Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Вопрос, из какого материала делают цанги, решается не «маркой вообще», а сочетанием упругости лепестков и твёрдости зажимных поверхностей. Цанга — это пружинящая разрезная втулка, которая тысячи раз должна сжаться на хвостовике или прутке и снова разжаться, не теряя упругости и не изнашиваясь по конусу и по губкам. Поэтому её делают из рессорно-пружинных и инструментальных сталей с последующей закалкой и дифференцированной твёрдостью по длине.
Ниже разобрано, из каких сталей изготавливают зажимные и подающие цанги (65Г, 60С2А, 9ХС, 50ХФА и другие), как марку выбирают по размеру цанги, какая твёрдость назначается лепесткам и зажимной части, зачем нужна закалка лепестков и как материал связан с износом посадочных поверхностей и точностью зажима.
Цанга — пружинящая разрезная втулка с усечённым конусом и продольными прорезями, образующими упругие лепестки (губки). При осевом смещении в конусном гнезде патрона лепестки сходятся и зажимают хвостовик инструмента или пруток; при обратном ходе — расходятся за счёт собственной упругости. Отсюда двойное требование к материалу: лепестки должны многократно упруго изгибаться без усталостной поломки, а конус и зажимные поверхности — сопротивляться смятию и износу.
Материал цанги обязан совмещать упругость лепестков с твёрдостью и износостойкостью зажимных поверхностей — эти свойства обеспечиваются выбором стали и дифференцированной термообработкой.
Требования частично конкурируют: очень твёрдая закалённая сталь хорошо держит износ, но хрупка и склонна к трещинам в основании лепестка; вязкая упругая сталь долго работает на изгиб, но быстрее изнашивается по губкам. Разрешают это компромиссом — рессорно-пружинными и инструментальными сталями с закалкой на разную твёрдость зажимной части и лепестков. Основные и присоединительные размеры, материалы и твёрдость зажимных цанг для прутковых токарных автоматов регламентирует ГОСТ 2876-80 действующий, подающих цанг — ГОСТ 2877-80 действующий, а цанги для инструмента с цилиндрическим хвостовиком — ГОСТ 17201-71 действующий.
Материал цанги выбирают из двух групп: рессорно-пружинные стали (высокая упругость и усталостная стойкость лепестков) и инструментальные стали (высокая твёрдость и износостойкость зажимных поверхностей). Наиболее применимы 65Г, 60С2А и 50ХФА по стандарту на рессорно-пружинную сталь, 9ХС по стандарту на инструментальную легированную сталь, а также углеродистые инструментальные У7А, У8А, У10А и легированные конструкционные цементуемые 12ХН3А, 18ХГТ.
Стандарты на цанги допускают изготовление из других марок сталей с физико-механическими свойствами не ниже указанных. Конкретную марку, размеры и твёрдость определяют по действующему стандарту и рабочему чертежу изделия.
Стандарт на зажимные цанги для прутковых токарных автоматов увязывает марку стали с размером цанги (условно — по диаметру зажимаемого прутка/типоразмеру). Логика простая: чем крупнее цанга, тем важнее прокаливаемость на всё сечение, поэтому в ход идут стали с более глубокой прокаливаемостью.
Для цанг под инструмент с цилиндрическим хвостовиком отдельный стандарт назначает основным материалом инструментальную легированную сталь 9ХС с допускаемой заменой на рессорно-пружинные 65Г и 50ХФА. Такой набор перекрывает и требование к износостойкости зажимного конуса, и требование к упругости лепестков.
Ключевая особенность цанги — дифференцированная твёрдость по длине. Зажимная (губная) часть, работающая на смятие и износ, калится на высокую твёрдость; лепестки, работающие на многократный упругий изгиб, оставляют менее твёрдыми и более вязкими, иначе они трескаются в основании прорези.
По действующему стандарту твёрдость зажимной части цанги составляет 59…63 HRC, а твёрдость лепестков — 41,5…46,5 HRC.
Такое распределение и есть инженерный смысл конструкции: твёрдые губки долго держат геометрию зажима и сопротивляются износу, а более мягкие упругие лепестки многократно отрабатывают раскрытие-смыкание, не накапливая усталостных трещин. Дифференциацию получают местной закалкой, отпуском на разную твёрдость или подбором прокаливаемости.
Свойства цанги раскрываются только после термообработки: в поставочном (отожжённом) состоянии стали мягкие и обрабатываемые, рабочую твёрдость и упругость даёт закалка с отпуском. Ниже — типовые режимы для основных марок (уточняются по чертежу и типоразмеру).
