Цанговые патроны

Цанговые зажимы их виды, особенности применения советы по изготовлению зажимной цанги своими руками

Цанговый зажим — это разновидность зажимных патронов, активно использующихся в токарных станках. он является самозажимным типом таких приспособлений, поскольку ему не требуется дополнительных деталей. Это простое и надежное устройство, которое отлично подойдет для токарного дела. О том, какие имеются особенности цангового зажима и как его грамотно выбрать, и пойдет речь в статье.

В зависимости от предстоящих работ и предназначения станков все зажимные изделия можно классифицировать по следующим видам:

1. Рычажные;
2. Цанговые;
3. Сверлильные, они же быстрозажимные;
4. Клиновые и гидропатроны;
5. Трех- и четырехкулачковые;
6. Термопатроны и мембранные.

Сверлильные самозажимные патроны используются на универсальных или специальных токарных станках. Их применение позволяет перенести усилие зажима при меньшем крутящем моменте по сравнению со сверлильным патронами.

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!

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.

Патрон токарный: назначение, виды и особенности выбора

Вернуться в список статей

Стремительное развитие металлообрабатывающего комплекса сложно представить без постоянного совершенствования станочного оборудования. Оно определяет скорость заточки деталей, соблюдение их геометрии, качество обработки поверхности.

Для прочной фиксации заготовки используется патрон для токарного станка, обеспечивающий необходимое зажимное усилие и точность центрирования. В этой статье рассмотрены основные вопросы, касающиеся выбора устройств:

В данной статье будут освещены следующие вопросы:

Патроны токарные устанавливаются на универсальных и специальных станках и используются для крепления деталей на оси шпинделя. Благодаря их применению достигается надежная фиксация и увеличивается зажимное усилие при большом крутящем моменте. Деталь не срывается, сохраняет правильное положение при работе, снижая риск поломки резца и обеспечивая высокую скорость изготовления изделия.

Патроны для токарных станков производятся из закаленной стали, реже – чугуна, и отличаются друг от друга конструкцией и назначением. В России разработано и утверждено восемь стандартов, описывающих требования к этим элементам. Например, согласно ГОСТ 1654-86, выделяется 4 класса точности: А (особо высокая), В (высокая), П (повышенная) и Н (нормальная).

Все используемые токарные патроны условно делятся на две группы: кулачковые и цанговые. Первые состоят из нескольких подвижных сегментов (кулачков), за счет которых и происходит фиксация детали.

Они применяются для большинства операций и отличаются друг от друга особенностями конструкции и назначением.

Патрон токарный также классифицируется по:

• количеству кулачков (от двух до шести);
• особенностям крепления (по внешней или внутренней поверхности);
• специфике исполнения (цельные, сборные или накладные кулачки);
• используемому приводу (ручной или механический).

Каждый вид устройства имеет свои преимущества, особенности использования и предназначен для определенных функций.

2-х кулачковый патрон для токарного станка используется для крепления сложных фасонных деталей, нецилиндрических и несимметричных заготовок. Их особенность заключается в способности фиксировать в губках необработанные поверхности, обеспечивая достаточное сцепление.

Все детали изделия производятся из стали, подвижные части подвергаются термообработке, что увеличивает их прочностные характеристики и износостойкость. Размеры стандартизированы: диаметр варьируется от 125 до 400 мм. К недостаткам устройств этого типа относят высокий риск нарушения центрирования из-за широкого зазора между направляющими.

Снижение временных затрат позволяет ускорить процесс, что особенно важно при большой загрузке, например, на серийных станках. Механизированный привод обеспечивает еще одно немаловажное преимущество: постоянство зажимного усилия, за счет чего деталь не перекашивается и не вылетает при любых оборотах. Механизированный привод обеспечивает еще одно немаловажное преимущество: постоянство зажимного усилия, за счет чего деталь не перекашивается и не вылетает при любых оборотах

а — трехкулачковый патрон; б — четырехкулачковый патрон

Механизированный привод обеспечивает еще одно немаловажное преимущество: постоянство зажимного усилия, за счет чего деталь не перекашивается и не вылетает при любых оборотах. а — трехкулачковый патрон; б — четырехкулачковый патрон. а — трехкулачковый патрон; б — четырехкулачковый патрон

а — трехкулачковый патрон; б — четырехкулачковый патрон.

