Цанги ER: таблица размеров ER8–ER50 и подбор под патрон

Что такое цанга ER

Цанга ER — разрезная втулка с наружным конусом 8° на сторону. Она садится в коническое гнездо патрона и стягивается гайкой: гайка давит на торец, конус загоняет втулку в гнездо, лепестки сходятся и обжимают хвостовик по всей длине. Система описана в DIN 6499 и ISO 15488. Число в обозначении (ER11, ER32) — округлённый наружный диаметр втулки в миллиметрах, а не диаметр зажима.

Главное отличие от старых цанг под один диаметр — диапазон зажима. Прорези идут с обоих торцов, поэтому лепестки могут сойтись на 1 мм: втулка с маркировкой «10» держит хвостовик от 9 до 10 мм. У ER8 и ER11 на малых диаметрах ряд идёт с шагом 0,5 мм. Из-за этого полный набор ER32 закрывает все хвостовики от 2 до 20 мм, а под ходовые диаметры 6, 8, 10 и 12 хватает четырёх позиций.

Таблица размеров ER8–ER50

D — наружный диаметр, L — длина стандартного исполнения по DIN 6499 (форма B). Диапазон дан по стандарту; складские ряды у производителей нередко начинаются позже (ER16 с 1 мм, ER40 с 4 мм), и это не ошибка каталога. Резьба указана для стандартной гайки, у мини-гаек она своя.

Как читать таблицу снабженцу: типоразмер патрона задают станок и самый крупный хвостовик в работе, а цанги докупают под конкретные диаметры. Патрон ER32 на шпинделе BT40 или SK40 закрывает большинство фрез и свёрл до 20 мм. ER16 и ER20 берут под гравировку, мелкие свёрла и станки с небольшим шпинделем. ER40 и ER50 ставят под крупные свёрла, развёртки и тяжёлые оправки. Патроны, наборы и отдельные позиции собраны в разделе станочной оснастки.

Классы точности и биение

Точность описывают радиальным биением контрольной оправки, зажатой в паспортном патроне с паспортной гайкой. Стандартное исполнение по DIN 6499 даёт порядка 0,010–0,015 мм в зависимости от диаметра, прецизионное (в каталогах UP, «ultra precision») — 0,005 мм и меньше. Число относится к системе целиком: биение складывается из патрона, втулки, гайки и хвостовика, и результат определяет худшее звено.

На практике это выглядит так. У двухзубой концевой фрезы биение 0,015 мм означает, что один зуб режет на 0,015 мм глубже другого. При подаче на зуб 0,02 мм у фрезы диаметром 3 мм это почти весь съём: один зуб работает за двоих, второй трёт. Кромка изнашивается неравномерно, на стенке остаются полосы, твёрдый сплав скалывается. На черновом проходе фрезой 16 мм с подачей 0,1 мм на зуб та же цифра почти не заметна. Отсюда правило: прецизионные цанги берут под чистовую обработку, тонкие фрезы и развёртки, под черновую и сверление хватает стандартных. Как биение связано с выбором самого инструмента, разобрано в статье как выбрать концевую фрезу.

Цанги с квадратом под метчик

Обычная цанга держит хвостовик трением. Для метчика этого мало: при нарезании резьбы крутящий момент высокий, а хвостовик короткий и гладкий, и в круглой втулке он проворачивается, особенно на реверсе из глухого отверстия. Под машинные метчики выпускают цанги ER с внутренним квадратом (в каталогах ER-GB, по тем же DIN 6499 / ISO 15488): квадрат хвостовика входит в квадрат втулки и передаёт момент геометрией, а не трением. Такая цанга подбирается парой «диаметр хвостовика × квадрат», диапазона зажима у неё нет, поэтому её берут под конкретный размер метчика по DIN 371 или DIN 376.

Гайки: стандартная, с подшипником, мини

Внутри стандартной гайки стоит эксцентриковое кольцо, которое заходит в кольцевую канавку цанги. Оно нужно не для зажима, а для выталкивания: при откручивании кольцо вытягивает втулку из конуса. Отсюда строгий порядок сборки. Цанга вщёлкивается в гайку, гайка вместе с ней навинчивается на патрон, потом вставляется инструмент и затягивается. Если сначала вставить втулку в патрон, а потом накрутить гайку, кольцо не зацепится за канавку, и после работы цангу придётся выбивать.

