Конусы SK (DIN 69871), BT (MAS 403) и HSK A/E/F: размеры, чем отличаются, двухконтактные оправки и штревели

Конусы SK (DIN 69871), BT (MAS 403) и NT (DIN 2080) имеют одинаковые диаметры и резьбы под штревель, но между собой не взаимозаменяемы: различаются длина конуса, диаметр фланца и сам штревель. По каталогу BR для размера 40 везде 44,45 мм и M16, при этом конус SK длиннее на 3 мм (68,4 против 65,4 мм), а фланец чуть шире (63,55 против 63 мм). HSK устроен иначе: короткий полый конус, у HSK-A63 его длина 32 мм. У двухконтактных оправок от обычных отличается один размер у основания конуса: у SK он уменьшен с 3,2 до 1,0 мм.

Что общего у SK, BT и NT и почему их путают

В каталоге BR (оправки и патроны для станков с ЧПУ, редакция 2020–2021) для конуса 7:24 даны три таблицы размеров: DIN 69871 (его называют SK или ISO), MAS 403 BT и DIN 2080 (старый конус NT). Саму конусность 7:24 каталог не называет, это общеизвестная характеристика всех трёх стандартов. Номер размера 30, 40 или 50 задаёт диаметр большого основания конуса, и здесь расхождений нет: у всех трёх стандартов он одинаков, как и резьба под штревель и ширина паза под шпонку привода.

Из-за этого оправки легко принять за одно и то же: сошёлся номер размера, сошлась резьба штревеля, паз одной ширины. Но это лишь часть размеров. Полный набор отличий разобран в следующем разделе, а как отличить стандарт на глаз по фланцу и канавке, описано в статье Фрезерные патроны и оправки.

Допуск конуса каталог заявляет одинаково для всех трёх стандартов: «менее AT3» по DIN 7187 и DIN 2080. AT3 — это класс точности угла конуса, и такая точность обычно нужна, чтобы оправка садилась в шпиндель по всей длине конуса. Для полигонального хвостовика ISO 26623-1 допуск конуса в каталоге не указан.

Чем SK, BT и NT различаются: длина конуса и фланец

Различия лежат не в диаметре конуса, а в его длине и в размерах фланца. В таблице ниже собраны значения из чертежей каталога BR: l1 у DIN 69871 и MAS 403 BT и l2 у DIN 2080 (длина конуса), а также диаметры фланцев d6, D5 и d7. Колонки называются в каталоге только буквами, без пояснений; то, что это именно длина конуса и диаметр фланца, следует из значений и чертежей, а не из подписей.

Что видно по цифрам. У размера 40 конус SK на 3 мм длиннее, чем у BT и NT; у размера 30 BT длиннее SK на 0,6 мм, у размера 50 длины практически совпадают (разница 0,05 мм). Диаметр фланца BT30 на 4 мм меньше, чем у SK30, а у BT50 на 2,5 мм больше, чем у SK50. У размера 40 диаметры фланцев почти равны: 63,55 мм у SK и 63 мм у BT и NT. Длина конуса NT в каталоге совпадает с длиной BT, а диаметры фланца NT (50; 63; 97,5 мм) совпадают с SK на размерах 30 и 50 и с BT на размере 40.

Каталог сравнения не делает, но вывод из таблицы такой: общей мерой для проверки «подойдёт ли оправка» служит не диаметр конуса, а длина конуса вместе с фланцем. Ширина паза одинакова у всех трёх стандартов, поэтому по ней стандарт не определить. В общих описаниях к отличиям обычно относят ещё форму канавки под захват манипулятора, положение ориентирующей выемки и толщину фланца; сопоставимых размеров для этого в каталоге BR нет, их нужно брать из самих стандартов. Отдельное отличие — штревель, о нём ниже.

Формы AD, AD/B и подача СОЖ через оправку

В таблицах каталога BR у оправок SK и BT указаны два исполнения: AD и AD/B. У формы AD/B в чертеже есть дополнительные размеры: диаметр d9 и расстояние e1 под углом 20°.

Что именно обозначают d9 и e1, каталог не пишет. По чертежу это элементы на фланце, и обычно такие размеры относят к каналам подачи СОЖ через фланец (форма B). Если станок подаёт охлаждение через шпиндель, на практике смотрят на форму оправки и наличие отверстия в штревеле. Для патронов ER с каналами подачи СОЖ гайки и цанги описаны в статье Цанги ER, ERS и герметичные.

Две оговорки из самого каталога. Во-первых, патроны с конусом ISO 30 (ER и Weldon) поставляются там только в исполнении AD. Во-вторых, двухконтактные оправки в каталоге BR тоже даны только формы AD, без AD/B. Если вам нужна подача через фланец вместе с двойным контактом, этого исполнения в каталоге нет.

