Цанговый патрон: устройство, конструкция, принцип работы и действия зажима

Цанговый патрон — это разновидность токарных патронов. Они удерживают деталь во время ее обработки на огромной скорости. Существует несколько видов для разных форм детали, видов обработки и назначения. Цанговый патрон в отличие от быстрозажимных (БЗП) не требует дополнительных приспособлений: шпилек, винтов или стопоров. Поэтому второе его название — самозажимной. Это простое и надежное устройство получило широкое распространений в оснащении токарных станков. Самый расхожий тип цанги — ER.

Виды зажимных патронов

В токарных, сверлильных и фрезерных станках по металлу используются патроны с механическим или ручным зажимом 2-х, 3-х или 4-х кулачковые. Самоцентрирующиеся 2-х кулачковые применяются при изготовлении фасонных отливок. В 3-х кулачковые крепят шестигранные и круглые болванки с конусом Морзе. А при обработке несимметричных, прямоугольных или прутков удобнее 4-х кулачковые наборы.

Все зажимные делятся на следующие категории:

• рычажные;
• цанговые;
• сверлильные (быстрозажимные, БЗП);
• клиновые;
• гидропатроны;
• мембранные;
• термопатроны;
• 3-кулачковые;
• 4-кулачковые.

Патрон сверлильный самозажимной используется на универсальных или специальных токарных станках. Их устройство позволяет сильнее перенести усилие зажима при крутящем моменте значительно меньшем, нежели спиральные патроны. Конструкция выполняется из закаленной стали и набор кулачков из такого же металла.

В комплект поставки входит набор крепежных болтов и кулачков. Нередко патроны, идущие в набор к сверлильному или фрезерному станку, достаточно быстро ломаются, так как сделаны из некачественного металла. Квалифицированный токарь своими руками может сделать новый.

Назначения

Цанговый патрон – это механизм, предназначенный для быстротечного зажима цилиндрического и иного сечения (четырехгранных, шестигранных и др.) прутков, заготовок или режущего инструмента. Чаще применяются при финишных операциях.

Цанга – это стальная калёная втулка (или из иного упругого материала) с неполными разрезами по бокам, образующие лепестки, пружинящего свойства (возвращаются в исходное положение). Эти свойства применены в основах процесса зажима — разжима и центрирования заготовки в рабочей зоне станка.

Эффект от внедрения данного типа зажимов проявлен при:

• восстановлении режущих кромок свёрл, метчиков и фрез;
• производстве деталей из пруткового материала, труб и точного литья;
• фиксации заготовок с обратной поверхностью;
• работе по предварительно обработанному материалу.

Применением выравнивающих вкладышей решается проблема несоответствия поверхности заготовки размерам цангового зажимного механизма.

Принцип работы цангового патрона

Патроны с набором сменных цанг используются для крепления осевых заготовок и резцов на фрезерных, токарных, сверлильных станках, оборудовании с числовым программным управлением (ЧПУ). Существует множество размеров и видов цанговых патронов, которые работают по одному принципу. Самозажимная гайка подает давление на торец цанги, которая передвигается в конусный проем, диаметр ее уменьшается за счет сдавливания, крепко удерживая хвостовой конец Морзе резака. Чтобы изъять резак или деталь свинчивается гайка, давление уменьшается и цанга разжимается.

Преимущество цанговых патронов перед иными в малых радиальных биениях заготовки, установленной в такое зажимное устройство. Закрепленная в самозажимном патроне, деталь отлично центрируется. В отличие от быстрозажимных (БЗП), используемых в дрелях, самозажимные работают без ключей, которые часто теряются.

Обычно такие крепления используют для обработки втулок, цилиндрических деталей с хвостовиком Морзе, прутков. Очень удобны они для вторичного крепления уже обработанной детали. Если профиль детали не соответствует форме входного отверстия патрона, используются сменные картриджи из набора.

Самостоятельное изготовление

Для работы по дереву, металлу и пластмассам и для изготовления разнообразных печатных плат лучше всего подходит небольшая дрель. Оснастить ее следует готовым мини-креплением зажимного типа. Но если такого под рукой не оказалось, то можно без проблем изготовить его самостоятельно. Здесь понадобятся паяльник, проволока из стали миллиметровой толщины и припой. Далее процесс изготовления идет по следующей схеме:

• Сворачиваем из проволоки спираль. Ее диаметр должен быть равен диаметру вала электродвигателя и сверла, с которым необходимо будет работать;
• Пропаиваем спираль. Высокое качество обеспечивается паяльным флюсом или схожими вариантами;
• Затем надеваем спираль на вал — и мини-патрон для нашего сверла полностью готов.

Самодельные цанговые патроны прекрасно подходят при отсутствии готовых вариантов зажимов для дрелей и при наличии соответствующих навыков самостоятельного изготовления подобных механизмов. Незаменимыми они станут и в домашнем хозяйстве, когда требуется работа со специфическими деталями, а готовые зажимы могут не подойти по каким-либо характеристикам.

Зажимная цанга — важный элемент в токарных станках различных модификаций. С ее помощью можно производить работы по обработке и фрезеровке металлических и пластмассовых деталей. Кроме того, ее без проблем можно изготовить самостоятельно с применением подручных материалов. Имеющееся на сегодняшний день разнообразие таких механизмов позволяет подобрать оптимальную модель зажима под персональные нужды. Также очень важно учесть способ его крепления к шпинделю и размеры фланца, так как без них подобрать цангу будет невозможно. Удачной работы с различными видами зажимов!