Кремнистые и высокоуглеродистые стали склонны к обезуглероживанию при нагреве, поэтому закалку ведут в защитной атмосфере, соляных ваннах или с защитными обмазками. Обезуглероженный поверхностный слой на губках и лепестках недопустим: он снижает и твёрдость зажима, и усталостную стойкость.
Лепесток цанги работает как балка, многократно изгибаемая при раскрытии-смыкании. Именно поэтому базовый материал — рессорно-пружинные стали: они сохраняют упругие свойства при циклическом нагружении и сопротивляются усталости. Расчёт длины лепестка в нормативе ведут с учётом допускаемого напряжения при изгибе и растяжении, зависящего от материала и термообработки, и с учётом цикличности работы.
Основной ресурсный фактор — износ рабочего конуса и зажимных губок: по мере износа растёт разброс диаметра зажима и падает сила удержания. Поэтому губную часть калят на высокую твёрдость (59…63 HRC), а в расчёт лепестка закладывают конструктивный запас на износ. Для повышения стойкости зажимные поверхности иногда дополняют износостойкими вставками.
Точность центрирования зависит от геометрии конуса, качества термообработки (отсутствие коробления) и износа. Стабильная упругость лепестков и твёрдые неизнашивающиеся губки напрямую определяют повторяемость зажима и минимальное радиальное биение — ключевой показатель для цанговой оснастки.
Материал и термообработку подбирают под функцию цанги.
Зажимные цанги фиксируют пруток или заготовку в шпинделе; на них действует стандарт основных и присоединительных размеров с указанием марок и твёрдости. Цанги изготавливают с 3, 4, 5 или 6 лепестками, причём более точное центрирование обеспечивают цанги с нечётным числом лепестков. Угол конуса выбирают в широком диапазоне (порядка 12…60°); наибольшее распространение получил угол около 30°.
Подающие цанги — закалённые стальные втулки с пружинящими лепестками, поджатыми к центру; они продвигают пруток вдоль оси при раскрытой зажимной цанге. Их основные и присоединительные размеры, марки сталей и твёрдость установлены отдельным стандартом (ГОСТ 2877-80) с теми же требованиями к упругости и износостойкости.
Инструментальные цанги (под цилиндрический хвостовик фрез, свёрл, метчиков) работают в цанговом патроне и рассчитаны на минимальное биение; основной материал по профильному стандарту — 9ХС с заменой на 65Г и 50ХФА.
Из рессорно-пружинных сталей (65Г, 60С2А, 50ХФА по ГОСТ 14959-2016) и инструментальных сталей (9ХС по ГОСТ 5950-2000), а также углеродистых инструментальных У7А/У8А/У10А и цементуемых легированных 12ХН3А, 18ХГТ. Марку выбирают по размеру и типу цанги.
По действующему стандарту твёрдость зажимной части составляет 59…63 HRC, а лепестков — 41,5…46,5 HRC. Твёрдые губки сопротивляются износу, а более вязкие лепестки многократно работают на упругий изгиб.
Лепесток многократно упруго изгибается. Слишком высокая твёрдость делает его хрупким, и в основании прорези появляются усталостные трещины. Поэтому лепестки калят на меньшую твёрдость и большую вязкость, а износостойкость обеспечивают на зажимной части.
65Г — марганцовистая рессорно-пружинная сталь, проще в обработке; 60С2А легирована кремнием и даёт более высокую упругость и теплостойкость. Обе применяются для цанг; 60С2А предпочтительнее там, где важнее упругость и стабильность при нагреве.
9ХС — инструментальная легированная сталь с глубокой прокаливаемостью: она прокаливается на большее сечение, чем углеродистые стали, и сохраняет твёрдость и износостойкость. Поэтому её назначают для цанг крупных размеров и для инструментальных цанг.
Закалка с отпуском задаёт и упругость лепестков, и твёрдость губок. Нарушение режима (перегрев, обезуглероживание, неверный отпуск) снижает усталостную стойкость лепестков и ускоряет износ конуса, из-за чего растёт биение и падает сила зажима.
Цанги изготавливают с 3, 4, 5 или 6 лепестками; более точное центрирование дают цанги с нечётным числом лепестков. Угол конуса выбирают в диапазоне порядка 12…60°, наиболее распространён около 30°; точные значения задают стандарт и чертёж.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.