Гайка с подшипником снижает трение между корпусом и торцом втулки. При том же моменте на ключе сила зажима выше, а цанга не проворачивается вместе с гайкой и не «закручивается» в конусе, поэтому биение заметно ниже. Это первая замена стандартной гайке, когда нужна чистовая обработка без покупки прецизионного патрона.

Мини-гайки для ER11, ER16 и ER20 меньше по наружному диаметру и пускают инструмент в узкие карманы, ближе к стенкам детали. Они идут только с патронами мини-исполнения: резьба у них своя, на стандартный патрон они не накручиваются.

Момент затяжки и ключи

Стандартную гайку крутят ключом с зубцами под пазы на её наружной поверхности, мини-гайки — шестигранным или ключом под свои пазы. Момент растёт с типоразмером: у ER16 он порядка 30 Н·м, у ER32 около 100 Н·м, у ER40 выше 130 Н·м. Точное значение берут из таблицы производителя гайки, а не по памяти: у гаек с подшипником момент ниже при той же силе зажима. На производстве с большим парком ER имеет смысл завести динамометрический ключ с адаптерами, он снимает вопрос и недотяжки, и перетяжки.

Перетяжка удлинителем на ключе или ударами деформирует лепестки и задирает резьбу патрона. Недотяжка выглядит безобидно, но именно она вытягивает фрезу из втулки на встречном фрезеровании и при спиральном врезании.

Как подобрать цангу под хвостовик

Первое правило: хвостовик должен попадать в диапазон, а лучше в его верхнюю часть. Втулка «10» держит 9–10 мм, и хвостовик 10 мм сидит в ней надёжнее, чем 9,2 мм. Зажимать хвостовик меньше минимума нельзя: лепестки сходятся до упора в прорезях раньше, чем обожмут его, втулка перекашивается в конусе. Итог — биение в разы выше паспортного и вылет инструмента под нагрузкой.

Второе: длина захвата. Хвостовик заводят на всю зажимную длину. Зажим «за кончик» перекашивает лепестки и режет удерживающую силу. Если инструмент короткий, меняют вылет патроном или ставят удлинённую втулку, а не оставляют хвостовик снаружи.

Третье: чистота. Конус патрона, наружный конус втулки и сам хвостовик протирают перед каждой установкой. Стружка и засохшая СОЖ в конусе поднимают биение на исправной оснастке в разы, и никакая прецизионная цанга этого не исправит.

Под СОЖ через инструмент нужны уплотнённые цанги: передний торец у них закрыт диском, который перекрывает прорези. Обычная разрезная втулка пропускает жидкость через прорези, и до режущей кромки давление не доходит. Уплотнённая ставится только в патрон с подводом СОЖ и подбирается под точный диаметр сверла, а не с запасом по диапазону.

Типичные ошибки

• Хвостовик не по размеру. Фреза 9,5 мм в цанге «10» держится, та же фреза в цанге «9» (диапазон 8–9) перекосит лепестки. Смотрите фактический диаметр хвостовика по маркировке, а не диаметр режущей части.
• Грязный конус. Установка без протирки после смены инструмента: стружка в гнезде даёт биение больше, чем разница между стандартным и прецизионным классом.
• Затяжка без ключа или «от души». Рукой гайка не дотягивается, ударами и удлинителем перетягивается. И то и другое заканчивается вылетом инструмента или испорченной резьбой.
• Цанга ER на тяжёлом фрезеровании. Сила зажима ограничена трением на лепестках. Черновой съём фрезой 16–20 мм на высоких оборотах вытягивает инструмент из втулки. Под такие режимы берут гидропатрон, термозажим или силовой фрезерный патрон, а ER оставляют под сверление, резьбу, чистовую и лёгкое фрезерование концевыми фрезами.
• Изношенная втулка. Лепестки теряют упругость, цанга перестаёт раскрываться и выходить из конуса, биение растёт от смены к смене. Такую позицию меняют, а не «дожимают».

Рабочий порядок подбора: патрон под шпиндель и самый крупный хвостовик, цанги под каждый диаметр в верхней части диапазона, класс точности под операцию, гайка с подшипником под чистовую, квадрат под метчики, уплотнение под СОЖ через инструмент. Незнакомые термины из этой статьи расшифрованы в глоссарии.