Un cono de máquina es un sistema para asegurar herramientas de corte o portaherramientas en el eje de una máquina herramienta o herramienta eléctrica . Un miembro macho de forma cónica (es decir, con forma cónica ) encaja en el receptáculo hembra, que tiene una forma cónica coincidente de igual ángulo .
Casi todos los husillos de las máquinas herramienta y muchos husillos de las herramientas eléctricas tienen un cono como método principal de fijación de las herramientas. Incluso en muchas prensas de taladro , taladros manuales y tornos, que tienen mandriles (como un portabrocas o portabrocas ), el portabrocas está unido por un cono. En taladros, taladradoras y fresadoras , el miembro macho es el vástago de la herramienta o el vástago del portaherramientas, y el casquillo hembra es integral con el husillo. En tornos , el macho puede pertenecer a la herramienta o al husillo; las narices de los husos pueden tener conos masculinos, conos femeninos o ambos.
Explicación
Los operadores de máquinas herramienta deben poder instalar o quitar brocas de herramientas rápida y fácilmente. Un torno , por ejemplo, tiene un husillo giratorio en su cabezal, en el que se puede querer montar un impulsor de dientes rectos o trabajar en una pinza . Otro ejemplo es una prensa taladradora , a la que un operador puede querer montar una broca directamente, o usando un portabrocas.
Prácticamente todas las fresadoras , desde las máquinas manuales más antiguas hasta las máquinas CNC más modernas , utilizan herramientas que se pilotean sobre una superficie cónica.
El cono de la máquina es un sistema de montaje de herramientas simple, de bajo costo, altamente repetible y versátil. Proporciona indexabilidad , ya que las herramientas se pueden cambiar rápidamente pero están ubicadas con precisión tanto concéntrica como axialmente por el cono. También permite una transmisión de alta potencia a través de la interfaz, que es necesaria para el fresado.
Los conos de la máquina se pueden agrupar en clases de auto-sujeción y auto-liberación . Con los conos autoportantes, el macho y la hembra se encajan y se unen entre sí en la medida en que las fuerzas de perforación se pueden resistir sin una barra de tiro, y la herramienta permanecerá en el husillo cuando esté inactiva. Se saca con una cuña cuando se necesita un cambio de herramienta. Los cono Morse y Jacobs son un ejemplo de la variedad autosuficiente. Con conos de liberación automática, el macho no se pegará a la hembra sin una barra de tiro que lo sujete allí. Sin embargo, con una buena fuerza en la barra de tiro, está sólidamente inmóvil. NMTB / CAT , BT y HSK son ejemplos de la variedad de liberación automática.
Para cargas ligeras (como las encontradas por un contrapunto de torno o una taladradora), las herramientas con conos autoportantes simplemente se deslizan sobre o dentro del husillo; la presión del eje contra la pieza de trabajo empuja el vástago cónico firmemente en el agujero cónico. La fricción en toda la superficie de la interfaz proporciona una gran cantidad de transmisión de par , por lo que no se requieren ranuras ni llaves.
Para usar con cargas pesadas (como las que encuentra el husillo de una fresadora), generalmente hay una llave para evitar la rotación y / o una sección roscada, que se acopla mediante una barra de tiro que se acopla a las roscas o la cabeza de un perno está atornillado en ellos. A continuación, se aprieta la barra de tiro, introduciendo el vástago firmemente en el eje. La barra de tiro es importante en las fresadoras, ya que el componente de fuerza transversal haría que la herramienta se balanceara fuera del cono.
Todos los conos de la máquina son sensibles a las virutas , mellas (abolladuras) y suciedad. No se ubicarán con precisión, y la variedad autosuficiente no se mantendrá de manera confiable, si tales problemas interfieren con el asiento del macho en la hembra con un contacto firme sobre toda la superficie cónica. Los maquinistas están capacitados para mantener limpias las velas y manipularlas de manera que eviten que otras herramientas las rompan. Los ciclos de cambio de herramientas CNC generalmente incluyen un chorro de aire comprimido mientras se cambia un portaherramientas por el siguiente. El chorro de aire tiende a expulsar las virutas que, de otro modo, podrían terminar interfiriendo entre el portaherramientas y el husillo.
Usar
Las herramientas con un vástago cónico se insertan en un casquillo cónico correspondiente y se empujan o tuercen en su lugar. Luego son retenidos por fricción. En algunos casos, el ajuste por fricción debe hacerse más fuerte, como con el uso de una barra de tiro , esencialmente un perno largo que sujeta la herramienta en el casquillo con más fuerza de la que es posible por otros medios.
