Как выбрать фрезерный патрон для станка: виды, особенности, рекомендации

1. Цанговые фрезерные патроны ER
   • Стандартные и высокоточные
   • Герметичные
   • Для метчиков
   • Сборка и разборка патрона
   • Рекомендации
2. Патроны Weldon
   • Преимущества
   • Недостатки
3. Термопатроны
   • Установка режущего инструмента в термопатрон
   • Преимущества и недостатки
4. Гидропатроны
   • Преимущества и недостатки
5. Заключение

Фрезерные патроны (оправки) играют ключевую роль в механической обработке, обеспечивая надежное и точное крепление режущих инструментов на станках. Рассмотрим в этой статье четыре типа держателей: цанговые патроны ER, патроны Weldon, термопатроны и гидропатроны.

Цанговые фрезерные патроны ER

Цанговые патроны ER — одни из наиболее популярных типов держателей для инструментов. Главная их особенность – это универсальность. В цанговые ER патроны можно установить любой инструмент с цилиндрическим хвостовиком: концевые фрезы, сверла, инструмент с хвостовиком Weldon, машинные метчики.

Зажим инструмента происходит через специальную разрезную ER цангу, которая фиксируется в самом патроне.

ER цанги и патроны имеют следующие типоразмеры внешнего диаметра: ER8, ER11, ER16, ER20, ER25, ER32, ER40 и ER50. Чем больше диаметр цанги, тем больше диапазон зажимаемого инструмента. Например, в патрон с цангой ER40 можно установить режущий инструмент с диапазоном диаметров 3–26 мм, а в цангу ER25 – 1–16 мм.

Стандартные и высокоточные

ER цанги способны зажимать инструменты различных диаметров. Обычно стандартные цанги изготавливаются с точностью 0,01 и 0,015 мм. Высокоточные ER цанги отличаются минимальным биением 0,005 или 0,008 мм.

Также стоит обратить внимание на диапазон зажима отдельных цанг, например цанга ER25-10 имеет диапазон зажима 10–9 мм, а ER11-06 – 6–5,5 мм. Это означает, что ER цанги также способны зажимать инструмент с меньшим диаметром на 1–0,5 мм.

Герметичные

Герметичные ER цанги оснащены уплотнительными элементами, предотвращающими попадание охлаждающей жидкости внутрь. Такие цанги применяются для инструмента с канавками для подачи СОЖ. Они особенно полезны при работе с системой подачи охлаждающей жидкости через шпиндель. Диапазон зажима у таких цанг (в отличие от стандартных ER) равен номинальному размеру.

Для метчиков

В конструкции таких цанг, кроме цилиндрического отверстия, есть посадочное место под квадрат метчика, который удерживает его от проворота во время нарезания резьбы.

Сборка и разборка патрона

Установка ER цанги в патрон:

1. Вставьте паз цанги в эксцентриковое кольцо зажимной гайки.
2. Надавите на цангу в направлении, указанное стрелкой, до щелчка.
3. Установите инструмент и закрутите гайку в патроне.

Извлечение ER цанги из патрона:

1. Открутите гайку с патрона.
2. Одновременно надавите на лицевую и боковую часть цанги в направлении стрелок.
3. Извлеките цангу из патрона.

Рекомендации

1. Сначала установите цангу в гайку, а потом фиксируйте её в патроне.

   

2. Используйте соответствующий размер инструмента: если вам необходимо зажать инструмент с диаметром 12.3, нельзя использовать цангу с диапазоном зажима 12–11 мм, выбирайте цангу с зажимом 13–12 мм.

3. Не затягивайте гайку с цангой без установленного инструмента.

4. Устанавливайте осевой инструмент во всю длину цанги — такой метод обеспечит надежную работу и сократит биение инструмента. Не устанавливайте инструмент менее, чем на 2/3 длины. Помните, что неправильная установка инструмента может привести к повреждениям.

   

Патроны Weldon

Фрезерные патроны Weldon предназначены для фиксации инструментов со стандартом Weldon, которые имеют лыску на цилиндрическом хвостовике.