3-кулачковый патрон для токарного станка может быть спиральным и реечным. Спиральные конструкции появились одними из первых и применяются более 100 лет благодаря простоте и надежности.

К быстрому выходу из строя приводит использование непрочной улитки, попадание грязи и металлической стружки в зазоры.

Конструктивные особенности

Основными элементами конструкции любого цангового патрона являются зажимная гайка и цанговый зажимной механизм, который может быть выдвижным, втягиваемым или неподвижным. В зависимости от своего назначения цанговые механизмы могут быть зажимными и подающими. Механизмы цангового типа используются и для фиксации обрабатываемых деталей по поверхности их внутреннего отверстия. Обеспечивает такую фиксацию специальное приспособление – цанговая оправка. Кроме фиксации деталей в процессе их обработки, цанговая оправка может использоваться для закрепления на ней фрез насадного типа.

Классификация цанговых патронов по конструкции

Цанговые механизмы подающего типа применяются в тех случаях, когда зафиксированную в них деталь в процессе ее обработки необходимо периодически выдвигать из зажимного устройства. Конструкция такой цанги состоит из стальной втулки, на боковой поверхности которой выполнено три надреза, формирующих пружинящие зажимные лепестки, а также из трубки, через внутреннее отверстие которой заготовка подается в зону обработки. Перед началом использования такого механизма цанговая втулка вкручивается в резьбовое отверстие в трубке, а конец обрабатываемой заготовки пропускается между лепестками зажимного механизма. За подачу заготовки в зону обработки отвечает специальный шток, приводимый в действие посредством кулачкового или гидромеханического механизма.

Типы цанг

Зажимная цанга, которая также выполнена в виде втулки с пружинящими лепестками, обеспечивает только фиксацию заготовки, без ее подачи в зону выполнения обработки. В зависимости от диаметра хвостовика инструмента или обрабатываемой заготовки, которые фиксируются при помощи цангового механизма, количество лепестков может быть различным. Так, для фиксации инструментов и заготовок с диаметром не больше 3 мм используются трехлепестковые цанги, с диаметром от 3 до 80 мм – четырехлепестковые, с диаметром более 80 мм – шестилепестковые.

Для фиксации инструментов и заготовок самого маленького диаметра нужны разъемные зажимные цанги, в конструкции которых присутствуют специальные пружины, отвечающие за разжимание кулачков. Цанги данного типа могут дополнительно комплектоваться вкладышами, подбираемыми в зависимости от диаметра инструмента или заготовки.

Цанговые держатели с цилиндрическим хвостовиком

Цанговые патроны, конструкция которых дополнена еще одной гайкой, могут использоваться для фиксации инструментов небольшого диаметра с хвостовиком, имеющим форму конуса Морзе. Минусом цанг данного типа является то, что для инструментов различного диаметра необходимо использовать отдельный зажимной механизм.

Конструкция и достоинства быстрозажимных и ключевых исполнительных органов

Патроны на дрели представляют собой устройства конусообразной формы, главное назначение которых заключается в передаче вращательных действий от вала редуктора на рабочую насадку. Принцип работы современных исполнительных механизмов простой и незамысловатый, и основывается он на перемещении подвижных губок. Движение губок происходит за счет резьбы. Кулачки с резьбой перемещаются по гильзе, за счет чего происходит выдвижение или наоборот задвижка губок. В конструкции патрона находится три кулачка, которые расположены по кругу на одинаковом расстоянии друг от друга. Такой способ зажима насадок считается одним из самых надежных и эффективных. На устройствах для мини-дрелей используется 4 кулачка. Чтобы узнать плюсы и минусы, рассмотрим особенности видов патронов для дрелей.

