Цанговый патрон: устройство, конструкция, принцип работы и действия зажима. Цанговые патроны Цанговый патрон своими руками в домашних условиях

Цанговый патрон – специальное приспособление, используемое для зажима инструмента при выполнении токарных, фрезерных, сверлильных и прочих операций связанных с обработкой металлических заготовок на основании технического задания (последовательности выполняемых операций, технологии обработки, прилагаемого эскиза изделия).

Виды и принципы действия зажимных патронов

Цанговые патроны используют в основном при обработке холоднокатаного прутка или других металлических изделий имеющих уже обработанную поверхность.

Конструктивно патроны можно классифицировать по функциональности:

• с неподвижным механизмом;
• с выдвижным механизмом;
• с втягиваемым механизмом.

Каждая конструкция имеет свои особенности. Подающий тип выполнен в виде стальной втулки с 3-мя разрезами образующими лепестки, которые обладают пружинящим эффектом.

Чертеж № 1 цанги главного шпинделя

Цанги типа F – зажимные главного шпинделя используются для закрепления обрабатываемого изделия.

Чертеж № 2 цанги противошпинделя

Цанги типа LN – противошпинделя производятся удлиненными, размер Е зависит от типоразмера.

Чертеж № 3 цанги типа R

Типа R – являются цангами тянущего типа.

Чертеж № 4 цанги типа Т

Типа Т – зажимные.

Чертеж № 5 цанги BF

Цанга, подающая типа BF — предназначена для подачи прутка.

При установке на станке подающая цанга по резьбе крепится на трубу с помощью, которой подается в рабочую зону. Необходимо учитывать конструктивную особенность – размер и форму цанги, которая в обязательном порядке должна соответствовать профилю обрабатываемого прутка.

В ходе подготовки к обработке пруток продвигается через лепестки, которые за счет конструктивных особенностей плотно удерживают заготовку. В ходе обработки при подаче заготовки за счет вращения увеличивается сила сцепления между лепестками и изделием. Принцип действия зажимных элементов основан на усилении сцепления лепестков с обрабатываемой заготовкой при вращении рабочего механизма. Втулки, имеющие 3 лепестка, используются для обработки изделий до 3 мм, четыре – до 80 мм, шесть – свыше 80 мм. Обычно цанги имеют угол в вершине конуса равным 30º.

При обработке тонкого прутка используются цанги оснащенные пружинами, увеличивающими прижимную силу кулачков. При увеличении диаметра обрабатываемой заготовки применяются конструкции, оснащенные специальными вкладышами подбираемые по габаритам изделия. Цанговый зажим также используются при обработке с помощью сверла, фрезы или метчика. Втулка фиксируется в патроне с помощью гайки, а режущий инструмент непосредственно в цанге. При фиксации гайкой производится уменьшение внутреннего объема отверстия, где устанавливается заготовка тем самым, увеличивается сила удерживающая пруток в неподвижном состоянии.

Патроны данной конструкции имеют и свои недостатки. Прежде всего, должно выполняться требование совпадения хвостовиков используемого инструмента с характеристиками используемых цанг. На предприятиях наиболее широко используются цанги типа ER, составляющими наибольшее количество в общем объеме используемого инструмента.

При выполнении сложных работ по изготовлению изделий, используются различные цанги с указанием всех размеров и технологии выполнения рабочих операций, но часто приходится комбинировать оснастку или изготавливать своими руками необходимый цанговый патрон с требуемыми характеристиками.

Видео обзор токарного цангового патрона

Как самостоятельно сделать цанговый патрон

При изготовлении своими руками различных изделий возникают ситуации, когда имеющаяся в наличии оснастка не позволяет выполнить необходимые операции. Требуется изготовить цанговый патрон, отвечающий предъявляемым запросам с выполнением изделия согласно разработанному эскизу.

Все работы необходимо начинать с подготовки эскиза с проработкой всех необходимых деталей. Эскиз патрона позволяет учесть все особенности при изготовлении своими руками необходимой оснастки и зажимного механизма.

