Цанга для зажима цилиндрической заготовки
COLLET FOR CLAMPING A CYLINDRICAL WORKPIECE

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в токарных, фрезерных, сверлильных станках, а также станках с числовым программным управлением для зажима цилиндрической заготовки или хвостовиков режущего инструмента.
Известна цанга, состоящая из рабочей части, упругой части и направляющего пояска, при этом рабочая часть состоит из губки, образованной разрезами и служащей зажимным элементом, а упругая часть состоит из лепестка, образованного разрезами и переходного участка (Станочные приспособления: Справочник. В 2-х т./Ред.совет: Б.Н. Вардашкин (пред.) и др. - М.: Машиностроение, 1984 - Т.2/ Под. ред. Б.Н. Вардашкина, В.В. Данилевского. 1984. 656с., ил. С. 178, рис. 25).
Недостатком известной цанги является повышенная жесткость лепестков, большая длина и увеличенная материалоемкость. Кроме того при использовании ее в автоматических токарных станках для зажима и подачи прутковой заготовки наблюдается повышенный износ внутренней поверхности контактирующей с вращающейся с высокой скоростью заготовкой.
Известна цанга, содержащая конусный корпус со сквозным осевым отверстием и прорезями на каждом торце, отделенными от противоположного торца короткими перемычками (Патент ЕР0378688, кл. В23В 31/20).
Недостатком данной конструкции цанги является повышенная жесткость перемычек, особенно со стороны большого диаметра конуса. Кроме того при использовании ее в токарных станках наблюдается повышенный износ внутренней поверхности сквозного осевого отверстия контактирующей с вращающейся с высокой скоростью заготовкой. Также, при использовании данной цанги на станках с числовым программным управлением для зажима цилиндрических хвостовиков инструмента наблюдается недостаточная долговечность внутренней поверхности сквозного осевого отверстия, из-за чего могут наблюдаться рывки и проскальзывание при вращении инструмента.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является цанга, содержащая конусный корпус со сквозным осевым отверстием и прорезями на каждом торце, отделенными от противоположного торца короткими перемычками, при этом, короткие перемычки выполнены тонкостенными и расположены на двух цилиндрических выступах расположенных на торцах цанги (Патент РФ №2201848, кл. В23В 31/20, Бюл. № 10, 10.04.2003).
Недостатком известной конструкции цанги при использовании ее в токарных станках для зажима и подачи прутковой заготовки является ее невысокая стойкость к износу. Износу подвергается внутренняя поверхность-диаметр сквозного осевого отверстия контактирующий с вращающейся с высокой скоростью прутковой заготовкой. Повышенный износ ведет к увеличению внутреннего диаметра цанги, а так как этот диаметр непосредственно участвует в зажиме заготовки и цанга тем самым приводит ее во вращательное движение то непосредственным образом влияет на ее работоспособность, т.е. способность цанги приводить в движение заготовку, без ее проскальзывания и рывков, а также с необходимой точностью и скоростью. Кроме того, даже небольшой износ сквозного отверстия при применении данной цанги для зажима хвостовиков инструмента в станках с числовым программным управлением ведет к увеличению биения инструмента, к его проскальзыванию, что приводит к неудовлетворительному качеству изготавливаемых деталей.
Задачей изобретения является создание технологичной конструкции цанги для зажима цилиндрической заготовки или инструмента, обеспечивающей высокую износостойкость внутреннего диаметра сквозного осевого отверстия.
Технический результат заключается в надежном и долговечном исполнении цангой своих функций, а именно способности цанги приводить в движение прутковую заготовку или инструмент, без проскальзывания и рывков, а также с необходимой точностью и скоростью.
Данная задача решается, а технический результат достигается благодаря тому, что в предлагаемой конструкции цанги для зажима цилиндрической заготовки содержащей конусный корпус со сквозным осевым отверстием и прорезями на каждом торце, отделенными от противоположного торца перемычками, которые расположены на двух цилиндрических выступах, расположенных на торцах цанги, согласно изобретению, корпус выполнен составным из двух ступенчатых частей, между которыми запрессована с натягом твердосплавная вставка, внутренний диаметр которой совпадает с диаметром сквозного осевого отверстия, при этом одна из частей корпуса имеет цилиндрический выступ, выполненный с возможностью надевания на него другой из частей, причем части корпуса скреплены между собой пайкой.
