Цанговый патрон своими руками в домашних условиях. Цанговые патроны

Многих домашних мастеров интересует вопрос о том, может ли быть изготовлена бормашина своими руками. Решить эту задачу нетрудно, при этом готовое самодельное устройство при всей простоте своей конструкции будет отличаться достаточно высокой эффективностью и функциональностью.

Самодельная бормашина обойдется недорого и не вызовет особых проблем при изготовлении. Она будет полезной во многих ситуациях, в том числе при выполнении таких технологических операций, как:

• сверление;
• рассверливание отверстий;
• обработка пазов и углублений различной конфигурации;
• гравировка;
• полировка;
• резка изделий из пластика;
• резка листового цветного металла (алюминия, латуни, бронзы и др.) толщиной до 1,5 мм.

Бормашинка, изготовленная по предложенной ниже инструкции, отличается компактными габаритами, небольшим весом и удобством использования. Такое устройство, сделанное своими руками в домашних условиях, одинаково успешно применяется для выполнения мелких и достаточно серьезных работ с изделиями из различных материалов – металла, дерева, пластика, кости и др. Очень полезна такая бормашинка в ювелирном деле, при ремонте мелких изделий различного назначения, изготовлении и ремонте электротехнических устройств и во многих других ситуациях.

Что понадобится

Как сделать бормашину своими руками? Можно воспользоваться различными вариантами ее конструкции. В качестве основного рабочего элемента такого устройства очень удобно использовать насадки, которыми комплектовались стоматологические бормашины старого образца. Такая насадка, как правило, изначально смонтирована на гибком валу, с которого ее необходимо снять, вывернув его пружину. От нижней части демонтированной насадки для бормашины надо отрезать не слишком широкое кольцо, которое будет играть роль гайки, используемой для того, чтобы зафиксировать все устройство на пластине. Кроме того, отрезав такое кольцо, вы освободите конец вала, на который будет монтироваться шестеренка.

На насадки для гравера, изготовленные своими руками в предлагаемом конструктивном исполнении, можно устанавливать различные типы сменных держателей инструмента. Такие держатели, в частности, могут быть:

• прямыми;
• с боковым расположением инструмента;
• с изогнутой рабочей головкой.

Более универсальными являются держатели прямого типа, которые применяются в 90% случаев. В ситуациях, когда расположение обрабатываемого элемента не позволяет использовать прямые держатели, обращаются к насадкам изогнутого типа и с боковым расположением инструмента.

Выбрав для оснащения своего самодельного гравера рабочие насадки от старой бормашины, имейте в виду, что использоваться они могут лишь в комплекте с инструментом, диаметр хвостовика которого составляет 2,35 мм. При этом инструменты, предназначенные для установки в держатели прямого типа, отличаются удлиненным хвостовиком. Хвостовики боров, устанавливаемых в угловые держатели, более короткие и имеют специальную канавку (прорезь).

Применение самодельных насадок для гравера от старой бормашины имеет ряд преимуществ. Главным из них является то, что приобрести такую бормашину можно за очень небольшие деньги, так как подобные устройства уже практически не применяются в современной стоматологии. Найти и купить инструменты для оснащения таких насадок тоже не представляет особых проблем.

Сборка самодельного устройства

Чтобы иметь возможность использовать насадку от старой бормашины для выполнения мелких работ с изделиями из металла, пластика, древесины и кости, необходимо изготовить приспособление, при помощи которого такая насадка будет приводиться в действие от небольшого электромотора требуемой мощности. В качестве приводного электродвигателя для самодельной бормашины можно использовать маленький, но оборотистый и мощный моторчик от обычного фена или старого видеомагнитофона.

Чтобы передать крутящий момент от электродвигателя валу насадки для гравера, можно использовать пластиковые шестеренки различного размера. Подобными шестеренками, в частности, оснащаются редукторы детских заводных игрушек, а также кинематические схемы бытовой техники различного назначения. Выбирая такие зубчатые колеса, очень важно следить за тем, чтобы они соответствовали друг другу по количеству, форме зубьев и наружному диаметру. Чтобы увеличить мощность рабочей насадки самодельной бормашины, на ее валу необходимо зафиксировать шестеренку большего диаметра, а шестеренку меньшего диаметра закрепить на валу приводного электродвигателя.

Диаметры посадочных отверстий в шестеренках, которые вы подберете для оснащения приводного механизма своей самодельной бормашины, скорее всего, не будут соответствовать размерам валов электродвигателя и рабочей насадки. Решается такая проблема достаточно просто: при помощи сверления в шестеренках посадочных отверстий требуемого диаметра. Чтобы обеспечить плотную и надежную посадку пластиковых шестеренок на валах двигателя и насадки гравера, отверстия следует сверлить меньшего диаметра (на 0,1–0,2 мм), чем размеры самих валов.

Приводной узел вашей самодельной бормашины, состоящий из электродвигателя, двух шестеренок и хвостовой части вала насадки, будет работать корректно и без сбоев, если все элементы такого механизма надежно зафиксировать в соответствующем положении. Решить такую задачу позволяет простейшая приспособа, изготавливаемая из алюминиевой пластины толщиной 2 мм. Такой пластине можно придать совершенно любую конфигурацию (главное, чтобы она не создавала неудобства при работе с самодельной бормашиной).