Патрон Weldon просты в эксплуатации — для зажима необходимо установить инструмент в отверстие патрона и затянуть винтом. Винт надежно фиксирует инструмент, предотвращает его вытягивание из патрона и проворот во время обработки. Особенность патрона Weldon в том, что он рассчитан только на свой диаметр инструмента. Также из минусов можно отметить невысокую точность, что делает патрон в основном пригодным для черновых фрезерных операций.

Преимущества фрезерных патронов Weldon

1. Надежность крепления. Патроны Weldon обеспечивают надежное и прочное крепление инструмента благодаря боковому винту, который фиксирует хвостовик инструмента в патроне. Это уменьшает риск проскальзывания инструмента во время работы.
2. Простота использования. Конструкция патрона проста и интуитивно понятна, что облегчает установку и замену инструмента. Для его закрепления требуется минимальное количество действий.
3. Подходит для тяжелых условий эксплуатации. Патроны часто используются в тяжелой металлообработке благодаря своей прочности и способности выдерживать высокие нагрузки.

Недостатки фрезерных патронов Weldon

1. Ограниченная точность. В сравнении с некоторыми другими типами патронов (например, термозажимными или гидравлическими), патроны Weldon могут уступать в точности зажима и соосности, что может влиять на качество обработки, особенно при выполнении высокоточных работ.
2. Ограниченная универсальность. Патроны Weldon не так универсальны, как цанговые патроны ER или гидравлические патроны. Они рассчитаны на определенный диаметр хвостовика и требуют наличия инструментов с соответствующим хвостовиком.

Термопатроны

Термопатроны идеально подходят для высокоскоростной и высокоточной обработки, где требуется минимальное биение и надежный зажим. Они подходят для использования с твердосплавными инструментами с цилиндрическим хвостовиком.

Принцип работы термопатрона заключается в методе термического расширения и сжатия для зажима инструмента. Патрон нагревается в специальной установке, что вызывает его расширение, затем устанавливается инструмент, а при охлаждении патрон сжимается, плотно зажимая хвостовик инструмента. Разжим происходит аналогичным методом.

Термоустановка для нагрева термопатронов

Установка режущего инструмента в термопатрон

Пошаговая установка инструмента в термозажимной патрон:

1. Нагрев патрона. Нагрейте термопатрон до требуемой температуры, используя специализированное оборудование.
2. Установка инструмента. Вставьте хвостовик инструмента в расширенный патрон.
3. Охлаждение. Оставьте патрон остывать, обеспечивая плотное зажатие инструмента.

Преимущества и недостатки

К преимуществам оснастки относятся:

1. Высокая точность зажима . Термозажимные патроны обеспечивают исключительную точность зажима инструмента благодаря равномерному и симметричному зажатию по всей окружности хвостовика инструмента. Это достигается путем нагрева патрона до определенной температуры, при которой его внутренний диаметр расширяется, позволяя вставить инструмент. После охлаждения патрон плотно и равномерно обхватывает инструмент.

2. Высокая жесткость и стабильность . Благодаря равномерному зажиму, термозажимные патроны обеспечивают высокую жесткость соединения между инструментом и станком. Это уменьшает вибрации и биение, что особенно важно при выполнении высокоточных операций и при работе с материалами, требующими высокой точности.

3. Улучшенное качество обработки поверхности . Стабильность и точность зажима, которые обеспечивают термозажимные патроны, способствуют получению более высокого качества поверхности обработанных деталей. Это особенно важно в прецизионной обработке, где требуется минимальная шероховатость поверхности.

4. Геометрическая проходимость . Термозажимные патроны имеют компактную конструкцию, что позволяет инструменту легко проходить в узкие или сложные зоны обработки.

   

Несмотря на многочисленные преимущества, термозажимные фрезерные патроны имеют и некоторые недостатки. Рассмотрим основные минусы, которые следует учитывать при выборе этих патронов для производственных задач.