• Популярными являются быстрозажимные или самозажимные патроны, которые не требуют применения специального ключа. Рассматриваемые устройства бывают одномуфтовыми идвухмуфтовыми. Одномуфтовые устройства менее надежны, и их труднее разобрать в отличие от двухмуфтовых. Двухмуфтовые состоят из двух элементов, что упрощает их применение. Для зажима насадки, необходимо удерживать нижнюю часть патрона (юбку) рукой, а второй закручивать или выкручивать зажимную муфту
• Ключевые патроны обладают высокой надежностью, что связано с приложением усилия для зажима насадки посредством специального механизма и ключа. Принцип работы ключевых патронов одинаковый с быстрозажимными, а отличаются они только по способу приведения в действие подвижных губок

Зная разновидности и отличия между рассматриваемыми устройствами для дрелей, разберемся с их достоинствами и недостатками. К достоинствам быстрозажимных приспособлений относятся:

1. Отсутствует необходимость использовать дополнительные инструменты
2. Возможность закрепления насадки одной рукой
3. Высокая скорость замены насадок
4. Эстетичный вид. Это незначительное достоинство, однако, дрель или шуруповерт с таким типом оснастки выглядит более современно

Перед тем, как купить патрон на дрель самозажимной, следует разобраться с их недостатками:

1. Низкая надежность. Связано это с ручным способом зажатия насадок. Губки не способны крепко сжимать хвостовики насадок, поэтому при заклинивании, сверло будет проворачиваться внутри кулачков
2. Быстрый износ — чем чаще сверло заклинивает, тем быстрее изнашивается механизм
3. Необходимость учитывать размер отверстия для закрепления насадок с соответствующими диаметрами хвостовиков. Распространенными являются модели, в которых можно закрепить сверла с хвостовиками до 10 мм. Выпускаются также модели под 12 мм и 13 мм сверла, но они встречаются реже

На основании вышесказанных достоинств и недостатков можно сделать вывод о том, что применять быстрозажимные одно и двухмуфтовые патроны рационально на маломощных электроинструментах, как гайковерты, шуруповерты. Использование их на дрелях является нерациональным, если только этот инструмент не применяется для завинчивания саморезов и винтов. Самое главное достоинство БЗП в том, что они позволяют быстро сменять насадки при работе.

Почему все дрели с завода комплектуются патронами ключевого типа с цанговым механизмом? Мало кто об этом задумывается, а ответ на этот вопрос прост. Ключевые элементы обеспечивают высокую степень надежности фиксации насадки. Даже если сверло заклинивает, то с малой вероятностью оно провернется в механизме. Именно поэтому все электродрели оснащаются предохранительными муфтами, исключающие вероятность вырывания инструмента из рук, а также предотвращающие перегорание двигателя при высоких нагрузках.

К достоинствам ключевых исполнительных органов относятся:

1. Надежность — именно за счет высокой степени этого показателя, зубчато-венцовые элементы применяются до сих пор
2. Высокая степень износостойкости — если БЗП защищены пластиковым чехлом, который быстро изнашивается, то ключевые элементы изготовлены только из стали, поэтому вероятность их наружного повреждения исключена. Если цанговые патроны ключевого типа изнашиваются, то только по причине выхода из строя подвижных губок и пружин

Хотя второй тип устройств имеет меньше достоинств, однако именно такие патроны следует выбирать для дрелей. Многие предпочитают их использовать на шуруповертах. Из недостатков нужно отметить только необходимость применения специального ключа. Если этот ключ потерять, то извлечь насадку не получится. Сделать своими руками новый ключ будет трудно, но его можно купить, так как продаются они не только в паре с новой оснасткой, но и по отдельности.

Это интересно! При сравнении цен, можно сказать, что ключевые устройства для дрелей стоят дороже быстрозажимных.

Что такое цанговый зажим (или патрон) и как его сделать своими руками?

Цанговый патрон является видом зажимного патрона. Предназначен для зажатия цилиндрических заготовок с гладкой поверхностью. Используют для сверлильных, сверлильно-присадочных, фрезерных, токарных станков и станков с числовым программным управлением.