Предлагаемая конструкция конструкции цанги для зажима цилиндрической заготовки благодаря наличию твердосплавной вставки внутренний диаметр которой совпадает с диаметром сквозного осевого отверстия, обладает высокой в износостойкостью внутреннего диаметра сквозного осевого отверстия. В данной конструкции цанги твёрдосплавная вставка запрессована с натягом по наружному диаметру в части корпуса, в которых выполняется полость с внутренним диаметром меньшим чем наружный диаметр твердосплавной вставки, при этом твердосплавная вставка с торцов плотно контактирует с частями корпуса, а части корпуса спаяна друг с другом, за счет чего в твердосплавной вставке создается благоприятное напряженное состояние и при ее работе отсутствуют циклические растягивающие напряжения, которые, при возникновении, как правило приводят к ее поломке. Вставка контактирует с прутковой заготовкой или инструментом, только по внутреннему диаметру и тем самым работает только на истирание. Таким образом, износостойкость за счет применения данной конструкции цанги с твердосплавной вставкой повышается в 30-50 раз. Кроме того, за счет того, что одна из частей корпуса имеет цилиндрический выступ, на которую надевается другая из частей, при креплении пайкой между собой частей корпуса и твердосплавной вставки образуется соединение большей прочности, чем при креплении между собой простых поверхностей, так как цилиндрический выступ увеличивает площадь контакта между собой двух частей корпуса, за счет чего повышается прочность спайного соединения.
Итак, за счет введения в конструкцию цанги твердосплавной вставки запрессованной с натягом в части корпуса, достигается высокая износостойкость конструкции, надежное и долговечное исполнение цангой своих функций, а именно способности цанги приводить в движение цилиндрическую заготовку без проскальзывания и рывков, а также с необходимой точностью и скоростью в условиях массового и крупносерийного производства и может использоваться для зажима хвостовиков инструмента в т.ч. на токарных, фрезерных станках и обрабатывающих центрах с числовым программным управлением.
Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлена цанга. На фиг. 2 представлен разрез А-А цанги.
Цанга содержит конусный корпус состоящий из двух ступенчатых частей 1 и 2, между которыми запрессована с натягом по наружному диаметру D1 твердосплавная вставка 3, внутренний диаметр которой совпадает с диаметром d сквозного осевого отверстия, а торцы плотно контактируют с внутренними поверхностями частей 1 и 2 корпуса, кроме того, одна из частей корпуса - часть 2, имеет цилиндрический выступ диаметром D и высотой b, на которую надевается часть 1 корпуса. Часть 1 корпуса имеет прорезь шириною h и перемычку 5 с размером k. Часть 2 корпуса, также имеет прорезь шириною h и в свою очередь перемычку 4 размер которой k. Перемычки 4 и 5 расположены на торцах цилиндрических выступов частей корпуса. Части 1 и 2 плотно смыкаются между собой и скрепляются пайкой.
Данная конструкция технологична в изготовлении.
Пример изготовления конструкции цанги:
1. Из цилиндрической вставки-заготовки формы 1 1010-0718 твердого сплава ВК10КС по ГОСТ 10284-84 длиной 40 мм, наружным диаметром ∅20 мм с диаметром сквозного отверстия ∅5,8 мм, шлифовкой изготавливают твердосплавную вставку 3 с размерами: длиной 39,5 мм; наружным диаметром D1 равным ∅19,55 мм; диаметром сквозного осевого отверстия, выполненного предварительно d =∅6,5 мм.
2. Из стали 65Г изготавливают часть 1 и часть 2 конусного корпуса. При этом наружный конус на частях 1 и 2 изготавливают с припуском под окончательную обработку и шлифовку наружной конусной поверхности после сборки и пайки, совмещенной с закалкой. Часть 1 изготавливают общей длиной 57 мм, часть 2 общей длиной 38мм, диаметр полости D =30 мм и глубина ее b=19мм в части 1 соответствуют диаметру выступа D =30 мм и высоте его b=19 мм в части 2. Диаметры цилиндрических выступов на торцах частей 1 и 2 равны ∅25 мм, высота их равна 11 мм с каждой из сторон торцов, а диаметр сквозного осевого отверстия выполненного предварительно в частях 1 и 2 изготавливают равным ∅6,5 мм. При этом, в обоих частях выполняется углубление для твёрдосплавной вставки 3 диаметром D1 равным ∅19,5 мм.
3. Собирают части корпуса 1 и 2 между которыми по диаметру D1 запрессовывается твердосплавная вставка 3 с натягом составляющим разность ∅19,55 мм и ∅19,5 мм равным 0.05мм. При этом, в зазоры между составными частями 1 и 2 корпуса закладывается припой и они плотно смыкаются друг с другом.
4. Далее нагревают заготовку цанги, при этом спаивая между собой составные части, и закаливают их.
5. Затем обрабатывают и шлифуют наружный конусный корпус цанги формируя общий угол конуса 30°, шлифуют сквозное осевое отверстие d придавая ему окончательный размер ∅7 мм, электроэрозионным способом формируют прорези на каждом торце шириной h=1мм, отделенные от противоположного торца перемычками k=3,5мм.
Конструкция цанги с твердосплавной вставкой обладает высокой износостойкостью и обеспечивает надежное и долговечное исполнение цангой своих функций. Кроме того, за счет перемычек, обеспечивается точная центрация и надежное крепление заготовки или инструмента со значительно меньшими прикладываемыми усилиями для их зажима.
Цанга может быть использована в токарных, фрезерных, сверлильных станках, а также станках с числовым программным управлением для зажима цилиндрической заготовки или хвостовиков режущего инструмента, и предлагается к внедрению на АО «Уфимском агрегатном производственном объединении» Технодинамика.