Закрепление фрез на концевых оправках. Приспособления для установки и закрепления заготовок на фрезерных и сверлильных станках Способы крепления пальчиковых фрез на фрезерном станке

Цилиндрические фрезы устанавливаются на горизонтально-фрезерных станках при помощи центровых оправок. Центровая оправка состоит из хвостовика, шейки, рабочей части и резьбы.

Хвостовики оправок могут иметь коническую форму» с конусностью 7:24 для непосредственной установки в отверстие шпинделя или конус Морзе. В последнем случае оправки крепят на станке при помощи переходных втулок. Резьбовое отверстие служит для затяжки хвостовика в отверстие шпинделя шомполом.

На шейках оправок предусмотрены фланцы с прямоугольными пазами или две лыски, предназначенные для восприятия крутящего момента непосредственно от поводковых шпонок шпинделя станка или от торцового паза переходной втулки (см. рис. 1, размер S).

Цилиндрическая рабочая часть оправок выполняется соответственно стандартным диаметрам d посадочных отверстий фрез (13, 16, 22, 27, 32, 40 и 50 мм) и различной длины, что позволяет подбирать их в зависимости от условий выполняемых работ. Для передачи крутящего момента фрезе рабочая часть оправок снабжена длинной призматической шпонкой.

На резьбовой части оправок обычно нарезается левая метрическая резьба с мелким шагом. Благодаря этому уменьшается вероятность самоотвинчивания гайки во время работы, так как при наиболее часто употребляемом левом вращении шпинделя силы резания будут стремиться затянуть ее, усиливая тем самым крепление фрезы.

Центровые оправки комплектуются набором установочных колец различной ширины (1...50 мм), которые позволяют располагать фрезу вдоль оправки на необходимом расстоянии от шпинделя,

При установке цилиндрической фрезы на станке (рис. 2) фреза 17 при помощи установочных колец 9, поддерживающей втулки 8 и гайки 1 закреплена на рабочей части центровой оправки. Хвостовик 13 оправки установлен в отверстие шпинделя 12 и затянут шомполом 14, снабженным для этой цели шестигранной головкой 16 и гайкой 15. Передача крутящего момента от шпинделя на оправку осуществляется поводковыми шпонками 10, которые входят в пазы фланца 11. Свободный конец оправки совместно с поддерживающей втулкой введен в отверстие подшипника 7 серьги 5. Для повышения износостойкости подшипник серьги изготовлен из бронзы и имеет форму втулки с наружным конусом и продольным разрезом, что позволяет периодически регулировать его (по мере износа) гайкой 2. В серьге предусмотрена фитильная смазка 6 подшипника, смотровой глазок 3 для контроля уровня масла и заливное отверстие 4.

Устанавливая цилиндрические фрезы на станке, необходимо соблюдать определенную последовательность действий:

1. Протереть ветошью оправку; конический участок отверстия шпинделя, установочные кольца, фрезу.

2. Установить хвостовик оправки в отверстие шпинделя так, чтобы поводковые шпонки последнего вошли в пазы фланца оправки.

3. Ввернуть шомпол в резьбовое отверстие хвостовика оправки и затянуть до отказа гайку 15 ключом (см. рис. 2). Чтобы шпиндель при этом не проворачивался, коробку скоростей станка следует настроить на наименьшую частоту вращения.

4. Надеть на рабочую часть оправки установочные кольца, поддерживающую втулку, фрезу. Слегка смазать резьбу оправки и навернуть на нее гайку. При этом необходимо учитывать, что для повышения жесткости и прочности крепления фрезы ее следует располагать на оправке возможно ближе к переднему концу шпинделя так, чтобы осевая составляющая силы сопротивления резанию P 0 (рис. 3) была направлена в его сторону. Последнее условие обеспечивается, если направления винтовых зубьев фрезы и вращения шпинделя разноименны. Поэтому при работе фрезами с правым направлением винтовых зубьев шпиндель должен иметь левое вращение (против хода часовой стрелки, если смотреть со стороны его заднего конца) (рис. 3, а) и, наоборот, для фрез с левым направлением винтовых зубьев оно должно быть правым (рис. 3, б).

5. Выдвинуть хобот на необходимую длину и закрепить его.