Двухконтактные оправки: что меняется в размерах

У обычной оправки конус упирается в шпиндель только своей поверхностью. Двухконтактная система рассчитана так, чтобы после затяжки одновременно касались и конус, и торец фланца. Каталог BR формулирует заявленные преимущества тремя пунктами: выше жёсткость за счёт одновременной посадки конуса и фланца, дольше стойкость инструмента, меньше вибрации. Цифр испытаний на жёсткость или стойкость в каталоге нет, поэтому это заявление изготовителя, а не измерение.

Что изменено в размерах, видно из сравнения таблиц обычных и двухконтактных оправок. У SK это размер a, у BT размер y.

У двухконтактных оправок этот размер меньше в 2–3,2 раза: у SK в 3,2 раза на размерах 30 и 40 и в 2,1 раза на размере 50, у BT в 2 раза на размерах 30, 40 и 50. Остальные размеры конуса SK в таблицах совпадают с обычными: длина l1, диаметр фланца d6, ширина паза, резьба. У BT вместе с y отличаются ещё два размера: e (21, 26 и 36,5 мм вместо 20, 25 и 35 мм) и d на размере 50 (12 мм вместо 15 мм). Что они значат, каталог не поясняет.

Смысл размеров a и y каталог тоже не раскрывает. По чертежу это размеры у основания конуса возле фланца. Обычно в двухконтактных системах такие размеры уменьшают для того, чтобы при затяжке штревелем фланец садился на торец шпинделя; но подтверждения этой трактовки в каталоге нет, и точное определение a и y нужно смотреть в стандарте или у производителя.

Балансировка у двухконтактных патронов в каталоге заявлена выше, чем у обычных: для патронов ER G2,5 при 30 000 об/мин, для термопатронов и насадных оправок с каналом СОЖ G2,5 при 25 000. У обычных ER-патронов на SK в каталоге G6,3 при 15 000. Как читать такую пару цифр и что они дают, разобрано в статье Балансировка оснастки.

Ассортимент двухконтактных оправок в каталоге широкий: силовые патроны, ER, Weldon, насадные оправки с подачей СОЖ, оправки под фрезы с резьбой, оправки с конусом Морзе, термопатроны и переходники на полигональный хвостовик. Ограничение для практики: чтобы получить настоящий двойной контакт, шпиндель станка должен быть рассчитан на него. Обычно двухконтактная оправка в обычный шпиндель встаёт и работает по конусу, но каталог этого не подтверждает, поэтому такой вопрос лучше уточнять у поставщика.

HSK A, E и F: короткий полый конус

HSK (DIN 69893) устроен иначе, чем конусы 7:24. Конус короткий, полый, оправка зажимается изнутри, а её торец упирается в шпиндель. Конусность HSK, 1:10, каталог не называет, это общеизвестная величина. В каталоге BR даны таблицы размеров трёх форм: A (размеры 32–100), E (32–63) и F (50 и 63). Номер размера HSK — это диаметр фланца D1; D2 — диаметр конуса, L1 — его длина, M — резьба, в которую ввинчивается трубка подачи СОЖ.

Из таблицы следует несколько выводов. Конус формы E по D2 и L1 такой же, как у формы A того же размера. У формы F конус меньше: F50 с D2 30 и L1 20 мм повторяет конус A40, а F63 с D2 38 и L1 25 мм повторяет конус A50. В каталоге это не оговорено, это сравнение чисел. В таблице формы E нет колонок под пазы привода (b и H2), которые есть у формы A. Обычно это связывают с назначением: форму A применяют как универсальную, с пазами для передачи момента, а E и F берут для высоких оборотов, где пазов привода нет. Но каталог в таблицах даёт только размеры, назначение форм там не описано.

Рисунок ниже показывает в одном масштабе, насколько HSK короче конусов 7:24. HSK-A63 с диаметром фланца 63 мм и длиной конуса 32 мм стоит рядом с SK40 и BT40 (68,4 и 65,4 мм при том же диаметре фланца), а HSK-A100 с длиной 50 мм рядом с SK50 и BT50 (около 101,8 мм).

Готовых патронов с HSK в каталоге меньше, чем строк в таблице размеров: это HSK-A 50, 63 и 100, HSK-E 50 и 63, HSK-F 50 и 63. Патронов под HSK32, 40 и 80 в каталоге нет. У стандартных патронов HSK-A балансировка заявлена G6,3 при 12 000 об/мин (силовые) и при 15 000 (ER, Weldon, насадные), у HSK-E и HSK-F G2,5 при 20 000; для всех форм по запросу возможна G2,5 при 30 000.

Трубки подачи СОЖ (резьба M) зависят от размера и формы, и в каталоге BR для них есть отдельная таблица. Резьба трубки совпадает с резьбой M из таблиц размеров конуса.

