Как самому сделать цанговый зажим. Цанговые патроны. Специальный кулачок: современная замена любому цанговому патрону

Вопрос о том, как изготовить цанговый зажим своими руками, актуален для тех, кто занимается ювелирным делом, гравировальными работами или изготовлением печатных плат и использует такую оснастку. Именно специалисты данных категорий чаще всего сталкиваются с поломкой цангового зажима, который можно заменить на новую серийную модель либо изготовить своими руками.

Существует несколько вариантов изготовления цангового патрона своими руками, каждый из которых отличается определенными нюансами. Однако по какой бы методике ни был изготовлен самодельный зажим, его цена будет выгодно отличаться от стоимости серийной модели.

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.

Одним концом такая цанга-муфта надевается на вал приводного электродвигателя, а в отверстие в ее свободном конце вставляется используемое сверло.

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.

Кулачковый патрон для микродрелей как альтернатива цанговым зажимам

Чтобы не задумываться над тем, как сделать цанговый патрон или зажим своими руками, можно приобрести для оснащения своей микродрели кулачковый патрон. Такой зажим является аналогом кулачковых патронов, используемых для комплектации обычных электродрелей, и работает по схожему принципу. При вращении подвижной обоймы на корпусе такого устройства кулачки, которыми оно оснащено, сдвигаются и тем самым обеспечивают надежную фиксацию инструмента.

Для оснащения микродрели сегодня предлагается большое разнообразие недорогих кулачковых зажимов. Преимущественное большинство их моделей фиксируется на валу приводного электродвигателя при помощи резьбового отверстия на боковой стороне посадочной части, в которое вкручивается винт. Вращение обоймы кулачкового зажима в зависимости от конкретной модели может осуществляться как вручную, так и при помощи специального ключа, который обязательно присутствует в заводском комплекте данного устройства.

Приобретение кулачкового патрона – это хорошая возможность за небольшие деньги оснастить свой электроинструмент универсальным зажимным устройством, удобным в использовании и обеспечивающим надежную фиксацию рабочих насадок. Главное, на что следует обращать внимание при выборе, – это материал, из которого изготовлены основные рабочие элементы зажима. Если выбрать патрон, кулачки которого сделаны из прочной высокоуглеродистой стали, то он прослужит значительно дольше и будет обеспечивать точную фиксацию используемого инструмента.

Устройство и разновидности
Плюсы и минусы
Самостоятельное изготовление

Цанговый патрон – это зажимное устройство для крепления заготовок и деталей с гладкой поверхностью хвостовика. Зажим предназначен для станков всех типов, в том числе с числовым программным управлением (ЧПУ). Основной элемент детали – втулка с продольными надрезами, между которыми расположены фиксирующие лепестки. Они надежно удерживают заготовку при сжатии. Патроны продаются с комплектом цанг наиболее ходовых диаметров.

Устройство, разновидности

Цанговая зажимная оснастка для фрезерного станка включает в свою конструкцию три основных элемента:

корпус;
цанга или сменная втулка;
зажимная гайка.

Продольные осевые прорезы на втулке формируют подвижные лепестки. Их количество зависит от диаметра детали. Элементы соединены между собой контргайкой, передающей давление на образовавшийся лепестками конус – устройство стягивается радиальным усилием. На рынке строительного оборудования существуют сменные цанги, при помощи которых закрепляется цилиндрический инструмент . Есть заготовки в форме многогранника. Цанговый зажим устанавливается на вал станка, после этого мастер выполняет фрезерование, заточку или правку деталей.

В зависимости от функции, цанги делятся на три вида:

Подающая. Втулка, изготовленная из закаленной стали, снабжена тремя неполными надрезами с пружинящими лепестками, направленными к центру патрона. Диаметр отверстия подобного зажима подбирается с условием: обрабатываемая деталь должна быть плотно зафиксирована в неподвижном положении, ведь в таком деле важен каждый миллиметр. Подающая цанга комплектуется сменными вкладышами разного диаметра . Тогда можно работать с разнокалиберными заготовками любой конфигурации.
Зажимная. Отличается от предыдущего образца тем, что имеет сквозное технологическое отверстие с двумя посадочными местами вдоль оси втулки. Во время обработки заготовка плотно зажата в цанге без риска выпадения. Если мастер планирует обрабатывать квадратные детали, ему понадобится зажим с четырьмя прорезями, а для круглых и многогранных – патрон с тремя разрезами. Набор из цанг под любую заготовку обеспечит обработку деталей любых форм . Преимущество такого инструмента – низкое радиальное биение.
Разъемная (разжимная) закрепляет детали небольшого диаметра. В конструкции разжимной цанги есть пружины для разведения лепестков.

Каждая цанга предназначена только для одного диаметра, поэтому они подходят для работы с длинными металлическими прутьями, установленными на фрезер.