При изготовлении цанг своими руками необходимо учитывать несколько особенностей:

• внутренний диаметр цанги равен или меньше минимального диаметра детали;
• в цанге увеличение внутреннего диаметра возможно за счет расширения лепестков;
• для увеличения изготовления разводных цанг после разводки и повышения качественных характеристик необходима дополнительная шлифовка конической и направляющей части цанги;
• необходимо учитывать, что в ходе длительной работы теряется упругость лепестков цанг вследствие чего может произойти поломка.

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.

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.

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.

Подающая цанга — втулка из закаленной стали с 3 надрезами, формирующими своего рода лепестки с направленными в центр концами и пружинящие. Отверстие подающей цанги должно быть таким, чтобы заготовка плотно зажималась. Подающая цанга накручивается на вращающийся подающий шток, который подает заготовку, используя гидромеханический или кулачковый механизм. Во время установки заготовки в патрон ее конец Морзе задвигается между лепестками, разводя их. Под влиянием упругости лепестки плотно прижимаются к заготовке. Сцепление увеличивается во время обработки за счет сил трения.

Цельная зажимная цанга — это втулка с лепестками, пружинящими при воздействии. Для работы деталей диаметром менее 3 мм используются трехлепестковые цанги, от 3 до 80 мм — четырехлепестковые, более 80 мм — шестилепестковые. Сцепление увеличивается за счет уменьшения просвета прорезей во время втягивания цанги внутрь патрона.

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.

В цанговых патронах крепят и металлообрабатывающий инструмент (сверла, метчики, фрезы) с малым поперечником хвостовика Морзе. Резец закрепляется сменной цангой, дополнительно укрепляемой гайкой. Во время завинчивания гайки цанга утапливается внутрь, а будучи упругой, крепко зажимает хвостовик Морзе. Минус этого вида патрона в том, что под каждый диаметр резца необходима своя цанга.

В станках продольного точения самозажимной патрон используется для крепления обрабатываемой мини-заготовки. Устройство таких цанг несколько отличается от обычных. Вместе с ними для крепления заготовки могут применяться и обычные инструменты для зажима конуса Морзе.

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.

Как самостоятельно сделать патрон

Для выполнения работ по дереву, мягким металлам и пластмассам, домашнего изготовления печатных плат подойдет мини-дрель небольшой мощности, сделанная своими руками. Проще всего оснастить ее уже готовым мини-самозажимным креплением из ручки или карандаша. Но если таковых под рукой нет, мини-цангу совсем несложно сделать своими руками. Необходимы: паяльник, стальная проволока толщиной 1 мм, припой.

Ход работ:

• из проволоки сворачивается спираль диаметром равная диаметру вала электродвигателя и сверла, с которым предстоит работать;
• спираль пропаивается, высокое качество соединений обеспечивается паяльным флюсом или КФЭТ;
• спираль надевается на вал и мини-цанга готова.

Видеоролик о том, как квалифицированный токарь по металлу сделал своими руками самозажимной патрон.

Проблема расхода или отсутствия цанговых патронов особенно знакома ювелирам. Специалисты, занимающиеся изготовлением печатных плат, так же сталкиваются с означенной проблемой.

Цанговые патроны могут быть созданы самостоятельно из подручных средств. Однако существуют некоторые нюансы, которые и будут подробно освещены в нижеприведённой статье.

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.

Следует помнить, что диаметр сверла должен совпадать с диаметров вала двигателя, который и будет вращать сверло в дальнейшем.

Сегодня любой может без труда приобрести специальный кулачок для любого типа дрели. Сделать это можно, как в строительных бутиках, предоставляющих оборудование к продаже, так и в Интернете (на таких аукционах, как Ebay или Amazon).

Подобный кулачок будет накручиваться на резьбовое соединение вала вращающего устройства. Чем сильнее будет закручен кулачок, тем прочнее он сжимает размешённое в нём сверло.