Se debe tener precaución en la situación habitual de una máquina perforadora o un torno, que no proporciona una barra de tiro para encajar el cono, si se utiliza una herramienta que requiera un par elevado pero que proporcione poca resistencia axial. Un ejemplo sería el uso de una broca de gran diámetro para agrandar ligeramente un agujero existente. En esta situación, puede haber una carga rotatoria considerable. Por el contrario, la acción de corte requerirá muy poco empuje o fuerza de avance. El empuje ayuda a mantener asentado el cono y proporciona un acoplamiento de fricción esencial.
La espiga no está diseñada para resistir fuerzas de torsión que son suficientes para hacer que el cono se deslice y, con frecuencia, se romperá en esta situación. Esto permitirá que la herramienta gire en el cono hembra, lo que probablemente la dañe. Hay disponibles escariadores de cono Morse para aliviar daños menores.
Los vástagos cónicos se "pegan" en un encaje mejor cuando tanto el vástago como el encaje están limpios. Los mangos se pueden limpiar con un paño, pero los enchufes, que son profundos e inaccesibles, se limpian mejor con una herramienta de limpieza cónica especializada que se inserta, retuerce y retira.
Las herramientas de mango cónico se extraen de un dado utilizando diferentes enfoques, según el diseño del dado. En las prensas taladradoras y herramientas similares, la herramienta se quita insertando un bloque de metal en forma de cuña llamado "deriva" en un orificio transversal de forma rectangular a través del casquillo y golpeándolo. A medida que la sección transversal de la deriva se hace más grande cuando la deriva se empuja más hacia adentro, el resultado es que la deriva, que se apoya contra el borde principal de la espiga, empuja la herramienta hacia afuera. En muchos contrapuntos de torno , la herramienta se quita retirando completamente la canilla en el contrapunto, lo que lleva la herramienta contra el extremo del tornillo de avance o un espárrago interno, separando el cono y soltando la herramienta. Cuando la herramienta está retenida por una barra de tiro, como en algunos husillos de molino, la barra de tiro se desenrosca parcialmente con una llave y luego se golpea con un martillo, que separa el cono, en cuyo punto la herramienta se puede desenroscar y quitar. Algunos husillos de fresado tienen una barra de tiro cautiva que expulsa la herramienta cuando se desenrosca activamente más allá de la etapa suelta; estos no requieren tocar. Para enchufes simples con acceso abierto al extremo posterior, se inserta un punzón de deriva axialmente desde atrás y se extrae la herramienta.
Tipos
Hay muchos conos estándar, que difieren según lo siguiente:
- el diámetro en el extremo pequeño del cono truncado ("el diámetro menor")
- el diámetro en el extremo grande del cono truncado ("el diámetro mayor") y
- la distancia axial entre los dos extremos del cono truncado.
Los estándares se agrupan en familias que pueden incluir diferentes tamaños. La puesta a punto dentro de una familia puede ser consistente o no. Los conos de Jarno y NMTB son consistentes, pero las familias de Jacobs y Morse varían.
Hay adaptadores disponibles para permitir el uso de un tipo de herramienta cónica, por ejemplo, Morse, en una máquina con un cono diferente, por ejemplo, R8 o viceversa, y adaptadores más simples que consisten en un manguito cónico externo e interno para permitir que una pequeña herramienta Morse utilizarse en una máquina de mayor diámetro.
Uno de los primeros usos de los conos fue montar brocas directamente en máquinas herramienta, como en el contrapunto de un torno, aunque más tarde se desarrollaron portabrocas que sostenían brocas de vástago paralelo.
Marrón y Sharpe
Los cono Brown & Sharpe , estandarizados por la empresa del mismo nombre, son una alternativa al cono Morse más común. Al igual que el Morse, estos tienen una serie de tamaños, del 1 al 18, siendo el 7, el 9 y el 11 los más habituales. La conicidad real en estos se encuentra dentro de un rango estrecho cercano a .500 pulgadas por pie.
