Принцип работы кулачкового патрона

Кулачковые патроны предназначены для зажима заготовок цилиндрической, прямоугольной и фасонных форм. Закрепляются на шпинделе с помощью фланцев или напрямую.

По количеству кулачков бывают:

• двухкулачковыми;
• трехкулачковыми;
• четырехкулачковыми.

Устанавливаются на различные типы токарных станков: токарно-винторезные, револьверные, карусельные и т.п., а также делительные головки и другие приспособления.

Двухкулачковые патроны

2-х кулачковые токарные патроны применяются для крепления сложных несимметричных и фасонных заготовок (нецилиндрических), т.е. в таких случаях, когда установка в трехкулачковом требует много больше времени или вообще не возможна. Самоцентрирующиеся 2-х кулачковые приспособления способны закреплять в сменных губках необработанные поверхности.

Корпус изготавливается из стали 45, чугуна, кулачки из цементируемых сталей, например, 20Х, ходовой винт – легированной стали. Подвижные части — термообрабатываются.

Двухкулачковые патроны производятся двух типов:

• ручные – зажим детали осуществляется поворотом спец. ключа, вставляемого в гнездо, в результате чего, кулачки смещаются и центрируют деталь относительно оси шпинделя;
• механизированный – с пневматическим приводом – агрегат имеет пневмоцилиндр с поршнем, который перемещает ползуны, осуществляющих разжим и зажим заготовок.

Диаметры изготавливаемых приспособлений стандартизированы: 150, 200, 250, 300, 375 мм. 2-х кулачковые токарные агрегаты с пневмоприводом изготавливают диаметрами 160, 250, 320, 400 мм с ходом кулачков 5 – 10 мм.

Основным недостатком является смещение центра заготовки из-за перекоса кулачков в направляющих по причине зазора. Поэтому крайне важно минимизировать зазор между кулачками и направляющими.

Трехкулачковые патроны

Самыми распространенными патронами являются трехкулачковые. Они устанавливаются на все токарное оборудование: в домашних мастерских, гаражах, ремонтных цехах, мелко- и крупносерийных производствах.

Самыми часто встречающимися являются 3 типа самоцентрирующихся патронов:

• спиральные:
• реечные;
• эксцентриковые с червячной передачей.

Трухкулачковые патроны оснащаются тяговым (зажимные элементы связаны с гидро- или пневмоприводом) или встроенным приводом. На зажим заготовки во время работы тратится до тридцати процентов вспомогательного времени, поэтому приспособления механизируют и сокращают время на установку изделия. Самое широкое распространение в крупносерийном и массовом производствах получили механизированные кулачковые патроны с пневмоприводом. Гидропривод используют редко и применяют в ситуациях, когда необходимо сохранить малые габариты конструкции. Основное преимущество механизированных агрегатов – быстродействие и постоянное зажимное усилие на кулачках.

Подробное видео по зажимным токарным агрегатам

Спиральные патроны

3-х кулачковые спиральные патроны уже существуют более 100 лет и благодаря простой конструкции и надежности до сих пор ими оснащают новое оборудование. Обеспечивают большой диапазон хода кулачков и обладают высоким КПД, имеется возможность осуществлять зажим эксцентриковых и некруглых заготовок. Недостатками являются быстрая потеря точности и ускоренный износ. Потеря начальной точности происходит в следствии технологических особенностей: улитка только улучшается и имеет невысокую твердость, следовательно, быстро истирается – происходит быстрый износ центрирующего механизма. Ускоренный износ происходит из-за попадания стружки и грязи в клиновидные зазоры между зубьями кулачков.

Используются в единичном и мелкосерийном производстве. Оснащаются прямыми и обратными кулачками.

Реечные патроны

3-х кулачковые реечные патроны свое название получили из-за принципа работы: зубчатый венец перемещает рейки, которые одновременно перемещает кулачки. Более долговечны чем спиральные, т.к. имеется возможность закалки и шлифовки зубцов. Корпус изготавливается из литой или кованой стали, остальные движущиеся части – легированной, с последующей закалкой. Являются универсальными и применяются в единичном или мелкосерийном производствах.

