Абразивный и режущий инструмент в металлообрабатывающих станках играет основную роль в процессе обработки заготовок. Качество зависит от характеристик приспособления, и насколько прочно он прикреплен.
В качестве данного приспособления выбирают цанговый патрон, отличающийся разнообразием вариаций, типоразмеров в зависимости от вида хвостовика, разновидности станка.
Принцип действия цанговых патронов
Цанговый патрон фиксирует резцы, осевые заготовки на фрезерном, оборудовании, станках с ЧПУ, где требуется крепление с высокой точностью и минимальным биением оси. Независимо от размеров, типовой принадлежности все разновидности цанговых патронов функционируют по следующему принципу:
- самозажимной закручивающийся механизм давит на торец цангового патрона;
- поддаваясь нажатию, цанга перемещается в конусообразный проем, что приводит к смыканию лепестков, которые являются рабочей частью детали;
- сомкнутые лепестки цанги крепко удерживают заготовку или хвостовик инструмента.
Благодаря креплению данного типа элемент надежно удерживается, отлично цитируется. Чтобы снять цангу, самозажимную гайку откручивают настолько, чтобы уменьшить давление на инструмент, после чего заготовку извлекают из крепления. Для затяжки, откручивания применяется обычный накидной ключ.
Конструктивные особенности
Структура любого цангового патрона включает в себя следующие элементы:
- корпус, с помощью которого устанавливаются зажимы на фрезеры. Выполнен из специальных твердых сплавов, не подвергающихся механическим повреждениям, деформации;
- зажимную гайку, надежно фиксирующую заготовку патроном, не позволяя ей смещаться, вибрировать;
- цангу, выполненную в виде втулки, в которую входит торец фрезы. В процессе завинчивания гайки заготовка равномерно, прочно обжимается, за счет чего происходит ее надежная фиксация.
Преимущества и недостатки
Существует несколько преимуществ, отличающих цанговый патрон от других видов зажимных механизмов:
- фиксация режущего инструмента по всей площади. При закручивании гайки цинга равномерно, одинаково прочно фиксирует большую площадь хвостовика, благодаря чему достигается снижение вибрации при работе с заготовкой. Боковая нагрузка не влияет на положение оси инструмента, за счет чего обеспечивается его отличное центрирование. С помощью цанговых патронов качественно обрабатываются металлические заготовки, в случае работы с мелкими деталями точно соблюдаются параметры изделия;
- совместимость с множеством видов фрез. многофункциональность конструкции корпуса позволяет в работе со всевозможными механизмами заменять только режущую часть. Для этого достаточно открутить гайку, вручную установить цангу необходимого диаметра. Такая особенность значительно упрощает производственный процесс;
- минимальные вибрации зафиксированной части во время рабочего процесса. Дрожание внутреннего конуса по отношению к внешней торцевой части составляет 0,005-0,010 мм.
Из недостатков отмечена необходимость подбора цанг под разный диаметр хвостовика установленной детали или инструмента.
Ассортимент патронов для станков
Вы можете приобрести следующие востребованные в металлообработке типы зажимных патронов для фрезерных станков:
- цанговые;
- резьбонарезные;
- сверлильные;
- силовые фрезерные.
Для каждой категории зажимного инструмента предусмотрен специальный раздел, в котором можно найти подробную информацию о той или иной оснастке, а также купить подходящие патроны для фрезерных станков по металлу.
Цанговые патроны
Универсальные зажимные патроны, применяемые для фиксации осевого режущего инструмента Цанговые патроны можно использовать для работы с фрезами и сверлами соответствующего диаметра. Зажим этого типа обеспечивает высокую точность работы благодаря равномерной фиксации инструмента пружинящей цангой, которая является обязательной конструктивной частью патронов этой категории. За счет этого достигается минимальный уровень биения режущей части, что повышает точность обработки и продлевает срок службы сверла или фрезы.
Резьбонарезные патроны
Данный тип фрезерных патронов сконструирован с расчетом на высокие моментальные нагрузки, которые могут достигаться в процессе нарезания резьбы метчиками. В патронах предусмотрен механизм компенсации усилия по оси и по крутящему моменту. Подобные критические нагрузки могут возникать, например, при проходе резьбонарезного инструмента ко дну глухого отверстия, а также при реверсивном движении.
Помимо этого, в резьбонарезных патронах предусмотрен быстросменный механизм для переходников, которые позволяют расширить диапазон используемого режущего инструмента различного диаметра.
Сверлильные патроны
Этот тип оснастки имеет узкую сферу применения и может использоваться исключительно для фиксации сверлильного режущего инструмента разного диаметра. В ассортименте представлены патроны, позволяющие работать со сверлами диаметром от 1 до 16 мм. Следует учесть, что эта категория оснастки не предназначена для работы с метчиками или фрезами, так как механизм патрона не рассчитан на значительные радиальные нагрузки.
Силовые фрезерные патроны
К этой категории относятся патроны для фрезерных станков по металлу, которые рассчитаны на высокие нагрузки. Оснастка используется совместно с цилиндрическими цангами. Кроме того, конструкция силового фрезерного патрона позволяет быстро менять рабочий инструмент, не прилагая при этом значительных усилий. Оснастка является универсальной, так как фрезерные патроны можно использовать совместно с переходниками под разный диаметр хвостовиков фрез.
Виды и особенности
В зависимости от области применения, конструктивных особенностей механизма, цанговые патроны разделяются на несколько видов:
- ER цанги. С двумя точками зажима и сквозным отверстием, наиболее часто используемый вид;
- для метчиков. С пазом квадратной формы, компенсирующих ось;
- сквозные и глухие. Первые обрабатывают детали неограниченной длины, вторые подходят для заготовок ограниченного размера, например, заготовок, у которых один конец запаян;
- с одной и двумя участками зажима. Второй вид, по сравнению с первым, более надежно фиксирует деталь за счет удержания в двух точках оси.