Tamaño | Lg. Dia. | Sm. Dia. | Largo | Conicidad (pulg / pie) | Conicidad (pulg / pulg) |
---|---|---|---|---|---|
1 | 0.2392 | 0,2000 | 0,94 | 0.5020 | 0.04183 |
2 | 0.2997 | 0,2500 | 1,19 | 0.5020 | 0.04183 |
3 | 0.3753 | 0.3125 | 1,50 | 0.5020 | 0.04183 |
4 | 0.4207 | 0.3500 | 1,69 | 0.5024 | 0.04187 |
5 | 0.5388 | 0.4500 | 2.13 | 0.5016 | 0.04180 |
6 | 0.5996 | 0.5000 | 2,38 | 0.5033 | 0.04194 |
7 | 0,7201 | 0,6000 | 2,88 | 0.5010 | 0.04175 |
8 | 0.8987 | 0,7500 | 3,56 | 0.5010 | 0.04175 |
9 | 1.0775 | 0.9001 | 4.25 | 0.5009 | 0.04174 |
10 | 1.2597 | 1.0447 | 5,00 | 0.5161 | 0.04301 |
11 | 1.4978 | 1.2500 | 5,94 | 0.5010 | 0.04175 |
12 | 1.7968 | 1.5001 | 7.13 | 0,4997 | 0.04164 |
13 | 2.0731 | 1.7501 | 7.75 | 0.5002 | 0.04168 |
14 | 2.3438 | 2.0000 | 8.25 | 0.5000 | 0.04167 |
15 | 2.6146 | 2.2500 | 8,75 | 0.5000 | 0.04167 |
dieciséis | 2.8854 | 2.5000 | 9.25 | 0.5000 | 0.04167 |
17 | 3.1563 | 2.7500 | 9,75 | 0.5000 | 0.04167 |
18 | 3.4271 | 3.0000 | 10.25 | 0.5000 | 0.04167 |
Jacobs
El cono Jacobs (abreviado JT) se usa comúnmente para asegurar los mandriles de la prensa de perforación a un eje . Los ángulos de conicidad no son consistentes y varían de 1.41 ° por lado para # 0 (y el oscuro # 2+1 ⁄ 2 ) a 2,33 ° por lado para el n. ° 2 (y el n. ° 2 corto).
También hay varios tamaños entre el n. ° 2 y el n. ° 3: n. ° 2 corto, n. ° 6 y n. ° 33.
Afilar | Pequeño extremo | Gran final | Largo |
---|---|---|---|
# 0 | 0,22844 pulgadas (5,8024 mm) | 0,2500 pulg. (6,3500 mm) | 0,43750 pulgadas (11,113 mm) |
# 1 | 0.33341 pulgadas (8.4686 mm) | 0,3840 pulg. (9,7536 mm) | 0,65625 pulg. (16,669 mm) |
# 2 | 0,48764 pulgadas (12,386 mm) | 0.5590 pulgadas (14.199 mm) | 0,87500 pulgadas (22,225 mm) |
# 2 Corto | 0,48764 pulgadas (12,386 mm) | 0,5488 pulgadas (13,940 mm) | 0,75000 pulgadas (19,050 mm) |
# 2+1 ⁄ 2 | 0,625 pulg. (15,875 mm) | 0,677 pulg. (17,196 mm) | 1.055 pulg. (26.797 mm) |
# 3 | 0,74610 pulgadas (18,951 mm) | 0,8110 pulgadas (20,599 mm) | 1.21875 pulgadas (30.956 mm) |
# 4 | 1.0372 pulg. (26.345 mm) | 1,1240 pulgadas (28,550 mm) | 1,6563 pulg. (42,070 mm) |
# 5 | 1.3161 pulg. (33.429 mm) | 1,4130 pulgadas (35,890 mm) | 1.8750 pulgadas (47.625 mm) |
# 6 | 0,6241 pulg. (15,852 mm) | 0,6760 pulgadas (17,170 mm) | 1.0000 pulg. (25.400 mm) |
# 33 | 0.5605 pulg. (14.237 mm) | 0,6240 pulgadas (15,850 mm) | 1.0000 pulg. (25.400 mm) |
Jarno
Los conos de Jarno utilizan un esquema muy simplificado. La tasa de ahusamiento es 1:20 de diámetro, en otras palabras 0,600 "de diámetro por pie, 0,050" de diámetro por pulgada. Los conos van desde el número 2 al número 20. El diámetro del extremo grande en pulgadas es siempre el tamaño del cono dividido por 8, el extremo pequeño es siempre el tamaño del cono dividido por 10 y la longitud es el tamaño del cono dividido por 2. Por ejemplo, un Jarno # 7 mide 0.875 "(7/8) en el extremo grande. El extremo pequeño mide 0.700" (7/10) y la longitud es 3.5 "(7/2).
El sistema fue inventado por Oscar J. Beale de Brown & Sharpe .
