винтов.

3. Цилиндрический хвостовик с резьбой

Фрезы с цилиндрическими хвостовиками с резьбой в настоящее время находят ограниченное применение из-за сложности конструкций цанговых патронов и цанг с резьбой и высокого допустимого биения режущих кромок фрез. Область применения — черновое фрезерование.

Конструкция хвостовика приведена на рисунке 5, размеры — в таблице 5.

Цилиндрический хвостовик с резьбой

Рис. 5. Цилиндрический хвостовик с резьбой

Таблица 5. Исполнительные размеры цилиндрического хвостовика фрез с резьбой

Dh6, мм8101216202532405063
L+2, мм36404548505660708090
с, мм0,81,01,21,62,02,02,02,02,02,0
м8101216202430384760
S, мм11,251,251,51,522222
l, мм8101214141616202020

4. Цилиндрический хвостовик с клиновой лыской

Данные хвостовики имеют более высокую надежность закрепления инструмента по сравнению с хвостовиками Weldon при обработке поверхностей большой протяженности в условиях вибраций.

Цилиндрический хвостовик с клиновой лыской для инструмента

Рис. 6. Цилиндрический хвостовик с клиновой лыской для инструмента диаметром от 6 до 20 мм

За счет клина при закреплении возникает осевая составляющая силы закрепления, противодействующая осевой составляющей силы фрезерования. Точность закрепления такая же, как для хвостовиков Weldon.

Конструкции хвостовиков для инструмента диаметром 6–20 мм приведены на рисунке 6, для диаметров 25–32 мм — на рисунке 7.

Исполнительные размеры хвостовиков приведены в таблице 6.

Цилиндрический хвостовик с клиновой лыской для инструмента

Рис. 7. Цилиндрический хвостовик с клиновой лыской для инструмента диаметром от 25 до 32 мм

Таблица 6. Исполнительные размеры хвостовиков с клиновой лыской

d16b2b3h2H11l1–0+2l4–1+0l5r2min
64,35,13625181,2
85,56,93625181,2
107,18,54028201,2
128,210,4453322,51,2
148,112,7453322,51,2
1610,114,24836241,6
1810,816,24836241,6
2011,418,25038251,6
2513,69,32324,15644321,6
3215,59,93031,26048351,6

5. Хвостовики с конусностью 7:24 для универсальных или программных станков без автоматической смены инструмента или универсальных по DIN 2080

Хвостовик рекомендуется применять на концевых фрезах для черновой обработки и торцовых хвостовых как для чернового, так чистового (тонкого) фрезерования.

Степень точности хвостовика АТ3, наибольшие диаметры концевых фрез приведены в таблице 7.

Конструкция хвостовика приведена на рисунке 8, размеры — в таблице 8.

Таблица 7. Рекомендуемые наибольшие диаметры фрез

Обозначение хвостовика СК50454030
Наибольший диаметр концевой фрезы, мм80635045

Конический хвостовик по DIN 2080

Рис. 8. Конический хвостовик по DIN 2080

Таблица 8. Исполнительные размеры конусов 7:24 для универсальных станков или программных с ручной сменой инструмента

CKa±0,2bH12dd1d2d3-0,4LL1L2maxh±0,15
301,616,131,75М1217,45068,42416,28
401,616,144,45М1625,36393,43222,510
453,219,357,15М2032,480106,8402912
503,225,769,85М2439,697,5126,84735,312

6. Хвостовики с конусностью 7:24 для программных станков с манипуляторами для автоматической смены инструмента по DIN 69871

Хвостовик рекомендуется применять на концевых фрезах для черновой обработки и торцовых хвостовых как для чернового, так и чистового (тонкого) фрезерования. Степень точности хвостовика АТ3, наибольшие диаметры концевых фрез не должны превышать значений, приведенных в таблице 9. Конструкция хвостовика приведена на рисунке 9, размеры — в таблице 10.

