Конус BT30, BT40, BT50 и штревели: размеры и отличия

У конуса BT40 диаметр по базовой плоскости 44,45 мм, фланец 63 мм и резьба M16 под штревель, у BT30 и BT50 соответственно 31,75 и 69,85 мм, фланцы 46 и 100 мм, резьба M12 и M24. Все три размера относятся к конусу 7:24 по японскому стандарту MAS 403 (JIS B 6339). С европейским SK (DIN 69871) у BT общий конус, но другой фланец и другие штревели, поэтому оправки не взаимозаменяемы. Штревель выбирают не по размеру конуса, а по паспорту конкретного станка.

Как работает конус 7:24

Конусность 7:24 означает, что диаметр меняется на 7 мм на каждые 24 мм длины. Угол при вершине около 16,6°. Такой конус не самотормозящий: без усилия тяги он не держится в шпинделе и легко выходит из него, когда механизм зажима отпускает оправку. Для автоматической смены инструмента это и нужно.

Работу делят три элемента. Конус центрирует оправку по оси шпинделя. Механизм зажима через цангу или шарики тянет оправку за штревель и прижимает её конус к конусу шпинделя. Крутящий момент передают поводковые сухари шпинделя, которые входят в пазы на фланце оправки. Кольцевая V-образная канавка на фланце нужна автооператору: за неё рука смены держит оправку при переносе из магазина в шпиндель.

Размеры конуса BT30, BT40 и BT50

Основные размеры хвостовика по MAS 403, в миллиметрах:

Базовая (основная) плоскость это сечение, в котором конус имеет номинальный диаметр. Положение фланца стандарт задаёт именно от неё, и у BT и SK это расстояние разное.

BT30 встречается на компактных скоростных станках, BT40 на обрабатывающих центрах среднего размера, BT50 на тяжёлых станках для силового фрезерования. Чем крупнее конус, тем жёстче соединение и больше допустимая нагрузка, но тем тяжелее оправка.

BT40, SK40, CAT40 и HSK: в чём разница

BT40 и SK40 имеют одинаковый конус 7:24 с диаметром 44,45 мм и одинаковую резьбу M16 под штревель. SK делают по DIN 69871, сейчас его заменил ISO 7388-1. BT описан в MAS 403 и JIS B 6339, в международной системе это ISO 7388-2.

Главное отличие во фланце: у BT он заметно толще, и его передний торец отстоит от базовой плоскости на 7,9 мм дальше, чем у SK. Поэтому канавка под захват автооператора оказывается в другом месте, а штревели отличаются по форме и длине. Оправку BT40 не ставят в станок под SK40 и наоборот: рука смены не захватит её правильно, а механизм зажима рассчитан на другой штревель.

Американский CAT40 (ANSI/ASME B5.50) имеет тот же конус, но дюймовую резьбу под штревель 5/8-11 UNC и свою геометрию фланца. С BT его тоже не смешивают в одном станке.

HSK устроен иначе. Это полый короткий конус 1:10, который садится в шпиндель одновременно по конусу и по торцу фланца и зажимается изнутри цангой (DIN 69893, ISO 12164). Число в обозначении равно диаметру фланца: у HSK-A63 он 63 мм. Двойной контакт даёт жёсткость и точность на высоких оборотах, но оправка HSK встаёт только в шпиндель HSK. Для шпинделей BT выпускают переходники на HSK, однако они добавляют вылет и ещё один стык.

Есть и оправки BT с двойным контактом, по конусу и торцу фланца. Они работают и в обычном шпинделе BT, а прибавку жёсткости дают только в шпинделе, рассчитанном на такой контакт.

Штревели BT: углы 45°, 60°, 90° и размеры

Штревель вкручивается в хвостовик оправки, и за его головку механизм зажима затягивает оправку в конус. По MAS 403 штревели различают по углу под головкой: 45° (тип I, MAS 1) и 60° (тип II, MAS 2). Вариант с углом 90° поставщики обозначают как тип III или MAS 3. У стандартных штревелей одного размера конуса длины и диаметры совпадают, меняется только угол.