1. Высокая первоначальная стоимость . Термозажимные патроны и необходимое оборудование для их использования имеют более высокую первоначальную стоимость по сравнению с традиционными патронами. Для работы с термозажимными патронами требуется специальное нагревательное оборудование, которое необходимо для разжима и зажима инструмента. Это оборудование требует дополнительного места и обслуживания, а также может быть источником дополнительных затрат.
2. Время на охлаждение . После нагрева патрона для установки или снятия инструмента требуется время на его охлаждение до рабочей температуры. Это может увеличить общее время замены инструмента и снизить производительность, особенно если требуется частая смена инструментов.
3. Ограниченный диапазон размеров инструмента . Термозажимные патроны могут быть ограничены по размеру хвостовика инструментов, которые они способны зажать. Также в термопатроны можно устанавливать только осевой инструмент с цилиндрических хвостовиком, что сказывается на его универсальности.

Гидропатроны

Сегодня гидропластовые патроны считаются передовым решением среди фрезерных патронов. Они отличаются высокой силой зажима, а также превосходной универсальностью и простотой использования. В процессе вращения зажимного винта в камере создаётся давление, которое приводит к уменьшению внутреннего диаметра патрона. Это позволяет надежно закрепить инструмент, обеспечивая минимальное радиальное биение.

Внутреннее устройство гидропластового патрона

По удобству использования гидропатроны сравнимы с фрезерными патронами Weldon и работают по такому же принципу: достаточно установить инструмент и закрутить винт. Для повышения универсальности гидропатронов рекомендуется использовать специальные цанги, у которых диапазон зажима инструмента составляет 3–32 мм, в зависимости от размеров самого гидропатрона.

Переходные цанги для гидропатронов

Для работы с гидропатроном подойдет любой инструмент с цилиндрическим хвостовиком. Также допускается использовать инструменты с хвостовиком Weldon с лыской, но такой хвостовик следует зажимать только через переходную цангу, иначе есть возможность повредить мембрану при зажиме.

Преимущества и недостатки

К преимуществам оснастки относятся:

1. Высокая точность зажима . Гидропластовые патроны обеспечивают высокую точность зажима благодаря равномерному распределению гидравлического давления по всей поверхности хвостовика инструмента. Это минимизирует биение и вибрации, что особенно важно для высокоточных операций.
2. Легкость и скорость замены инструмента . Процесс замены инструмента в гидропластовых патронах простой и быстрый. Для этого требуется лишь ослабить гидравлический зажим, извлечь инструмент и установить новый, после чего затянуть винт. Это существенно снижает время простоя станка и повышает общую производительность.
3. Высокая жесткость и устойчивость . Гидропластовые патроны обладают высокой жесткостью благодаря равномерному распределению давления, что обеспечивает устойчивость инструмента даже при высоких нагрузках. Это важно для стабильной и качественной обработки деталей.

Наряду с преимуществами, гидропластовые патроны обладают некоторыми недостатками:

1. Высокая стоимость . Гидропластовые патроны стоят дороже других типов патронов, таких как цанговые или Weldon. Высокая цена обусловлена сложностью их конструкции и использованием высококачественных материалов.
2. Сложность конструкции . Гидравлические патроны имеют сложную конструкцию, которая включает в себя гидравлическую систему для создания равномерного зажима инструмента. Это делает их более подверженными механическим повреждениям. Например, не следует зажимать пустой гидропатрон без инструмента, это может привести к его поломке.

Заключение

Выбор правильного держателя инструмента зависит от конкретной задачи и типа обработки. Цанговые патроны ER обеспечивают универсальность и точность, патроны для хвостовиков Weldon — надежность и прочность зажима, а гидропатроны — высочайшую точность и снижение вибраций. Понимание особенностей каждого типа держателя и их правильное использование позволят значительно повысить эффективность и качество механической обработки.

В современном массовом производстве подбор оснащения для станка или обрабатывающего центра с ЧПУ — ключевой технологический аспект в области промышленной металлообработки. Грамотный выбор и эксплуатация станочной оснастки позволит значительно улучшить качество продукции, увеличить скорость обработки и, как результат, сократить производственные затраты.