Конструкция цангового патрона

Патрон состоит из зажимной гайки и набора цанг. Есть с выдвижной, втягиваемой или неподвижной цангой. По назначению цанги могут быть зажимными или подающими.

Разъемная зажимная цанга — применяется для крепления деталей самого маленького диаметра. Кулачки такого патрона раздвигаются с помощью пружин. Разъемные цанги могут комплектоваться вкладышами на смену, их вид и габариты зависят от характеристик заготовки.

Устройство мембранных патронов

Для соблюдения точности центровки обрабатываемых заготовок целесообразно применять мембранные патроны. Его устройство основано на работе основного элемента – мембраны. Для патронов этого типа базой для крепления может служить как внутренняя, так и наружная поверхность заготовки.

На рис.3 показано крепление детали 1 в торцах винтов 4, связанных с мембраной 2 с помощью рожек 3. Прогибаясь в направлении установленной детали, мембрана воздействует на рожки и винты, позволяя установить заготовку, после чего движением мембраны в обратном направлении заготовка прочно крепится в патроне. Винты служат также для дополнительного регулирования сжатия заготовки.

Рис. 3. Мембранные патроны: а, б – рожковые; 1 – заготовка; 2 – мембрана; 3 – рожки; 4 – винты; в, г – чашечные; 1 – мембрана; 2 — винт

Как выбрать цанговый патрон

Первое условие при выборе самозажимного патрона — крепление к шпинделю. Зажим может устанавливаться прямо на шпиндель, через переходник или накручиваться на резьбу.

Размер фланца: диаметр пояска для присоединения или параметры конуса Морзе. Не зная параметров конца фланца, патрон не подберешь.

Количество кулачков: в наборе может быть два, четыре, шесть. Цена изделия зависит от количества, формы и металла. В зависимости от вида работ можно приобрести крепеж из твердого сплава металла или мягкого.

Разновидности зажимных приспособлений

Исходя из типа конструкции, различают такие виды патронов:

• втягиваемые;
• выдвижные;
• с неподвижными цангами.

Также патроны классифицируют и в зависимости от назначения:

1. Подающий патрон – это втулка из стали, прошедшей закалку. Конструкция имеет вид пружинящихся лепестков, образованных из трех надрезов и прижатых друг к другу концами. Обязательно соответствие формы и габаритов разрезов самому профилю прутка. Такой вид цанги устанавливается на специальную подающую трубу путем навинчивания, затем труба подвергается так называемому осевому перемещению и передвигает размещенный в ней пруток с помощью кулачков (в некоторых моделях движение производится от гидромеханического привода).

При произведении загрузки оборудования пруток «пропихивается» через лепестки подающего патрона, при этом процессе лепестки постепенно раздвигаются и силой своей упругости прижимают изделие к поверхности прутка. Во время движения подающей трубы эти лепестки сжимаются под влиянием силы трения и увеличивают таким образом сцепление при подаче прутка.

Имеет такой вид патрона и свои минусы: различный диаметр хвостовика предполагает подбор отдельных цанг. Но, невзирая на это, использование подающего патрона очень распространено.

Чаще всего можно встретить патроны с цангами типа ER.

1. Зажимной патрон имеет вид стальной втулки с пружинистыми лепестками, количество которых определяется в зависимости от диаметра предназначенной для обработки детали. При величине этого параметра до 3 мм достаточно цанги с 3 лепестками, если диаметр не превышает 80 мм – подойдет патрон с 4-мя лепестками, а вот для изделий, у которых диаметр превышает 80 мм, используется патрон с 6-ю лепестками. Вершина конуса патрона в угле равна 30 градусам. Для увеличения сцепления уменьшают просвет прорезей в процессе втягивания цанги внутрь патрона.

Для крепления деталей с маленьким диаметром выбирают зажимные цанги разъемного типа, т.е. кулачки у них разводятся посредством пружин. Иногда цанга может иметь вкладыш сменного типа, форма и размеры которого подбираются в зависимости от форм и размеров прутка.

Классификация по техническому устройству

От множества патронов типовая цанга отличается тем, что ее можно легко снимать и, как отмечалось выше, даже разбирать в некоторых модификациях. Но и цанговые приспособления различаются по способу совмещения со станочным оборудованием. В той же металлообработке задействуют статичные неразборные (неподвижные) и встраиваемые съемные модели. Также цанговый патрон может быть выдвижным и втягиваемым. Принадлежность к той или иной группе определяется конфигурацией захвата обрабатывающего инструмента, диапазоном углов механического воздействия и системой управления, так как существуют ручные и в разной степени автоматизированные узлы настройки оснастки.

Области применения цанговых приспособлений

Преимущественно такие устройства находят место в качестве элемента оснастки токарных, сверлильных, карусельных и продольных станков. Это касается одной части установки, но что такое цанга в плане совместимости с обрабатывающим инструментом? Среди целевых средств для захвата можно выделить метчики, плашки, сверла и фрезы. Конкретная совместимость будет определяться типом хвостовика. К слову, не только в станках используются подобные системы крепления обрабатывающих деталей. Ручной электроинструмент также обеспечивается патронами с пружинными лепестками с накручивающейся гайкой, только меньшего формата.