6. Установить серьгу па хобот и закрепить ее так, чтобы поддерживающая втулка или цапфа оправки вошла в подшипник серьги.

7. Закрепить фрезу, затянув до отказа гайку оправки ключом.

8. Проверить уровень масла в резервуаре серьги и при необходимости долить.

9. Проверить радиальное биение зубьев фрезы индикатором 1 (рис. 4). Для этого установить индикатор на стол станка так, чтобы его измерительный штифт 2 коснулся режущей кромки зуба фрезы с небольшим натягом (1...2 мм по малой отсчетной шкале). Рукоятки коробки скоростей поставить в такое положение, чтобы шпиндель легко проворачивался. Вращая оправку вручную в направлении, обратном направлению резания, определить биение фрезы, которое не должно превышать 0,05 мм.

Насадные инструменты насаживаются па цилиндрическую или коническую оправку. Соответственно этому они снабжаются базовым отверстием цилиндрической или конической формы.

К инструментам с цилиндрическим отверстием относятся насадные фрезы, дисковые шеверы, дисковые зуборезные долбяки, накатные ролики, круглые фасонные резцы , резьбонарезные гребенки.

Из инструментов с коническим отверстием следует отметить насадные зенкеры и развертки , резцовые головки для конических колес.

Согласно ГОСТу 9472-60 для насадных фрез применяется ряд диаметров отверстий: 8, 10, 13, 16, 19, 22, 27, 32, 40, 50, 60, 70, 80 и 100 мм. Ряд принят в качестве стандартного всеми странами.

Как видно из приведенного перечня, количество размеров оправок строго ограничено. Делается это для того, чтобы сократить до минимума количество оправок, обращающихся в производстве.

Рис. 9. Силы, действующие на фрезу с прямыми зубьями

Диаметр справки оказывает большое влияние на работу фрезы. В процессе фрезерования оправка находится под действием крутящего и изгибающего моментов. На зуб прямозубой фрезы действует окружная сила Р, касательная к траектории (окружности) движения точки ее приложения, и радиальная сила Р, направленная по радиусу (рис. 9, а). Равнодействующая этих сил Кг вызывает изгибающий момент оправки. В этом можно убедиться, если приложить к центру оправки две равные, но противоположно направленные силы Р. Тогда пара сил Р будет создавать крутящий момент, а оставшаяся третья сила Р вместе с радиальной даст равнодействующую силу f которая и вызывает изгиб оправки.

Рис. 10. Силы, действующие на фрезу с винтовыми зубьями

Необходимо отметить, что оправки, удовлетворяющие условиям прочности, не всегда оказываются приемлемыми в отношении жесткости и виброустойчивости. Вот почему в последнее время стали применять оправки повышенных диаметров. Такие оправки не только позволяют фрезам снимать более значительную по размерам стружку, но и гарантируют получение большей точности и чистоты обработки из-за отсутствия вибраций. В связи с широким внедрением скоростных методов обработки вопрос о жесткости и виброустойчивости инструмента, как одного из факторов системы СПИД приобретает особо важное значение. Для пояснения рассмотрим такой пример. Инструменты, оснащенные пластинками твердого сплава , работают при высоких скоростях резания, что часто является причиной появления вибраций. Для правильной эксплуатации этих инструментов необходимо, чтобы сечение стружки, снимаемое каждым зубом, было по возможности одинаковым. Однако из-за биения зубьев, в появлении которого не последнюю роль играет размер оправки и точность сопряжения ее с фрезой, сечение стружки, приходящееся на каждый зуб, меняется.

Передача крутящего момента

Передача крутящего момента осуществляется через продольную (рис. 11, а) или торцовую шпонку (рис. 11, б). Размеры сопряженной пары обозначены буквами. Отверстия с продольным шпоночным пазом получили пре обладающее распространение. При правильном изготовлении такая конструкция вполне удовлетворяет предъявляемым требованиям. Диаметр отверстия должен быть выполнен с предельными отклонениями не выше, чем по А1 или А, а размеры шпоночного паза - с отклонениями по ГОСТу 9472-60. С целью уменьшения биения зубьев фрезы торцы ее должны быть взаимно-параллельны и перпендикулярны к оси отверстия. Биение торцов относительно оси фрезы не должно превышать 0,02-0,04 мм в зависимости от размера и назначения фрезы. Во избежание концентрации напряжений и появления трещин при термической обработке шпоночный паз должен быть снабжен соответствующими закруглениями.