В крепежной пластине необходимо просверлить два отверстия, оно из которых предназначено для размещения электродвигателя, а второе – для фиксации рабочей насадки. Очень важно правильно рассчитать расстояние между центрами таких отверстий, которое должно быть равно расстоянию между осями двух используемых шестеренок, находящихся между собой в зацеплении. Если такое расстояние рассчитано и при сверлении выдержано верно, то шестеренки в процессе использования самодельной бормашины будут вращаться без заеданий и проскакивания через зубья. Если отверстие в крепежной пластине, в котором будет фиксироваться рабочая насадка бормашины, выполнить в форме эллипса, можно нивелировать ошибки, допущенные при выполнении вышеописанных расчетов.

Чтобы взаимное вращение приводных шестеренок было более легким, следует обеспечить наличие небольшого зазора (0,1–0,2 мм) между их зубьями в зацепленном состоянии. Избежать горизонтального биения таких шестеренок в процессе вращения помогает строгая перпендикулярность осей их посадочных отверстий к их боковой поверхности.

Сборка самодельной бормашины и ее объединение с насадкой для гравера выполняются в следующей последовательности:

1. Хвостовая часть рабочей насадки при помощи предварительно подготовленной гайки фиксируется на крепежной пластине.
2. Приводной электродвигатель крепится при помощи двух винтов, соединяющих его корпус с крепежной пластиной.
3. После фиксации на крепежной пластине электродвигателя и рабочей насадки на их валы надевают пластиковые шестеренки.
4. Чтобы начать пользоваться собранной бормашиной, на рабочую насадку необходимо установить держатель инструмента, а приводной двигатель подключить к электропитанию.
5. Чтобы сделать свой самодельный гравировальный аппарат более удобным в использовании, можно дополнительно оснастить его выключателем небольшого размера и разъемом для подключения электропитания.

Если при эксплуатации такой самодельной бормашины вас не устраивает тот факт, что использовать ее можно только в комплекте с инструментами, диаметр хвостовика которых не превышает 2,35 мм, то решить можно и такую проблему. Для этого надо приобрести устанавливаемый на мини-дрель цанговый патрон, посадочное отверстие в котором имеет диаметр 2,3 мм. В него необходимо вставить хвостовик любого качественного бора с отломанной рабочей головкой: именно этот хвостовик и будет фиксироваться в зажимном устройстве вашей самодельной бормашины.

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.

Материалы и инструменты для самоделки:

Материалы:
- обычный CD-диск;
- ;
- кусок ПВХ-трубы;
- моторчик 12В ();
- ампула от гелевой ручки (трубочка);
- металлический стержень;
- ;
- суперлклей;
- тросик от велосипеда;
- изолента;
- краска;
- пищевой пластиковый контейнер;
- кусок фанеры;
- тонкий листовой металл;
- выключатель;
- набор режущих дисков;
- блок питания и разъем для него;
- резиновая трубка.

Инструменты:
- канцелярский нож;
- клеевой пистолет;
- отвертка;
- дрель.

Процесс изготовления бормашины:

Шаг первый. Сборка ручки гибкого вала
Начнем с ручки гибкого вала, это самая сложная часть самоделки, впрочем, сложного тут по сути ничего нет. Ручка состоит из двух частей, начнем с первой. В первой части ручки находится металлическая ось, на которую устанавливается зажимной патрон. Берем пластиковый диск или другой материал и изготавливаем 3 кругляка по диаметру пластиковых труб, это будут своего рода заглушки.

Далее, вам понадобится ампула от гелевой ручки или другая подходящая трубочка. Ее внутренний диаметр должен быть таким, чтобы в нее можно было без труда вставить тросик. Просверлите в заглушках отверстия по диаметру трубочки и соберите конструкцию. Все собирается на клею, автор использует суперклей.

Теперь склейте обе половинки ручки суперклеем. Сверху автор укрепляет место стыка с помощью изоленты. Ручка готова! При желании ее можно покрасить, как это сделал автор.

В завершении вам нужно напротив вала установить еще одну трубочку. Автор вклеивает ее с помощью горячего клея с обеих сторон, чтобы все держалось надежно.

Шаг третий. Окончательная сборка самоделки
Наша бормашина почти готова, осталось только соединить два узла. Тут нам понадобится резиновая трубочка, желательно, чтобы резина не была мягкой, так будет меньше трения тросика. Перед сборкой крайне рекомендуется хорошо смазать трос густой смазкой, так КПД устройства будет выше, да и шланг будет протираться гораздо медленнее.

Шаг четвертый. Тестирование!
Самоделку можно тестировать, подключаем блок питания на 12В и пробуем включить машину. Если все работает, пробуем установить первую насадку. Автор приобрел комплект маленьких отрезных дисков и демонстрирует, как машина без труда режет палочки от мороженого и даже доску. Такая насадка создает максимальную нагрузку на устройство, и оно ее выдерживает.

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.