Основной элемент цанга – втулка с продольными разрезами. Между надрезами находятся упругие лепестки, которые при сжимании держат материал. Обычно один патрон продается с набором цанг разного диаметра.

Патрон состоит из трех частей – корпуса, сменной втулки (цанги) и зажимной гайки. Цанга имеет несколько осевых прорезей, делящих ее на лепестки. Количество лепестков меняется в зависимости от диаметра втулки.

Материал держится за счет того, что контргайка передает давление на конусное образование, и деталь сжимается радиальным усилием. Есть сменные цанги для крепления цилиндрических деталей, а также заготовок в форме многогранников.

Устанавливается патрон цанговый на вал станков.

В зависимости от назначения, цанги делятся на три вида:

• Подающая цанга. Представляет собой закаленную стальную втулку, имеющую три неполных надреза. Лепестки направлены к центру и пружинят. Отверстие подающей цанги подбирается такого диаметра, чтобы деталь плотно зажималась. Оснащается набором сменных вкладышей, дающих возможность зажимать детали разного диаметра и профиля.
• Зажимная цанга. Представляет собой втулку со сквозным отверстием. Вдоль оси формируется два места крепления. Материал, установленный в цангу, крепко фиксируется и держится в процессе работы. Для квадратных деталей делается зажим с четырьмя прорезями, для круглых и шестигранных материалов – с тремя. С набором цанг под разные формы заготовок можно закрепить в патрон деталь любой формы. Преимуществом таких моделей является практически нулевые радиальные биения.
• Разъемная цанга. Применяется при обработке деталей с небольшим диаметром. Разведение кулачков производится с помощью пружин.

Применение

Так как каждая цанга предназначена только для одного диаметра, их используют при работе с длинными металлическими прутками фрезеровочных станков.

Также высокая точность дает возможность закреплять метчики, фрезы и наконечники гайковертов. С их помощью крепятся сверла сверлильно-присадочных станков.

Внутренняя поверхность цанги отшлифованная, поэтому поверхность заготовки в местах, где произведен зажим, не деформируется.

Кроме оборудования для станков, мини патроны используются в строительных приборах. Существуют дрели с мини патронами и фрезеры с мини патронами.

Также с помощью мини самозажимных патронов крепятся строительные инструменты к ручкам. Это позволяет сделать универсальные ручки для нескольких инструментов. С помощью мини патрона, прикрепленного к концу ручки удобно менять стержни напильников или отверток.

По такому же принципу происходит зажим графитового стержня в механических карандашах. При нажатии на кнопку карандаша, выдвигается мини цанга, расходятся в сторону лепестки и стержень выходит на необходимую длину.

Преимущества и недостатки

Чтобы понять, подходит ли такой патрон для вас, важно разобраться в его особенностях. Самозажимные патроны обладают набором преимуществ:

• Простота установки и демонтажа заготовки. Не нужно владеть набором дополнительных инструментов – шпилек, стопоров или зажим ключами.
• Зажим деталей маленького диаметра.
• Длительный период эксплуатации. За счет того, что цанговые патроны изготовляют из закаленной или цементирующей стали, они имеют большую прочность.
• Большая площадь поверхности контакта исключает прокручивание заготовки.
• Минимальные биения. В самозажимных втулках деталь хорошо центрируется. Это позволяет увеличить точность обработки материала. Мини колебаниями материала обычно пренебрегают.
• Универсальность. Подходит практически для всех видов станков.

Главным недостатком является то, что один цанговый зажим держит деталь определенного размера. Поэтому желательно владеть набором сменных цанг и подбирать их под каждую заготовку. Также для решения этой проблемы используются переходные втулки. Они также имеют лепестки, но форма втулок цилиндрическая.

Втулка устанавливается внутрь цанги соответствующего размера, в отверстие переходной втулки вставляется заготовка. Зажимная гайка затягивается и сжимает цангу, внутри нее сжимается переходная втулка и держит деталь.

С набором сменных цанг или переходных втулок самозажимный патрон становится незаменимым механизмом для станка.

