Способы крепления режущего инструмента

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 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.

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 , 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

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 ). 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).

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 — осевая составляющая силы резания, — нормальная состав­ляющая силы трения; — угол наклона образующей конуса; — коэф­фициент трения.

Рис. 3.4. Расчетная схема для определения крутящего момента, передаваемого коническим хвостовиком (2а

Для уменьшения габаритов хвостовиков в некоторых инструментах используют укороченные хвостовики Морзе (№ 1. 4) с сохранением наибольшего диаметра и уменьшением длины конуса.

Широкое применение у быстросменных инструментов нашли также хвостовики (рис. 3.5) с конусностью 7:24 ( ). 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.

Рис. 3.5. Конический хвостовик с конусностью 7:24

В настоящее время разработан ГОСТ Р 51547-2000 на полые кони­ческие хвостовики типа (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.

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 для сверхскоростной обработки

Контрольные вопросы

1. Классификация инструментов по способу крепления на станках
2. Базирование насадных инструментов
3. Сравнение цилиндрических и конических хвостовиков

Источник

11. Способы крепления режущего инструмента.

Способы крепления режущего инструмента

Не смотря на большое разнообразие инструментов, основных способов крепления сравнительно не много и в основном применяют их на протяжении всего периода существования металлообработки.

Требования к креплению режущего инструмента:

Надёжность 2.Жёсткость 3.Точность 4.Простота

5. Быстрая смена инструмента

Все инструменты подразделяются на:

Насадные инструменты закрепляются на конической (зенкеры, развёртки) или цилиндрической оправке (фрезы, зуборезные долбяки, шеверы, круглые фасонные резцы)

ГОСТ 9472-90 устанавливает три типа крепления на оправке:

на цилиндрической оправке и осевой шпонке

на цилиндрической и торцевой шпонке

3.на конической оправке и торцевой шпонке (конусность 1:30).

Ряд диаметров посадочных отверстий стандартизирован и значения выбираются из следующего ряда: 6, 10…16, 19, 22, 27, 32, 40, 50, 60, 70, 80, 100.

Отверстия посадочного отверстия выполняются по полю допуска Н, пятого или шестого квалитета.

Оправки по полю допуска Cr и H

Кроме передачи крутящего момента через шпонку используются способы крепления на оправке, где крутящий момент передаётся за счёт сил трения

Примеры вспомогательного инструмента для крепления насадного инструмента.

Оправка с торцевой шпонкой и коническим хвостовиком для конической фрезы.

Оправки с продольной шпонкой для торцевых фрез.

Оправки для насадных зенкеров и развёртки.

Хвостовые режущие инструменты: В основном используются конические и цилиндрические хвостовики.

Достоинствами цилин хвостовиков являются: простота при высокой точности изготовления, возможность регулирования вылета инст-та 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 цилин хв-ки применяют у инст-тов малых диаметров, закрепляемых в цанговых или кулачковых патронах.

Виды цилиндрических хвостовиков:

Гладкий цилиндрический хвостовик

Цилиндрический хвостовик с поводком

Цилиндрический хвостовик с наружным конусом

Цилиндрический хвостовик с лысками

6.

Лучшее центрирование с посадкой без зазора обеспечивает крепление с помощью конических хв-ков. Чаще всего используют самотормозящие хв-ки типа Морзе (№0…6) и метрические с конусностью 1:20. Достоинством этих конусов явл-ся возможность передачи крутящих моментов без дополнительных элементов и только за счет сил трения на поверхностях контакта конуса с гнездом.

Бывают конич хв-ки с лапкой или с затяжкой в гнезде болтом.

У хвостовиков без лапок для создания осевого усилия и предотвращения выпадения хв-ка из гнезда на торце делают резьбовое отверстие, в к-е ввертывается штревель. Такие хв-ки примен на фрезах при малых осевых составл-х силы резания.

Для уменьшения габаритов хв-ков в некоторых инструментах используют укороченные хв-ки Морзе (№1…4) с сохранением наибольшего диаметра и уменьшением длины конуса.

Широкое применение у быстросменных инструментов нашли также хв-ки с конусностью 7:24. Они обесп-т хорошее центрирование, но не яв-ся самотормозящими. Поэтому для передачи крут момента на торце хв-ков предусмотр шпоночные пазы. Крепл-е в шпинделе осущ-ся путем затяжки штревелем.

Полые конические хв-ки HSK. Изг-ся как для автом, так и для ручной смены инст-та с центрирующим каналом или с наклонными каналами для подвода сож. Коническая часть выполнена с конусностью 1:10 полая. Зажимное усилие прикладывается изнутри хв-ка.

Все хвостовые инструменты выполняются с центровыми отверстиями, которые используются в качестве базовых поверхностей, а у некоторых используются при эксплуатации.

21.Развертки. Виды, особенности конструкций.

Развертка— осевой режущий инстру­мент для повыш-я точ-ти формы и р-ров отв-я и сниж-я шерох-ти пов-ти. Бывают черновыми и чистовыми.  равен номиналу обраб отв-я.Допуск на изготовление черновой развертки указывается с полем допуска отв-я u8+разбивка.

Чистовая обеспеив поле допуска по Н6-Н11 кв.

1) в случае положит разбивки, когда при разв-и существ вероят-ть увелич отв-я Td=TD/3 Δ_РАЗБ=TD/3 – тока для развертки.

2) на практике встречается случай отриц разбивки, после обраб отв-е получатся меньше  инстр-та. (обраб нежестких тонкостенных матер и матер с высокой упругостью) Td=TD/3 Δ_РАЗБ=TD/3 Δ_ИЗНОСА=TD/2

Также существ развертки с припуском под доводку. Число зубьев всегда четное (-е расп-е) от 4 до 20. Зависит от  обраб отв-я.

С целью увелич качества обраб зубья изгот с неравном окружным шагом. Случайная погр-ть не накаплив. Разв-ки вып с прямыми зубьями, но исп-ся и винтовыми(больше равном – больше плавность)

По спос прим разв раз­дел на ручные, машин, маш-ручные. Для рем работ исп-ся разжимные ручные разв с возм регул 0,1-0,5мм

Для ручных разверток фи=1..2. для машин фи=5 (хрупкие матер), фи=15 (пласт) фи=45 (для глухих). Для обраб легких сплавов вместо конич заточки реж части исполз ступенч (увелич-е произв-ти)

Для обраб конич отв-й использ комплекты разверток. 1-я разв вып со стружкоразд канавками. Перед реж участком вып заходный участок в виде фаски.

С целью увелич эф обраб место перех реж части в калибрующ вып в виде перех кромки. У машин разв-к калибр часть цилиндр (увелич точн обраб отв-я) С целью точного изгот калибр части зубья разв-ки шлиф по периферии. При этом предусматрив возм-ть появл ленточки, т.е. участка задней пов-ти с α=0.

Уручных разв-к калибр участок может вып с неб обратн конусностью. Для машин разв после калибр вып вых участок (с обр конусн) для выхода инстр.

Источник