Зачем нужны цанговые патроны для фрезерного станка, принцип действия цанги

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.

Особенности конструкции

Цанговые патроны различаются по виду и размеру, но все они работают по единому принципу. Оснастка состоит из набора цанг и самозажимной гайки, которая создаёт давление на торец цанги. Из-за усилия давления цанга смещается в конусный проем, одновременно уменьшаясь в диаметре и обеспечивая усилие сжатия детали или хвостовика инструмента. Для съёма детали гайка свинчивается, увеличивая диаметр цанги.

Существуют патроны с втягиваемой, неподвижной и выдвижной цангами. По назначению данный элемент может быть подающим или зажимным. Подающая представляет собой втулку с тремя пружинящими лепестками и концами, направленными в сторону центра. Цанга накручивается на вращающийся шток, подающий заготовку посредством кулачкового механизма или гидропривода. Упругость лепестков обеспечивает плотное сжатие инструмента или детали.

Конструкция цельной зажимной цанги представляет собой пружинящую втулку с лепестками. Количество лепестков зависит от диметра фиксируемой детали:

• трехлепестковые – детали или инструмент диаметром до 3 мм;
• 4-лепестковые – от 3 до 80 мм;
• 6-лепестковые – детали диаметром более 80 мм.

Для крепления деталей и инструмента наименьшего диаметра применяются патроны с зажимными разъёмными цангами. Движение и фиксацию кулачков в данной конструкции обеспечивают специальные пружины.

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.

Как заменить на ручном фрезере

Замена цанги на ручных фрезерах – простейшая операция и состоит из следующих действий:

1. Стопором в корпусе или ключом за пазы шпинделя (зависит от модели) фиксируется сам шпиндель.
2. Полностью откручивается и снимается зажимная гайка.
3. Вытаскивается цанга.
4. Вставляется новая.
5. Закручивается гайка.

Проблем не возникнет, если деталь точно подходит к зажиму этой конкретной модели. Важно, чтобы посадочное отверстие новой цанги по диаметру подходило к хвостовику фрезы, которой предстоит работать.

Гайка должна затягиваться достаточно плотно, но без фанатизма, чтобы не сорвать резьбу.

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.

Что это такое

Особенности цангового крепления фрез – высокая центрирующая точность. Фреза, зажатая в таком зажиме, располагается точно по центру и вращается без биений. Это очень важно, особенно для высокоточной обработки.

Цанговый зажим обеспечивает надежную прочность крепления фрезы, что также важно при высоких оборотах в деревообработке и больших нагрузках при обработке металла.

Цанговый зажим состоит из трех основных частей:

• основная несущая часть с хвостовиком, который крепится к шпинделю станка или ручного фрезера (разными способами);
• сама цанга – втулка конусной формы с лепестками или прорезями;
• зажимная гайка.

Фреза или сверло вставляется в цангу. Когда по резьбе затягивается зажимная гайка, конус цанги утапливается в посадочное гнездо основной части и сжимается. Именно для возможности сжатия во всех цангах есть лепестки или просто прорези по двум-трем сторонам.

Классический цанговый зажим на следующем изображении:

Этот цанговый патрон имеет конусную посадку в шпиндель станка. На зажимной гайке не предусмотрен шестигранник под стандартный ключ. Есть прорези под специальный ключ с двумя рожками, который идет в комплекте с такими патронами.

Короткий наглядный обзор такого зажима можно увидеть на видео:

В комплекте с описанным патроном идет набор цанг разного внутреннего диаметра. Это дает возможность крепить фрезы и сверла с разным диаметром хвостовиков.

Сменный комплект цанг важен. В кулачковых патронах можно зажимать хвостовики разного диаметра. Например, от 0 до 10-20 мм. В цанге можно зажать только тот диаметр, который подходит. Имея комплект сменных зажимов, мастер не будет иметь ограничений в использовании режущей оснастки с разным диаметром хвостовиков.

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.

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:

1. в первом случае втулка при закручивании гайки вдавливается внутрь и там сжимается;
2. 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.