Таблица 9. Рекомендуемые наибольшие диаметры фрез

Обозначение хвостовика NC50454030
Наибольший диаметр концевой фрезы, мм80635045

Конический хвостовик по DIN 69871 A для станков с автоматической сменой инструмента

Рис. 9. Конический хвостовик по DIN 69871 A для станков с автоматической сменой инструмента

Таблица 10. Исполнительные размеры конусов 7:24 для программных станков с автоматической сменой инструмента

NCа±0,1bН12b–0,3+0dd1d2–0,5+0d3–0,1+0
303,216,11531,75М1244,350
403,216,118,544,45М1656,2563,55
453,219,32457,15М2075,2582,55
503,225,73069,85М2491,2597,5
d4±0.05Dmaxh±0.1h–0,1+0L1–0,3+0L1minL2–0,4+0L3–0,4+0
59,34511,119,147,8241916,4
72,35011,119,168,4322522,8
91,356311,119,182,74031,329,1
107,258011,119,1101,754737,735,5

7. Конический хвостовик по DIN 69871 B для станков c ЧПУ с центральной подачей СОЖ через фланец

Хвостовик рекомендуется применять на концевых фрезах для черновой обработки и торцовых хвостовых как для чернового, так чистового (тонкого) фрезерования с подводом СОЖ через шпиндель станка.

Конструкция хвостовика приведена на рисунке 10, размеры — в таблице 11.

Конический хвостовик по DIN 69871 B для станков c ЧПУ с центральной подачей СОЖ через фланец

Рис. 10. Конический хвостовик по DIN 69871 B для станков c ЧПУ с центральной подачей СОЖ через фланец

Таблица 11. Исполнительные размеры конусов 7:24 для подвода СОЖ через фланец

NCel–0,1+0,1е2maxd5NCel–0,1+0,1е2maxd5
302154453565
402754504276

8. Конический хвостовик по DIN 69871 ADB для станков c ЧПУ с центральной подачей СОЖ через фланец или сквозное отверстие в хвостовике

Хвостовик рекомендуется применять на концевых фрезах для черновой обработки и торцовых хвостовых как для чернового, так чистового (тонкого) фрезерования с подводом СОЖ через фланец и шпиндель станка.

Конструкция хвостовика приведена на рисунке 11, размеры — в таблице 12.

Конический хвостовик по DIN 69871 ADB для станков с подачей СОЖ через фланец или сквозное отверстие в хвостовике

Рис. 11. Конический хвостовик по DIN 69871 ADB для станков с подачей СОЖ через фланец или сквозное отверстие в хвостовике

Таблица 12. Исполнительные размеры конусов 7:24 для подвода СОЖ через фланец или сквозное отверстие в хвостовике

е1±0,1е2maxd5NCе1±0,1е2maxd5
302154453565
402754504276

9. Конический хвостовик по DIN 69871 AD для станков c ЧПУ с центральной подачей СОЖ через сквозное отверстие в хвостовике

Хвостовик рекомендуется применять на концевых фрезах для черновой обработки и торцовых хвостовых как для чернового, так чистового (тонкого) фрезерования с подводом СОЖ через шпиндель станка. Рекомендуемые диаметры инструмента приведены выше.

Конструкция хвостовика приведена на рисунке 12.

Конический хвостовик по DIN 69871 AD для станков с подачей СОЖ через сквозное отверстие в хвостовике

Рис. 12. Конический хвостовик по DIN 69871 AD для станков с подачей СОЖ через сквозное отверстие в хвостовике

10. Конический хвостовик для станков c ЧПУ по стандарту Японии MAS BT403

Хвостовик рекомендуется применять на концевых фрезах для черновой обработки и торцовых хвостовых как для чернового, так чистового (тонкого) фрезерования на станках со шпинделем, выполненным по японскому стандарту МАS BT403. Степень точности хвостовика АТ3, наибольшие диаметры фрез приведены в таблице 13.

Конструкция хвостовика приведена на рисунке 13, размеры — в таблице 14.