Для уменьшения посадочной поверхности отверстие для фрез длиной свыше 20 мм снабжается выточкой. Длина выточки принимается в пределах 0,2-0,3 длины фрезы. Тонкие фрезы, например, прорезные, обычно изготовляются без шпоночного паза, и крутящий момент передается трением между плоскостями фрезы и установочных колец.

Продольный паз оказывает влияние на выбор размера базового отверстия фрезы, что является существенным недостатком. Торцовый паз (ГОСТ 9472-60) в этом отношении обладает преимуществом, так как он не ослабляет тело фрезы. Однако в практике он применяется редко - в основном для специальных фрез, например для тяжелых работ. Нормальные фрезы изготовляются только с продольным пазом за исключением торцовых фрез диаметром от 100 до 250 мм.

Крепление терцевых фрез

На рис. 12 показаны различные варианты крепления торцевых фрез на фрезерных станках. Посадка фрез производится или непосредственно на конец шпинделя станка (рис. 12, а, 6), или на оправку, вставляемую в шпиндель (рис. 12, в, г). Посадочные поверхности выполняются или цилиндрическими (рис. 12, а, в), или коническими (рис. 12, и, г). В первом случае фрезы больших диаметров (250 - 630 мм) имеют па обоих торцах выточки (рис. 12, а), из которых одна

Рис. 12. Варианты крепления торцевых фрез

служит для входа конуса шпинделя, другая -для расположения четырех болтов, предназначенных для закрепления фрезы на станке. Фрезы малых диаметров (40-110 мм) снабжаются одной (рис. 12, в) или чаще двумя выточками для помещения шайбы и болта (ГОСТ 9304-59) Кроме того, для передачи крутящего момента предусмотрена продольная шпонка (для фрез малых диаметров) или торцовая шпонка (для крупных фрез). Во втором случае коническое посадочное место может быть выполнено или в виде конического отверстия с конусностью 7: 24 (рис. 12, г), или в виде конического хвостовика (рис. 12, б). Крепление при помощи конического соединения обладает большей жесткостью, надежностью и точностью по сравнению с цилиндрическим, но оно более трудоемко. Конический хвостовик применяется для средних размеров фрез в тех случаях, когда требуется особенно жесткое крепление. Посадочные размеры фрез должны быть согласованы с ГОСТом 836-47, по которому регламентированы размеры концов шпинделей и оправок.

Конические оправки

Насадные зенкеры и развертки закрепляются на конической оправке с конусностью 1: 30 (рис. 13). Размеры сопряженной пары обозначены буквами. Оправка снабжена торцовой шпонкой. Согласно ГОСТу 9472-60, размеры большого диаметра конуса установлены на основании данных ряда диаметров отверстий для фрез. Крепление достаточно надежное и вполне себя оправдывает на практике. Однако

Рис. 13. Коническая оправка с торцовым шпоночным креплением

для инструментов, оснащенных твердым сплавом , при работе на высоких скоростях оно показывает меньшую виброустойчивость по сравнению с концевыми инструментами.

Распространенный способ крепления зубьев-пластин в корпусе фрезы - напайка. Чаще всего напайку применяют для инструментов небольших размеров и сложной конфигурации, где трудно или невозможно обеспечить механическое закрепление режущих пластин.

Но при напайке твердосплавных пластин в них часто появляются мельчайшие трещины, вызывающие снижение стойкости инструмента. Чтобы избежать появления трещин, совершенствуют способы напайки пластин, создают условия для равномерного их нагрева и охлаждения. Полностью устранить растрескивание пластин при напайке не удается из-за разной скорости расширения и сжатия при нагревании или охлаждении твердосплавной пластины и материала корпуса. Разница в расширении при нагреве не опасна, так как пластина еще не связана с корпусом. А когда инструмент охлаждается после напайки, пластина уже «прихвачена» к своему гнезду. Объемы корпуса и пластины сокращаются с разной скоростью, в месте спая появляются большие напряжения, и хрупкий инструментальный материал растрескивается.

Поэтому стремятся заменить пайку механическим креплением твердосплавных пластин. Стойкость таких инструментов значительно выше, чем напайных.

