Цанга: что это, виды цанг и как выбрать
Цанговый зажим держит инструмент или заготовку разрезной пружинящей втулкой: её вдвигают в коническое гнездо, лепестки сжимаются и обжимают хвостовик или пруток по всей окружности. Такой зажим сам центрирует деталь и даёт малое биение, но одна цанга перекрывает узкий диапазон диаметров, обычно 0,5-1 мм. Для инструмента чаще всего берут цанги ER, для прутка на токарных станках цанги 5C и цанги автоматов по ГОСТ 2876-80.
Как работает цанговый зажим
Снаружи у цанги конус, внутри цилиндрическое отверстие, вдоль корпуса прорези. Когда цангу вдавливают в ответный конус патрона, конус превращает осевое усилие в радиальное: небольшой момент на гайке даёт большое усилие зажима. Разрезы позволяют лепесткам равномерно сойтись на хвостовике, поэтому деталь встаёт по оси шпинделя без выверки.
Цангу закрывают двумя способами:
- Толкающий. Гайка или втулка вдавливает цангу в конус. Так работают цанги ER и OZ во фрезерных патронах, а на токарных станках цанги DIN 6343: при зажиме такая цанга не уходит назад, и деталь не смещается вдоль оси.
- Тянущий. Тяга через отверстие шпинделя втягивает цангу в конус за резьбу на её хвосте. Так устроены цанги 5C и зажимные цанги тянущего типа по ГОСТ 2876-80.
Цанга с прорезями с обеих сторон держит деталь в двух зонах по длине, и та не отклоняется от оси. Так устроены цанги ER: отверстие у них сквозное, хвостовик можно пропустить насквозь. Слабое место любой цанги в том, что инструмент она держит трением. При тяжёлом черновом фрезеровании фрезу с крутой спиралью может вытянуть, и тогда надёжнее патрон Weldon или силовой патрон, это разобрано в статье патрон для фрезы.
Виды цанг
| Тип | Стандарт | Диапазон одной цанги | Что зажимает | Где стоит |
|---|---|---|---|---|
| ER | DIN 6499, ISO 15488 | 1 мм, у мелких 0,5 мм | инструмент с цилиндрическим хвостовиком от 0,5 до 26 мм в ER8-ER40 | фрезерные и сверлильные патроны, электрошпиндели |
| OZ | DIN 6388, сейчас ISO 10897 | 0,5 мм | инструмент 2-32 мм | патроны с конусом SK40 и SK50 |
| 5C | система Hardinge | цангу подбирают почти точно под размер | пруток и детали до 27 мм: круг, шестигранник, квадрат | токарные станки, цанговые патроны |
| Цанги токарных автоматов | ГОСТ 2876-80, ГОСТ 2877-80 | под размер прутка | пруток 3-125 мм: круг, шестигранник, квадрат | прутковые автоматы и токарно-револьверные станки |
| Для метчиков | под гнездо ER и другие | под хвостовик конкретного метчика | метчик с квадратом на хвостовике | станки с жёстким нарезанием резьбы |
| Разжимные | по каталогу производителя | под отверстие детали | деталь изнутри, за отверстие | токарная обработка наружной поверхности |
Цанги ER (DIN 6499, ISO 15488)
Самая распространённая система для зажима инструмента. Её разработала швейцарская REGO-FIX в начале 1970-х, сейчас размеры цанг, гаек и гнёзд задают DIN 6499 и ISO 15488, поэтому цанга ER32 любого производителя встаёт в любой патрон ER32. Типоразмеры от ER8 до ER50, число в названии примерно равно наружному диаметру цанги в миллиметрах. Угол конуса 16°, то есть 8° на сторону. Номинал цанги это верхняя граница её диапазона: цанга ER на 10 мм держит хвостовики от 9 до 10 мм.
Кроме обычных цанг есть прецизионные, уплотнённые для инструмента с подачей СОЖ через канал и цанги для метчиков. Таблицы диапазонов ER8-ER40, допуски биения по ISO 15488 и моменты затяжки гаек собраны в статье цанги ER: размеры и диапазоны зажима.
