Цанговый зажим: описание, виды, советы по выбору

Дрель: переходники для свёрел различного диаметра

Сразу следует отметить, что изготовленная на скорую руку цанга будет неразборной. То есть вынуть из неё одно сверло и вставить другое, строго говоря, не получится. По этой причине методика изготовления больше подойдёт для тех, кто нуждается в создании большого количества одинаковых отверстий.

Итак, для создания самодельного цангового патрона нам понадобятся:

• сверло;
• болванка;
• стальная проволока;
• флюс для пайки;
• пяльник.

Изначально, следует намотать стальную проволоку на болванку в виде жёсткой пружины (полукольца подходят друг к другу максимально близко). Далее полученная конструкция должна быть хорошенько пропаяна.

Основные разновидности

Для комплектации современных металлообрабатывающих станков (токарных, фрезерных и сверлильных) используются самоцентрирующиеся патроны, оснащаемые двумя, тремя или четырьмя кулачками. Зажимные элементы в таких патронах могут приводиться в действие вручную или при помощи механического привода. Если говорить о сферах применения таких зажимных механизмов, то двухкулачковые патроны используются преимущественно для фиксации фасонных отливок в процессе их обработки, а при помощи трехкулачковых зажимных механизмов обеспечивается надежное крепление заготовок и хвостовиков инструментов круглой, конусной и шестигранной формы. Зажимные механизмы, оснащенные четырьмя кулачками, используются в тех случаях, когда для выполнения обработки необходимо зафиксировать несимметричную заготовку или деталь прямоугольной формы.

Цанговый патрон ER20 с комплектом цанг для фрезерного или фрезерно-гравировального станка

Вообще все механизмы для фиксации инструмента или заготовки в процессе обработки подразделяются на следующие

• устройства цангового типа;
• рычажные устройства;
• устройства быстрозажимного типа (БЗП);
• клиновые зажимные устройства;
• гидропатроны;
• мембранные зажимы;
• термопатроны;
• двух-, трех- и четырехкулачковые зажимные устройства.

Самозажимные патроны, в которых используется цанговый механизм, нужны для оснащения как специализированных, так и универсальных станков. Преимуществом применения патронов данного типа является то, что их конструкция обеспечивает достаточное усилие зажима даже при небольшом значении крутящего момента, чего нельзя сказать о подобных устройствах других типов

При выборе цангового патрона следует обращать внимание на то, чтобы основные элементы его конструкции были изготовлены из закаленной стали. В таком случае он способен прослужить значительно дольше

Это интересно: Рым-гайка DIN 582 в разных отраслях промышленности (видео)

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.

Преимущества использования цанги зажимной

Цанговыми соединениями не стоит пользоваться только в тех местах, где нельзя своевременно произвести осмотр и подтяжку. А ослабевает зажим не так быстро, прокручивать во избежание протечки приходится не чаще, чем раз за год. Во всех прочих случаях применение обжимных соединений связано исключительно с достижением значимых преимуществ. К ним принято относить:

• возможность неоднократного использования. Применение цангового зажима позволяет беспрепятственно производить замену поврежденного участка водопровода или пневмопровода, вести ремонтные работы;
• долгий период эксплуатации, равный десятилетиям;
• широкий ассортимент и доступность. Цангу зажимную с нужными характеристиками от практически любого производителя не составит труда подобрать или в специализированном супермаркете (обычном или работающем через интернет), или на строительном рынке;
• надежность и герметичность сборки;
• простоту установки, не требующую наличия специальных навыков и сложного набора профессиональных инструментов;
• сравнительно невысокие расходы при покупке и установке;
• превосходные эксплуатационные характеристики.

Детали цангового соединения

Применение цанги зажимной рекомендуется, обосновываясь близким к идеальному сочетанием ее достоинствам со сравнительно невысокой стоимостью и минимальными накладными расходами, связанными с установкой и последующей эксплуатацией.

Цанговыми зажимами осуществляется множество соединений в разных отраслях хозяйственной деятельности. Рациональность их устройства позволяет с высокой степенью надежности закреплять необходимые детали, заготовки, инструменты и элементы конструкций. При этом, по большей части, не возникает потребности ни в специальном инструменте, ни навыках профессиональной подготовки.

Широкий выбор в плане использования материалов для изготовления, конструктивных особенностей и технических характеристик обусловили высокий уровень востребованности изделий. Спросу на обжимные соединения с применением цанги способствует также их невысокая стоимость и предельно низкие затраты материальных и финансовых ресурсов при монтаже. Простая и удобная конструкция удовлетворяет практически всем требованиям, которые могут быть выдвинуты к соединительному элементу.