Таблица 13. Рекомендуемые наибольшие диаметры фрез

Обозначение хвостовика MAS ВТ403504540
Наибольший диаметр фрезы, мм806350

Конический хвостовик для станков c ЧПУ по стандарту Японии MAS BT403

Рис. 13. Конический хвостовик для станков c ЧПУ по стандарту Японии MAS BT403 

Таблица 14. Исполнительные размеры конусов 7:24 для программных станков по японскому стандарту MAS ВТ403

ВТа±1bн12h2dd1d2-0.5d3-0.1
40216,12144,45М165363
45319,32657,15М207385
50325,73169,85М2485100
d4±0.5Dmaxh±0.1h1±0.1L-0.3L1minL2-0.4d6
75,685016,62765,43022,617
100,226321,23382,83829,121
119,028023,238101,84535,425

11. Конический хвостовик для станков c чпу типа HSK DIN 69893 форма А

Хвостовик рекомендуется применять на концевых фрезах для черновой обработки и торцовых хвостовых как для чернового, так чистового (тонкого) фрезерования. Наибольшие диаметры фрез приведены в таблице 15.

Конструкция хвостовика приведена на рисунке 14, размеры — в таблице 16.

В настоящее время для тяжелых работ дополнительно разработаны хвостовики HSK125 и HSK160.

Таблица 15. Рекомендуемые наибольшие диаметры фрез

Обозначение хвостовика HSK-A1008063504032
Наибольший диаметр фрезы, мм856753423426

Конический хвостовик для станков c ЧПУ типа HSK DIN 69893 форма А

Рис. 14. Конический хвостовик для станков c ЧПУ типа HSK DIN 69893 форма А

Таблица 16. Исполнительные размеры конуса типа HSK-A по DIN 69893

HSK-Ab1±0.04b2H10b3H10d1h10d2d5H11d10maxd11-0.1
327,0579322420,52626,5
408,05911403025,53434,8
5010,5412145038324243
6312,5416186348405355
8016,0418208060506770
10020,02202210075638592
d12-0.1f1-0.1f 2minf3±0.1h1-0.2l1-0.2l6js10r3±0.02
3720351613168,921,38
45203516172011,421,88
59,3264218212514,132,38
72,326421826,53218,132,88
88,8264218344022,853,88
109,75294520445028,564,88

12. Конический хвостовик для станков c ЧПУ типа HSK DIN 69893 форма С

Хвостовик рекомендуется применять на концевых фрезах для черновой обработки и торцовых хвостовых как для чернового, так чистового (тонкого) фрезерования на станках с ручной сменой инструмента. Наибольшие диаметры концевых фрез приведены в таблице 17.

Конструкция хвостовика приведена на рисунке 15, размеры — в таблице 18.

Таблица 17. Рекомендуемые наибольшие диаметры концевых фрез

Обозначение хвостовика HSK-C8063504032
Наибольший диаметр фрезы, мм6753423426

Конический хвостовик для станков c ЧПУ типа HSK DIN 69893 форма C

Рис. 15. Конический хвостовик для станков c ЧПУ типа HSK DIN 69893 форма C

Таблица 18. Исполнительные размеры конуса типа HSK-C по DIN 69893

HSK-Cd1H10d2d5H11d16l1-0.2l6js10f5-0.1b1r3±0.02
32322420,54168,92107,051,38
40403025,54,52011,42108,051,88
5050383262514,1312,510,542,38
636348407,53218,1312,512,542,88
808060508,54022,851616,043,88
1001007563125028,561620,024,88

13. Конический хвостовик для станков c ЧПУ типа HSK DIN 69893 форма Е

Хвостовик рекомендуется применять на концевых фрезах для черновой и чистовой обработки и торцовых хвостовых как для чернового, так и чистового (тонкого) фрезерования. Область применения хвостовика — станки для высокоскоростной обработки. Наибольшие концевых диаметры фрез приведены в таблице 19.

Конструкция хвостовика приведена на рисунке 16, а размеры — в таблице 20.

Конический хвостовик для станков c ЧПУ типа HSK DIN 69893 форма Е

Таблииа 19. Рекомендуемые наибольшие диаметры концевых фрез

Обозначение хвостовика HSK-E6350403225
Наибольший диаметр фрезы, мм5342342620

Рис. 16. Конический хвостовик для станков c ЧПУ типа HSK DIN 69893 форма Е

Таблица 20. Исполнительные размеры конуса типа HSK-E по DIN 69893

HSK-Ed1h10d2d4maxd5-0.1d6-0.1f1-0.1f2minf3±0.1l1-0.2l4js10
252519202228,510204,5137,21
3232242626,537203516168,92
4040303434,8452035162011,42
505038424359,32642182514,13
636348535572,32642183218,13

14. Конический хвостовик Морзе

Хвостовик рекомендуется применять на концевых фрезах для черновой обработки и получистовой обработки. Преимущества — большой передаваемый крутящий момент и отсутствие осевого смещения фрезы под действием сил резания. Рекомендуемая степень точности — АТ3–АТ5. Недостатки — повышенное биение режущих кромок инструмента по сравнению с цилиндрическими хвостовиками.