• более сильный зажим;
• большая точность;

• КПД ниже, чем у спиральных;
• возможность зажима только из одного положения;
• сложная конструкция.

Эксцентриковые патроны

3-х кулачковые эксцентриковые патроны применяются в крупносерийном производстве. Все детали агрегата изготавливаются из износостойких сталей, а затем проходят закалку и шлифовку. Обладают высокой точностью и силой зажима. Переналаживаются на зажим другой детали сравнительно просто – перестановкой насадных кулачков.

Четырехкулачковые патроны

4-х кулачковые патроны применяются для зажима заготовок некруглой и несимметричной формы. Кулачки четырехкулачкового патрона регулируются независимо и для обработки поверхности детали необходимо установить таким образом, чтобы ее ось совпала с осью шпинделя. Самоцентрирующие встречаются не часто. Приспособления являются универсальными и применяются в единичном и мелкосерийном производстве в ремонтных и инструментальных цехах.

Каждый кулачок перемещается в радиальном направлении отдельно за счет вращения винтов.

Чтобы определить возможность обработки в 4-х кулачковом патроне необходимо рассчитать отношение длины заготовки и ее диаметра. Если полученный результат будет более 4 единиц, то возможность обработки отсутствует.

На токарных станках крепятся через промежуточный фланец или непосредственно на фланцевых концах шпинделя.

ГОСТы на кулачковые патроны

Скачать ГОСТ 14903-69 «Патроны самоцентрирующие двухкулачковые»

Скачать ГОСТ 24351-80 «Патроны самоцентрирующие трех- и двухкулачковые клиновые и рычажно-клиновые»

Скачать ГОСТ 2675-80 «Патроны самоцентрирующие трехкулачковые»

Скачать ГОСТ 3890-82 «Патроны четырехкулачковые с независимым перемещением кулачков»

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Качество и производительность работы любого оборудования зависит напрямую от состояния его оснастки. Особенно важно точно, быстро и надежно закреплять заготовки на аппаратах с ЧПУ и станках, что работают в составе ГПС. Для сокращения времени на расположение заготовки на станке, а также увеличения надежности и точности ее крепления широко применяются патроны для токарных станков.

Содержание:

Особенности токарного патрона

Токарный патрон – это неотъемлемая часть комплекса оборудования при проведении токарных работ. Эта конструкционная деталь предназначается для закрепления штучных заготовок и пруткового материала на токарно-винторезных, шлифовальных, револьверных и токарных станках, а также металлообрабатывающем оборудовании. С помощью токарного патрона вы можете фиксировать заготовки самых разнообразных размеров. Заготовки крепятся за внутреннюю плоскость его отверстия, наружную поверхность или наружную поверхность для вала.

Токарные патроны с механизированными приводами позволяют уменьшать вспомогательное время, необходимое на установку заготовки на оборудование и снятие её после проведения обработки, чем увеличивают производительность труда. С другой стороны эти изделия повышают точность обработки, так как обеспечивают координацию заготовок относительно рабочих органов токарного станка и их надежное крепление, которое исключает деформацию или смещение при обработке.

Одними из известнейших мировых производителей токарных патронов по дереву в Европе выступают Rohm (Германия), Bison-bial (Польша), а также некоторые отечественные заводы технической оснастки, инструментов и станочных узлов. Эта продукция достаточно дорогостояща, но сегодня просто невозможно представить производство без использования токарных патронов.

Принцип работы токарного патрона

Использование токарного патрона должно совершаться в закрытом помещении и при отсутствии агрессивных веществ, провоцирующих коррозию. Стяжные болты перед началом работы затягивают до максимума гаечным ключом, затем токарный патрон закрепляют на станке, все болты затягивают с гайками и запускают токарный станок. Нужно учитывать, что устанавливаются для начала малые обороты для проверки значений торцевого и радиального биений токарного патрона на холостом ходу.

