Цанговый патрон для фрезерного станка: что это такое

Принцип действия цанговых патронов

Шпиндель цангового патрона фиксирует фрезы, осевые детали на фрезерных станках, оборудовании, станках с ЧПУ, где требуется высокая точность крепления и минимальное колебание оси. Независимо от размера, типа насадки, все типы цанговых патронов работают по следующему принципу:

• самозатягивающийся торсионный механизм давит на торец шпинделя цангового патрона;
• поддаваясь давлению, плоскогубцы перемещаются в коническое отверстие, что приводит к закрытию лепестков, которые являются рабочей частью детали;
• лепестки закрытых захватов надежно удерживают заготовку или хвостовик инструмента.

Благодаря такому типу крепления элемент надежно удерживается, отлично котируется. Для снятия цанги самоконтрящаяся гайка откручивается ровно настолько, чтобы ослабить давление на инструмент, после чего заготовка вынимается из держателя. Для затяжки, ослабления используется обычный гаечный ключ.

Делаем цанговый патрон для ручного инструмента и станка

Самый простой самодельный цанговый патрон для ручного инструмента можно создать без использования токарного станка. Если вам понадобятся инструменты для станка, вам придется оттачивать его от заготовки, а без специальных знаний не обойтись.

Способ 1. Простейшая цанга из проволоки

Для оснащения дрели с малой мощностью двигателя, которая будет использоваться для работы с деревянными и пластиковыми деталями, подойдет миниатюрная цанговая муфта, сваренная из стальной проволоки. Важно учитывать, что полученный патрон можно использовать только для сверл такого же диаметра, при этом диаметр сверла должен соответствовать выходному валу мотора.

Фото № 2: простейший зажим для проволоки

Для работы вам потребуются следующие инструменты и материалы:

1. цилиндрическая металлическая заготовка, диаметр которой совпадает с диаметрами выходного вала двигателя и дрели;
2. стальная проволока толщиной 1 мм;
3. электросварщик;
4. флюс для сварки или KFET.

Проволоку следует обернуть вокруг зазора, образуя жесткую пружину. Проволочные петли следует располагать как можно ближе друг к другу. Готовую пружину приваривают непосредственно к заготовке с помощью флюса или КПЭТ.

Получившаяся цанговая муфта надевается на вал двигателя, а сверло вставляется в отверстие на противоположном конце.

Способ 2. Цанговый зажим из винта

Цанговый патрон с аналогичными характеристиками можно изготовить другим способом. Изделие будет состоять из двух частей, соединенных винтом. Крепление зажима на валу электродвигателя и инструмента осуществляется цилиндрическими канавками на внутренних поверхностях оборудования.

Фото № 3: Заготовки для изготовления цангового зажима

Для работы вам понадобятся:

1. болт или винт 8 мм;
2. накидная гайка М8;
3. болгарка с диском по металлу;
4. дрель и сверла на 2 и 5 мм.

Фото № 4: Цанговый патрон, установленный на электродрели, в работе

Просверлите отверстие диаметром 3 мм в стойке болта. Сделайте два регулярных осевых разреза крест-накрест болгаркой или ножовкой по металлу. Далее просверлите отверстие диаметром 2 мм в закрытой гайке ровно по центру. Увеличьте его до 5 мм. Закруглите край болта, чтобы получился конус. Готовый штангенциркуль перед использованием необходимо отцентрировать. Только тогда он будет работать должным образом.

Способ 3. Самодельный цанговый патрон для фрезерного станка

Самодельный цанговый патрон для фрезерного станка можно изготовить на токарном станке. Для оборудования вам понадобится стальная заготовка (кругляк диаметром 40 мм и высотой 70 мм). Работа проходит в два этапа. Сначала изготавливается корпус шпинделя, затем зажимная гайка.

Фото № 5: цанга для фрезерного станка, выточенная на токарном станке

Производство корпуса шпинделя:

1. Зафиксируйте заготовку в шпинделе кулачками заднего хода.
2. Просверлите сквозное отверстие по оси и просверлите его.
3. Нарежьте резьбу M27 x 2 в отверстии.
4. Отшлифуйте заготовку снаружи.
5. Отрежьте заготовку, которая будет поддерживать базовую опорную поверхность на шпинделе.
6. Снимите получившийся шпиндель со шпинделя и трехкулачковый патрон со станка и навинтите шпиндель на шпиндель до упора.
7. Заново расточите цилиндрические и конические поверхности гнезда захвата.
8. Отрежьте конец вала и навинтите его на стопорную гайку.