Как устроены зажимные цанговые патроны

Чтобы изготовить цанговый патрон, используют закаленную инструментальную сталь. Этим обеспечивается высокая прочность устройства, которому предстоит долгая эксплуатация, в ходе которой будут многократно закрепляться и сниматься заготовки или инструменты.

Зажимной цанговый патрон

Конструкция зажимного цангового патрона включает:

• корпус;
• цангу;
• сжимающее кольцо;
• контргайку.

Принцип работы всех модификаций, отличающихся типоразмерами и особенностями устройства, одинаков: давление передается от гайки для зажима на конусное образование, а через него происходит формирование радиального сжимающего усилия, направленного на зажимаемую заготовку (инструмент, деталь).

Используемая цанга дала наименование наиболее распространенному цанговому патрону – ER. Преимущества цангового зажима над обычными патронами, применяемыми в токарных (фрезерных) станках состоят в:

• упрощении процесса установки или снятия детали (заготовки);
• возможности надежной фиксации детали, имеющей небольшой диаметр;
• возможности использовать твердые вставки.

Цанговый патрон ER с набором цанг разного диаметра

Цанговый патрон ER выпускается с набором цанг под заготовки разного диаметра, которые устанавливаются в зависимости от конкретных размеров хвостовиков.

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.

Самодельная цанга-муфта простейшей конструкции

Простейшая цанга, работающая по принципу соединительной муфты, может быть изготовлена из стальной проволоки диаметром 1 мм. Следует иметь в виду, что цанга предложенной конструкции не является универсальным зажимным устройством и может быть использована только для сверл одного диаметра

При этом важно, чтобы поперечный размер применяемых сверл максимально точно соответствовал диаметру выходного вала приводного электродвигателя. Кроме того, важно учитывать, что использовать такой цанговый зажим можно только при сверлении материалов, обладающих невысокой вязкостью

Для изготовления цанговой муфты предложенной конструкции потребуются следующие расходные материалы, приспособления и инструменты:

• цилиндрическая болванка из металла, диаметр которой соответствует диаметрам выходного вала электродвигателя и сверла;
• проволока из стали;
• электрический паяльник;
• флюс для пайки.

Сам процесс изготовления цангового патрона для микродрели выполняется по следующему алгоритму:

Проволока наматывается на болванку таким образом, чтобы сформировалась жесткая пружина

Важно, чтобы витки пружины располагались как можно ближе друг к другу.
Готовую пружину, не снимая с болванки, тщательно пропаивают.. Простейший цанговый может быть изготовлен своими руками и в другом конструктивном исполнении. Конструкция такого патрона, себестоимость изготовления которого будет очень низкой, состоит из двух половинок, скрепленных винтом

На внутренней поверхности каждой из таких половинок протачиваются цилиндрические желобки, которые при затягивании винта обеспечивают фиксацию как зажима на валу приводного электродвигателя, так и применяемого инструмента. Решив изготовить такой цанговый зажим своими руками, имейте в виду: для того чтобы он работал корректно, перед началом его использования следует обязательно выполнить балансировку

Конструкция такого патрона, себестоимость изготовления которого будет очень низкой, состоит из двух половинок, скрепленных винтом. На внутренней поверхности каждой из таких половинок протачиваются цилиндрические желобки, которые при затягивании винта обеспечивают фиксацию как зажима на валу приводного электродвигателя, так и применяемого инструмента. Решив изготовить такой цанговый зажим своими руками, имейте в виду: для того чтобы он работал корректно, перед началом его использования следует обязательно выполнить балансировку

Простейший цанговый может быть изготовлен своими руками и в другом конструктивном исполнении. Конструкция такого патрона, себестоимость изготовления которого будет очень низкой, состоит из двух половинок, скрепленных винтом. На внутренней поверхности каждой из таких половинок протачиваются цилиндрические желобки, которые при затягивании винта обеспечивают фиксацию как зажима на валу приводного электродвигателя, так и применяемого инструмента. Решив изготовить такой цанговый зажим своими руками, имейте в виду: для того чтобы он работал корректно, перед началом его использования следует обязательно выполнить балансировку.