Патроны используются для крепления круглых хвостовиков инструментов, имеется много типов патронов, и выбор варьируется в зависимости от:
- Применения концевой фрезы, сверла, метчика, развертки
- Материала детали, допуска
- Производство в больших объемах или смешанное
- Без СОЖ, эмульсия, MQL – сквозь инструмент или наружный подвод
Сравнение патронов
В приведённой ниже таблице дано сравнение различных типов патронов, которое поможет вам сделать оптимальный выбор.
| | | | | |
Высокоточный гидропластовый патрон |
Патрон с термозажимом | Механический патрон | Цанговый патрон ER | Weldon | |
Стойкость к вытягиванию, передача крутящего момента | Очень хорошо | Очень хорошо | Хорошо | Приемлемо | Очень хорошо |
Удобство в работе | Очень хорошо | Приемлемо | Хорошо | Хорошо | Очень хорошо |
Высокая точность | Очень хорошо | Очень хорошо | Хорошо | Приемлемо | Приемлемо |
Гибкость | Очень хорошо | Хорошо | Очень хорошо | Очень хорошо | Приемлемо |
Геометрическая проходимость | Очень хорошо | Очень хорошо | Приемлемо | Хорошо | Приемлемо |
Цилиндрический хвостовик
Цилиндрический хвостовик зажимается равномерно и используется для обеспечения высокой точности по биению при фрезеровании, сверлении и развёртывании. При отсутствии лысок он имеет ограничения по крутящему моменту и осевой силе, чтобы хвостовик не перемещался в держателе.
Гидропластовый патрон
Гидравлическая мембрана обеспечивает высокое усилие зажима и точность по биению. Он очень прост в обращении и не требует отдельного оборудования. Можно использовать цанги для уменьшения необходимого числа патронов и подачу СОЖ через инструмент (сверление) или цанги (фрезерование).
Патрон с термозажимом
Отверстие в патроне немного меньше, чем диаметр хвостовика, для смены инструмента патрон нагревают, чтобы он расширился. Из-за теплового расширения держателя и хвостовика инструмента патроны с термозажимом используются, в основном, для цельных твердосплавных осевых инструментов. Для смены инструмента необходимо нагревательное оборудование, каждый патрон предназначен только для одного диаметра хвостовика и подвода СОЖ. Поэтому термозажим лучше всего подходит для специального производства с инструментальным участком для смены инструмента.
Термозажим обеспечивает хороший доступ и высокую точность по биению, при усилии зажима от среднего до высокого.
Цанговый патрон ER (DIN6499)
Точность по биению и усилие зажима здесь ниже, чем у гидропластовых патронов и патронов с термозажимом. Однако очень хорошая гибкость при применении цанг делает цанговый патрон ER экономичным универсальным патроном для сверления и лёгкого фрезерования. Смену инструмента можно выполнять на станке с помощью зажимного приспособления. Используйте динамометрический ключ во избежание чрезмерного усилия зажима и, соответственно, повреждения патрона и снижения точности.
Хвостовик с лыской
Хвостовик с лыской используется для более высоких крутящих моментов, где защита от проворачивания важнее, чем точность по биению.
Патрон для сверла с хвостовиком ISO9766
Переходник для сверла подходит для сверления средних и больших отверстий. Лыска выполнена по всей длине хвостовика, поскольку на сверло воздействуют только сдавливающие осевые силы (вытягивание ему не грозит), но для повышения стабильности торец сверла имеет осевой контакт с патроном. Патрон для сверла отличается от патрона Weldon тем, что торец шлифованый, а хвостовик более длинный – для лучшей стабильности.
Патрон Weldon для хвостовика DIN 6535-HB
Патрон Weldon, или «фрезерный» патрон, раньше традиционно использовался для фрезерования. Короткие лыски обеспечивают сопротивление крутящему моменту и стойкость к вытягиванию. Однако слабым местом у Weldon является точность по биению, что является важным фактором для производительности фрезы. Всё чаще этот тип патрона заменяют патроном с термозажимом или гидропластовым патроном.
Модульное резьбовое соединение
Модульное резьбовое соединение имеет множество преимуществ при фрезеровании и растачивании. У небольших станков устранение потребности в патроне позволяет сократить вылет инструментальной сборки, что резко снижает вибрацию. Для больших вылетов инструмента материал и форму хвостовика можно легче оптимизировать по сравнению с цельными инструментами.
