Хидравлични патронници

• Хидравличните патронници са проектирани за прецизно, ефективно и здраво 360-градусово захващане на металообработващите инструменти
  
  
• Те са оптимален избор за приложения, в които точността и стабилността на обработка са приоритет
  
  
• Типични приложения са райбероване, пробиване, нарязване на резби и фрезоване с ЦПУ при високи скорости на шпиндела

Хидравличните патронници са проектирани за прецизно, ефективно и здраво 360-градусово захващане на металообработващите инструменти в приложения, в които точността и стабилността на обработка са приоритет. Типични приложни сценарии са фрезовите машини с ЦПУ, както и операции, като райбероване, пробиване, нарязване на резби и леко фрезоване с челни фрези при високи скорости на шпиндела. Редица конструктивни и технологични специфики, както и новости в дизайна на хидравличните патронници им осигуряват значителни предимства в сравнение с алтернативните типове фиксиращи приспособления.

Конструктивни и технологични особености

Хидравличните патронници са запълнени с хидравличен флуид, който се нагнетява при задействане на винтовия болт отстрани на държача. При този процес отворът на патронника се затваря, задържайки инструмента на място със сили до 890 kN (характерни за държачите за висок въртящ момент). Системите от този тип са отличен избор за високопрецизно (HPC) и високоскоростно рязане (HCS), при което се използват специални високопроизводителни инструменти.

Флуидът в конструкцията на патронника замества функцията на механизми/фактори, като гайки, цанги или екстремни температури (при термосвиваемите държачи). Чрез компресиране на вътрешна мембрана в тялото на патронника хидравличната течност прилага равномерно налягане около режещия инструмент. Тази фундаментална конструктивна характеристика илюстрира първото основно предимство на хидравличните държачи – концентричността. Равномерното захващане осигурява по-голям контрол и стабилност на захващането от цангата или ръчното затягане на гайка.

Хидравличните патронници са прецизни приспособления, широко използвани в модерната промишленост, включително в металообработката и машиностроенето, производството на автомобили, корабни детайли, матрици и щанци, авиокосмически компоненти и др. Високата ефективност и точност при закрепване допринасят за цялостно подобряване на производителността на механичната обработка. Допълнителен позитив е по-дългият жизнен цикъл на инструменталната екипировка вследствие на свеждането до минимум на рисковете от неправилно захващане/центриране, разместване, отхлабване на захвата и др.

Хидравличните патронници осигуряват превъзходна точност в сравнение с конвенционални механични държачи, като патронниците за цанги тип ER и челни фрези. Хидравличният флуид, използван за затягане на металообработващия инструмент, на практика изпълнява функцията и на демпфер, който поглъща вибрациите. Това не само удължава живота на режещия инструмент, но способства и за по-добро качество на крайните повърхности.

Петте категорични преимущества на хидравличните държачи

Започваме, разбира се, с вече споменатата концентричност. Тя е особено ценна в приложения със сравнително малка дълбочина на обработка. Предотвратявайки поемането на по-голямо натоварване дори от един от зъбите на инструмента, тази конструктивна особеност отчетливо удължава живота на инструмента и намалява разходите в течение на експлоатацията на машината. Някои от по-старите модели хидравлични държачи се характеризират с известно биене при ротацията на инструмента, но усъвършенстваните съвременни дизайни допускат странично изместване от порядъка на едва под 1 микрон (при 4xD дълбочина на рязане). Средно при хидравличните патронници този показател е до 3 микрона, докато при държачите за ER цанги е около 10 микрона, а при тънкопрофилните механични държачи за общо приложение – до 5.

Друго съществено предимство на патронниците с хидравличен флуид е бързата, гъвкава и лесна настройка без необходимост от специално допълнително оборудване за затягане и разхлабване, което в дългосрочен план пести ценно време на предприятията. При закрепването на инструментална екипировка обикновено се следва принципът зоната на сглобката между държача и инструмента да е с минимална дължина, тъй като това понижава риска от грешки вследствие на нестабилност. При хидравличните патронници това може лесно да бъде постигнато и дори да улесни достигането на труднодостъпни зони при липсата на допълнителни оси или усъвършенствани приспособления за захващане на детайлите.

Като важно преимущество на хидравличните държачи можем да изтъкнем и по-малкия диаметър на носа/входния отвор спрямо диаметъра на захванатия инструмент в сравнение с широко използваните патронници за общо приложение. Това е критично в редица сценарии, тъй като позволява по-дълбок достъп до кухини или трудни за достигане работни зони с по-малко смущения и без използване на удължители, които да компрометират стабилността. Тази характеристика превръща хидравличните държачи в предпочитан избор за деликатна 5-осна и финишна обработка.