Цена подобного приспособления не превышает шестидесяти рублей. Приобретение кулачка навсегда избавит Вас от поиска подходящих цанг для использования различных свёрел.

Конечно, лучше приобретать кулачок из высокоуглеродистой прочной стали. Для его затяжки рекомендуется использовать специальный ключик, который обязательно идёт в комплекте.

Совершенно случайно обратил внимание на то, что длина и внутренний размер пластиковой пробки от стеклянной бутылки совпадают с длиной и наружным размером электродвигателя от струйного принтера, который уже давно претендовал на то, чтобы превратиться в . В первый же свободный вечер разобрал пробку (проще иметь и использовать две - у одной ломаем корпус и достаём внутреннюю часть, у второй, наоборот, при разборе сохраняем наружную) и дополнив всё фронтальной шайбой крепления, разъёмом «тюльпан» и проводами получил следующую конструкцию:

Которую собрал в единое целое при помощи двух винтов и трёх небольших саморезов.

Добавив к этому провод подвода питания и специально приобретённую цангу для крепления свёрл диаметром от 0,7 до 1 мм. Но заверения продавца не сбылись, цанга свёрла диаметр меньше 1 мм не фиксировала.

Однако перспектива, «прогнуться» под давлением обстоятельств, не очень симпатичная и потому, напрягши мозг, решил испробовать следующее:

Диаметр «носика» шприца, на который устанавливается игла несколько меньше диаметра вала электродвигателя (2,5 против 3,2 мм), но дело поправимое.

Взял сверло на 3 мм, увеличил диаметр, отрезал необходимое от корпуса и с силой насадил на вал... и ничего не получилось. Иголка по месту не вставала, центровка насаженного элемента не выдерживала никакой критики.

Тогда взял свёрла следующих диаметров - 2,6 мм, 2,8 мм, 3 мм, 3,1 мм и увеличивал при их помощи отверстие уже постепенно и с внутренней стороны корпуса.

Слегка доработал отверстие круглым надфилем.

С небольшим усилием одел переходник на вал и произвёл наружную чистовую обработку.

Медицинскую иглу нагрел на огне и вытащил с места установки плоскогубцами.

Диаметр извлечённой иглы в 0,7 мм соответствовал диаметру устанавливаемого сверла, однако его хвостовик вошёл в образовавшееся отверстие только после приложения весьма достаточного усилия.

Следующее сверло было диаметром 0,8 мм, для него также нашлась игла с соответствующим диаметром в 0,8 мм (пластик синего цвета), а вот для сверла диаметром в 1 мм подходящей иголки не нашлось и отверстие от 0,8 мм иглы пришлось этим же сверлом и рассверлить. Тем не менее, для его установки, при помощи пассатижей, также потребовалось некоторое усилие.

Видео

Биение кончика сверла отсутствует, сцепление оправки сверла с переходником на валу достаточное даже для того чтобы легко просверлить 17 мм древесностружечную плиту и при этом оправка со сверлом свободно снимается если её поддеть отвёрткой. Ну чем не альтернатива цанговому зажиму (ещё молчу про отсутствие финансовых затрат). В общем ещё одно применение в радиолюбительской практике медицинским шприцам, и в первую очередь уже использованным, придумал (надеюсь, что это так) Babay из Barnaula .

Обсудить статью САМОДЕЛЬНЫЙ ДЕРЖАТЕЛЬ ДЛЯ СВЕРЛА

Основное преимущество, которым от стандартной продукции отличается собранная самостоятельно мини-дрель, заключается в компактных размерах и возможности получить электрооборудование без значительных затрат средств, сил и времени. Сделать такой самодельный инструмент легко у себя дома, поскольку для этого не нужны специальные навыки или сверхсложные приспособления. Чтобы получить высокооборотистую бормашину или другие устройства для изготовления поделок, домашний мастер должен только «дружить» с и пассатижами, уметь выполнять простые техоперации.