Рисунок 5 – Способы крепления режущих пластин фрез

Способ крепления пластин цилиндрическим клином и дифференциальным винтом (рис 5, а). Твердосплавную пластину устанавливают в паз корпуса и закрепляют цилиндрическим клином. Клин затягивается ввинчиванием дифференциального винта о внутренним шестигранником. Дифференциальным винт называется потому, что шаг резьбы в верхней и нижней его частях различен. Предположим, что шаг резьбы на головке винта равен 0,5 мм, а на стержне 1 мм. Ввернем винт на один оборот. Он войдет в корпус на 1 мм. Одновременно головка винта переместится в резьбе клина на 0,5 мм. А так как общее перемещение головки должно быть также на 1 мм, то на протяжении 0,5 мм головка будет перемещаться вместе с клином. Таким образом, винт ввертывается в корпус быстрее, чем в клин, и клин зажимает пластину. Преимущества дифференциального винта проявляются при замене пластины. При вывинчивании он быстрее выходит из корпуса, чем из клина, и поэтому вытягивает клин из гнезда.

Этот вид крепления отличается компактностью и удобен в эксплуатации, но детали при этом должны быть изготовлены в высокой точностью. Когда клин находится в своем гнезде, ось его отверстия должна обязательно совпадать о осью отверстия корпуса. В противном случае дифференциальный винт будет стремиться сдвинуть клин в сторону и крепление будет ненадежным.

Значительно проще фрезы, у которых клин крепят обычным винтом (рио. 5, б); такая конструкция компактна, но менее удобна в эксплуатации. Чтобы заменить пластину, необходимо вывернуть крепежный винт и вместо него ввинтить в резьбовое отверстие клина специальный ключ. Этот ключ упирается в дно паза и вытягивает клин.

Крепление клиньями и винтами применяют для торцовых, дисковых и концевых фрез диаметром не менее 30 мм.

Особенно сложно крепить твердосплавную пластину в корпусе дисковой фрезы. Если фреза узкая, нельзя использовать крепление клином и винтом, а обычный клин может сместиться под действием боковых сил, возникающих при работе фрезы. Способ механического крепления для таких фрез разработан во ВНИИ. При этом способе пластины закрепляют клиньями с цилиндрической опорной поверхностью (рис. 5, в). Такое крепление достаточно надежно, но сложно в изготовлении.

Наладка станка на фрезерование поверхности или системы поверхностей на заготовке включает: установку и закрепление фрезы, установку приспособления, наладку режима фрезерования и размерную наладку - установку заготовки относительно фрезы в положение, обеспечивающее выполнение заданного размера на детали.

Установка и закрепление фрезы на станке. Цилиндрические и дисковые фрезы, которые имеют посадочные отверстия, расположенные по оси инструмента, устанавливают на цилиндрической оправке. Диаметр оправки принимают равным диаметру осевого отверстия фрезы (рис. 1.19).

Рис. 1.19. Установка фрезы на оправке

Для того чтобы фреза оказалась расположенной на необходимом участке оправки, по обе её стороны размещают так называемые установочные кольца (рис. 1.19, а ), осевые отверстия которых, также как и у фрезы, равны диаметру оправки. Сама оправка, снабжённая с одного конца коническим хвостовиком, вводится этим хвостовиком в такое же отверстие шпинделя. Свободный конец фрезерной оправки поддерживается подшипником серьги (рис. 1.19, б ).

Фрезы, имеющие конический хвостовик, закрепляют непосредственно в таком же отверстии шпинделя станка. Для прочного удержания фрез и фрезерных оправок с конусообразным хвостовиком служит натяжной болт, который пропускается через отверстие полого шпинделя и ввинчивается в резьбовое отверстие хвостовика фрезы или оправки.

Установка и закрепление заготовки с помощью УДГ. При необходимости периодического поворота заготовки в процессе обработки её установка и закрепление на станке могут быть реализованы путем использования УДГ следующими способами (рис. 1.20):

В центрах делительной головки и задней бабки (рис. 1.20, а );

– на оправке, установленной в центрах делительной головки и задней бабки (рис. 1.20, б );

На оправке, установленной в коническом отверстии шпинделя делительной головки (рис. 1.20, в );

В трёхкулачковом самоцентрирующем патроне, навёрнутом на резьбовой конец шпинделя делительной головки (рис. 1.20, г );

В цанговом патроне, установленном в коническом отверстии шпинделя делительной головки.