Производство зажимных гаек:

1. Закрепите заготовку в обратных кулачках трехкулачкового патрона.
2. Просверлите отверстие, просверлите внутреннюю полость.
3. Отшлифовать опорную поверхность внутреннего конца.
4. Нарезать соединительный провод в гайке.
5. Навинтите гайку на шпиндель, предварительно установленный на шпинделе станка.

Полученную оснастку можно улучшить, чтобы упростить установку инструмента. Для этого на боковые поверхности корпуса картриджа накатывают гофры, а на внешних боковых поверхностях делают гайки и пазы.

Конструктивные особенности

В состав любого цангового патрона входят следующие элементы:

• корпус, с которым устанавливаются фиксаторы на фрезы. Изготовлены из специальных твердых сплавов, не подверженных механическим повреждениям, деформации;
• зажимная гайка, надежно фиксирующая заготовку оправкой, не позволяя ей перемещаться, вибрировать;
• плоскогубцы, выполненные в виде втулки, в которую входит торец фрезы. В процессе закручивания гайки заготовка равномерно, плотно обжимается, благодаря чему надежно фиксируется.

Крепление цангового патрона на станке и ручном инструменте

Цанговый патрон устанавливается и центрируется на шпинделе токарного станка. Обратите внимание, что диаметры картриджей и способы их установки стандартизированы. К наиболее распространенным конструкциям конца шпинделя относятся крепежные детали типа C и типа D (с кулачковым замком). Также для установки цанговых патронов часто используются фланцы и торцевые пластины, которые располагаются на патроне.

Теперь мы расскажем, как отцентрировать цанговый патрон на валу двигателя ручного инструмента (электродрели). Регулировка осуществляется в двух плоскостях, при этом сначала устраняется биение в одной плоскости, затем — в другой. Ход работы:

1. Прикрепите дрель к столу (в положении лежа).
2. Вращайте шпиндель, пока нужная пара болтов не будет параллельна столу.
3. Поверните шпиндель на 180 градусов и зафиксируйте изгиб шпинделя.
4. Устраните биение, затянув и ослабив пару винтов.

Проделайте то же самое со второй парой винтов. Чтобы отклонение в двух плоскостях было более заметным, используйте длинное сверло.

Преимущества и недостатки

Цанговый патрон отличается от других типов зажимных механизмов несколькими преимуществами:

• фиксация режущего инструмента по всей площади. Когда цинговая гайка затягивается равномерно, она одинаково надежно фиксирует большую площадь хвостовика, тем самым снижая вибрацию при работе с заготовкой. Боковая нагрузка не влияет на положение оси инструмента, что обеспечивает отличное центрирование. С помощью цанговых патронов металлические заготовки обрабатываются качественно, при обработке мелких деталей точно соблюдаются параметры изделия;
• совместимость со многими типами фрез универсальность конструкции корпуса позволяет заменять только режущую часть при работе со всеми типами механизмов. Для этого достаточно открутить гайку, вручную установить суппорт необходимого диаметра. Эта функция значительно упрощает производственный процесс;
• минимальные колебания неподвижной детали в процессе обработки. Дрожание внутреннего конуса относительно внешнего конца составляет 0,005-0,010 мм.

Среди недостатков была отмечена необходимость подбора цанг под разный диаметр хвостовика устанавливаемой детали или инструмента.

Виды и особенности

В зависимости от области применения, конструктивных особенностей механизма цанговые патроны делятся на несколько типов:

• Плоскогубцы. С двумя точками запирания и сквозным отверстием, наиболее часто используемый тип;
• для кранов. С квадратной канавкой для компенсации оси;
• насквозь и глухой. Первые предназначены для частей неограниченной длины, вторые подходят для частей ограниченного размера, например, для частей, у которых один конец запечатан;
• с одной и двумя замками. Второй тип, по сравнению с первым, более надежно фиксирует деталь, удерживая ее в двух местах на оси.