Инструкция по изготовлению дрели

При изготовлении небольших вещей, декоративных и других изделий компактная сверлилка, гравер и подобный ручной инструмент очень удобен, поэтому остается незаменимым в домашней мастерской. С помощью такого оборудования можно сверлить и обрабатывать изделия из дерева, пластика, текстолита и других прочных материалов. Понадобится микродрель и при сверлении печатных плат.

Для изготовления сверлильного оборудования выбирают подходящий патрон и корпус подходящих размеров (пластиковая емкость). Чтобы привести во вращение рабочие поверхности, нужно подобрать электрический моторчик и блок питания, для чего можно разобрать старый фен или другую электротехнику.

Чтобы узнать, как сделать мини-дрель, достаточно прочитать следующий перечень рекомендаций:

• Предварительно нужно закрепить патрон на валу электромотора, для чего понадобятся клеящие материалы («холодная сварка»), которые обеспечивают надежность соединения металлов.
• Работать придется очень аккуратно, поскольку клеящие материалы быстро схватываются, что исключает возможность устранить ошибки и подкорректировать соединение.
• После фиксации патрона его поверхность лучше покрыть специальным термоустойчивым клеем, что обеспечит плотность и прочность соединения.
• На корпусе заранее нужно проделать отверстие под выключатель (лучше кнопочный).
• Дрель будет более функциональной с механизмом реверса, который реализуют с помощью переключателя на шесть контактов.
• При подключении к электропитанию понадобится блок питания на 12 В или батарейка (2-3 штуки) под аналогичное напряжение.

Собрав в единую конструкцию из отдельных деталей мини-дрель своими руками, можно включать питание и сделать пробное сверление.

Сборка цангового патрона

Чтобы закрепить сверла в дрели, понадобится специальная цанга или патрон в виде переходного приспособления с зажимами для сверлильного инструмента. Крепят этот мини-патрон для дрели прямо на валу электромотора. Изготовленный своими руками цанговый зажим позволяет работать со сверлами диаметром от 0,7 до 3 мм. Чем тщательней и аккуратней собран этот элемент, тем точнее будет сверловка.

Важно правильно выбрать патрон, поэтому при невозможности найти подходящий вариант лучше взяться за его самостоятельное изготовление. Для этого не нужен токарный станок, потому что достаточно всего лишь подобрать винт и закрытую гайку с резьбой М8. При сборке патрона действуют в следующем порядке:

• Просверлить 2-миллиметровое отверстие в головке винта и в гайке.
• Сделать осевые пропилы ножовкой по металлу.
• Расширить отверстия сверлом 3,5 мм.
• Обточить гайку до получения конусообразной формы.

Собрав таким образом мини-патрон для дрели своими руками, можно приступать к его установке на дрель. Если необходимо, то подбирают подобные патроны под сверла любых диаметров.

Мини-бормашина своими руками

Бормашинки используют моделисты, домашние мастера и любители изготовления мелких деталей или декоративных элементов. Наличие гибкого вала в таком устройстве позволяет работать с самыми мелкими деталями и обрабатывать поверхности сложных форм (шлифовка, полировка, порезка, нанесение узоров). Собрать такую машинку также просто, как сделать дрель с мини-патроном под сверла диаметром до 3 мм. Для этого нужно найти главный компонент - электромотор на 18 В, который можно взять в шуруповерте или блендере.

Порядок действий будет следующий:

• Разобрать блендер, сняв верхнюю крышку и накладку, открутив крепежные болты.
• Вынуть из корпуса электросхему, кабель питания и часть, которая находится над вращателем.
• Снять наконечник на валу электромотора, удалить загрязнения с корпуса и вала.
• Подобрать патрон по размеру вала (наиболее точно замерить диаметр можно штангенциркулем).
• Закрепить микросхему и механизм включения/отключения.