Рис. 1.20. Способы установки заготовки с использованием универсальной делительной головки

После установки и закрепления фрезы и заготовки необходимо перемещениями консоли, поперечных салазок и продольного стола расположить заготовку относительно фрезы так, чтобы после обработки были выполнены требования чертежа по расположению на детали обработанной поверхности. Пример такой установки при фрезеровании впадины зубчатого колеса показан на рисунке 1.14, у .

Расчёт и наладка режима резания. Элементами режима резания при фрезеровании являются: скорость главного движения резания υ, подача заготовки S , глубина резания t и ширина фрезерования В .

Скорость главного движения резания υ равна окружной скорости точек режущих кромок лезвия фрезы, наиболее удалённых от оси фрезы. При известной частоте вращения фрезы n фр скорость резания υ, м/мин, определяют по формуле

υ = πD фр ∙n /1000, (1.8)

где D фр - диаметр фрезы, мм (рис. 1.21, а ); n - частота вращения фрезы, об/мин.

Скорость резания выбирают по справочнику в зависимости от обрабатываемого материала, геометрических параметров инструмента, его материала и ряда других условий фрезерования. Наладку станка на выбранную скорость главного движения резания υ осуществляют в следующей последовательности:

Рассчитывают частоту вращения шпинделя n расч по формуле

n расч = 1000υ/πD фр ;

Рис. 1.21. Схема фрезерования (а ) и схема размерной наладки (б)

Выбирают по табличным данным станка частоту вращения шпинделя, выполняя условие n ст ≤ n расч ;

Устанавливают рукоятки коробки скоростей в положения, обеспечивающие выбранное значение n ст .

Подача S - величина перемещения заготовки относительно фрезы в единицу времени. Подачу выбирают, исходя из прочностей обрабатываемого материала и режущего инструмента, глубины резания и требований к шероховатости обработанной поверхности.

При фрезеровании различают три вида подач:

Минутную подачу S м , мм/мин, которая соответствует величине перемещения стола с заготовкой за минуту;

Подачу на оборот S о, мм/об, равную значению перемещения стола с заготовкой за один оборот фрезы;

Подачу на зуб S z , мм/зуб, которая равна перемещению стола с заготовкой за время поворота фрезы на угловой шаг её зубьев (рис. 1.21, а ). Подачу на зуб S z выбирают по справочнику. Она является исходной для расчёта S о и S м по формулам (1.9) и (1.10).

S o = S z z фр ; (1.9)

S м = S z z фр n. (1.10)

Исходя из принятой частоты вращения шпинделя n = n ст , числа зубьев фрезы z фр и подачи на зуб S z по формуле (1.10) рассчитывают минутную подачу. На станке устанавливают ближайшее меньшее значение минутной подачи , которое выбирают из таблицы коробки подач станка.

Глубиной резания t называют расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями заготовки по нормали к обработанной поверхности (см. рис. 1.14). Установку фрезы на необходимую глубину резания t (для схемы, представленной на рисунке 1.21, а ) при фрезеровании осуществляют с помощью лимба, расположенного на рукоятке вертикального перемещения консоли станка.

Лимб представляет собой кольцо, на окружности которого нанесены деления. Поворот рукоятки и винта с лимбом на одно его деление соответствует перемещению узла станка на расстояние, равное цене деления лимба.

Для установки глубины резания t следует:

Подвести заготовку до касания обрабатываемой поверхности с фрезой вращением рукояток продольной, поперечной и вертикальной подач;

Отвести рукояткой продольного перемещения стола станка заготовку от фрезы;

Переместить консоль с заготовкой на глубину резания t поворотом рукоятки вертикальной подачи на k делений по лимбу, определив k по формуле k = t/а , где а – цена деления лимба;

Включить механическую подачу стола и фрезеровать поверхность заготовки.

