Цанговые патроны - характеристики, виды, хвостовики

Что такое цанговый патрон?

Цанговый патрон представляет собой станочную оснастку, позволяющую надежность закрепить в станке режущий или сверлильный инструмент. Устройство не требует дополнительных элементов фиксации (винтов, шпилек и т.д.), поэтому его также называют «самозажимным».

Фрезерный патрон используют для обеспечения высокой точности центровки инструмента, уменьшения радиального биения до минимума, а также для ускорения процесса замены металлорежущего инструмента в станке.

Из чего состоит цанговый патрон?

Конструкция патрона максимально проста: он состоит из корпуса, цанги и зажимной гайки. Гайка создает давление на цангу, которая смещается в конусный проем, при этом уменьшаясь в диаметре и создавая усилие сжатия установленного инструмента. Чтобы снять патрон, нужно лишь ослабить гайку.

• Корпус фиксирует оснастку на шпинделе станка.
• Цанга имеет форму втулки, в которую устанавливают хвостовик осевого режущего инструмента (фрезы, метчика, сверла).
• Зажимная гайка применяется для фиксации режущего инструмента в цанге.  

Корпуса цанговых патронов изготавливают из прочных твердых сплавов, которые не допускают деформации, способны выдерживать высокие нагрузки и стойки к коррозии.

Конструкция цангового патрона

Преимущества цанговых патронов

1. Минимальное радиальное биение
2. Высокая точность центровки детали
3. Упрощенная установка на шпинделе станка, без применения ключей и другого зажимного инструмента.
4. Простота замены.

К недостаткам применения фрезерных патронов относят ограниченный диаметр хвостовиков устанавливаемого металлорежущего инструмента. Однако увеличить количество типоразмеров можно с помощью переходных втулок.

Как выбрать цанговый патрон

Хотя принцип работы у цанговых патронов одинаковый, нужно выбирать правильную оснастку для станка. Основное условие при выборе – вид крепления к шпинделю станка: напрямую, через переходник или навинчиваться на резьбу. Если используется переходник, требуется правильно подобрать его в соответствии с параметрами станка и режущего инструмента.

При выборе нужно учитывать материал, из которого выполнен цанговый патрон: чем тверже материал, тем выше будет ресурс работы, и тем лучше оснастка будет переносить нагрузки.

Цанги имеют разный диаметр – в зависимости от инструмента, для которого предназначены. Цанга должна точно соответствовать диаметру хвостовика металлорежущего инструмента. На патроне может быть указано ER16 12 мм, соответственно, цанга зажимает в диаметре 11-12 мм, но не больше. 11 мм – это максимальный зажим, а 12 мм – это отверстие цанги при полном разжиме. Для некоторых видов цанг значение диаметра имеет шаг в 0,5 мм.

На современных станках с ЧПУ применяют самоцентрирующиеся патроны с 2, 3 или 4 кулачками. Количество кулачков определяется в соответствии с диаметром инструмента или детали.

Перед установкой обратите внимание на балансировку цангового патрона, т.к. недостаточная балансировка может привести к повреждению шпинделя, режущего инструмента и плохой соосности.

Виды патронов

Виды цанговых патронов

По функциональности патроны делят на:

• модели с неподвижной цангой;
• с выдвижной цангой;
• с втягиваемой цангой.

По назначению разделяют на:

• зажимные (втулка с пружинящими лепестками, количество которых зависит от диаметра закрепляемой детали – трехлепестковые (диаметр до 3 мм), 4х лепестковые (диаметр 3-80 мм), 6-лепестковые (больше 80 мм));
• подающие (втулка с 3 пружинящими лепестками и концами, которые направлены к центру).

Чтобы закрепить детали и режущий инструмент с диаметром меньше 3 мм, применяют цанговые патроны с разъемными цангами.