Для модульных адаптеров HSK63/A и HSK100/A каталог даёт трубки той же резьбы, но немного короче: 35,1 и 43,1 мм. Это значит, что трубку от патрона нельзя автоматически ставить в адаптер того же размера: длину нужно сверять.

Штревели: DIN 69872, ISO 7388/2 A и B, MAS 403 BT

Штревель (затяжной винт) вкручивается в хвостовик оправки, и за него шпиндель втягивает оправку. Резьба штревеля определяется размером конуса: M12, M16, M24 для размеров 30, 40, 50 (см. первую таблицу), одинаково для SK, BT и NT. А вот сам штревель различается стандартом, длиной и углом головки. В каталоге BR даны четыре семейства штревелей, все с кольцом O-ring. Штревель бывает глухой и с отверстием под подачу СОЖ через шпиндель; на размере 30 штревелей с отверстием в каталоге нет.

По таблицам каталога DIN 69872 и ISO 7388/2-A на размерах 40 и 50 совпадают по всем указанным размерам, а на размере 30 различаются мелочью: наружный диаметр 17 против 16 мм, и у головки D2 13 против 12 и D3 9 против 8 мм. Это не повод считать их взаимозаменяемыми: форму головки и допуск нужно сверять по стандарту. Штревель ISO 7388/2-B заметно короче (44,5 и 65,5 мм против 54 и 74) и в каталоге есть только для размеров 40 и 50.

Штревели для BT отличаются и по длине (60 мм против 54 у размера 40, 85 против 74 у размера 50), и по углу головки: каталог даёт варианты 30°, 45° и 90°, а для DIN 69872 на чертеже показаны углы 45°, 30° и 15°. Отверстие в штревеле BT у размера 40 и 50 заметно меньше, чем у DIN (4 и 6 мм против 7 и 11,5). Угол головки обычно должен соответствовать захвату в шпинделе станка; в каталоге нет данных о том, какому станку какой угол нужен, и нет момента затяжки, поэтому эти сведения берут из документации станка.

Полигональный хвостовик ISO 26623-1: C32–C80

Для полноты картины: в каталоге BR есть и третья система, полигональный хвостовик ISO 26623-1 с обозначениями C32, C40, C50, C63 и C80. Слово Capto в тексте каталога не встречается; что это то же семейство, что известная система Capto, это общее знание, и подтверждения в каталоге нет. Это короткий граненый (полигональный) хвостовик, который, как правило, применяют на токарно-фрезерных и многоцелевых станках.

Смысл B1, B3 и L2 в каталоге не расшифрован, только чертёж с буквами. Предварительная балансировка полигональных патронов заявлена G6,3 при 8 000 об/мин. В каталоге есть переходники с SK, BT и HSK на полигон. Для токарных станков с револьверной головкой чаще встречаются другие системы крепления, например VDI; о них в статье Оправки и держатели VDI (DIN 69880).

Как определить свой конус: порядок проверки и пример

1. Паспорт станка. Там указан стандарт шпинделя: DIN 69871, MAS 403 BT, DIN 2080 или HSK с формой. Это основной источник, остальные шаги нужны, если паспорта нет.
2. Размер. По резьбе штревеля: M12 — размер 30, M16 — 40, M24 — 50. Это даёт только размер, но не стандарт: он одинаков у SK, BT и NT.
3. Стандарт. По фланцу и длине конуса: диаметры и длины из второй таблицы выше. Внешние признаки (канавка, выемка) описаны в статье Фрезерные патроны и оправки.
4. Подача СОЖ. Если станок подаёт охлаждение через шпиндель, нужны форма AD (или AD/B) и штревель с отверстием.
5. Штревель. Стандарт, длина, угол головки: те, что стоят в станке.

Пример расчёта: арифметика по таблицам каталога BR, не измерения на станке. На складе есть оправки SK40 (DIN 69871, форма AD/B) с ER32, а станок у вас с BT40. Совпадает: диаметр большого основания 44,45 мм и резьба штревеля M16, то есть оправка «похожа». Не совпадает: длина конуса 68,4 против 65,4 мм (разница 3,0 мм), диаметр фланца 63,55 против 63 мм (0,55 мм), длина штревеля 54 мм у DIN 69872 против 60 мм у BT (6 мм), и углы головки у них отличаются. Поэтому оправку SK40 в шпиндель BT40 ставить не нужно, а нужна оправка BT40 и штревель BT той же длины и угла, что у станка. Если вы заодно рассматриваете двухконтактный вариант, учтите, что размер a у SK40 меняется с 3,2 до 1,0 мм (на 2,2 мм), а у BT40 размер y с 2 до 1 мм (на 1 мм), и такой патрон нужен только при шпинделе, рассчитанном на двойной контакт. Для расточных головок с хвостовиком 7:24 тот же порядок проверки; сами головки описаны в статье Головки расточные универсальные ГОСТ 22393-77.