Для крепления изделий на токарных станках широко используются двух- и трехкулачковые патроны, реже — четырехкулачковые. Для крепления и удержания деталей токарный патрон в себе содержит кулачки, количество которых изменяется от 2 до 6. При этом токарные патроны бывают с независимым передвижением кулачков и с непосредственным закреплением кулачков на фланцевый конец шпинделя. Зависимо от способа крепления токарного патрона к станку, выделяют следующие виды крепления: на фланцевый конец шпинделя, через переходной фланец, непосредственно на сам шпиндель токарного станка.

Центрирование заготовки в патронах достижимо благодаря одновременному перемещению зажимающих кулачков в радиальном направлении. Кулачки токарного патрона передвигаются одновременно при помощи диска, у которого имеются на одной стороне пазы в виде архимедовой спирали коническое зубчатое колесо, которое сопряжено с тремя прочими, на другой. Ключом в движение приводится одно колесо, при этом тоже поворачивается диск и перемещает равномерно все кулачки. От направления вращения диска будет зависеть то, приблизятся ли к центру патрона кулачки (зажимается заготовка) или удалятся от него (освобождается заготовка).

Сила зажима в механизированных патронах создается гидравлическим или пневматическим цилиндром, который размещается на заднем конце шпинделя. Через центральное отверстие шпинделя цилиндр соединяется тягой с механизмом патрона, который осуществляет передвижение кулачков, что зажимают установленную заготовку в патрон.

Сжатый воздух или жидкость во вращающийся цилиндр во время обработки попадает при помощи специального устройства под названием муфта. Как правило, передвижение кулачков от механизированного привода доходит до 5—10 миллиметров, поэтому конструкция токарного патрона в любом случае позволяет быстро переналадить изделие при переходе от обработки между партиями заготовок.

Для повышения точности крепления заготовки при выполнении чистовой обработки принято использовать накладные незакалённые кулачки, что растачиваются на станке под определенные габариты установочных баз заготовки. Основными кулачками с этой целью зажимают короткую оправку для выбора зазоров во всех сопряжениях, а после этого рабочие поверхности накладного кулачка растачивают на самый большой диаметр базовой поверхности детали.

Конструкция незакаленных кулачков и их крепления при помощи сопряжения вида ласточкин хвост позволяет накладные кулачки устанавливать с точностью до 0,02 миллиметра и избежать следующего их растачивания.
Для быстрой переналадки между типоразмерами заготовки требуются универсальные незакаленные кулачки, это достигается путем поворота в определенное положение круглых или шестигранных головок накладных кулачков, которые закреплены на основных кулачках и расточены на нужный диаметр. Заготовки большого диаметра закрепляются в таком патроне с обратным размещением ступеней кулачков.

При возникновении необходимости обработки двух похожих поверхностей принято использовать незакаленные кулачки, погрешность крепления заготовок в которых может уменьшаться до 0,03—0,05 миллиметров. Заготовки типа валов, что имеют большую длину, можно устанавливать в токарный патрон, который имеет поджим заднего центра.

Токарный патрон своими руками

Вы познакомились с устройством и основными видами токарных патронов, а сейчас вашему вниманию представляется вариант самодельного токарного патрона для станка по дереву. Основной рабочей деталью патрона является эластичная втулка, что имеет диаметр 6 миллиметров. Необходимо использовать втулки двух типов — полиуретановые и резиновые, в качестве которых вы можете взять обрезки уплотняющих жгутов.

Накидную гайку нужно сделать из латуни или бронзы. Можно использовать для этой цели и сталь, но у бронзовых гаек меньше трение. Пятачок можете выполнить из любого материала, даже можно взять дюраль. Корпус выточите из стали. В его хвостовике должно присутствовать внутреннее отверстие или резьба — это зависит от устройства хвостовика вала того аппарата, на которое предстоит установить патрон.

