Выбор патрона

Автор: | 24.01.2019

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​