Конструкция хвостовика приведена на рисунке 17, размеры — в таблице 21.

Хвостовики Морзе непригодны для фрез, работающих с частотами вращения более 6000 мин–1.

Конуса Морзе для фрез

Рис. 17. Конуса Морзе для фрез

Таблица 21. Исполнительные размеры конусов Морзе

dd1d2d3aLmaxL1maxL2minL3minL4
09,459,26,43,0+1,253504
112,06512,2М69,43,5+1,45753,516225
217,78018М1014,65,0+1,469642431,55
323,82524,1М1219,85,0+1,786812433,57
431,26731,6М1625,96,5+1,9109102,53242,59
544,39944,7М2035,76,5+1,9136129,54052,510

15. Присоединительные места для торцовых фрез

Конструкции присоединительных мест торцовых фрез приведены на рисунках 18–20, размеры — в таблицах 22–25.

Для фрез больших диаметров присоединительные места можно выполнять как у инструмента с радиальным расположением пластин твердого сплава.

Присоединительные места торцовых фрез

Рис. 18. Присоединительные места торцовых фрез

Таблица 22. Присоединительные места торцовых фрез

Ddн6Htн11bн11Lmind1mind2mindst
3216408,45,61913,58,432
4016408,45,61913,58,432
50224010,46,320181140
63224010,46,320181142
80275012,4722201352
100325014,4825271762
125406316,4929322172

Присоединительные места торцовых фрез

Рис. 19. Присоединительные места торцовых фрез

Таблица 23. Присоединительные места торцовых фрез с радиальным расположением пластин твердого сплава

Dh6HtH11bH11Lmind1mind2mindst
3216408,45,61913,58,432
4016408,45,61913,58,432
50224010,46,320181140
63224010,46,320181142
80275012,4722201352
100325014,4825271762
125406316,4929322172

Таблица 24. Присоединительные места торцовых фрез с тангенциальным расположением пластин твердого сплава

Ddн6Htн11bн11Lmind1mind2mindst
80325014,4722201358
100405016,4827271770
125506316,4930322172
160506316,4930322172
200506316,4930322172

Присоединительные места торцовых фрез больших диаметров

Рис. 20. Присоединительные места торцовых фрез больших диаметров

Таблица 25. Присоединительные места торцовых фрез

DD1dн6HtH11bн12Ld1minD2minD3mindst
16066,7406316,493156142090
200101,6606325,71432701826140
250101,6606325,71432701826170

16. Присоединительные места дисковых фрез

Применение торцовых шпонок обусловлено обеспечением высокого качества динамической балансировки инструмента и передачей больших значений крутящего момента. Кроме того, необходимо учитывать, что закрепление дисковых фрез с опорой на жесткий торец позволяет получить высокие точности и жесткости закрепления фрез. Это особенно важно для многоцелевых станков.

Конструкции присоединительных мест дисковых фрез приведены на рисунках 21–23, размеры — в таблицах 26–28.

Присоединительные места дисковых фрез

Рис. 21. Присоединительные места дисковых фрез

Таблица 26. Присоединительные места дисковых фрез

DdH6Htн11bH11Lmind1mind2mindst
80224010,46,320181140
100274012,4722201348
125325014,4825271770
160405016,4929322190

Присоединительные места дисковых фрез

Рис. 22. Присоединительные места дисковых фрез

Таблица 27. Присоединительные места дисковых фрез

DD1dH6Htн11bH11Lmind1minD2mindst
20066,7404716,4931881496

Присоединительные места дисковых фрез

Рис. 23. Присоединительные места дисковых фрез

Таблица 28. Присоединительные места дисковых фрез

DD1dH6Htн11bH12Ld1minD2minD3mindst
16066,7404716,493156142090
200101,6605025,71432701826130
250101,6605025,71432701826130

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *