Цанга / ˈ k ɒ l ɪ t / представляет собой сегментированную втулку, ленту или воротник . [1] [2] Одна из двух радиальных поверхностей цанги обычно коническая (т. е. усеченный конус), а другая — цилиндрическая. Термин цанга обычно относится к типу патрона , который использует цанги для удержания либо заготовки , либо инструмента (например, сверла), но цанги имеют и другие механические применения.
Внешняя цанга представляет собой втулку с цилиндрической внутренней поверхностью и конической внешней поверхностью. Цангу можно сжать против соответствующего конуса таким образом, чтобы ее внутренняя поверхность сжималась до немного меньшего диаметра, сжимая инструмент или заготовку, чтобы надежно удерживать ее. Чаще всего цанга изготавливается из пружинной стали с одним или несколькими надрезами по ее длине, чтобы она могла расширяться и сжиматься. Этот тип цанги удерживает внешнюю поверхность зажимаемого инструмента или заготовки. Это наиболее распространенный тип цангового патрона. Внешняя цанга зажимается против внутренней поверхности или отверстия полого цилиндра. Конус цанги является внутренним, и цанга расширяется, когда соответствующий конус втягивается или вдавливается во внутренний конус цанги.
В качестве зажимного устройства цанги способны производить высокое зажимное усилие и точное выравнивание. Хотя зажимная поверхность цанги обычно цилиндрическая, ее можно сделать принимающей любую определенную форму.
Обычно цанговый патрон [3] , рассматриваемый как единое целое, состоит из конической приемной втулки (иногда составляющей единое целое со шпинделем станка), самой цанги (обычно изготовленной из пружинной стали), которая вставляется в приемную втулку, и (часто) колпачка, который навинчивается на цангу, зажимая ее посредством другого конуса.
Для операций обработки, таких как точение , патроны обычно используются для удержания заготовки . В таблице ниже дано функциональное сравнение трех наиболее распространенных типов патронов, используемых для удержания заготовки.
Цанги имеют узкий диапазон зажима, и для удержания определенного диапазона инструментов (например, сверл ) или материала заготовки требуется большое количество цанг. Это создает недостаток в виде более высоких капитальных затрат и делает их непригодными для общего использования в электрических дрелях и т. д. Однако преимущество цанги перед другими типами патронов заключается в том, что она объединяет все следующие характеристики в одном патроне, что делает ее очень полезной для повторяющейся работы.
В металлообрабатывающей промышленности используется множество типов цанг. Обычными стандартными конструкциями являются R8 [5] (с внутренней резьбой для фрезерных станков ) и 5C [6] (обычно с внешней резьбой для токарных станков ). Существуют также фирменные конструкции, которые подходят только для оборудования одного производителя. Цанги могут иметь удерживающую способность от нуля до нескольких дюймов в диаметре. Наиболее распространенный тип цанги зажимает круглый пруток или инструмент, но существуют цанги для квадратных, шестиугольных и других форм. Помимо цанг с внешним удерживанием, существуют цанги, используемые для удержания детали на ее внутренней поверхности, чтобы ее можно было обрабатывать на внешней поверхности (аналогично раздвижной оправке ). Кроме того, машинисты нередко изготавливают специальные цанги для удержания деталей необычного размера или формы. Их часто называют аварийными цангами ( e-цанги ) или мягкими цангами (из-за того, что они покупаются в мягком (незакаленном) состоянии и обрабатываются по мере необходимости). Еще один тип цанги — ступенчатая цанга , которая переходит от шпинделя к большему диаметру и позволяет удерживать более крупные заготовки.
При использовании удерживаемая деталь вставляется в цангу, а затем цанга вдавливается (с помощью резьбового носового колпачка) или втягивается (с помощью резьбового тягового стержня) в корпус, имеющий форму сопряженного конуса. Геометрия конуса служит для преобразования части осевого тягового усилия в радиальное зажимное усилие. При правильном затягивании прикладывается достаточное усилие для надежного зажима заготовки или инструмента. Резьба колпачка или тягового стержня действует как винтовой рычаг, и это рычаговое воздействие усугубляется конусом, так что скромный крутящий момент на винте создает огромное зажимное усилие.
Точная, симметричная форма и жесткий материал цанги обеспечивают точное, повторяемое радиальное центрирование и осевую концентричность. Базовый механизм фиксирует четыре из шести степеней кинематической свободы, два местоположения и два угла. Цанги также могут быть установлены для точного выравнивания деталей в осевом направлении (пятая степень свободы) с регулируемым внутренним упором или упором плеча, выточенным во внутреннюю форму. Оставшаяся шестая степень свободы, а именно вращение детали в цанге, может быть зафиксирована с помощью квадратной, шестиугольной или другой некруглой геометрии детали.
Система цанг "ER", разработанная и запатентованная швейцарским производителем Rego-Fix в 1972 году и стандартизированная как DIN 6499, является наиболее широко используемой системой зажима инструмента в мире и сегодня доступна у многих производителей по всему миру. [7] [8] Стандартные серии: ER-8, ER-11, ER-16, ER-20, ER-25, ER-32, ER-40 и ER-50. Название "ER" произошло от существующей цанги "E" (которые представляли собой буквенную серию названий), которую Rego-Fix модифицировал и добавил "R" для "Rego-Fix". Номер серии - это диаметр отверстия конического гнезда в миллиметрах. Цанги ER сжимаются для удержания деталей размером до 1 мм меньше номинального внутреннего размера цанги в большинстве серий (до 2 мм меньше в ER-50 и 0,5 мм в меньших размерах) и доступны с шагом 1 мм или 0,5 мм. Таким образом, данная цанга удерживает любой диаметр от ее номинального размера до ее сжатого размера на 1 мм меньше, а полный набор цанг ER с номинальным шагом 1 мм подходит для любого возможного цилиндрического диаметра в пределах возможностей серии. С зажимным патроном ER цанги ER также могут служить в качестве зажимных приспособлений для небольших деталей, в дополнение к их обычному применению в качестве держателей инструментов со шпиндельными патронами. [9] Несмотря на то, что цанги ER являются метрическим стандартом, цанги ER с внутренними размерами в дюймах широко доступны для удобного использования инструментов имперского размера. Пружинная геометрия цанги ER хорошо подходит только для цилиндрических деталей и обычно не применяется для квадратных или шестиугольных форм, таких как цанги 5C.
Цанговые патроны «Autolock» (Osbourn «Pozi-Lock» — похожая система) были разработаны для надежного зажима фрез с помощью только ручного затягивания. Они были разработаны в 1940-х годах ныне несуществующей британской компанией Clarkson (Engineers) Limited и широко известны как патроны Clarkson. Цанги Autolock требуют, чтобы фрезы с резьбовыми концами хвостовика ввинчивались в саму цангу. Любое вращение фрезы прижимает цангу к конусу крышки цанги, который плотно зажимает фрезу, винтовое соединение также предотвращает любую тенденцию фрезы вытаскиваться. Цанги доступны только в фиксированных размерах, имперских или метрических, и хвостовик фрезы должен точно соответствовать. [10]
Последовательность затяжки цанг Autolock широко распространена в заблуждении. Сама крышка патрона вообще не затягивает цангу, при затянутой крышке и отсутствии вставленного инструмента цанга в патроне свободна. Только когда вставлен резец, цанга будет прижата к конусу крышки. Задняя часть резца входит в зацепление с центрирующим штифтом, и дальнейшее вращение прижимает цангу к крышке патрона, затягивая ее вокруг хвостовика резца, отсюда и «Autolock».
Правильная последовательность установки согласно оригинальной спецификации:
При использовании инструмента дальнейшее вращение затягивает цангу, а центрирующий штифт обеспечивает неизменность удлинения и выравнивания инструмента. Гаечный ключ требуется только для освобождения заблокированной цанги. [11]
Хотя инструменты с резьбовым хвостовиком «Autolock» можно зажимать в цангах с плоскими гранями, таких как ER, инструменты с плоским хвостовиком ни в коем случае не следует использовать в цангах «Autolock», поскольку они не будут надежно зажаты или выровнены.
Цанги R8 были разработаны Bridgeport Machines, Inc. для использования во фрезерных станках. Необычно то, что цанги R8 вставляются в сам конус станка (т. е. нет отдельного патрона), и инструменты с интегрированным конусом R8 также могут быть установлены напрямую. R8 был разработан для обеспечения быстрой смены инструмента и требует точного соответствия между диаметром цанги и хвостовика инструмента.
Цанги R8 имеют шпоночный паз для предотвращения вращения при установке или снятии, но именно сжатый конус, а не шпоночный паз, обеспечивает движущую силу. Цанги сжимаются тяговым стержнем сзади, они самоосвобождающиеся, и смена инструмента может быть автоматизирована.
В отличие от большинства других систем цанговых патронов для станков, цанги 5C были разработаны в первую очередь для удержания заготовки. Внешне похожие на цанги R8, цанги 5C имеют наружную резьбу сзади для затягивания цанги в закрытом состоянии, и поэтому заготовки могут проходить прямо через цангу и патрон (цанги 5C часто также имеют внутреннюю резьбу для позиционирования заготовки). Цанги также доступны для удержания квадратных и шестигранных заготовок. Цанги 5C имеют ограниченный диапазон закрытия, поэтому диаметры хвостовика и цанги должны быть близко совпадают. Также существует ряд других цанг серии C (1C, 3C, 4C, 5C, 16C, 20C и 25C) с различными диапазонами удержания.
Система цанг с возможностями, аналогичными 5C (первоначально запатентованной системе Hardinge ), называется 2J (первоначально запатентованная система Sjogren [12] , конкурента Hardinge, и которую Hardinge позже ассимилировал).
Такие цанги используются в заточных станках SO Deckel. Иногда их называют цангами U2.
Изготовление часов в Уолтеме, штат Массачусетс, привело к изобретению цанг. Все токарные станки часовщиков используют цанги, размер которых определяется их внешней резьбой. Самый популярный размер — 8 мм, который имел несколько вариаций, но все цанги 8 мм взаимозаменяемы. Lorch, немецкий производитель токарных станков, начал с цанг 6 мм, а первые Boleys использовали цангу 6,5 мм. Цанги 6 мм подойдут для токарного станка 6,5 мм, но это плохая практика. Другой популярный размер — цанга 10 мм, используемая Клементом и Левиным. Для крепления заготовки цанги имеют размер с шагом 0,1 мм, а число на циферблате указывает диаметр в десятых долях миллиметра. Таким образом, 5 — это цанга 0,5 мм.
Цанги для часовщиков поставляются в дополнительных конфигурациях. Существуют ступенчатые цанги, которые заходят внутрь, чтобы удерживать зубчатые колеса по внешнему периметру. Обычно они изготавливались в наборах по пять штук, чтобы вместить ряд зубчатых колес разных размеров. Они, как и прямые цанги для стержней, закрываются на внешнем конусе. Кольцевые цанги также поставляются в наборах по пять штук и удерживают работу изнутри отверстия. Они открываются, когда их затягивает внешний конус против внешнего конуса передней бабки токарного станка.
Цанги для часов также включают конические адаптеры и восковые или цементные патроны. Эти цанги принимают вставку, обычно латунную, к которой прикрепляются мелкие детали, обычно с помощью шеллака.
В книге « Современный токарный станок для часовщиков и как им пользоваться » [13] содержатся таблицы производителей и размеров; обратите внимание, что в ней основные цанги называются зажимными патронами с разъемной проволокой .
Эти цанги особенно распространены на производственных станках, в частности, на европейских токарных станках с рычагом или автоматическими замыкателями. В отличие от затягивающихся цанг, они не оттягиваются назад для закрытия, а, как правило, толкаются вперед, при этом лицевая часть остается на месте.
Цанги, обеспечивающие более широкий диапазон зажима заготовки с помощью пружин или эластичных прокладок между кулачками; такие цанги были разработаны компаниями Jacobs (Rubberflex), Crawford (Multibore) и Pratt Burnerd и в некоторых случаях совместимы с определенными пружинными цанговыми патронами.
Конус Морзе — это распространенный машинный конус, часто используемый в дрелях, токарных станках и небольших фрезерных станках. Патроны для сверления обычно используют конус Морзе и могут быть сняты для установки сверл с конусом Морзе . Наборы цанг с конусом Морзе обычно используют цанги ER в адаптере для соответствия конусу Морзе. Адаптер имеет резьбу для удержания на месте с помощью тягового стержня . Их можно использовать для удержания инструмента с прямым хвостовиком (сверл и фрез) более надежно и с большей точностью (меньше биение ), чем патрон.
На фрезере по дереву (ручной или настольный электроинструмент, используемый в деревообработке ) цанга удерживает сверло на месте. В США она обычно предназначена для сверл размером 0,25 или 0,5 дюйма (6,4 или 12,7 мм), в то время как в Европе сверла чаще всего имеют размер 6, 8 или 12 мм (0,24, 0,31 или 0,47 дюйма). Гайка цанги имеет шестигранную форму снаружи, поэтому ее можно затягивать или ослаблять с помощью стандартного гаечного ключа , а также имеет резьбу внутри, чтобы ее можно было навинтить на вал двигателя .
Многие пользователи (любители, графические художники, архитекторы, студенты и другие) могут быть знакомы с цангами как с частью ножа X-Acto или эквивалентного, которая удерживает лезвие. Другим распространенным примером является цанга, которая удерживает биты Dremel или эквивалентного вращающегося инструмента.
В полупроводниковой промышленности цанга для кристалла используется для извлечения кристалла из пластины после завершения процесса высечки и его соединения в корпус. Некоторые из них сделаны из резины и используют вакуум для извлечения.
Большинство двигателей внутреннего сгорания используют разрезную цангу для удержания впускных и выпускных клапанов под постоянным давлением пружины клапана, что возвращает клапаны в закрытое положение, когда кулачки распределительного вала не соприкасаются с верхней частью клапанов. Две половины цанги имеют внутреннее приподнятое ребро, которое располагается в круглой канавке около верхней части штока каждого клапана, внешняя сторона половин цанги представляет собой конус, вставленный в фиксатор пружины (также известный как воротник), этот конус фиксирует фиксатор на месте, а приподнятое ребро, которое находится в круглой канавке на штоке клапана, также фиксирует половины цанги на месте на штоке клапана. Чтобы снять клапаны с головки блока цилиндров, используется «компрессор пружин клапана» для сжатия пружин клапана путем приложения силы к фиксатору пружины, что позволяет снять цанги, когда компрессор снят, фиксатор, пружина и клапан могут быть сняты с головки блока цилиндров. Можно заметить, что фиксатор не сдвигается с места при использовании компрессора пружины клапана, это происходит из-за накопления углерода, который со временем слегка заблокировал фиксатор и цанги. Небольшой резкий удар по задней стороне компрессора пружины клапана над штоком клапана должен освободить фиксатор, позволяя пружинам сжиматься при извлечении разрезной цанги. При повторной сборке трудно удерживать разрезные цанги на месте, пока компрессор отпущен, нанесение небольшого количества смазки на внутреннюю сторону разрезных цанг удержит их на месте на штоке клапана при отпускании компрессора, затем, когда фиксатор пружины поднимается, он фиксирует конические разрезные цанги на месте.
Blaser R93 (и родственные модели) используют уникальную систему запирания затвора, которая использует расширяющуюся цангу. Цанга имеет сегменты в форме когтей L, которые обращены наружу от оси ствола. Несколько когтей обеспечивают большую площадь контакта для распределения нагрузки. Когда затвор закрывается , цанга расширяется, удлиняя когти для зацепления с кольцевой канавкой в стволе сразу за патронником; запирая затвор в закрытом состоянии. [14] [15]
{{cite web}}: Отсутствует или пусто |title=( помощь ){{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link){{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)