Закрепление цанги: факторы, влияющие на силу охвата.

В наших повседневных условиях производства очевидным является тот факт, что поддержание рабочего процесса  на оптимальном уровне требует значительной степени концентрации внимания, усилий и определения  порядка очередности. Это особенно важно для высокотехнологичных элементов, таких как управление станками, работы сложных механических структур, программирования и в целом, надежности оборудования.  Благоприятно, что в качестве контрмеры существуют такие элементы, которые отличаются надежностью, последовательностью и в результате, способствуют долгосрочному использованию оборудования.

Закрепление цанги попадает именно под такую категорию и исторически имеет широкое разнообразие вариантов применения и сфер использования в промышленности свыше 100 лет.

Неважно, когда именно были использованы первые цанги, но было установлено, что применялись они уже с начала прошлого века.  В 1901 году Hardinge представил чертеж цанги и полный каталог. Производство разновидностей цанг Hardinge было начато в 1980 году, но в то время они особенно использовались в производстве часов и линз.

Эти факты невероятны для устройства, которое доказывает свою полезность как в первых токарно-винторезных станках и приводимых в действие кулачками много-шпиндельных токарных агрегатов в 1920-е годы, так и в современном оборудовании с ЧПУ. Странно, что это устройство могло появиться, особенно когда мы оглядываемся назад и анализируем как развивалось машиностроение и  технологии . Это было несмотря на то, что цанга была временна исключена из проектирования, все промышленные процессы требовали адаптировать ее к улучшению производительности.

Это явление остается сильной стороной и элегантной простотой цанги и , особенно в свете быстро меняющихся технологий и параметров инструментов. Цанга –это маленький, но сильный компонент для станков, обладающий всеми нижеуказанными свойствами:

  • Способность аккуратно закрепить заготовку или инструмент, противодействуя много-направленной нагрузке при резании и вращательной силе.
  • Способность быстро освобождать заготовку или инструмент.
  • Способность действовать на высоком уровне многократности без потери точности или повреждения исходного материала.
  • Способность действовать на высокой скорости вращения с минимальным ослаблением силы зажима.
  • Способность выполнять все вышеперечисленное с минимумом вращательной инерции.

Сила охвата
Общий принцип работы и использование зажима цанги является предметом рассмотрения многообразия цанг, которые существуют для различных металлообрабатывающих станков и разных видов отдельных характеристик. Число зажимных цанг достигает десятки тысяч. Заблуждение, что цанги предназначены только для круглых, квадратных заготовок и шестигранников. Это далеко от истины. Почти любая форма или часть формы, которая подходит под размер может быть обработана.
Тема данной статьи – обсуждение тех факторов, которые могут и влияют на силу зажима. Важно отметить, что принципы, описанные ниже, могут быть связаны с внутренними и внешними операциями охвата.

Факторы, влияющие на силу охвата
Сила охвата – это просто количество силы, которая приложена к заготовке или инструменту. Рисунок, который рассматривается  представляет собой токарную цангу и тяговым брусом. Тяговый брус, который соединен с задней частью цанги  будет прикладывать осевую силу от цилиндра, расположенного в задней части машинного шпинделя. Направление этой силы преобразуется из осевой в перпендикулярную, закрывая угол или угольник цанги. В то же время, направление изменено, система усиливает силу охвата через закрытый угол. Для системы цанги нет ничего необычного оперировать с  усилением силы в пределах 3:1 или 4:1.

Цанга должна держать инструмент или заготовку на том же уровне, что и шпиндель. Относительное движение приведет к ошибкам на обрабатываемой детали. Смещение захватываемой детали ведет к нарушению точности и последовательности в обработке.

Цанга – простое устройство, но есть несколько факторов, которые могут влиять силу охвата. Понимание этих факторов может помочь при наладке работы и устранения дефектов.

Ниже перечислены эти факторы:

  • Уровень приложенной силы в осевом направлении, который представлен в качестве примера на рис. 1. как столбик силы. В цанге для инструментов осевая сила может быть приложена с помощью различных средств, но принцип все тот же. Очевидно , что высокая сила в осевом направлении даст результат большой силы охвата и наоборот. Обычно это регулируется оператором.
  • Система закрытия угла цангой будет характеризовать ожидаемый уровень усиления. Это в целом определяется производителями станка. Когда закладывается модификация станка, конструктор подгоняет цанги для экономичности процесса и применения уже доказанных концепций. Стандартные конусы или угольники установлены, чтобы приспособиться к требованиям токарных цанг, стационарных цанг и зажимных цанг для инструментов.
  • Сопротивляющееся трение инструмента или заготовки с зажимной поверхостью цанги будет иметь прямое воздействие на силу охвата. Ценность низкого трения – более низкая сила охвата и наоборот. Поставщики патронов (зажимных устройств) могут обеспечить характерные свойства в деталь, чтобы преодолеть скольжение или стыковки, такие как зазубренность, вкрапления карбида на поверхности детали.
  • Сопротивляющееся трение в системе закрытия угла цангой со шпинделем или зажимом инструмента. Восприимчивость этого эффекта может быть замечена в показателях потери заготовкой силы охвата и может в результате привести к ускорению износа цанги или разъема. Фиксация является предметом большого числа открытых и закрытых циклов в токарных многоцелевых станках. Лучше всего они работают с небольшим количеством смазки. По этой причине охлаждение смазкой иногда более предпочтительно, так как смазочно-охлаждающая эмульсия дает небольшой, но определенный эффект смазки. Тем не менее, небольшое количество смазки применяемое регулярно для закрытия углов сможет уменьшить износ и увеличить силу охвата. Некоторые из используемых материалов должны содержать противозадирную смазку или состав на основе воска. Как не странно, это может выглядеть, некоторые грамотные операторы использую губную помаду.
  • Необходима полная подгонка цанги к заготовке, это дает более высокую степень охвата. Если входное отверстие велико,  то это приводит к уменьшению  силы охвата, если узкое, то возникают проблемы центровки. Полная подгонка будет осуществлена при равных размерах заготовки и входного отверстия. Hardinge рекомендует  при выборе цанги определение размеров в пределах 0.001”.

В качестве другого важного момента эффективности цанги считается постоянное изменение технологии, это связано с требованиями скорости. Безусловно, что 100 лет назад скорость шпинделя измерялась в сотнях оборотов в минуту. Сегодня скорость шпинделя измеряется в тысячах оборотов в минуту и увеличивается каждый год для более быстрого съема материала.

Удивительно, что через 100 лет эффективного использования не существует более лучшего приспособления чем цанга.

Оригинал: http://www.thefreelibrary.com/Workholding+collets:+factors+that+affect+grip+force.-a0114403875Автор: Даниэль Сорока