Типичные ошибки

• Считать SK и BT одним конусом. Совпадают диаметр и резьба, но длина конуса, фланец и штревель разные: у размера 40 разница 3 мм по длине и 0,55 мм по диаметру фланца.
• Заказывать штревель только по резьбе. M16 есть и у SK, и у BT, но длина 54 и 60 мм, а угол головки зависит от станка.
• Забыть про форму AD/B при подаче СОЖ через шпиндель. Нужна подходящая оправка и штревель с отверстием; глухой штревель охлаждение не пропустит.
• Ждать двойного контакта от обычного шпинделя. Эффект есть, только если шпиндель рассчитан на двойной контакт; обычную оправку нельзя считать двухконтактной.
• Выбирать HSK только по номеру. HSK63 без буквы формы не определяет оправку: у HSK-A63 D2 48 мм, у HSK-F63 всего 38 мм, а трубка подачи СОЖ у них разной резьбы.
• Не учитывать ограничения исполнения. Патроны ISO30 с ER и Weldon в каталоге BR только формы AD; двухконтактные тоже только AD.
• Воспринимать цифры балансировки как гарантию для любой длины. У длинных исполнений патронов (например, ER с вылетом 130–200 мм) в каталоге колонка балансировки пустая.

Частые вопросы

Можно ли поставить оправку SK40 в шпиндель BT40?

Нет, нельзя исходить из того, что можно. Диаметр конуса (44,45 мм) и резьба штревеля (M16) совпадают, но по каталогу BR длина конуса 68,4 мм у SK и 65,4 мм у BT, фланец 63,55 и 63 мм, штревели разные. Стандарт оправки должен совпадать со стандартом шпинделя.

Чем отличается NT (DIN 2080) от SK (DIN 69871)?

Диаметр и резьба у размера 40 те же: 44,45 мм и M16. Отличаются длина конуса (65,4 мм у NT и 68,4 мм у SK) и диаметр фланца (63,0 и 63,55 мм). Как правило, NT рассчитан на ручную смену оправок и в отличие от SK не имеет канавки под захват манипулятора; подробнее об этом в статье Фрезерные патроны и оправки.

Нужна ли двухконтактная оправка и чем она отличается?

Двухконтактные оправки заявлены каталогом как более жёсткие, с меньшей вибрацией и более долгой стойкостью инструмента, но цифр испытаний нет. От обычных они отличаются размером a у SK (1,0–1,5 мм вместо 3,2) и y у BT (1–1,5 мм вместо 2–3). Нужны они, если шпиндель рассчитан на двойной контакт и вы работаете на режимах, где важна жёсткость.

Чем HSK-E и HSK-F отличаются от HSK-A?

По каталогу BR у формы E конус тот же, что у A, но в таблице нет размеров под пазы привода. У формы F конус меньше: F50 повторяет по D2 и L1 конус A40, F63 повторяет A50. Балансировка у E и F заявлена G2,5 при 20 000 об/мин, у стандартных HSK-A G6,3 при 12 000–15 000. Назначение форм в каталоге не описано; обычно E и F берут для высоких оборотов.

Как отличить штревель DIN 69872 от ISO 7388/2-A?

По таблицам каталога на размерах 40 и 50 они одинаковы по всем указанным размерам, на размере 30 отличаются мелочью (D 17 и 16 мм). Надёжнее ориентироваться на стандарт, указанный в документации станка и оправки, а не на внешний вид.

Какой штревель нужен для оправок BT?

Штревель MAS 403 BT: резьба M12, M16 или M24 по размеру, длина 43, 60 и 85 мм, угол головки 30°, 45° или 90° (для размера 30 в каталоге только 30° и 45°). У штревеля с отверстием диаметр отверстия 4 мм на размере 40 и 6 мм на размере 50. Угол головки берут как у штревеля, который стоит в станке.

Подобрать в каталоге.

• Патроны, оправки для станков
• Патроны цанговые с хвостовиком 7:24
• Патроны цанговые с хвостовиком HSK
• Патроны термозажимные
• Патроны фрезерные силовые
• Штревели (затяжные винты)
• Гайки к цанговым патронам
• Оправки для крепления инструмента
• Оправки для инструмента с хвостовиком WELDON
• Оправки комбинированные для торцовых и дисковых фрез
• Оправки и хвостовики для расточных головок
• Втулки переходные с конуса 7:24 на конус Морзе (КМ)

Не уверены, какой у станка конус и какой нужен штревель? Напишите в чат на сайте модель станка или размеры фланца и резьбу штревеля: поможем подобрать оправку и штревель.