Цанговые патроны бывают двух типов:

• блокировка. Втулка выполнена в виде нескольких упругих лепестков, соответствующих размерам застежки. Гильза трехлопастная предназначена для обработки заготовок диаметром до 0,3 см, четырехлопастная — от 0,3 до 8 см, шестилопастная — для деталей диаметром более 8 см;
• заводчики. Стальной зажим имеет три продольных паза, которые образуют лепестки со сходящимися концами. Хорошоэластичная конструкция предполагает простой монтаж, надежную фиксацию заготовки необходимого диаметра в оправке. В процессе работы кормушка с намотанным захватом начинает двигаться, что способствует еще более плотному сближению лепестков.

Шпиндельный силовой тип более надежен, но для его фиксации требуется специальный ключ. Запорные типы используются в тех случаях, когда требуется частая замена фрез в процессе эксплуатации.

Цанговый патрон MK2 для цанг ER25.

Цанга Morse 2 для зажимного стержня M10 для цанг ER 25.
Предназначен для использования с фрезерными станками.
Рекомендуется как аксессуар для машин Opti BF20 Vario / BF16 Vario.

Цанговый патрон MK2 для цанг ER32.

Предназначен для использования с фрезерными станками.
Рекомендуется как аксессуар для машин Opti BF20 Vario / BF16 Vario.

Цанговый патрон SK 30.

 

Для патрона SK30 по DIN 2080 (ГОСТ 25827-93, ранее ГОСТ 15945-70) для цанг ER 25.
Предназначен для использования с фрезерными станками.
Рекомендуется как аксессуар для машин Opti WF20 Vario.
SK 30 / M10 / ER32

Цанговый патрон MK3 с комплектом цанговых патронов ER32.

В комплекте семь плоскогубцев на 6/8/10/12/16/20/25 мм и гаечный ключ в пластиковом кейсе.
Предназначен для использования с фрезерными станками.
Рекомендуется в качестве аксессуара для машин Opti F25 / F30 / F40 / F45.

Цанговый патрон MK4 с комплектом цанговых патронов ER32.

В комплекте семь плоскогубцев на 6/8/10/12/16/20/25 мм и гаечный ключ в пластиковом кейсе.
Предназначен для использования с фрезерными станками.
Рекомендуется в качестве аксессуара для машин Opti F25 / F30 / F40 / F45.

Плоскогубцы с набором плоскогубцев ISO 40.

Для патрона ISO 40 по DIN 2080 (ГОСТ 25827-93, ранее ГОСТ 15945-70) для цанг ER 32.
В комплекте 7 цанг ER32 3-4 / 5-6 / 7-8 / 9-10 / 11-12 / 15-16 / 19-20 мм.
Предназначен для использования с фрезерными станками.
Рекомендуется как аксессуар для Opti MF2 Vario / MF 4 Vario.

Набор цанг Optimum MK2.

 

Набор цанг Morse 2 для зажимной планки M10, цанги 4/6/8/10/12 мм.
Предназначен для использования с фрезерными станками Opti BF20 Vario / BF16 Vario.
Набор плоскогубцев MK2 5 шт. 4-12 мм

Набор цанг Optimum MK3.

Набор цанг Morse 3 для зажимной штанги M12, цанги 4/6/8/10/12/16 мм.
Предназначен для использования с фрезерными станками Opti F25 / F30 / F40 / F45.
Набор плоскогубцев MK3 6 шт. 4-16 мм
Суппорт 4/6/8/10/12/16 мм

Набор цанг Optimum ER25.

Плоскогубцы 1-2 / 2-3 / 3-4 / 4-5 / 5-6 / 6-7 / 7-8 / 8-9 / 9-10 / 10-11 / 11-12 / 12-13 / 13 -14 / 14-15 / 15-16 мм.
Набор цанг ER25, 15 шт. 1-16 мм

Универсальные фрезерные оправки Optimum.

Универсальный вал держателя фрезы для крепления торцевых фрез.
Универсальный хвостовик Морзе 2/16 мм (для станков Opti BF20 Vario / BF16 Vario)
Универсальный вал ISO 40/22 мм (для Opti MF2 Vario / MF 4 Vario)

Переходные оправки

Морс 3 — Морс 2

Морс 4 — Морс 2

Морс 4 — Морс 3

Морс 2 — B16

Морс 3 — B16

Морс 4 — B16

ISO 40 — B16

Морс 2 — Морс 3

Морс 3 — Морс 4

Как работает цанговый патрон?

Мы расскажем, как работает цанговый патрон, который используется на токарных станках и ручном инструменте.