Цанги в патронах делят на:

• Стандартные и герметичные. Последние позволяют применять режущий инструмент с подводом СОЖ.
• Квадратные, круглые, шестигранные. Наиболее распространены круглые цанги, но для метчиков применяют квадратные.
• 1 или 2 области зажима. Чем больше точек соприкосновения, тем крепче зафиксирован инструмент.

Фрезерные патроны

Хвостовики цанговых патронов

Хвостовики фрезерных патронов могут быть: с конусом Морзе, конусом 7:24 ISO, конусами HSK и PSK, цилиндрическим. Конусы являются наиболее распространенным видом хвостовика патронов, т.к. они гарантируют надежность фиксации, точность центрирования, возможность быстрой замены. Разберем каждый вид подробнее.

Патроны с конусом Морзе

Патроны с хвостовиком конус Морзе (ГОСТ 25551, DIN 228, конусность 1:19~1:20) устанавливают на универсальные фрезерные и сверлильные станки без ЧПУ. Из-за самозаклинивания или самоторможения их нельзя автоматически поменять. Обычно имеют балансировку на частоту вращения до 12000 оборотов в минуту.

Типоразмеры конусов Морзе – от 0 до 6. Метрические размеры – 80, 100, 120, 160 и 200.

Цанговые патроны с конусом 7:24 ISO

Патроны с конусом 7:24 ISO (BT-MAS 403, SK – DIN 69871, NT – DIN 2080) имеют балансировку на частоту вращения до 25000 оборотов в минуту.  Для станков с ЧПУ подходят только BT и SK. Конусы NT используют на универсальных станках без ЧПУ, на которых нельзя автоматически поменять оснастку.

Конусы SK ставят преимущественно на европейские станки, конусы BT – на станки азиатского производства, конусы NT – на универсальных станках без ЧПУ.

Размерный ряд хвостовиков определяется в соответствии с величиной станка: 30, 40 и т.д. Так, патрон BT40 подойдет для средних обрабатывающих центров. Размер метрического конуса определяют в соответствии с внутренней резьбой: например, для 40-ого размера резьба будет М16, а для 50-ого – М24.

Обратная часть патрона применяется для закрепления режущих инструментов: напрямую или через цанги.

Оправки могут быть с подачей СОЖ или без. Маркировка позволяет определить, какой тип подачи СОЖ используется:

• A – без подачи СОЖ;
• B – подача через фланец;
• AD – подача через центральное отверстие;
• AD/B – подача через центр или фланец.

Цанговые патроны с конусом HSK или PSK

Чтобы сохранить возможность быстрой замены оснастки и при этом осуществлять обработку деталей на высоких оборотах, были созданы более современные конусы HSK и PSK.

Конусы HSK (соотношение 1:10, стандарт DIN 69893)  и PSK Capto (1:19~1:20, стандарт ISO 26623-1) используются на автоматических центрах с ЧПУ и на станках с ручной сменой инструмента. Отбалансированы на частоту вращения до 40000-50000 оборотов в минуту. В отличие от других патронов с конусом, закрепляются не через штревель, а с помощью разжимной цанги. В зависимости от типа могут использоваться на станках, работающих на высоких и низких скоростях.

Цанговые патроны с цилиндрическим хвостовиком

Цилиндрический хвостовик с лыской или без нее используют на фрезерных и сверлильных станках. Такие патроны можно вставить в более большой цанговый патрон, в патрон Weldon или в осевой держатель инструмента на токарном станке.

По сути, фрезерный патрон с цилиндрическим хвостовиком представляет собой переходную втулку. Варианты с лыской могут применяться в токарных станках в держателях расточных резцов.

Типы оправок под металлорежущий инструмент

У производителей может быть и другая маркировка!

Советы по работе с цанговыми патронами

1. Перед началом работы проверьте целостность конструкции и протрите все элементы тканью для очистки от загрязнений.
2. Не используйте сжатый воздух для очистки патронов: стружка может попасть в механизм захвата.
3. Не используйте растворители для обработки патронов, т.к. это может привести к образованию ржавчины.
4. Не используйте дополнительные удлинители для фиксации.