Конус Морзе

Для закріплення інструменту на верстатах у машинобудуванні широко застосовуються хвостовики та оправлення конічної форми, яка називається конусом Морзе. Ця проста і, водночас, надійна конструкція дозволяє швидко та максимально точно закріпити інструмент у патроні верстата.

Історія створення

Появи такої конструкції, а також походження самої назви досі покрито безліччю таємниць. Достовірно відомо, що в 1863 році американський інженер Стівен Морзе зареєстрував патент на винахід спірального свердла, такого, яке відоме нам і сьогодні. До цього для виготовлення свердла скручували загострений плоский профіль.

В описі, запатентованого Стівеном Морзе спіральному свердлі, немає жодних згадок про особливу форму хвостовика, але з якоїсь причини Бюро стандартів США внесло конічну форму до національних стандартів. Вважається, що винахідник, запатентувавши нову конструкцію свердла, направив дослідні зразки в Бюро патентів, де була помічена і оцінена ця особливість.

Згодом була створена компанія з виробництва, яка отримала його ім'я та займалася виготовленням інструменту для машинобудування. До кінця 19 століття компанія серйозно розширилася та стала одним із провідних виробників інструменту того часу. Вироблений їй продукт поставлявся до багатьох країн світу, зокрема й у Росію. За час її існування було запатентовано ще кілька винаходів, але жодне з них не було пов'язане з конічним виконанням хвостовиків інструменту. Також є відомості, що через якийсь час після заснування сам винахідник з невідомих причин покинув компанію, при цьому його ім'я в назві збереглося.

Також відомо ще кілька винахідників з прізвищем Морзе, які жили в США на той час. І, можливо, автором цього винаходу є хтось із них, але жодної інформації, що підтверджує цю версію, немає. Тому офіційним винахідником конічної форми хвостовика інструменту вважається саме Стівен Емброуз Морзе.

Особливості конструкції та основні типи конусів Морзе

Є версія, що конічна конструкція з'явилася в результаті поступової еволюції токарного, фрезерного та свердлильного інструменту в результаті вивчення впливу зносу інструменту на його характеристики та якість деталей, що випускаються. Було помічено, що в процесі роботи інструмент із циліндричним хвостовиком зношувався і починав прокручуватися в кулачках, виникали биття та відхилення інструменту.

Найбільш оптимальною формою, що дозволяє з максимальною точністю закріпити інструмент у верстаті, забезпечити швидку зміну інструменту без відхилень, а також забезпечити подачу СОЖ (мастило-охолоджуючої рідини) до робочої частини інструменту є конус.

У процесі розвитку технологій машинобудування з'явився так званий метричний конус, який відрізняється від своїх попередників постійною конусністю та кутовими розмірами. Його конусність становить 1:20, ухил – 1°51’56”, а кут – 1°51’51”, тоді як раніше конусність була змінною і варіювалася від 1:19,002 до 1:20,047.

Відповідно до класифікації, прийнятої в ГОСТах СРСР конуси Морзе прийнято розділяти на малі, великі та загального застосування.

Виходячи з особливостей конструкції, на сьогоднішній день розрізняють три типи конусів Морзе:

Випадання інструменту зі шпинделя запобігається конічній формою хвостовика і отвори в шпинделі або оправці. Додатково кріплення хвостовика з лапкою в шпинделі відбувається за рахунок входження лапки в спеціальний паз, різьбового за рахунок різьблення в торці хвостовика.

Також виготовляють інструмент з додатковими пазами і отворами для підведення СОЖ. Це найбільш актуально для сучасних верстатів із ЧПУ.

Переваги конуса Морзе

Крім можливості швидкої зміни інструменту та міцного закріплення його у верстаті, уникаючи зміщення, а відповідно і переналаштування верстата конус Морзе дає ще низку переваг.

По-перше, застосування конуса Морзе призвело до значного зменшення розмірів хвостовика інструменту без втрати надійності закріплення в верстаті.

По-друге – надає додатковий упор по осі кріплення при меншій довжині інструмента порівняно з циліндровим хвостовиком.

По-третє – суттєво знижує ймовірність заклинювання інструменту у шпинделі.

Системи позначення конусів Морзе

У Росії її країнах ближнього зарубіжжя досі прийнято класифікувати всі види конусів Морзе відповідно до радянським ГОСТам. Вони зазначені основні параметри (конусність, довжина, діаметри зовнішнього і внутрішнього конусів) кожному за виду конусів Морзе.

Навіть зараз, коли у всьому світі виробництво інструменту регламентується міжнародними стандартами ISO та DIN, позначення ГОСТ позначення в нашій країні не втратили своєї актуальності. Більше того, старі ГОСТи постійно доопрацьовуються та вдосконалюються.

На даний момент основним документом, що регламентує позначення та розміри конусів Морзе, є ГОСТ 25557-2006 «Конуси інструментальні.Основні розміри», що замінив застарілий ГОСТ 25557-82. Нижче наведено приклади позначення конусів Морзе із цього ГОСТ.

Також існують гості окремі види інструменту, у яких застосована ця конструктивна особливість. Наприклад, наведена нижче таблиця позначень оправок з конусом Морзе для свердлильних патронів (ГОСТ 2682-86).

У відповідність до сучасних міжнародних стандартів конуси Морзе поділяються на 8 видів, що позначаються маркуванням МТ і цифрами від 0 до 7 (наприклад: МТ3), у Німеччині прийнято маркування МК

Укорочені конуси Морзе

У процесі розвитку верстатобудування з'явилися верстати, в яких розміри патронів під інструмент виявилися меншими за довжину стандартних конусів Морзе, що створювало великі проблеми з підбором інструменту та встановленням його в верстат. Для таких верстатів було розроблено окремий вид укорочених конусів Морзе.