Оборудование состоит из нескольких цанг и самоконтрящейся гайки, которая оказывает давление на конец шпинделя. Под действием приложенной силы цанга перемещается во втулку, уменьшаясь в размерах, а ее лепестки сжимаются и надежно фиксируют хвостовик инструмента или заготовку. Для снятия заготовки гайка откручивается, увеличивая тем самым диаметр цанги.

Основным преимуществом станков является возможность идеальной центровки, поэтому закрепляемый с их помощью инструмент имеет минимальное радиальное биение. И нет необходимости использовать ключи для управления захватом.

Как работает зажимной цанговый механизм

Фрезерный или токарный шпиндель на базе цангового патрона работает по следующему принципу:

• Самоконтрящаяся гайка, которая затягивается, создает давление на торец механизма захвата.
• Под действием давления щипцы перемещаются в коническое отверстие, что приводит к сжатию лепестков, составляющих его рабочую часть.
• Путем сжатия лепестки цанги надежно фиксируют хвостовик инструмента или заготовку.

Устройство простого цангового патрона

Следовательно, для снятия обрабатываемого инструмента или детали с этого шпинделя необходимо ослабить самоконтрящуюся гайку, уменьшив давление, которое она оказывает на цангу.

Большим преимуществом цанговых патронов для фрезерного станка (или токарного оборудования) по сравнению с аналогичными устройствами других типов является то, что закрепленный в них инструмент или заготовка идеально центрированы, что гарантирует их минимальный эксцентриситет. Кроме того, для использования фрезерного или токарного шпинделя цангового типа необязательно использовать специальные ключи, которые часто теряются.

Прутки различной формы можно зажимать в шпинделе токарного станка благодаря сменным цангам

Цанговые патроны можно использовать для удержания деталей, конфигурация поперечного сечения которых не соответствует форме их входного отверстия. Для фиксации этой детали в цанговом патроне используются специальные картриджи, поставляемые с устройством.

Как правильно выбрать зажимные цанги?

Чтобы правильно выбрать инструмент и избежать некоторых трудностей в будущем, при выборе учитываются некоторые характеристики клещей:

• способ крепления к шпинделю: прямая установка или навинчивание на резьбу с помощью переходника;
• количество, материал, форма кулачков;
• размеры фланца;
• тип сплава, из которого изготовлен элемент, в зависимости от вида выполняемой работы.

Не рекомендуется покупать инструмент неизвестного производителя, так как такие инструменты не отличаются высоким качеством и длительным сроком службы.

Сферы применения

Зажимный инструмент со сменными пассатижами применяется на различных типах станков, где требуется надежное крепление фрез, осевых заготовок, сверл и т.д.:

• фрезерные станки с ЧПУ с обрабатывающим центром;
• вертикальное и горизонтальное фрезерное оборудование;
• оборудование для сверлильных, расточных и фрезерных станков.

Использование вспомогательных адаптеров для фиксации заготовок снижает надежность производственного процесса, а также уровень безопасности. Универсальные патроны с пружинными лепестками оптимизируют работу оператора, так как для замены резцов и метчиков достаточно расширить цангу и вставить деталь в патрон.

Обозначение цанговых патронов

Обозначение цангового патрона с внешним конусом, предназначенного для крепления инструмента с цилиндрическим хвостовиком, на чертеже выглядит так.

Картинка n. 2: Универсальная машинная цанга с конусом № 50, диаметр хвостовика (d) 12 мм, длина 90 мм

В таблице ниже показаны стандартные размеры захвата, которые важно учитывать при расчетах:

Обозначение конуса	Д	d	я больше не
тридцать	31,75	от 2 до 12	90
40	44,45
50	69,85
тридцать	31,75	от 10 до 25	100
40	44,45
50	69,85
тридцать	31,75	от 15 до 40	110
40	44,45
50	69,85

Действующие ГОСТы

В настоящее время основным стандартом, относящимся к данному виду оборудования, является ГОСТ 26539-85. Знакомство с характеристиками и маркировкой внешней конической цанги 7:24. А в постановлении Госкомстандарта СССР от 25.07.2012 г. 5943 даются следующие рекомендации:

1. графические обозначения опор, зажимов и установочных устройств (в том числе цанговых патронов), используемые в технической документации;
2. сплошными тонкими линиями обозначены опоры и зажимы (ГОСТ 2.303-68).

Читайте также: Часовой фрезерный станок Ф-2А: паспорт и характеристики