Способы крепления режущего инструмента на станках
По способу крепления на станках все инструменты делятся на стержневые, насадные и концевые (хвостовые). У стержневых инструментов крепежная часть представляет собой стержень круглого, прямоугольного или квадратного сечений, выполненный заодно с корпусом и закрепляемый в суппорте станка. У насадных инструментов в корпусе имеются отверстия цилиндрической или конической формы (рис 3.1), с помощью которых инструменты насаживаются на оправки. Сами же инструменты представляют собой тела вращения, на цилиндрической или конической поверхности которых находятся режущие зубья. Цилиндрические посадочные отверстия диаметрами Более точную посадку обеспечивают конические отверстия с конусностью 1:30 (рис. 3.1, ,б), используемые, например, у разверток и зенкеров. Чтобы не ослаблять стенки корпуса инструмента, шпоночные пазы, служащие для передачи крутящего момента, выполняют на торце корпуса. С обоих торцов цилиндрических и конических посадочных отверстий снимают фаски Диаметры оправок для насадных инструментов определяют расчетом из условия допустимой прочности на кручение и изгиб. Концевые инструменты изготавливают с цилиндрическими или коническими хвостовиками, которые входят в отверстия шпинделей станков непосредственно или через переходные втулки, оправки и патроны.
Рис. 3.1. Крепежная часть насадных режущих инструментов с цилиндрическим (а) и коническим (б) отверстиями Достоинствами цилиндрических хвостовиков (рис. 3.2) являются: простота при высокой точности изготовления, возможность регулирования вылета инструмента в осевом направлении. Недостаток - наличие зазора при подвижной посадке. Для передачи крутящего момента некоторые типы хвостовиков имеют поводки в виде квадратов, лысок или вырезов для крепления винтами. Гладкие цилиндрические хвостовики применяют у инструментов малых диаметров, закрепляемых в цанговых или кулачковых патронах. Лучшее центрирование с посадкой без зазора обеспечивает крепление с помощью конических хвостовиков. Чаще всего используют самотормозящиеся хвостовики типа Морзе (№ 0...6) и метрические с конусностью 1:20 (угол конуса
Рис. 3.2. Типы цилиндрических хвостовиков режущих инструментов
Рис. 3.3. Конические хвостовики Морзе: а, б - типы; в - схема выбивания клином конического хвостовика из шпинделя станка На рис. 3.3 показаны конические хвостовики с лапкой (рис. 3.3, а) и затяжкой (рис. 3.3, б) в гнезде болтом. При этом следует иметь в виду, что лапка не должна передавать крутящий момент, а предназначена только для «выбивания» инструмента из гнезда с помощью клина (рис. 3.3, в). Для увеличения силы трения хвостовики обычно термически не обрабатывают за исключением лапки, которую закаливают для предохранения от смятия. Чтобы не повредить клином центровое отверстие, торец лапки обрабатывают по радиусу. Крутящий момент, передаваемый конусом, можно определить из расчетной схемы (рис. 3.4). Здесь касательная составляющая силы трения на поверхности конуса
где
Рис. 3.4. Расчетная схема для определения крутящего момента, передаваемого коническим хвостовиком (2а < 3°) Крутящий момент от касательной составляющей силы трения на среднем диаметре:
При изготовлении конуса возможна угловая погрешность
Здесь допускаемое значение Определив экспериментально отношение У хвостовиков без лапок (см. рис. 3.3, б) для создания осевого усилия и предотвращения выпадения хвостовика из гнезда на торце делают резьбовое отверстие, в которое ввертывается болт-тяга (штревель). Такие хвостовики применяют на фрезах при малых осевых составляющих силы резания. Для уменьшения габаритов хвостовиков в некоторых инструментах используют укороченные хвостовики Морзе (№ 1...4) с сохранением наибольшего диаметра Широкое применение у быстросменных инструментов нашли также хвостовики (рис. 3.5) с конусностью 7:24 (
Рис. 3.5. Конический хвостовик с конусностью 7:24 В настоящее время разработан ГОСТ Р 51547-2000 на полые конические хвостовики типа У всех концевых инструментов на торцах предусматривают центровые отверстия, необходимые для их изготовления и переточки. Они, как правило, имеют предохранительные выточки или фаски, так как при повреждении конической опорной поверхности центровых отверстий увеличивается биение режущих кромок. У инструментов малых диаметров вместо отверстий делают прямые конусы.
Рис. 3.6. Крепление по «горячей» посадке сверла в патроне типа
Контрольные вопросы
|
мм стандартизованы, их выполняют с высокой точностью - по 
и 
, а для передачи крутящего момента делают продольную шпоночную канавку шириной 
мм. Базирование инструмента осуществляется по отверстию и его торцам. Однако в связи с тем, что эта посадка подвижная и всегда имеется зазор между инструментом и оправкой, это вызывает нежелательное биение режущих кромок.
, а в середине отверстий делают выточку глубиной 1 мм и длиной 1/3... 1/4 от длины отверстия. Выточка уменьшает длину посадочной поверхности, сокращает трудоемкость ее изготовления, а также уменьшает износ шлифовального круга. У инструментов дискового типа (фрезы, долбяки) такие выточки не делают
). Достоинством этих конусов является возможность передачи крутящих моментов без дополнительных элементов и только за счет сил трения на поверхностях контакта конуса с гнездом. При этом, например, у сверл момент трения увеличивается при возрастании осевой составляющей силы резания (рис.3.3).
- осевая составляющая силы резания, 
— нормальная составляющая силы трения; 
- угол наклона образующей конуса; 
- коэффициент трения.
где 
, которая снижает 
и влияет на биение режущих кромок. С учетом этого уточненное значение 
(3.1)
, а коэффициент трения 
(сталь по стали).
для заданного значения диаметра инструмента, можно по уравнению (3.1) найти диаметры конуса 
, 
и подобрать по ГОСТ 25557-82 ближайший номер хвостовика.
). Они обеспечивают хорошее центрирование, но не являются самотормозящими. Поэтому для передачи крутящего момента на торце хвостовиков предусмотрены шпоночные пазы. Крепление в шпинделе осуществляется путем затяжки штревелем или специальным захватом за цилиндрическую выточку на конце хвостовика. Раньше такие конусы применялись на фрезерных станках для крепления фрез в шпинделе непосредственно или через оправку, однако в последние годы их стали широко применять для крепления режущих и вспомогательных инструментов на станках с числовым программным управлением.
(Hohlschafte Kegel), обеспечивающие надежное базирование и закрепление режущих инструментов при сверхскоростной обработке (с частотами вращения более 8000 мин"1). В отличие от хвостовиков 7:24 они имеют значительно меньшие габариты, а крепление инструмента в них осуществляется по «горячей» посадке - с натягом (
, 
. Действие таких патронов основано на том, что при нагреве в специальных устройствах посадочное отверстие патрона увеличивается в диаметре, и хвостовик закрепляемого инструмента вставляется в это расширенное отверстие (рис. 3.6). После охлаждения патрона до температуры в помещении диаметр посадочного отверстия возвращается к исходному размеру и обеспечиваются очень большие усилия зажима.
для сверхскоростной обработки