Цанги OZ (DIN 6388)
Цанги с конусностью 1:10: конус у них длиннее и положе, чем у ER. Стандарт DIN 6388 заменён ISO 10897, но в каталогах их по-прежнему называют OZ или 462E. Диапазон одной цанги меньше, от номинала до минус 0,5 мм, зато патроны OZ рассчитаны на крупный инструмент: например, патроны SK40 на хвостовики 2-25 мм, SK50 на 4-32 мм. С ER они не взаимозаменяемы.
Цанги 5C
Американская система Hardinge, созданная прежде всего для зажима заготовок на токарных станках. Цанга тянущая: на хвосте у неё наружная резьба, за которую её втягивает тяга, а пруток проходит через цангу и шпиндель насквозь. Круглые цанги 5C выпускают до 27 мм (1-1/16 дюйма), есть цанги под шестигранник и квадрат и цанги с внутренней резьбой под упор детали. Диапазон сжатия у 5C маленький, поэтому размер цанги подбирают почти точно под пруток.
Цанги токарных автоматов
ГОСТ 2876-80 описывает зажимные цанги прутковых одношпиндельных токарно-револьверных и многошпиндельных автоматов и токарно-револьверных станков, ГОСТ 2877-80 подающие цанги, которые продвигают пруток. Зажимные цанги бывают толкающего и тянущего типа, с круглым отверстием от 3 до 125 мм, шестигранным или квадратным. Твёрдость зажимной части по стандарту 59-63 HRC, лепестков 41,5-46,5 HRC, материал пружинные стали 65Г, 60С2А и другие. На автоматах продольного точения цанга фактически работает как токарный патрон и держит саму деталь.
Цанги для метчиков
Внутри у такой цанги квадрат под хвостовик метчика, и метчик не проворачивается. Цанги ER-GB с квадратом встают в обычный патрон ER со стандартной гайкой. Они рассчитаны на станки с синхронным нарезанием резьбы, а на станках без такой функции метчик ставят в резьбонарезной патрон с компенсацией длины. Какое отверстие сверлить под метчик и как нарезать резьбу на станке, разобрано в статье как нарезать резьбу метчиком.
Разжимные цанги
Работают наоборот: конус расположен внутри, и при затяжке цанга расширяется, зажимая деталь за отверстие. Так обрабатывают наружную поверхность втулок, колец и шестерён, когда она должна быть соосна отверстию.
Цанговый патрон и цанговая оправка
Цанговый патрон это корпус с коническим гнездом под цангу и гайкой или тягой, которые её закрывают. Цанга сменная, а патрон один на весь ряд диаметров своего типоразмера.
- На фрезерных станках и обрабатывающих центрах патрон объединён с хвостовиком под шпиндель. В обозначении BT30-ER16-70 конус BT30, цанга ER16 и вылет 70 мм. В каталоге они собраны в разделе фрезерные оправки для цилиндрических хвостовиков ER: с конусами BT30, BT40 и BT50, в карточке BT30-ER16-70 указано биение 0,003 мм.
- Цанговой оправкой называют тот же патрон или удлинитель с цилиндрическим хвостовиком. Оправку C-ER зажимают в основном патроне, чтобы вынести инструмент в глубокий карман: у C20-ER16-100 хвостовик 20 мм, вылет 100 мм, биение не больше 0,005 мм.
- На токарных станках цанговый патрон ставят на передний конец шпинделя. Цангу затягивает тяга через отверстие шпинделя или закрывает рычажный либо автоматический механизм. Деталь в цанге центрируется точнее, чем в трёхкулачковом патроне.
- На сверлильных и небольших фрезерных станках встречаются патроны ER с хвостовиком конус Морзе, их затягивают в шпиндель тягой.
Биение на кромке складывается из всей цепочки: шпиндель, патрон, цанга, гайка. Точная цанга в изношенном патроне точности не даст. Что влияет на биение самого шпинделя и как его проверить, разобрано в статье шпиндель станка.
Как выбрать цангу
- Система. Цанга подходит только к гнезду своего типа и размера: ER32 к патрону ER32, OZ к патрону OZ. Посмотрите маркировку на патроне или гайке.