Длинные цельные твердосплавные фрезерные инструменты слишком дорогостоящие, и если используется только конец инструмента, его стоимость можно значительно снизить.
Базовые держатели
Используются в основном для малых и средних шпинделей станков (HSK40/50/63 – конус с большим углом #30, 40 – C3/C4/C5/C6). Уменьшите рабочую длину до величины меньше трёх длин контактной поверхности фланца, чтобы уменьшить вибрацию и повысить производительность.
Цилиндрические – стальные/цельнотвердосплавные
Длина хвостовика выбирается для обеспечения оптимальной длины выступания из патрона. Стальные используются с вылетом до 3×D, а цельные твердосплавные – до 8×D.
Конические – стальные/цельнотвердосплавные
Коническая форма оказывает большое влияние на стабильность. Коническую форму следует использовать, если позволяет зазор и если ведётся обработка по 5 осям. Замена конических цельных твердосплавных концевых фрез оказывает большое влияние на стоимость инструментальной оснастки.
Хвостовик G уменьшенного размера из тяжёлого металла
При рабочей длине более трёх диаметров хвостовика всегда возникают проблемы с вибрацией. Оптимизация вылета до абсолютного требуемого минимума имеет важное значение. Уменьшенные хвостовики G имеют диаметр на 0,3 мм меньше диаметра резания и используются в сочетании со специальными цангами для гидропластовых патронов, длина хвостовика может быть легко изменена. Рабочий диапазон для них – от 3 до 6 диаметров хвостовика.
Цилиндрический хвостовик с квадратом для нарезания резьбы
Резьбовые патроны предназначены для нарезания резьбы на станках, оборудованных автоматической сменой инструмента. Конструкция компенсирует разность между подачей шпинделя и шагом резьбы. Малейшая разность между расчётной подачей и фактическим шагом метчика может привести к очень высоким осевым силам и увеличению давления резания. При нарезании резьбы метчиком с цилиндрическим хвостовиком с квадратом важно, чтобы размер патрона и хвостовика/квадрата был одинаковым.
Синхронизированные резьбовые патроны
В основе синхронизированных резьбовых патронов, таких как CoroChuck® 970, лежит микрокомпенсатор, сглаживающий радиальные и осевые отклонения. Осевые силы на задних поверхностях метчика уменьшаются, что даёт в результате лучшее качество поверхности и увеличение стойкости инструмента. В синхронизированных резьбовых патронах используются цанги ER с квадратом. Из-за высокого крутящего момента, который заставит метчик проворачиваться в цанге, если не будет штыря квадратного сечения, не рекомендуется использовать цангу без него.
Быстросменные инструментальные системы
Для быстросменных резьбовых патронов также важно использовать правильный размер патрона, иначе велика опасность поломки метчика, а также снижения точности чистовой обработки резьбы.
Для получения лучшего результата от станков, не оборудованных синхронизированным нарезанием резьбы, следует выполнять следующие рекомендации:
Программируйте подачу станка на 10% меньше теоретического значения (шаг резьбы, об/мин). Это позволит метчику резать точно по шагу
Уменьшите глубину нарезания резьбы на 10%, чтобы избежать поломки метчика
При нарезании резьбы в глубоких отверстиях в мягких материалах, например алюминии, подачу и глубину следует уменьшить на 3–5%
Рекомендации по выбору патрона
| Патрон | |
Первый выбор | Возможный вариант | |
Сверло со сменными пластинами | Патрон для сверла | |
Сверло со сменными головками | Высокоточный гидропластовый патрон (используйте только с цангой) Переходник сверла |
|
Цельное твердосплавное сверло | Высокоточный гидропластовый патрон Патрон с термозажимом |
Цанговый патрон ER |
Развёртки | Высокоточный гидропластовый патрон Патрон с термозажимом |
Цанговый патрон ER |
Метчики | Синхронизированный резьбовой патрон | Цанговый патрон ER Быстросменный |
Концевые фрезы со сменными пластинами | Высокоточный гидропластовый патрон | Патрон Weldon |
Концевые фрезы со сменными головками | Высокоточный гидропластовый патрон (крупные станки и длинные вылеты) |
Переходник со сменными головками (малые и средние станки и короткие вылеты) |
Цельная твердосплавная концевая фреза | Высокоточный гидропластовый патрон Патрон с термозажимом |
Цанговый патрон ER |