Собранный инструмент можно подключить с помощью кабеля в обычную розетку. В качества источника питания подойдут и аккумуляторы или обычные батарейки, которые придется периодически заменять.

Гибкий вал для дремеля или микро-дрели

Передать вращение на сменные насадки можно с помощью такого приспособления, как гибкий вал, изготовленный из прочной витой проволоки с защитным металлическим покрытием. Для самостоятельной сборки этого устройства понадобится несколько простых вещей:

• трубка из латуни или меди;
• втулки с метрической резьбой М4 (2 шт.);
• металлический вал из 5-миллиметрового электрода (резьба М5);
• переходник на резьбу 0,75;
• мини-патрон для быстрой фиксации режущего инструмента;
• металлический зажим (болт М12 с отверстием по оси);
• защитное покрытие места соединения.

Чтобы собрать гибкий вал, в трубку помещают электрод и фиксируют его втулками. На одной из втулок нужно закрепить переходник с патроном, а на другой установить зажимное устройство для соединения с гибкой частью. После всех этих операций закрепляют защиту из латуни или меди. На патроне устанавливают пластиковую ручку на хомуте, что упрощает работу с инструментом.

Динамо-машина из привода принтера

Микро-динамо можно сделать самостоятельно, если разобрать отслуживший свое принтер. Такое портативное устройство сможет преобразовывать механическое вращение в электрическую энергию, которая возникает под действием магнитной индукции в замкнутом контуре. Эта самоделка позволяет получить в домашних условиях простейший генератор постоянного тока, который пригодится для запитывания мелких электроприборов, зарядки мобильных телефонов, планшетов и другой техники. Можно использовать небольшое динамо и для светодиодного освещения, велосипедного света с подключением к однофазной цепи.

Как и бор или микродрель своими руками, динамо-машину собирают из подручных средств, которые можно найти у себя дома. Примерный комплект выглядит следующим образом:

• электродвигатель;
• ременный привод;
• нескользящая рукоятка;
• основание из древесины или другого прочного материала;
• конденсаторы емкостью 10000 мкФ (4 шт.) и диод (1 шт.);
• провода, крепежи, металлический уголок.

Единственное условие для успешной сборки динамо - выбор подходящих по размерам и полностью рабочих компонентов. Все детали, которые нужны для этого, можно найти в любом домашнем принтере. Перед сборкой динамо-машины лучше заранее сделать чертеж и получить четкое представление о расположении каждого элемента.

Сборку устройства осуществляют в следующем порядке:

• Параллельно соединить конденсаторы.
• Фазы через диод вывести на электродвигатель, а нуль присоединить к нулю мотора.
• Закрепить устройство на основании.
• Установить шестерню с рукояткой.
• Натянуть приводной ремень.

При сборке конструкции и соединении контактов нужно учитывать полярность.

Микро-мотор в домашних условиях

Компактные электромоторчики используют моделисты и любители различных мелких поделок с электроприводом. Такое устройство представляет собой самый обычный электродвигатель постоянного тока с бессколлекторной схемой. Для изготовления этого прибора подойдет виброплощадка от мобильника, а в качестве вала можно выбрать тонкое сверло (до 0,29 мм), на которое в два слоя наматывают медную проволоку.

Порядок изготовления электромотора следующий:

• Покрыть обмотку эпоксидкой.
• Зафиксировать электромагнит.
• На электромагните закрепить фторопластовые втулки.
• Установить всю конструкцию под обмоткой.

Для полной готовности нужно смонтировать вентили и выполнить подключение с помощью пятивходного микрочипа.

Описание того, что можно сделать из дрели или старого принтера, поможет собрать в домашних условиях довольно сложные приборы, которые нужны мастерам, моделистам и просто любителям поделок. Зная, как сделать цанговый зажим своими руками или изготовить электромотор, можно значительно сэкономить, потому что все эти изделия делаются из отслуживших свой срок устройств и деталей. Все затраты сводятся только к выделенному на сборку времени.