- Диаметр. Хвостовик должен попадать в диапазон цанги. Номинал ER это верхняя граница: хвостовик 9,5 мм возьмёт цанга на 10 мм, хвостовик 10,2 мм уже цанга на 11 мм. Цангу не дотягивают силой на больший диаметр.
- Типоразмер. Его выбирают по самому крупному хвостовику и по доступу к детали: чем меньше цанга, тем меньше гайка и тем ближе инструмент подходит к стенке.
- Точность. Обычные цанги ER делают по классу точности 2, для чистовой обработки твердосплавными фрезами берут прецизионные.
- Задача. Под подачу СОЖ через инструмент нужна уплотнённая цанга или гайка с уплотнением, под метчик цанга с квадратом, под пруток на токарном станке цанга с отверстием под его профиль: круг, шестигранник или квадрат.
В разделе цанги ER есть цанги SYER от ER8 до ER40, номинал в названии записан в десятых долях миллиметра: SYER 32 120 это цанга ER32 на 12 мм.
Ошибки при установке цанги
| Ошибка | Чем грозит | Как правильно |
|---|---|---|
| Хвостовик больше номинала, цангу дотягивают силой | цанга деформируется и больше не держит биение | взять цангу следующего размера |
| Инструмент вставлен меньше чем на 2/3 длины отверстия цанги | лепестки необратимо гнутся, растёт биение | вставлять хвостовик на всю длину отверстия |
| Цангу ER вставили в патрон, а гайку навернули потом | перекос и биение до 0,025 мм | сначала защёлкнуть цангу в гайку, потом наворачивать гайку |
| Гайку затянули без инструмента | цанга пережимается, гнётся или трескается | без инструмента гайку наворачивают только от руки |
| Стружка или масло на конусе, цанге и хвостовике | биение, проворот инструмента | протереть конус, цангу, гайку и хвостовик насухо |
| Затяжка на ощущение, ключ с трубой | перетяжка деформирует цангу, недотяжка даёт проворот | затягивать динамометрическим ключом по моменту производителя |
| Упорный винт в патроне подпирает инструмент | усилие зажима падает до 50 % | отвести упор перед затяжкой |
Гайку затягивают в стойке для затяжки, а не в шпинделе станка, и подходящим ключом: для обычных и мини-гаек ER ключи разные. Гайки для цанг ER и ключи для гаек ER есть в каталоге отдельно, на замену изношенным.
Частые вопросы
Чем цанга отличается от патрона?
Цанга это сменная разрезная втулка под один небольшой диапазон диаметров. Патрон это корпус с конусным гнездом и гайкой или тягой, в который ставят цангу. Один патрон ER32 с набором цанг закрывает хвостовики от 2 до 20 мм.
Можно ли зажать в цанге фрезу с лыской?
Да, цанга обжимает хвостовик по окружности, и лыска ей не мешает. Обратное не работает: в патроне Weldon фрезу держит винт в лыске, гладкий хвостовик в нём не закрепить.
Что лучше на токарном станке: цанговый или трёхкулачковый патрон?
Зависит от задачи. Цанговый патрон точнее центрирует деталь и обжимает её по всей окружности, но каждая цанга рассчитана на узкий диапазон, и под каждый размер прутка нужна своя. Трёхкулачковый держит детали самых разных диаметров, но центрирует менее точно.
Чем цанги ER отличаются от OZ?
Угол конуса у ER 16°, диапазон одной цанги 1 мм, патроны компактные. У OZ конусность 1:10 и диапазон 0,5 мм, патроны рассчитаны на хвостовики до 25-32 мм. Цанги и гайки этих систем не взаимозаменяемы.
Почему инструмент проворачивается в цанге?
Обычно мешают масло на хвостовике и в цанге, недотянутая гайка или хвостовик вне диапазона цанги. Протрите детали насухо и затяните гайку с моментом из таблицы производителя. Если фрезу всё равно вытягивает на черновой обработке, нужен патрон с более сильным зажимом.
Подберём цанги, гайки и цанговые оправки под конус вашего шпинделя и набор хвостовиков. Звоните +7 (495) 135-25-88 или выбирайте в разделе цанги ER, доставляем по России.