Afilar | Gran final | Extremo pequeño | Largo | Cono / pie | Ahusado / adentro | Ángulo desde el centro / ° |
---|---|---|---|---|---|---|
# 2 | 0,2500 | 0,2000 | 1,00 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
# 3 | 0.3750 | 0.3000 | 1,50 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
# 4 | 0.5000 | 0,4000 | 2,00 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
# 5 | 0,6250 | 0.5000 | 2,50 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
# 6 | 0,7500 | 0,6000 | 3,00 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
# 7 | 0.8750 | 0,7000 | 3,50 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
# 8 | 1,0000 | 0,8000 | 4,00 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
# 9 | 1,1250 | 0.9000 | 4.50 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
# 10 | 1.2500 | 1,0000 | 5,00 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
# 11 | 1,3750 | 1.1000 | 5.50 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
# 12 | 1.5000 | 1.2000 | 6,00 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
# 13 | 1,6250 | 1.3000 | 6,50 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
# 14 | 1,7500 | 1.4000 | 7.00 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
#15 | 1.8750 | 1.5000 | 7,50 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
#dieciséis | 2.0000 | 1.6000 | 8.00 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
# 17 | 2.1250 | 1.7000 | 8,50 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
# 18 | 2.2500 | 1.8000 | 9.00 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
# 19 | 2.3750 | 1.9000 | 9,50 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
# 20 | 2.5000 | 2.0000 | 10.00 | .6000 | .0500 | 1.4321 |
morse
El cono Morse fue desarrollado por Stephen A. Morse , con sede en New Bedford, Massachusetts, a mediados de la década de 1860. [1] Desde entonces, ha evolucionado para abarcar tamaños cada vez más pequeños y ha sido adoptado como estándar por numerosas organizaciones, incluida la Organización Internacional de Normalización (ISO) como ISO 296 y el Instituto Alemán de Normalización (DIN) como DIN 228. -1. Es uno de los tipos más utilizados y es particularmente común en el vástago de brocas helicoidales de mango cónico y escariadores mecánicos, en los husillos de las prensas de perforación industriales y en los contrapuntos de los tornos. El ángulo cónico del cono Morse varía algo con el tamaño, pero suele ser de 1,49 grados (alrededor de 3 grados incluidos).
Algunos implantes totales de cadera ortopédicos modulares utilizan un cono Morse para unir los componentes. [2] Del mismo modo, algunos implantes dentales utilizan un cono Morse para conectar los componentes. [3]
Tamaños
Los cono Morse vienen en ocho tamaños identificados por números enteros entre 0 y 7, y un tamaño medio (4 1/2 - muy rara vez se encuentran y no se muestran en la tabla). A menudo, la designación se abrevia como MT seguida de un dígito, por ejemplo, un número de cono Morse 4 sería MT4. El cono MT2 es el tamaño que se encuentra con mayor frecuencia en las prensas de taladro hasta 1 ⁄ 2 "de capacidad. Las versiones de talón (corto), el mismo ángulo cónico pero un poco más de la mitad de la longitud habitual, se encuentran ocasionalmente para los tamaños de números enteros del 1 al 5. Existen estándares para estos, que entre otras cosas a veces son se utiliza en las existencias de cabezales de torno para conservar un orificio pasante de husillo más grande.
Tipos finales
Los cono Morse son de la variedad autosujetante y pueden tener tres tipos de extremos:
- espiga (ilustrada) para facilitar la extracción con una deriva
- roscado para mantenerse en su lugar con una barra de tiro
- plano (sin espiga ni sección roscada)
Los conos autoportantes se basan en una gran preponderancia de la carga axial sobre la carga radial para transmitir pares elevados. Pueden surgir problemas al usar brocas grandes en relación con el vástago, si el orificio piloto es demasiado grande. El estilo roscado es esencial para cualquier carga lateral, particularmente fresado. La única excepción es que estas situaciones desfavorables pueden simularse para eliminar un vástago atascado. Permitir el parloteo ayudará a soltar el agarre. El ángulo cónico agudo (estrecho) puede provocar un atasco con cargas axiales pesadas o durante períodos prolongados.
Ocasionalmente se ven fresas de extremo con un vástago cónico Morse con espiga: por seguridad, se deben usar con un collar en C o similar, encajando en el cuello entre el cortador y el vástago, y tirando hacia atrás contra el extremo grande del cono.
El cono en sí es de aproximadamente 5/8 "por pie, pero las proporciones y dimensiones exactas para los distintos tamaños de cono de espiga se dan a continuación.
