Цанги ER і цангові патрони для фрезерного верстата ЧПУ

Як влаштована система ER

Система ER складається з трьох деталей: цанги, гайки та посадкового конуса. Посадковий конус виточений просто у валу шпинделя або в цанговому патроні. Цанга має довгий зовнішній конус із кутом 8° і короткий передній конус 30°, на який тисне гайка. Прорізи виконані почергово з обох торців, тому цанга стискається по всій довжині й тримає хвостовик паралельно осі, а не лише біля переднього краю.

Систему ER розробила швейцарська компанія Rego-Fix у 1972 році. Пізніше розміри цанг, гайок і конусів закріпили в стандарті DIN 6499, а потім у міжнародному ISO 15488. Завдяки стандарту цанга ER20 будь-якого виробника стає в будь-який шпиндель або патрон із конусом ER20 і працює з будь-якою гайкою ER20.

Розміри серій ER

Число в позначенні серії дорівнює номінальному зовнішньому діаметру цанги в міліметрах. Що більша цанга, то більший найбільший хвостовик і то вище допустиме зусилля затиску.

Окремі виробники випускають цанги більші за стандартний ряд. Наприклад, трапляються цанги ER25 на 17 і 18 мм та ER32 на 22 мм. Така цанга підходить лише до хвостовика свого розміру, а перед купівлею перевіряють, що хвостовик пройде за цангу у вал або патрон.

Діапазон затиску однієї цанги

Кожна цанга розрахована на свій номінал і стискається лише на невелику величину. У серії ER11 діапазон однієї цанги 0.5 мм, в ER16, ER20, ER25 і ER32 1 мм. Цанга ER20 на 8 мм затискає хвостовики від 7 до 8 мм, цанга ER11 на 6 мм від 5.5 до 6 мм. Найточніше цанга тримає хвостовик номінального розміру: під час затиску біля нижньої межі пелюстки сходяться під кутом, і биття зростає.

Крім метричних, випускають дюймові цанги: 3.175 мм (1/8″), 6.35 мм (1/4″) і 12.7 мм (1/2″). Дюймові хвостовики трапляються в гравіювальних фрез і у фрез по дереву для ручних фрезерів. Хвостовик 12.7 мм у цангу 12 мм не ввійде, а в цанзі 13 мм опиниться біля нижньої межі діапазону, тому під дюймову фрезу беруть дюймову цангу.

Гайка й встановлення цанги

Усередині гайки ER є ексцентрикове кільце. Цанга входить у гайку під кутом, кільце заходить у кільцеву канавку цанги, а після натискання на нижній торець цанга з клацанням стає співвісно з гайкою. Це кільце тримає цангу в гайці під час складання і виштовхує її з конуса, коли гайку відкручують.

• Конус вала, цангу, гайку й хвостовик протирають від пилу та стружки.
• Цангу защіпають у гайку до клацання.
• Гайку з цангою накручують на вал на кілька обертів.
• Вставляють фрезу на потрібну глибину і затягують гайку ключем.
• Для зняття цангу без фрези нахиляють у гайці до упору і повертають гайку до клацання.

Цангу не вставляють спочатку в конус вала, щоб потім накрутити на неї гайку: кільце гайки не потрапить у канавку, цанга перекоситься, а гайка зімне її передній конус. Гайку не затягують без хвостовика в цанзі: пелюстки стиснуться сильніше за розрахункове і втратять пружність.

Момент затягування гайки

Гайку затягують ключем із зусиллям, яке залежить від серії та діаметра хвостовика. Недотягнута гайка дає прослизання фрези й вібрацію, перетягнута деформує цангу і різьбу. Нижче типові моменти затягування для стандартної гайки ER, Н·м.

Гайку цангового патрона затягують, закріпивши патрон у затискному блоці, а не в шпинделі верстата. Тяговий штир у патрон із конусом ISO30, SK30 або BT30 вкручують із моментом не більше 25 Н·м: більший момент деформує конус патрона.

Точність і биття

Точність цанги оцінюють за биттям TIR: повним відхиленням стрілки індикатора за оберт. За DIN 6499 та ISO 15488 биття вимірюють на контрольній оправці біля торця цанги і на відстані не менше 4 діаметрів затиску. Для цанги на 3.175 мм це 12.7 мм від торця.

Биття на кінчику фрези складається з биття конуса вала, цанги й гайки та зростає з вильотом інструмента. За биття один зуб фрези ріже більше за інший, перевантажується і тупиться першим, а кромка різу виходить рваною. Точна цанга не виправить забитий конус або гайку зі зім’ятим конусом, тому під час зростання биття перевіряють усі три деталі.

Цангові патрони

Цанговий патрон це оправка з конусом під цангу ER і різьбою під гайку. У шпинделях фрезерних верстатів із ручною заміною інструмента конус ER виконаний просто у валу, а патрон потрібен верстатам з автоматичною заміною інструмента. Там патрон із конусом ISO30, SK30 або BT30 і тяговим штирем зберігається в магазині разом із фрезою і ставиться в шпиндель цілком.

У патронах для автоматичної заміни найчастіше ставлять цангу ER32, вона перекриває хвостовики від 2 до 20 мм. Патрон працює на високих обертах, тому його балансують: маркування G2.5 30000 означає клас балансування G2.5 при 30000 об/хв. Випускають і патрони з циліндричним хвостовиком, які затискають в іншій цанзі або ставлять на вал двигуна.

Догляд і заміна

Цанга й гайка зношуються швидше за вал. Перед кожним встановленням із цанги здувають стружку, а раз на зміну цангу виймають і протирають її зовнішній конус і конус вала. Цанги зберігають у тримачі або коробці, а не розсипом у шухляді, де вони б’ються одна об одну. Цангу міняють, якщо на конусі з’явилися сліди провороту, натири або іржа, пелюстки розійшлися нерівномірно, фреза прослизає за нормального затягування або биття зросло.

Часті помилки

• Фрезу затискають у цанзі чужого номіналу біля нижньої межі діапазону або за його межами.
• Хвостовик вставляють неглибоко, і цанга обтискає його лише переднім краєм.
• Цангу ставлять у конус без гайки, а гайку накручують зверху.
• Гайку затягують без хвостовика в цанзі.
• Гайку затягують подовженим ключем із моментом, вищим за рекомендований.
• Стружку й пил із конуса вала не вичищають перед встановленням цанги.
• Зношену гайку залишають під час заміни цанги, хоча биття дає саме вона.