Головною особливістю таких конусів є те, що при збереженому більшому діаметрі та конусності, довжина хвостовика була зменшена. При цьому укорочені конуси завдяки збереженню своєї форми ні в чому не поступаються стандартним. Вони дозволяють також надійно закріплювати інструмент і так само швидко проводити його заміну.

Нижче наведено основні розміри укорочених конусів Морзе:

Найменування
конуса

N конуса Морзе

Конус Морзе

Конус Морзе (Morse taper) – тип конічного хвостовика інструменту, винайдений Стівеном Морзе. За допомогою хвостовика закріплюють різний металорізальний інструмент: свердла, фрези, зенкери, затискні патрони, розгортки. Конусу Морзе відповідає отвір конічної форми в задній бабці або шпинделі токарного, свердлильного, фрезерного верстата.

Інструментальний Конус Морзе одна із найпоширеніших методів кріплення, т.к.дозволяє швидко змінити інструмент у верстаті без втрати точності центрування та безпеки кріплення.

• Види хвостовиків
• Метричні
• Таблиця розмірів за ГОСТ 25557-2006
• Укорочені конуси
• Таблиця розмірів укорочених конусів
• Конус 7:24
• HSK
• CAPTO
• R8
• Інші види
• Втулки та оправки

Також популярність КМ пояснюється широким розмірним рядом – 8 стандартних (КМ0-КМ7, англ. MT0-MT7) та 9 укорочених розмірів. Завдяки цьому конічний хвостовик можна використовувати для різноманітного металорізального інструменту, пристосувань та верстатного оснащення. Конусність варіюється від 1:19,002 до 1:20,047 (при куті 2 ° 51'26 до 3 ° 00'52 і при ухилі від 1 ° 25'43 "до 1 ° 30'26").

Види хвостовиків Конус Морзе

Виготовлення конусів Морзе регламентують російські та зарубіжні стандарти:

• ГОСТ 25557-2016 «Конуси інструментальні. Основні розміри.»;
• ISO 296;
• DIN 228.

У російському ГОСТі немає типорозміру КМ7, замість нього рекомендовано використовувати метричний конус №80. Однак цей конус не сумісний із аналогами іноземного виробництва. Метричні та дюймові конуси взаємозамінні, за винятком різьблення хвостовика.

За виконанням хвостовик КМ може бути:

• З лапкою. Хвостовик, оснащений лапкою, закріплюють на шпинделі верстата заклинюванням. Лапку заклинює у пазу шпинделя. Наявність лапки запобігає провертанню КМ, спрощує вибивання виробу зі шпинделя.
• З різьбленням. Закріплюють на шпинделі за допомогою штревеля, який вкручують у торець конуса. Кріплення може бути виконане болтом, якщо КМ встановлюють перехідну втулку. Різьблення забезпечує надійне кріплення інструменту, спрощує вилучення конуса зі шпинделя.
• Без лапки та різьблення.Такі конуси Морзе називають хвостовиками із фіксацією тертям. Кріплення оснастки здійснюється завдяки силі тертя, що виникає, т.к. кут конуса менше сили тертя.

Метричні конуси та Конуси Морзе

Метричні конуси (Metric Taper) спроектовані для розширення діапазонів конусів Морзе у більшу та меншу сторону. Для них вибрали конусність 1:20 (кут конуса 2 51'51 ", ухил конуса 1 25 56"), типорозмір позначають по більшому діаметру в мм.

У ГОСТі 25557-2016 представлені великі (№80, 100, 120, 160, 200, англ. ME80-ME200) та зменшені метричні конуси (№4, №6).

Таблиця розмірів зовнішнього та внутрішнього конуса (за ГОСТ 25557-2006), мм

Укорочені конуси Морзе

Стандарт укорочених конусів було створено, т.к. стандартні конуси Морзе виявилися занадто довгими низки операцій. У результаті було створено 9 типорозмірів укорочених КМ, довжина яких становить приблизно від стандартних.

У позначенні укороченого варіанта встановили значення найбільшого діаметра, що вийшов після зменшення довжини за збереження співвідношення. Укорочені конуси регулює російський ГОСТ 9953-82 «Конуси інструментів укорочені. Основні розміри». Застарілий ДЕРЖСТАНДАРТ 9953-67 мав додаткові позначення, які визначали, від якої версії КМ була укорочена довжина, а також позначали літерами a та b варіанти з більш тонкою і товстою частиною конуса. У списку наведено варіанти укорочених конусів по старому ГОСТ:

• B7 (0a) - вкорочений до 14 мм КМ0
• B10 (1a), B12 (1b) - укорочений до 18 і 22 мм КМ1
• B16 (2a), B18 (2b) - укорочений до 24 і 32 мм КМ2
• B22 (3a), B24 (3b) - укорочений до 45 і 55 мм КМ3
• B32 (4b) - вкорочений до 57 мм КМ4
• B45 (5b) - вкорочений до 71 мм КМ5

Основні розміри укорочених конусів Морзе

Умовні позначення хвостовиків

Залежно від конструкції хвостовика, Конус Морзе може мати додаткові позначення.

Для хвостовиків внутрішнього типу:

• BI – з пазом;
• AI - отвір по осі;
• BIK – з пазом та отвором для підведення СОЖ;
• AIK – з отвором та отвором для СОЖ.

Для хвостовиків зовнішнього типу:

• BE – з лапкою;
• AE – з отвором;
• AEK – з різьбленням та отвором для СОЖ;
• BEK – з лапкою та отвором для СОЖ.