Благодаря высокой точности крепежа, к цанге можно присоединять метчики, токарную фрезу или сменные наконечники для завинчивания гаек.

Патрон незаменим, если нужно закрепить сверло в ручном перфораторе или сверлильно-присадочном станке. Зажим имеет отполированную внутреннюю поверхность, в момент фиксации исключается деформирование обрабатываемой заготовки.

Кроме станочного оборудования, цанги используют для закрепления сменных деталей на ручном инструменте. Наравне со стандартными приспособлениями, существуют их аналоги для установки на мини-дрели . В столярных мастерских можно встретить механический инструмент с цангами, соединяющими рабочую часть с рукояткой. Миниатюрный патрон позволяет при необходимости производить смену стержней напильников или отверток . Этот принцип заложен в изготовлении механических карандашей со сменными графитовыми стержнями. Нажав кнопку, пользователь выдвигает маленькую цангу, лепестки разжимаются, и стержень выдвигается на заданную длину.

Плюсы и минусы

Среди плюсов устройства отмечают:

простоту фиксации заготовки и такой же легкий ее демонтаж;
возможность закрепления миниатюрных заготовок;
долгий срок службы, который зависит от материала (закаленная или цементирующая сталь);
отсутствие прокручивания заготовки за счет большой площади контакта;
нулевые показатели радиального биения, обеспеченные хорошей центровкой детали во втулке. Таким образом удается добиться высокой точности процесса.
Универсальность дает возможность использовать цанговое крепление на всех типах станков.

Единственный недостаток цанги – каждый отдельный образец фиксирует деталь одного диаметра . К примеру, цанга на 12 мм подойдет только для сверла такого же размера. Решить эту проблему можно путем приобретения комплекта сменных зажимов для их подбора под заготовки всех диаметров и конфигураций. Существует переходная цилиндрическая втулка, которая устанавливается в патрон нужного размера, и уже в нее вставляется заготовка. Зажимная гайка фиксирует цангу, а та зажимает переходную втулку с деталью. Самозажимный патрон с комплектом сменных зажимов или переходных втулок гарантирует качественную и безопасную работу на любом станке.

Самостоятельное изготовление

При использовании зажимного патрона не обойтись без фрезерного станка : придется вытачивать корпус, цангу и зажимную контргайку. В качестве материала лучше всего брать заготовки из стали 50 ХФГА. Корпус мастерят из стальной болванки нужного размера, в центре которой делают отверстие с внутренней резьбой для установки на шпиндель станка . Корпус устанавливается на токарный вал для обточки внутренней полости под цангу и формирования наружной резьбы под зажимную гайку.

Контргайку изготавливают из подходящей болванки, в которой сверлят сквозное отверстие, растачивают его и делают резьбу такого же диаметра, что и на корпусе. Заготовку под цангу обтачивают, просверливают отверстие, затем делают конус и выполняют по нему разрезы. Чтобы деталь отвечала требованиям качества, ее внутренние поверхности тщательно отполировываются . Для продления срока службы самоделки металлические части закаливают. Неплохо себя зарекомендовали латунные или бронзовые цанги, однако цена исходного материала выше.

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

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.

Самостоятельное изготовление

Сделать своими руками цанговый патрон непросто. Для этого вытачиваем три основные части – корпус, цангу и контргайку. Лучше всего для этого подойдет сталь 50ХФГА. Для изготовления нужно владеть набором инструментов и фрезерным станком. Самодельный патрон не уступает по качеству заводским аналогам.

Для корпуса подбирается цилиндрическая болванка подходящего размера. В ней сверлится по оси сквозное отверстие, внутри нарезается резьба для закрепления на месте шпинделя станков. После этого самодельный корпус устанавливается непосредственно на вал станка. Внутри обтачивается коническая форма под цингу. Затем снаружи нарезается резьба под закрепляющую гайку.

Следующей делается контргайка. Подходящую болванку закрепляют в патроне станков. Делаем сквозное отверстие, растачиваем внутреннюю полость и нарезаем внутри ответную резьбу того же диаметра, что и на корпусе.

Сложнее всего сделать цангу. Заготовку нужно обточить, сделать отверстие с помощью сверла. После этого вытачивается конусообразная часть, на ней делаются прорези диском с алмазным напылением.

Самодельный патрон должен иметь детали максимально точных размеров. Все внутренние поверхности должны быть отшлифованы. На контргайку снаружи можно сделать рифление, тогда вы сможете устанавливать заготовку своими руками.

Если есть возможность, нужно закалить все части патрона. Иначе самодельный патрон прослужит недолго. Если закалка невозможна, цангу можно сделать из латуни или бронзы. Пользоваться такими цангами нужно с осторожностью.

Если при работе на станке вам важна точность и размер заготовок меняется редко, то вам идеально подойдет цанговый патрон.

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.