Дизайнът на хидравличните патронници превъзхожда редица аналогични конструкции и по отношение на доставката на смазочно-охлаждаща течност, като предлага възможност за прецизно впръскване директно в зоната на рязане. Това повишава екологичната устойчивост на обработката и позволява икономия на разходи. Същевременно държачите от този тип могат да превключват между два различни режима на смазване/охлаждане – струйно и през центъра. Оптималната комбинация от двата метода според моментните потребности осигурява по-добро качество на повърхностите и по-дълъг живот на инструмента.

Дългосрочни ползи

Хидравличните държачи типично са малко по-скъпи от други типове патронници. Тази незначителна допълнителна инвестиция обаче бързо се отплаща, а сравнение експертите правят основно с термосвиваемите приспособления за захващане на инструменти. По-ниската цена на последните далеч не компенсира необходимото спомагателно оборудване за нагряване и охлаждане на патронника. Държачите за ER цанги или фрези със странично заключване може и да спомагат за високи темпове на отнемане на материал, но в приложения, изискващи висока прецизност или постоянство на захвата, не се представят толкова добре, колкото хидравличните механизми.

Важен плюс на хидравличните патронници с оглед на дългосрочните ползи са и сравнително ниските изисквания за поддръжка, присъщи за хидравличния дизайн.
Когато в дадено приложение множество различни типове държачи могат да осигурят желаната функционалност, решаващ фактор често се оказват стабилността и устойчивостта в рамките на дългосрочна експлоатация, с оглед на които потенциалът за удължаване на сервизния живот на инструментите сериозно натежава.

Същевременно сценариите, в които единствено термосвиваемите патронници са опция, в съвременната металообработка стават все по-рядко срещани.
Хидравличните държачи се предлагат в широк асортимент от различни геометрии и дължини в зависимост от предназначението. Моделите с къс усилен корпус са подходящи за работа при големи натоварвания. В комбинация с хидравлични редукционни втулки те позволяват затягане на диаметри от 1 до 32 mm. Достъпни са и ултракъси патронници, проектирани за работа със свредла с голяма дължина.

По-тънките патронници се използват при затягане с номинален диаметър, където хлабината е малка. Издължените конусовидни варианти намират приложение в 5-осната обработка, например при производството на матрици и леярски форми.

Дългите и тесни патронници се отличават с остър връх и улесняват приложения с необходимост от дълбок работен обсег.
Хидравличните държачи поначало се балансират фино, като могат да достигат високи скорости на въртене до 40 000 об./мин. Винтът на ограничителния край позволява лесно настройване на издадената част на инструмента, докато редукционните втулки позволяват на патронника да захваща по-широк диапазон от размери и типове опашки.

За да опосредства по-дълъг сервизен живот на инструменталната екипировка и по-висока прецизност на обработката, отворът на патронника разполага със спираловиден жлеб, който събира остатъчни замърсявания, масла или греси, ако има такива върху опашката на инструмента.

Благодарение на всичките си описани дотук предимства хидравличните държачи осигуряват до 40% по-дълъг експлоатационен цикъл на инструментите в сравнение с термосвиваемите патронници. За разлика от последните, хидравличните приспособления позволяват смяна на инструмента и директно в шпиндела.

На оптимална надеждност и големи сили на захват/задържане при хидравличните патронници може да се разчита при работни температури до 170°C без необходимост от намаляване на скоростта на шпиндела. Голямата затягаща сила в комбинация с по-малкото биене гарантират оптимални работни условия за инструмента.

Дори само подмяната на конвенционалните държачи с хидравлични патронници позволява на редица цехове за металообработка да прилагат по-агресивни и високопроизводителни стратегии за обработка (с по-високи скорости, по-кратки цикли и по-големи темпове на отнемане на материал), без да “жертват” инструменталната си екипировка. В течение на времето пренебрежимо по-високата първоначална цена многократно е компенсирана от всички реализирани ползи.

Не е за подценяване и друг положителен аспект, свързан с хидравличния дизайн. При обработката на материали, като титан, Inconel и неръждаема стомана, конвенционалните държачи нерядко допускат нежелано изхвърляне на инструмента. Това се случва предимно при рязане с високи темпове на подаване или трохоидална обработка. Големите сили на затягане при хидравличните патронници елиминират риска от подобен инцидент, което предотвратява множество скъпи повреди и бракувани детайли.