Dimensiones
Número de cono Morse | Afilar | A | B (máx.) | C (máx.) | D (máx.) | E (máx.) | F | GRAMO | H | J | K |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0 | 1: 19,212 | 9.045 | 56,5 | 59,5 | 10,5 | 6 | 4 | 1 | 3 | 3.9 | 1 ° 29 '26 " |
1 | 1: 20.047 | 12.065 | 62 | 65,5 | 13 | 8.7 | 5 | 1.2 | 3,5 | 5.2 | 1 ° 25 '43 " |
2 | 1: 20.020 | 17.780 | 75 | 80 | dieciséis | 13,5 | 6 | 1,6 | 5 | 6.3 | 1 ° 25 '49 " |
3 | 1: 19,922 | 23.825 | 94 | 99 | 20 | 18,5 | 7 | 2 | 5 | 7,9 | 1 ° 26 '16 " |
4 | 1: 19,254 | 31.267 | 117,5 | 124 | 24 | 24,5 | 8 | 2.5 | 6.5 | 11,9 | 1 ° 29 '15 " |
5 | 1: 19.002 | 44.399 | 149,5 | 156 | 29 | 35,7 | 10 | 3 | 6.5 | 15,9 | 1 ° 30 '26 " |
6 | 1: 19.180 | 63.348 | 210 | 218 | 40 | 51 | 13 | 4 | 8 | 19 | 1 ° 29 '36 " |
7 | 1: 19,231 | 83.058 | 285,75 | 294,1 | 34,9 | - | - | 19.05 | - | 19 | 1 ° 29 '22 " |
B Tapers
Los conos de la serie B son un estándar DIN (DIN 238) que se usa típicamente para colocar mandriles en sus ejes, como la antigua serie de conos Jacobs. Cada cono de la serie B es efectivamente el extremo pequeño o grande de un cono Morse:
- B10 = extremo pequeño de MT1 (D = 10.095 mm)
- B12 = extremo grande de MT1 (D = 12.065 mm)
- B16 = extremo pequeño de MT2 (D = 15,733 mm)
- B18 = extremo grande de MT2 (D = 17,780 mm)
- B22 = extremo pequeño de MT3 (D = 21,793 mm)
- B24 = extremo grande de MT3 (D = 23,825 mm)
El número después de la B es el diámetro (D) del extremo grande del cono redondeado al mm más cercano, y 'aproximadamente' 1 mm más grande que el extremo grande del casquillo (~ 2 mm en el caso de B22 y B24) [4] [5] [6]
Familia de cono NMTB
La Asociación Nacional de Constructores de Máquinas Herramienta (ahora llamada Asociación para la Tecnología de Fabricación) definió un cono pronunciado que se usa comúnmente en las fresadoras. La conicidad se conoce de diversas formas como NMTB, NMT o NT. La conicidad es de 3.500 pulgadas por pie y también se conoce como "7 en 24" o 7/24; el ángulo calculado es de 16,5943 grados. [7] Todas las herramientas NMTB tienen este cono, pero las herramientas vienen en diferentes tamaños: NMTB-10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 y 60. Estos conos aparentemente también se especificaron en ASA (ahora ANSI ) B5.10-1943.
NMTB es un cono de "liberación automática" o "rápido". A diferencia de los conos de autosujeción más agudos anteriores, dichos conos no están diseñados para transmitir un par elevado; los pares elevados se llevan a cabo accionando llaves que encajan en las ranuras de la brida. [8] [9] El propósito es permitir un cambio rápido y fácil entre diferentes herramientas (ya sea automáticamente o manualmente) mientras se asegura que la herramienta o el portaherramientas estarán conectados de manera firme y rígida al husillo y coaxial con él con precisión. El extremo más grande adyacente a la herramienta proporciona más rigidez de lo que es posible con los conos Morse o R8 instalados en máquinas comparables.
La patente 1794361 (presentada el 25 de marzo de 1927) describe formas de herramientas y husillos de fresadora que utilizan un cono pronunciado. [10] La patente se asignó a Kearney & Trecker Corporation, Brown & Sharpe y Cincinnati Milling Machine Company . La patente quería un cono que liberara libremente la herramienta y descubrió que un cono de 3,5 en 12 tenía esa propiedad. [11] La patente también usó las llaves y ranuras y una cola en el vástago de la herramienta para evitar que el vástago de la herramienta se cayera del eje de un molino horizontal mientras el operador conectaba la barra de tiro. [11]
ANSI B5.18-1972 especifica algunas dimensiones esenciales para los husillos de las máquinas de fresado y los vástagos de las herramientas que utilizan conos de tamaño 30, 40, 45, 50, 60. [12] Las especificaciones describen la posición de la chaveta y la brida y la rosca del sorteo. -en el perno que sujeta el vástago en el eje.
El herramental se conoce como cambio rápido; Asociación Nacional de Constructores de Máquinas Herramienta, 1927; NMTB; Cono de máquina estándar americano, ANSI B5.18; DIN 2080 / IS 2340; ISO R 290-2583. [13] Existen ligeras variaciones en las roscas y bridas (JIS B 6339: MAS 403); y las normas europeas (p. ej., conicidad ISO ) utilizan roscas métricas.