Размерная наладка станка ставит целью получение в процессе обработки заданного на детали размера h (рис. 1.12, б ). При снятии припуска с поверхности заготовки за один рабочий ход её нужно проводить в следующей последовательности:

Измерить на заготовке размер h 1 ;

Сообщить фрезе вращательное движение;

Подвести фрезу до касания с обрабатываемой поверхностью 1 заготовки вращением рукояток продольной, поперечной и вертикальной подач;

Установить «0» на лимбе механизма вертикального перемещения заготовки;

Отвести заготовку от фрезы;

Вращением рукоятки вертикальной подачи переместить стол с заготовкой на глубину резания немного меньшую, чем требуемая глубина резания t = h 1 - h ;

Фрезеровать поверхность заготовки ручным движением подачи на длину 3–5 мм, после чего отвести стол в исходное положение;

Выключить вращение шпинделя n ст и дождаться полной остановки шпинделя с фрезой;

Измерить полученный размер h и переместить стол в направлении требуемой глубины резания на расстояние, равное разности между получившимся и требуемым размерами;

Включить вращение шпинделя и механическую подачу стола, фрезеровать поверхность заготовки.

Лабораторная работа включает: изучение видов фрезерных работ и типов фрез, устройства, назначения и основ наладки горизонтально-фрезерного станка модели 6Т82 и УДГ, выбор схем фрезерования поверхностей заготовки при выполнении индивидуального задания, разработку последовательности обработки заготовки и оформление этой последовательности в виде технологического документа.

И предназначаются для передачи вращающего момента шпинделя инструменту. Они используются во фрезерных станках всех типов. Конструкция фрезерной оправки зависит от типа станка и используемого инструмента.

Оправка для фрезерного станка имеет такие основные элементы:

1. Конический хвостовик используется для установки оправки в коническое отверстие соответствующего размера шпинделя станка , в зависимости от типа зажима оправки и типа конуса шпинделя на станке, существует большое количество вариантов исполнения.

Конуса фрезерных оправок стандартизированы для удобства подбора инструмента. Весьма популярные в отечественных станках оправки фрезерные 7:24 выполненные по ГОСТ 24644-81 эти оправки имеют зарубежные аналоги, такие как ISO, CAT, BT и т. д. которые различаются только размерностью и вспомогательными элементами. Также часто используется конус Морзе и HSK. Последний вариант применяется на станках с высокой скоростью вращения шпинделя - 15000 об/мин и выше. Если конус оправки не совпадает с конусом шпинделя, то можно использовать переходные втулки.

2. Часть оправки для закрепления инструмента. В зависимости от типа инструмента, существую различные версии этой части.

Основные виды фрезерных оправок:

Примечание: конструкции оправок могут отличаться от указанных ниже, т.к. здесь приведены лишь наиболее популярные виды.

1. Для торцевых фрез

Торцевые фрезы, а также некоторые дисковые, устанавливают на оправках которые имеют короткую цилиндрическую часть. На торце оправки имеются два направляющих сухаря, который защищает фрезу от проворачивания на оправке. Затяжка фрезы производится винтом, вкручиваемым в торец оправки.

2. Для цилиндрических фрез

К фрезам этого типа также относятся дисковые, прорезные, отрезные, фасонные и угловые фрезы, поэтому их крепление выполняется таким же образом. По способу крепления эти фрезы называют насадными, поскольку они надеваются на оправки.

Оправки этого типа могут иметь различную длину части, на которой закрепляются фрезы. В большинстве случаев для защиты инструмента от проворота, посадка на валу оправки осуществляется с помощью шпонки в пазу, который фрезеруют на всю возможную длину установки фрезы. На конце оправки нарезана резьба, на которую накручивается поджимная гайка. Для установки фрезы в нужной части оправки используются втулки, набор которых входит в комплект фрезерного станка. Втулки имеют разную ширину, и путем их подбора фреза размещается в требуемом месте. Для установки удобны регулируемые втулки, которые изменяют свою длину при вращении корпуса.

Длинная оправка для горизонтально фрезерного станка закрепляется вторым концом в серьге хобота. Это обеспечивает достаточную жесткость и позволяет установить на оправку более одного инструмента.