Типовые размеры штревелей MAS 403 по каталогам производителей, в миллиметрах:

Штревели бывают глухие и со сквозным отверстием. Отверстие нужно, если станок подаёт СОЖ через шпиндель: тогда штревель уплотняют кольцом, а способ уплотнения может отличаться даже у станков одной модели. Затягивают штревель динамометрическим ключом с моментом из паспорта станка или каталога штревеля. Для ориентира: в каталоге HOLEX максимальный момент для BT30, BT40 и BT50 указан 20, 50 и 150 Н·м.

В каталоге есть штревели BT30, BT40 и BT50 с углом 45°, 60° и 90°. Перед заказом сверьте угол, длину и наличие отверстия с паспортом станка.

Почему штревель подбирают строго под станок

Захват в шпинделе рассчитан на определённый угол и положение головки. При другом угле цанга касается головки кромкой, а не поверхностью: растёт давление в контакте, быстрее изнашиваются лепестки цанги и сама головка, усилие затягивания падает. Если штревель длиннее или короче нужного, механизм зажима либо не дотягивает конус до плотной посадки, либо не захватывает головку полностью. Последствия: биение, вибрация, сбои смены инструмента, а в худшем случае выпадение оправки из шпинделя.

Даже штревели под один размер конуса сильно отличаются. У стандартного MAS 403 BT40 общая длина 60 мм и головка 15 мм, а у штревеля BT40 под станки Mazak с той же резьбой M16 общая длина 44,1 мм и головка 18,8 мм. Производители оснастки выпускают для конуса 40 отдельные штревели под Okuma, Makino, DMG MORI, Mazak и другие станки, поэтому внешне похожие детали не обязательно взаимозаменяемы.

Порядок подбора:

• найдите в паспорте станка раздел о хвостовике инструмента: там указан стандарт штревеля или его чертёж с углом, длинами и резьбой;
• если паспорта нет, снимите штревель с исправной оправки и измерьте общую длину, длину от бурта, диаметры головки и шейки, угол под головкой и резьбу;
• уточните, есть ли подача СОЖ через шпиндель: тогда нужен штревель с отверстием и тем же уплотнением;
• на все оправки одного станка ставьте штревели одного типа.

Штревель изнашивается вместе с захватом. Головку осматривают на наклёп, сколы и трещины, резьбу на смятие. Некоторые поставщики оснастки советуют плановую замену раз в 2-3 года в зависимости от загрузки, не дожидаясь поломки.

Балансировка: что значат G6,3 и G2,5

Класс балансировки оправок задают по ISO 21940-11, который заменил ISO 1940-1 (российский аналог прежней редакции ГОСТ ИСО 1940-1-2007). Число после буквы G это произведение допустимого смещения центра масс на угловую скорость, в мм/с. Чем оно меньше, тем точнее отбалансирована оправка. Класс имеет смысл только вместе с оборотами: чем они выше, тем меньше допустимый дисбаланс.

Допустимый остаточный дисбаланс считают по формуле U = 9549 × G × m / n, где m масса в кг, n частота вращения в об/мин, U в г·мм. Для оправки массой 1,5 кг класс G6,3 при 15 000 об/мин даёт около 6 г·мм, а G2,5 при 25 000 об/мин около 1,4 г·мм, то есть требование примерно в четыре раза строже.

В карточках цанговых оправок BT-ER и оправок BT-FMB в нашем каталоге указана балансировка G6,3 при 15 000 об/мин или G2,5 при 25 000 об/мин. Учтите, что работает сборка целиком: цанга, гайка и инструмент добавляют свой дисбаланс, особенно на длинном вылете. Для высоких оборотов сборку проверяют на балансировочном станке.

Чистота конуса и уход за оправками

Конус 7:24 центрирует оправку только при плотном прилегании. Стружка, налёт эмульсии или забоина на конусе дают биение на режущей кромке, и оно растёт с вылетом. Качество шлифовки тоже важно: один из производителей оснастки указывает, что конус, шлифованный по классу AT3, даёт не менее 80 % площади контакта, а по AT4 до 60 %.