Los vástagos de la herramienta NMTB tenían el cono de 7 en 24, pero también tenían una cola de diámetro constante (piloto) en el extremo del vástago que se describió en la patente de 1927. Las variaciones de diseño posteriores dejaron caer la cola (acortando el vástago) y colocaron una ranura en V en la brida que ayudó al cambio automático de herramientas. Los diseños modernos comenzaron a usar barras de tracción eléctricas que sujetaban pernos de tracción (también conocidos como perillas de retención) que se atornillaban en el vástago de la herramienta en lugar de barras de tracción atornilladas. La barra de tracción eléctrica sujetaría el perno de tracción en lugar de atornillarse en el vástago de la herramienta.
Los diseños de portaherramientas más modernos se conocieron como Caterpillar "V-Flange", CAT, V-Flange, ANSI B5.50, SK, ISO, International (INT), BT, ISO 7388-1, DIN 69871, NFE 62540. Una vez nuevamente, hay ligeras variaciones en las herramientas. [13] Aunque las dimensiones básicas del cono son las mismas, existen diferencias en las bridas, los tamaños de rosca de entrada y los pernos de tracción; las versiones internacionales utilizan tamaños métricos.
Cono HSK
Los portaherramientas HSK se desarrollaron a principios de la década de 1990. HSK son las siglas de Hohlschaftkegel ; Alemán para "cono de vástago hueco".
Los conos pronunciados tienden a aflojarse a alta velocidad, ya que sus vástagos sólidos son más rígidos que los husillos en los que encajan, por lo que bajo una alta fuerza centrífuga, el husillo se expande más que el portaherramientas, lo que cambia la longitud total: es decir, a medida que el husillo se 'expande' el portaherramientas tiende a moverse más profundamente en el husillo en el eje z, lo que puede provocar la producción de piezas que están fuera de tolerancia. El vástago hueco de HSK es deliberadamente delgado y flexible, por lo que se expande más que el eje y se aprieta cuando gira a alta velocidad. Además, el soporte HSK es de doble contacto: se acopla con el husillo tanto en el cono y en la parte superior de la brida, lo que evita el movimiento axial cuando se produce el crecimiento térmico y / o la fuerza centrífuga del husillo.
La flexibilidad también se utiliza para proporcionar una ubicación axial precisa. Un portaherramientas HSK tiene un vástago cónico y una brida con una superficie de contacto. El vástago es corto (aproximadamente la mitad de largo que otros conos de la máquina), con un cono poco profundo (una proporción de 1:10) y un poco demasiado grande para permitir que la brida se asiente completamente en el casquillo. Las paredes delgadas, el vástago corto y el cono poco profundo proporcionan una gran abertura en la parte posterior de la herramienta. Un collar de expansión encaja allí y se acopla con un chaflán de 30 ° dentro del vástago. A medida que la barra de tiro se retrae, expande el collar y tira del vástago hacia el interior del casquillo, comprimiendo el vástago hasta que la brida se asienta contra la parte delantera del eje. Esto proporciona una conexión rígida y repetible porque utiliza la fuerza centrífuga dentro del eje. A medida que aumentan las fuerzas centrífugas, la pinza expansiva dentro del HSK obliga a las paredes del vástago del portaherramientas a permanecer en contacto con la pared del husillo.
El diseño HSK se desarrolló como un estándar no propietario. El grupo de trabajo que elaboró el estándar HSK estaba formado por representantes del mundo académico, la Asociación Alemana de Fabricación de Herramientas y un grupo de empresas internacionales y usuarios finales. Los resultados fueron las normas DIN alemanas 69063 para el husillo y 69893 para el vástago. El grupo de trabajo de HSK no adoptó un diseño de producto específico, sino un conjunto de estándares que definían los portaherramientas HSK para diferentes aplicaciones. El grupo definió un total de seis formas de mango HSK, en 9 tamaños.
Los tamaños se identifican por el diámetro de la brida del vástago en milímetros. Estos diámetros se toman de la serie R10 'de números preferidos , de 25 a 160 mm.
Hoy en día, las formas del vástago se designan con las letras A a F y T. Las principales diferencias entre las formas son las posiciones de las ranuras de transmisión, las ranuras de ubicación de las pinzas, los orificios de refrigeración y el área de la brida.
A es la forma básica. El vástago en forma de B es una variante para aplicaciones de alto par y tiene una brida un tamaño más grande en relación con el diámetro del eje. (Por lo tanto, un vástago A-40 encajará en un casquillo B-50).
