Szerszámbefogó típusok I. rész

A szerszámbefogók szerepe a főorsó kihajtó tengelye és a szerszám közötti kapcsolat megteremtése. A megmunkálás sikerességében nem csak a helyes szerszám, de a helyes szerszámbefogó megválasztásnak is döntő szerepe lehet. A szerszámbefogókat alapvetően a szerszámok rugalmasabb kezelése miatt kezdték el alkalmazni. A piacon számtalan különböző típussal találkozhatunk, és gyakran még egy tapasztalt technológus vagy mérnök számára is komoly kihívást jelent kiválasztani a megfelelőt. Ebben a cikksorozatban a szerszámbefogók kialakítása közötti különbségeket, az ezekből a különbségekből adódó előnyöket, hátrányokat szeretnénk bemutatni, a teljesség igénye nélkül. Rengeteg módosítást, fejlesztést eszközöltek a befogókon, így a paletta rendkívül széles. Ebből kifolyólag csak a lényegesebb, leggyakrabban használt kialakításokat említjük.

befogok_cikk1_1

Megmunkáló központok, maró- és fúrógépek szerszámbefogói

Felépítésük

Egy befogó két fő csatlakozási ponttal rendelkezik: a szerszámmal és az orsókúppal történő érintkezés helye. A főorsó és a befogó között a leggyakoribb csatlakozás típus a kúpos kialakítás. Az oka nagyon egyszerű, a kúpos kialakítás biztosítja a szerszám központosítását az orsó tengelyével. Amiben eltérnek az főleg a kúposság mértéke, illetve az orsó kúpban történő rögzítés módja radiális, illetve axiális irányban. A szerszám rögzítése a befogóban kétféleképpen lehetséges, erővel illetve alakkal történő zárással.

befogok_cikk1_2

Szorító patronos befogás

Az erővel történő zárás leginkább a súrlódást kihasználó rögzítést jelenti. A különböző szorításos elven működő befogók is lényegében súrlódással működnek, az előfeszítés csupán a megfelelő szorítóerő elérése miatt fontos. A leggyakoribb alkalmazása az ER típusú hasított szorító hüvelyes rögzítés. A szorító hüvelyt (gyakran patronnak hívják) radiális irányban bemetszik, így változtatva a szorítható átmérőt (általában 1 mm átmérő átfedéssel). A hüvelyeket, patronokat kúposan alakítják ki a szerszám egytengelyűségének biztosítása érdekében. A szorítást speciális anyával biztosítják.

Az erővel záró kötések egyik gyakran használt típusa a zsugorkötéses és a hidraulikus szorítású szerszámbefogás. A zsugorkötéses szorítással lehet elérni a legmerevebb befogást, mivel nincsenek mozgó alkatrészek a rögzítésnél. A szerszámbefogó szerszám-furat átmérője kisebb, mint a szerszám szárának átmérője. Hevítés hatására, a hőtágulás következtében a szerszám-oldali átmérő megnő, majd belehelyezve a szerszám szárát, lehűtve a befogót, létrejön a szorítás. Hátránya, hogy szűkebb átmérő tartományban alkalmazható csak, illetve a szerszámcserélés ideje is hosszabb, mint a patronos megoldásé. A hidraulikus előfeszítés merevsége a nagy hidraulikanyomásnak köszönhető. Pontossága a befogóban levő kevés olaj csillapító hatása miatt jobb, viszont összetettebb, így az alkalmazása is drágább. Általában nagy nyomatékigényű technológiáknál alkalmazzák, vagy olyan helyeken, ahol nagy a szerszám kilógása.

befogok_cikk1_3

Weldon-rögzítés

Alakkal történő zárás kiemelkedő példája a Weldon-rögzítés. Működési elve nagyon egyszerű: általában egy csavarral radiális irányban rögzítik a szerszámot a száránál kialakított lelapoláson felfeküdve.

Egyik nagy előnye, hogy a rögzítés szinte tökéletesen merev, az olyan alkalmazásoknál, ahol kritikus, hogy a szerszám kis mértékben se mozoghasson a befogóban, ott a Weldon-rögzítés lehet a megoldás. A kiváló rögzítés mellet a legnagyobb gyengepontja a befogó kiegyensúlyozása. Az oldalról furattal gyengített befogónál a súlypont kitér az ideális forgástengelyhez képest, így a Weldon-befogókat kizárólag gyárilag elő-egyensúlyozott kivitelben lehet kapni. Éppen ezért érzékeny az orsókúp minőségére, pontosságára.

Morse Kúp

Az egyik legrégebbi szerszámbefogó kialakítás. Angliába vezették be először, majd innen (mint akkori gyártástechnológiai központból) terjedt el szinte az egész világon. A Morse kúpos kialakítás elve, hogy a megfelelő kúpszög és kúphossz megválasztásával önzáró kötést lehet létrehozni az orsókúp és a szerszámbefogó kúpja között. Jelölésére régen az MTS (Morse Taper Shank – Morse kúpos befogó) rövidítést alkalmazták, manapság az MT az elterjedt. Különböző szabványos méretekben, méretsorban fellelhető ez a kúpos befogó. Az önzáró kialakítás miatt mindegyik kúpmérethez más és más kúposság tartozik, mely körülbelül 1:20 arányú. A Morse kúp egyik legnagyobb hátránya a hosszú szerkezeti kialakítása volt, 1:20 kúposság mellet igen hosszú és karcsú szerszám befogókat lehetett csak tervezni, mely alapvetően korlátozta a maximálisan elérhető fordulatszámot. Ez volt az egyik oka, hogy más megoldásokat kezdtek keresni a szerszámok szabványos befogására maró- és fúrógépekben. Manapság csak régi, vagy felújított gépeknél lehet találkozni vele. Modern gépekben már kizárólag az esztergák szegnyergeinek csatlakozásánál találkozhatunk ilyen rögzítéssel.

A Morse kúpos befogók mind hőzsugoros, mind szorító hüvelyes kialakításban fellelhetőek, de nem ritka az a megoldás sem, hogy a szerszám szárát alakítják ki kúposra.

A cikksorozat következő részében a 7/24-es kúpos befogók, valamint a két felfekvő felületes szerszámbefogók kerülnek majd bemutatásra.

Szerző: Juhász Miklós

Források:

http://www.mmsonline.com/articles/a-machinists-guide-to-toolholder-maintenance

http://www.haimer-usa.com/products/tool-holders/iso-26623-haimer-captotm-c6/haimer-captotm-c6/weldon-tool-holder.html