• перед установкой протирайте насухо конус оправки и конус шпинделя чистой безворсовой салфеткой;
• храните оправки в стойке или держателях, а не конусом на столе или в общем ящике;
• оправку с забоиной на конусе в станок не ставьте: забоина переходит на конус шпинделя;
• на длительное хранение покрывайте конус тонким слоем антикоррозионного масла и снимайте его перед установкой;
• матовые пятна и следы натира на конусе означают, что оправка смещается в шпинделе: проверьте штревель, усилие зажима и состояние конуса шпинделя;
• биение конуса шпинделя периодически проверяйте контрольной оправкой и индикатором.

На станке с подачей СОЖ эмульсия попадает на оправки, и высохшая плёнка оставляет налёт, в том числе на конусе. Оправки после работы протирают, а бак и систему подачи держат в порядке. Как организовать уход за станком при работе с эмульсией, описано в статье об уходе за станком с СОЖ.

Какие оправки BT есть в каталоге

В обозначении оправки сначала идёт конус, потом тип и размер зажима, потом вылет. BT40-ER32-70 это цанговая оправка с конусом BT40 под цангу ER32 и вылетом 70 мм, BT40-SLA20-90 патрон Weldon под хвостовик 20 мм с лыской, BT40-FMB22-45 оправка для торцевой фрезы с посадочным диаметром 22 мм.

• цанговые оправки BT-ER: BT30 и BT40 под цанги ER16-ER32, BT50 под ER16-ER40, вылет от 70 до 150 мм; в карточке указаны биение 0,003 мм и подача СОЖ через центр или через фланец;
• патроны SLA с боковым винтовым зажимом для хвостовиков с лыской: BT40 под диаметры от 6 до 32 мм, BT30 и BT50 под 20, 25 и 32 мм;
• сверлильные патроны APU без ключа: у APU08 зажим 1-8 мм, у APU13 1-13 мм, биение в пределах 0,08 мм;
• оправки BT-FMB для насадных торцевых фрез с посадочным диаметром 22, 27, 32 и 40 мм, в карточках указано биение 0,005 мм.

Какой патрон выбрать под фрезу, разобрано в статье Патрон для фрезы: цанговый, Weldon или термопатрон. Размеры и диапазоны зажима цанг собраны в статье Цанги ER: размеры и диапазоны зажима.

Частые вопросы

Можно ли поставить оправку BT40 в станок под SK40?

Нет. Конус у них одинаковый, но фланец, положение канавки под захват и штревели разные. Автооператор и механизм зажима шпинделя будут работать с такой оправкой неправильно, возможны отказ смены и выпадение инструмента.

Чем BT40 отличается от CAT40?

Конус 7:24 и диаметр 44,45 мм те же. У CAT40 дюймовая резьба под штревель 5/8-11 UNC, свой фланец и свои штревели. В одном станке используют что-то одно.

Какой угол штревеля нужен: 45°, 60° или 90°?

Тот, что указан в паспорте станка. Угол задаёт захват в шпинделе, по размеру конуса его не определить. Если паспорта нет, измерьте штревель с исправной оправки этого же станка.

Что означает HSK63?

Это полый конус HSK с диаметром фланца 63 мм. Он садится одновременно по конусу и по торцу, ставится только в шпиндель HSK и с BT не взаимозаменяем.

Как часто менять штревели?

По состоянию и по графику. Головку и резьбу осматривают при каждой проверке оснастки, при наклёпе, сколах или трещинах штревель меняют сразу. Некоторые поставщики оснастки советуют плановую замену раз в 2-3 года в зависимости от загрузки станка.

Подберём оправки и штревели под ваш станок: пришлите модель станка или данные о хвостовике из паспорта, и мы сверим размеры. Звоните +7 (495) 135-25-88 или выбирайте в разделе фрезерные оправки.