Фиксаторы цанговых патронов бывают двух типов:
- зажимные. Втулка изготовлена в виде нескольких пружинящих, соответствующих размеру крепежа, лепестков. Трехлепестковая втулка предназначена для обработки заготовок диаметром до 0,3 см, четырехлепестковые — от 0,3 до 8 см, шестилепестковые — для деталей более 8 см в диаметре;
- подающие. Цанга из стали оснащена тремя продольными канавками, образующими лепестки со сближающимися окончаниями. Хорошо пружинящая особенность конструкции предполагает легкую установку, надежное удерживание заготовки необходимого диаметра в патроне. В процессе работы подающий механизм с накрученной цангой начинает двигаться, что способствует еще более плотному сближению лепестков.
Подающий тип патрона является более надежным, но требует наличия специального ключа для фиксации. Зажимные типы применяют в тех случаях, когда необходима частая замены фрез во время работы.
Как правильно выбрать зажимные цанги?
Чтобы правильно подобрать инструмент и избежать в дальнейшем определенных трудностей, при выборе учитывают некоторые характеристики цанги:
- способ крепления к шпинделю — непосредственная установка либо накручивание на резьбу с помощью переходника;
- количество, материал, форма кулачков;
- размеры фланцев;
- вид сплава, из которого выполнен элемент в зависимости от типа предстоящих работ.
Не рекомендуется приобретать инструмент неизвестного производителя, так как подобные инструменты не отличаются высоким качеством, долгим сроком службы.
Устройство цангового патрона
Устройство цангового патрона достаточно простое. Основная деталь оснастки — это цанга, специальное приспособление в виде втулки с продольными разрезами. Эти разрезы формируют пружинящие лепестки, которые надежно удерживают обрабатываемую деталь. Лепестков может быть три, четыре, шесть и более — в зависимости от диаметра втулки.
На предприятиях машиностроения обычно используют зажимы типа ER. Эти детали имеют по две зоны зажима вдоль оси. Поэтому помещенный внутрь инструмент жестко фиксируется, а радиальные биения отсутствуют, так что их даже не учитывают при расчетах.
Изображение №1: Устройство цангового патрона
Серийные цанговые патроны изготавливают из инструментальной закаленной стали и обладают высокой прочностью и стойкостью к износу. Самодельные зажимы делают из бронзы, латуни, алюминия и стали.
Чем цанговый патрон отличается от кулачкового?
Цанговые патроны, как и кулачковые, представляют собой держатели для инструментов и заготовок, поэтому их часто путают. Однако у этих оснасток есть принципиальные различия. Кулачковые патроны считаются более универсальными и потому могут использоваться для фиксации инструментов с хвостовиками разных диаметров. Напротив, цанги предназначены для работы с определенными диаметрами и для инструментов с другими хвостовиками не подходят.
Сферы применения
Фиксирующий инструмент со сменными цангами используется на различного типа станках, где требуется надежное крепление резцов, осевых заготовок, сверл и т. д.:
- фрезерные ЧПУ станки с обрабатывающим центром;
- фрезерное оборудование вертикального, горизонтального типа;
- оборудование сверлильной, расточной, фрезерной групп.
Применение вспомогательных переходников для фиксации обрабатываемых заготовок снижает надежность производственного процесса, а также уровень безопасности. Универсальные патроны с пружинными лепестками оптимизируют работу оператора, так как для замены фрез, метчиков достаточно просто развести цангу, вставить деталь в патрон.
Виды цанговых зажимов
Патроны такого типа сделаны по одинаковому принципу: при вращении затяжной гайки втулка цанги сжимается и фиксирует режущий инструмент. Но есть большие отличия в размерах и формах таких узлов. Втулки с разрезами могут быть длинными, короткими, с двумя или множеством прорезей, тонкими или толстыми лепестками, с разной амплитудой диаметра зажима.
Имеет значение способ посадки такого патрона на шпиндель фрезерного станка или ручного фрезера. Он может фиксироваться на резьбе, сажаться на конусе Морзе или прямой втулкой со шпонкой.
На некоторых ручных фрезерах основная часть не съёмная, а выполнена как единая часть шпинделя. В таких случаях снимается только зажимная гайка и сама конусная цанга-зажим.
Зажимная пара гайка/цанга для ручного фрезера
Зажим рассчитан на один диаметр хвостовика фрезы – 6,8,10 или 12 мм. Есть варианты в дюймовой системе метрик, в переводе в мм – 6,35 мм и т.д.
Можно использовать фрезу с хвостовиком другого диаметра, если поставить сменную цангу под нужный диаметр. Как правило, сменные элементы поступают в комплекте с фрезером.
Шпиндели и зажимы на станках с ЧПУ сделаны по такому же принципу. Отличия только в размерах и способе посадки всего узла на шпиндель. Есть монолитные варианты, когда конец самого шпинделя выполнен, как основа для зажима, а снимается только пара гайка/конусный зажим. Есть варианты, когда снимается весь патрон, посаженный на шпиндель через конус Морзе, резьбу или втулку со шпонкой.
Различие по типам таких зажимов есть. Отличают втягивающее и выталкивающее расположение зажимной втулки:
- в первом случае втулка при закручивании гайки вдавливается внутрь и там сжимается;
- во втором случае лепестки выходят наружу и сжимаются, подобно кулачкам на патроне дрели.
Сам принцип остается неизменным – при затягивании гайки лепестки зажима сжимаются.
Цанговые зажимы с гайкой сегодня распространены очень широко. Их используют в ручном инструменте, карандашах, для соединений труб в металлопластиковых трубопроводах, садовых шлангов, канализаций и т.д.