Las formas C y D son variantes simplificadas de A y B para uso manual, eliminando características para acomodar cambiadores de herramientas automáticos como una ranura en V y ranuras de orientación asociadas, y un hueco para un chip RFID.
Las bridas y conos de las formas E y F son similares a las formas A y B, pero están diseñadas para el mecanizado a muy alta velocidad (20.000 rpm y más) de materiales ligeros al eliminar todas las características asimétricas para minimizar el desequilibrio y la vibración.
ASME B5 .62 "Herramientas cónicas huecas con contacto de brida-cara" [14] e ISO 12164-3: 2014 "Dimensiones de vástagos para herramientas estacionarias" [15] incluyen una forma adicional T, que es bidireccionalmente compatible con la forma A, pero tiene una tolerancia mucho más estricta en los anchos de las chavetas y los chaveteros utilizados para la alineación angular. Esto permite sujetar con precisión las herramientas de torno no giratorias . [dieciséis]
Una conexión HSK depende de una combinación de fuerzas de sujeción axiales e interferencia del vástago cónico. Todas estas fuerzas son generadas y controladas por los parámetros de diseño de los componentes de acoplamiento. Tanto el vástago como el husillo deben tener conos y caras que coincidan con precisión y que estén en escuadra con el eje del cono. Hay varios métodos de sujeción HSK. Todos utilizan algún mecanismo para amplificar la acción de sujeción de segmentos de pinza igualmente espaciados. Cuando el portaherramientas se sujeta al husillo, la fuerza de la barra de tiro produce un contacto firme de metal con metal entre el vástago y el DI de la unidad de sujeción. Una aplicación adicional de fuerza en la barra de tracción bloquea positivamente los dos elementos juntos en una junta con un alto nivel de rigidez radial y axial. A medida que giran los segmentos de la pinza, el mecanismo de sujeción gana fuerza centrífuga. El diseño HSK realmente aprovecha la fuerza centrífuga para aumentar la fuerza de la articulación. La fuerza centrífuga también hace que las paredes delgadas del vástago se desvíen radialmente a una velocidad más rápida que las paredes del eje. Esto contribuye a una conexión segura al garantizar un fuerte contacto entre el vástago y el eje. Las industrias automotriz y aeroespacial son los mayores usuarios de portaherramientas HSK. Otra industria que está experimentando un uso cada vez mayor es la industria de moldes y matrices.
R8
Este cono fue diseñado por Bridgeport Machines, Inc. para su uso en sus fresadoras. Los conos R8 no son autosujetantes, por lo que requieren una barra de tiro que se extienda a través del eje hasta la parte superior de la máquina para evitar que se aflojen cuando se encuentran fuerzas laterales. También están codificados (ver imagen) para evitar la rotación durante la inserción y extracción, aunque es el cono el que transmite la torsión en uso. La rosca de la barra de tiro es típicamente 7 ⁄ 16 ″ –20 tpi ( UNF ). El ángulo del cono es de 16 ° 51 ′ (16.85 °) con un diámetro exterior de 1.25 ″ y una longitud de 15 ⁄ 16 ″. [17] (fuente, fabricante de Bridgeport) El diámetro de la porción de ubicación paralela no es un tamaño de "fracción de pulgada" como las otras dimensiones y es de 0.949 ″ a 0.9495 ″.
Las herramientas con un cono R8 se insertan directamente en el husillo de la máquina. Las pinzas R8 se utilizan normalmente para sujetar herramientas con vástagos redondos, aunque se puede sujetar cualquier forma si la pinza tiene la forma correspondiente cortada. Las pinzas tienen un orificio de precisión con ranuras de compresión axial para sujetar herramientas de corte y están roscadas para la barra de tiro. El sistema R8 se usa comúnmente con pinzas que varían en tamaño desde 1 ⁄ 8 ″ a 3 ⁄ 4 ″ de diámetro o portaherramientas con el mismo diámetro o un poco más grande. Las pinzas o portaherramientas se colocan directamente en el eje y la barra de tiro se aprieta en la parte superior de la pinza o portaherramientas desde arriba del eje. Otras herramientas como portabrocas, cortadores de mosca, cortadores de plaquitas indexables, etc. pueden tener un vástago cónico R8 integrado o agregado a la herramienta.
El cono R8 se encuentra comúnmente en Bridgeport y molinos de torreta similares de los EE. UU., O en copias (muy comunes) de estos molinos de otros lugares. La popularidad se debe en gran parte al éxito de Bridgeport y otros molinos que fueron modelados y producidos a lo largo de gran parte del siglo XX.