3. Для концевых фрез и сверл

При выборе патрона необходимо определить для каких целей он будет использоваться:

для зажима концевой фрезы, сверла, метчика или
для обработки стали, чугуна, нержавейки или цветных металлов
для черновых, получистовых или чистовых работ
большой объем производства или небольшими партиями
без применения СОЖ, наружная подача СОЖ через трубки или подача СОЖ через инструмент под давлением

Концевые фрезы имеют меньший диаметр, чем оправка, поэтому они крепятся не поверх нее, а в отверстии. Закрепление фрез и сверл с цилиндрическим хвостовиком диаметром до 20 мм удобнее всего производить в цанговых патронах ER. При больших нагрузках, у цанговых патронов есть вероятность вытягивания фрезы из патрона, однако достаточно неплохая точность по биению и гибкость делает их универсальным патроном для сверления и чистового и получистового фрезерования.

Для чернового фрезерования используют специальные усиленные цанговые патроны с цилиндрической цангой.

Для сверл с цилиндрическим хвостовиком небольшого диаметра так же применяются универсальные сверлильные патроны, в которые можно зажимать инструмент в очень широком диапазоне диаметров, но только сверла, т.к. данные патроны не воспринимают радиальную нагрузку. Усилие зажима у этих патронов меньше чем у цанговых, вследствие меньшей площади контакта с хвостовиком фрезы, а следовательно и вероятность проворота больше. Для выполнения точных работ применяются прецизионные сверлильные патроны.

Так же существует гидравлический цанговый патрон, в которым зажим цанги осуществляется за счет давления специальной жидкости – гидропласта, необходимое давление достигается путем поджима винтом мембрану внутри оправки. Гидравлическая мембрана обеспечивает высокое усилие зажима и точность по биению. Патрон очень прост в обращении и не требует отдельного оборудования, но имеет довольно высокую стоимость.

Другим вариантом зажима инструмента с цилиндрических хвостовиком является патрон с термообжимом. Отверстие в патроне немного меньше, чем диаметр хвостовика, для смены инструмента патрон нагревают индукционной катушкой, чтобы он расширился. Точность по биению очень хорошая при усилии зажима от среднего до высокого.

Необходимо различное тепловое расширение держателя и хвостовика инструмента, поэтому патроны с термообжимом используются в основном для цельных твердосплавных инструментов. Для смены инструмента необходимо специальное нагревательное оборудование, каждый патрон предназначен только для одного диаметра хвостовика и подвода СОЖ. Поэтому термообжим лучше всего подходит для специального производства с инструментальным участком для смены инструмента.

Для более высоких крутящих моментов используются инструменты имеющие хвостовик с лыской, для их зажима используются два типа патрона: патрон для сверл с хвостовиком ISO9766 и патрон Weldon для инструмента с хвостовиком DIN 6535-HB. Лыски обеспечивают сопротивление крутящему моменту и повышают надежность от вытягивания, но радиальное биение инструмента в данных патронах значительно выше чем в цанговых, что предопределяет их использование в основном для черновых работ.

Патрон для сверл с хвостовиком ISO9766 отличается от патрона Weldon лыской во всю длину хвостовика а не короткой, и шлифованной внутренней поверхностью.

Для зажима концевых фрез и сверл с коническим хвостовиком используются специальные патроны с внутренним Конусом Морзе. Для фиксации сверл в таких патронах используется паз под лапку на торце сверла, а для фиксации фрез используется болт заворачивающийся в торец фрезы.

для сверл

4. Для нарезания резьбы метчиком

Для нарезания резьбы применяются патроны с посадкой под квадратный хвостовик метчика.
Существует довольно много конструкция патронов для нарезания резьбы но можно выделить основные.

На современных фрезерных станках существует два варианта нарезания резьбы метчиком:

А) Обычное резьбонарезание без синхронизации частоты вращения шпинделя с подачей по оси Z

Жесткое нарезание резьбы с синхронизацией частоты вращения шпинделя с подачей по оси Z
При первом варианте нарезания резьбы необходимо использовать специальные компенсирующие погрешность шага по оси Z патроны.

При втором варианте в теории использовать патроны с компенсацией не обязательно, для этого можно применять цанговые патроны с зажимом квадрата метчика четырьмя винтами

или использованием резиновых цанг

Для нарезания резьбы в глухих отверстиях необходимо использовать патроны с предохранительной муфтой, которая защищает оправку от превышения крутящего момента.

Так же используются оправки с быстросменным держателем, которые идут с набором патронов под каждый размер метчика. В таких оправках обычно предусмотрена осевая компенсация, но так же применяются и предохранительные муфты. Иногда предохранительная муфта предусмотрена в конструкции самого патрона цанги.