Устройство цангового патрона

Устройство цангового патрона достаточно простое. Основная деталь оснастки — это цанга, специальное приспособление в виде втулки с продольными разрезами. Эти разрезы формируют пружинящие лепестки, которые надежно удерживают обрабатываемую деталь. Лепестков может быть три, четыре, шесть и более — в зависимости от диаметра втулки.

На предприятиях машиностроения обычно используют зажимы типа ER. Эти детали имеют по две зоны зажима вдоль оси. Поэтому помещенный внутрь инструмент жестко фиксируется, а радиальные биения отсутствуют, так что их даже не учитывают при расчетах.

Изображение №1: Устройство цангового патрона

Серийные цанговые патроны изготавливают из инструментальной закаленной стали и обладают высокой прочностью и стойкостью к износу. Самодельные зажимы делают из бронзы, латуни, алюминия и стали.

Чем цанговый патрон отличается от кулачкового?

Цанговые патроны, как и кулачковые, представляют собой держатели для инструментов и заготовок, поэтому их часто путают. Однако у этих оснасток есть принципиальные различия. Кулачковые патроны считаются более универсальными и потому могут использоваться для фиксации инструментов с хвостовиками разных диаметров. Напротив, цанги предназначены для работы с определенными диаметрами и для инструментов с другими хвостовиками не подходят.

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.

Применение цанг в токарных станках

Цанга и цанговый патрон применяется в качестве основной фиксирующей оснастки при необходимости продольной обработки заготовок малого диаметра. Данные приспособления могут быть оснащены керамическими или твердосплавными вставками для повышения стойкости к износу и предотвращения налипания металла.

Для работы с заготовками на токарных станках-автоматах используются подающие и зажимные цанги. Подающая применяется совместно с зажимной и обеспечивает достаточный зажим заготовки для перемещения в осевом направлении, при раскрытом положении второй фиксирующей оснастки. Данный тип цанг имеет резьбовое соединение с трубой подачи. При удержании заготовки зажимной штангой, подающая перемещается назад в исходное положение. Перед подачей зажимная освобождает заготовку и подающая перемещает вместе с ней вперед.

Зажимная цанга обеспечивает автоматическую фиксацию прутка и располагается в передней части шпинделя. На токарно-револьверных станках чаще всего применяются цанги с обратным конусом, что обеспечивает более высокую жесткость благодаря увеличению силы зажатия при осевом резании.

Назначение цанговых патронов

Цанговые зажимы могут фиксировать не только фрезу, но и заготовку цилиндрической формы.

По своему назначению патроны делятся на:

• Подающие. Выполняются в виде втулки из прочного сплава, подвергнутого закалке. На ее поверхности сделано три или четыре продольных сквозных разреза. Они образуют упругие лепестки, зажимающие хвостовик. С помощью такой оснастки осуществляют подачу инструмента или заготовки.
• Зажимные патроны. Фиксируют с большой точностью. Осевое перемещение недоступно.

Зажимные патроны предназначены для использования в продольно-точильных автоматических станках. Цангой можно быстро закрепить заготовку и освободить ее после окончания фрезеровки. Такие станки часто комплектуют двумя различными по конструкции цангами. В одну зажимается деталь, другая используется для рабочего инструмента. Крепление заготовки оснащается механическим приводом, он быстро навинчивает и ослабляет гайку. Время на постановку и снятие сводится к минимуму, обеспечивается высокая производительность и точность фрезерования.

Принцип работы цангового патрона

Цанговые системы применяются для крепления фрез и осесимметричных заготовок на различных станках, прежде всего фрезерных и обрабатывающих центрах. Они используются также там, где необходима фиксация с высокой точностью и минимальным осевым биением.

Применяется много различных размеров и подвидов цанг, все они функционируют по сходному принципу. Зажимной элемент — гайка — при завинчивании давит на торцевую часть цанги, которая втягивается в проем конуса, ее внутренний диаметр при этом уменьшается, одновременно центрируя и зажимая хвостовик. Когда необходимо снять фрезу, гайку отвинчивают, давление лепестков на инструмент снижается и его можно извлечь из крепления.

Важное преимущество цанговых зажимов перед кулачковыми — высокая точность крепления и отсутствие осевых биений. Не требуется и специальный ключ, так как гайка затягивается и ослабляется обычным накидным

Недостатком является необходимость иметь отдельную цангу на каждый диаметр.

Особенно удобны цанговые зажимные элементы для крепления конусных хвостовиков — метрических и системы Морзе.

Конструкция цангового патрона

Конструкция цангового зажима несложная, но все ее детали требуют высокой точности изготовления. Оснастка состоит из гайки и набора цанг. Втулка подающей цанги выполняется из инструментальной стали и обязательно закаливается. В ней продольные пропилы таким образом, чтобы получилось три или четыре упругих лепестка. Крепление накручивают на шток, который и осуществляет подачу с помощью гидравлической или кулачковой системы.