Ver también
- Arrojar
- Coronilla
Referencias
- ^ Historia de las herramientas de corte Morse Archivado el 10 de mayo de 2015 en la Wayback Machine .
- ^ Schramm, M .; Wirtz, DC; Holzwarth, U .; Pitto, RP (abril de 2000). "La unión cónica Morse en el reemplazo de cadera de revisión modular - un análisis biomecánico y de recuperación". Biomed Tech (Berl) . 45 (4): 105–9. doi : 10.1515 / bmte.2000.45.4.105 . PMID 10829545 . S2CID 21186374 .
- ^ Shafie, Hamid R. (9 de julio de 2014). Manual clínico y de laboratorio de pilares para implantes dentales . John Wiley e hijos. ISBN 9781118928530.
- ^ http://www.jacobschuck.com/MagentoShare/media/documents/jacobs-technical-information.pdf
- ^ http://www.arceurotrade.co.uk/projects/Info/Drill-Chuck-Taper-Dimensions.html
- ^ http://eshop.roehm.biz/media/attachment/file/d/c/dc0001765.pdf
- ^ El ángulo del cono es 2 atan (7/48) .
- ^ Burlingame, Luther D. (diciembre de 1918), "Standards for Large Taper Shanks and Sockets" , Journal of the American Society of Mechanical Engineers , 40 (12): 1014-1016,
Como se muestra en la Tabla 1, los cónicos bien establecidos para vástagos y enchufes ahora en uso varían de 1 ⁄ 2 pulgada a 1 pulgada o más por pie, la tendencia es usar un ahusamiento algo más pronunciado para los tamaños más grandes que para los pequeños, tal vez porque con ahusamientos pequeños, la propensión al deslizamiento producido por el trabajo no es tan grande. grande y el "mordisco" del cono cuando se fuerza en el encaje es suficiente para asegurar una conducción eficaz. En los tamaños más grandes, se deben proporcionar espigas o lengüetas para ayudar a clavar y en los tamaños aún más grandes se necesitan llaves de alguna forma, ya que, a menos que el ángulo de conicidad sea muy leve, las espigas pueden torcerse. Cuando se proporcionan tales medios auxiliares de impulsión, el ahusamiento puede hacerse más empinado, dando la ventaja de que las piezas se pueden separar más fácilmente.
- ^ Armitage y col. 1931 , pág. 3 que dice: "El [vástago de la herramienta] ahora está firmemente acoplado con el eje, las porciones cónicas complementarias sirven para asegurar una alineación axial precisa, mientras que las chavetas y ranuras complementarias sirven para impulsar el [vástago de la herramienta] desde el eje en cualquier dirección de rotación y la [barra de tiro] retiene el [vástago de la herramienta] firmemente asentado en esa posición ".
- ^ US 1794361 , Armitage, Joseph B .; Edward J. Kearney & Benjamin P. Graves et al., "Milling Machine Spindle and Tool", publicado el 3 de marzo de 1931
- ^ a b Armitage y col. 1931 , pág. 2
- ^ Manual de maquinaria (22ª ed.), Industrial Press, 1987, págs. 1748-1752, ISBN 0-8311-1155-0
- ^ a b http://www.tools-n-gizmos.com/specs/Tapers.html
- ^ Herramientas cónicas huecas con contacto de brida-cara, ASME B5.62 , Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos
- ^ ISO 12164-3: 2014 "Interfaz cónica hueca con superficie de contacto de brida — Parte 3: Dimensiones de los vástagos para herramientas estacionarias"
- ^ "¿Qué es HSK-T?" (PDF) . NT Tool Co. 9 de octubre de 2014 . Consultado el 9 de febrero de 2018 .
- ^ Dimensiones del cono de la máquina herramienta: Bridgeport R8 y Deckel Int40
Fuentes
- Máquinas herramienta: cono autoportantes para mangos de herramientas , ISO, 1991, ISO 296: 1991
enlaces externos
- Hermosa descripción de hierro de los cono
- Identifique rápidamente su cono Morse
- http://www.tools-n-gizmos.com/specs/Tapers.html (descripción de varios portaherramientas)
- https://web.archive.org/web/20110316155700/http://www.timgoldstein.com/CAD_CAM/tapers.htm (descripción de varios portaherramientas)
- http://www.dlindustrial.com/profiles/blogs/steep-tapers-fast-tapers-at3-and-what-it-means (blog sobre cómo sostener / liberar conicidades y tolerancia; afirma que la conicidad, no las llaves y las ranuras hacen la conducción ; algunos errores)