Цанги ER и цанговые патроны для фрезерного станка ЧПУ

Как устроена система ER

Система ER состоит из трёх деталей: цанги, гайки и посадочного конуса. Посадочный конус выточен прямо в валу шпинделя или в цанговом патроне. Цанга имеет длинный наружный конус с углом 8° и короткий передний конус 30°, по которому на неё давит гайка. Прорези выполнены поочерёдно с обоих торцов, поэтому цанга сжимается по всей длине и держит хвостовик параллельно оси, а не только у переднего края.

Систему ER разработала швейцарская компания Rego-Fix в 1972 году. Позже размеры цанг, гаек и конусов закрепили в стандарте DIN 6499, а затем в международном ISO 15488. Благодаря стандарту цанга ER20 любого производителя встаёт в любой шпиндель или патрон с конусом ER20 и работает с любой гайкой ER20.

Размеры серий ER

Число в обозначении серии равно номинальному наружному диаметру цанги в миллиметрах. Чем больше цанга, тем больше наибольший хвостовик и тем выше допустимое усилие зажима.

Отдельные производители выпускают цанги больше стандартного ряда. Например, встречаются цанги ER25 на 17 и 18 мм и ER32 на 22 мм. Такая цанга подходит только к хвостовику своего размера, а перед покупкой проверяют, что хвостовик пройдёт за цангу в вал или патрон.

Диапазон зажима одной цанги

Каждая цанга рассчитана на свой номинал и сжимается только на небольшую величину. У серии ER11 диапазон одной цанги 0.5 мм, у ER16, ER20, ER25 и ER32 1 мм. Цанга ER20 на 8 мм зажимает хвостовики от 7 до 8 мм, цанга ER11 на 6 мм от 5.5 до 6 мм. Точнее всего цанга держит хвостовик номинального размера: при зажиме у нижней границы лепестки сходятся под углом, и биение растёт.

Кроме метрических, выпускают дюймовые цанги: 3.175 мм (1/8″), 6.35 мм (1/4″) и 12.7 мм (1/2″). Дюймовые хвостовики встречаются у гравировальных фрез и у фрез по дереву для ручных фрезеров. Хвостовик 12.7 мм в цангу 12 мм не войдёт, а в цанге 13 мм окажется у нижней границы диапазона, поэтому под дюймовую фрезу берут дюймовую цангу.

Гайка и установка цанги

Внутри гайки ER есть эксцентриковое кольцо. Цанга входит в гайку под углом, кольцо заходит в кольцевую канавку цанги, а после нажатия на нижний торец цанга со щелчком встаёт соосно гайке. Это кольцо держит цангу в гайке при сборке и выталкивает её из конуса, когда гайку откручивают.

• Конус вала, цангу, гайку и хвостовик протирают от пыли и стружки.
• Цангу защёлкивают в гайку до щелчка.
• Гайку с цангой наворачивают на вал на несколько оборотов.
• Вставляют фрезу на нужную глубину и затягивают гайку ключом.
• Для снятия цангу без фрезы наклоняют в гайке до упора и поворачивают гайку до щелчка.

Цангу не вставляют сначала в конус вала, чтобы потом навернуть на неё гайку: кольцо гайки не попадёт в канавку, цанга перекосится, а гайка сомнёт её передний конус. Гайку не затягивают без хвостовика в цанге: лепестки сожмутся сильнее расчётного и потеряют упругость.

Момент затяжки гайки

Гайку затягивают ключом с усилием, которое зависит от серии и диаметра хвостовика. Недотянутая гайка даёт проскальзывание фрезы и вибрацию, перетянутая деформирует цангу и резьбу. Ниже типовые моменты затяжки для стандартной гайки ER, Н·м.

Гайку цангового патрона затягивают, закрепив патрон в зажимном блоке, а не в шпинделе станка. Тяговый штырь в патрон с конусом ISO30, SK30 или BT30 вворачивают с моментом не больше 25 Н·м: больший момент деформирует конус патрона.

Точность и биение

Точность цанги оценивают по биению TIR: полному отклонению стрелки индикатора за оборот. По DIN 6499 и ISO 15488 биение измеряют на контрольной оправке у торца цанги и на расстоянии не меньше 4 диаметров зажима. Для цанги на 3.175 мм это 12.7 мм от торца.

Биение на кончике фрезы складывается из биения конуса вала, цанги и гайки и растёт с вылетом инструмента. При биении один зуб фрезы режет больше другого, перегружается и тупится первым, а кромка реза получается рваной. Точная цанга не исправит забитый конус или гайку со смятым конусом, поэтому при росте биения проверяют все три детали.

Цанговые патроны

Цанговый патрон это оправка с конусом под цангу ER и резьбой под гайку. В шпинделях фрезерных станков с ручной сменой инструмента конус ER выполнен прямо в валу, а патрон нужен станкам с автоматической сменой инструмента. Там патрон с конусом ISO30, SK30 или BT30 и тяговым штырём хранится в магазине вместе с фрезой и ставится в шпиндель целиком.

В патронах для автоматической смены чаще всего ставят цангу ER32, она перекрывает хвостовики от 2 до 20 мм. Патрон работает на высоких оборотах, поэтому его балансируют: маркировка G2.5 30000 означает класс балансировки G2.5 при 30000 об/мин. Выпускают и патроны с цилиндрическим хвостовиком, которые зажимают в другой цанге или ставят на вал двигателя.

Уход и замена

Цанга и гайка изнашиваются быстрее вала. Перед каждой установкой с цанги сдувают стружку, а раз в смену цангу вынимают и протирают её наружный конус и конус вала. Цанги хранят в держателе или коробке, а не россыпью в ящике, где они бьются друг о друга. Цангу меняют, если на конусе появились следы проворота, натиры или ржавчина, лепестки разошлись неравномерно, фреза проскальзывает при нормальной затяжке или биение выросло.

Частые ошибки

• Фрезу зажимают в цанге чужого номинала у нижней границы диапазона или за его пределами.
• Хвостовик вставляют неглубоко, и цанга обжимает его только передним краем.
• Цангу ставят в конус без гайки, а гайку наворачивают поверх.
• Гайку затягивают без хвостовика в цанге.
• Гайку затягивают удлинённым ключом с моментом выше рекомендованного.
• Стружку и пыль из конуса вала не вычищают перед установкой цанги.
• Изношенную гайку оставляют при замене цанги, хотя биение даёт именно она.