Резиновая втулка и корпус — в патроне самые ответственные детали. От того, насколько точно они изготовлены, зависит, будет ли сверло, зажатое в патрон, «бить». Для снижения вероятности «биения» сверла обе детали изготовьте в определенной последовательности. Выточите корпус патрона на станке за одну установку. Подобный прием позволит обеспечить с определенной точностью соосность центрального отверстия и хвостовика под втулку.

Корпус патрона после механической обработки останется в шпинделе токарного станка. Внутрь патрона вставьте заготовку эластичной втулки и слегка подожмите ее через пятачок накидной гайкой. В заднюю бабку станка вставьте сверло диаметром 1 миллиметр и рассверлите зажатую втулку. Таким методом целесообразно сделать в запас несколько втулок.

Если вы не имеете возможности застопорить при зажатии сверла вал сверлильного устройства, нужно сделать на корпусе самодельного патрона для токарного станка лыски под гаечный ключ, чтобы можно было накидную гайку туго затянуть. В токарный патрон вы можете зажимать сверла, что имеют диаметр от 0,8 до 1,2 миллиметров. Для сверл другого диаметра отверстия в гайке и втулке необходимо сделать другими.

Главное отличие данного патрона кроется в том, что эластичная втулка будет зажимать весь хвостовик сверла, а чтобы установить стандартное сверло в патрон Вербового рекомендуется его хвостовик обрезать. Отверстие под эластичную втулку выполните не в гайке, а в корпусе патрона, оно должно быть максимально приближенным к зажимающему устройству шпинделя станка. Это значительно увеличивает при монтаже точность центрирования сверла.

Теперь вы знаете, для чего нужны токарные патроны, и какую функцию они выполняют при работе на токарном станке. К тому же совсем не сложно изготовить токарный патрон своими руками. Для этого нужно, прежде всего, определиться со средой использования изделия и строго следовать нашим инструкциям.

Содержание: Скрыть Открыть

Токарный патрон – это основной элемент оснастки токарного станка, зажимное устройство обеспечивающее фиксацию заготовок на шпинделе. Применение патронов позволяет производить обработку на высоких скоростях вращения, обеспечивает точность установки и необходимое усилие зажима.

Данный элемент оснастки изготавливается из прочных марок чугуна или закаленной инструментальной стали, имеет различные варианты исполнения, обеспечивающие широкие возможности обработки деталей различной конфигурации.

Назначение и основные параметры

Токарный патрон является одним из основных элементов техоснастки и необходим для надежного крепления заготовок различного размера и формы на шпиндель. Высокая точность зажима обеспечивает центрование и перпендикулярность поверхности оси обработки. Патрон необходим для проведения практически всех токарных операций, входит в обязательный комплект оснастки металлообрабатывающих ручных, полуавтоматических и автоматических станков.

Данный тип зажима устанавливается на переднюю бабку станка. Передача вращения осуществляется от электромотора через коробку передач и раздаточную коробку. Для обеспечения производства деталей необходимо несколько токарных патронов, которые подбираются с учетом основных эксплуатационных и технических параметров:

• Вариант исполнения и количество кулачков (зажимных элементов) – определяет возможность фиксации того или иного типа заготовок, расположение кулачков, возможность установки нескольких заготовок.
• Рабочий диаметр патрона. Это наружный размер, диаметр присоединительного пояска, а также расположение и параметры крепежных отверстий.
• Параметры заготовки. Необходимо учесть наибольший и наименьший диаметры, учесть способ крепления – наружный или внутренний через обратные кулачки. Также необходимо учесть и допустимую массу детали.
• Диаметр отверстия в корпусе патрона. Необходим при обработке длинного прутка.
• Максимальное значение частот вращения.

Основные варианты конструкции

Токарные патроны изготавливаются из прочного чугуна маркой не менее СЧ-30 или инструментальных марок стали прочностью не менее 500 МПа.

Существуют различные варианты конструкции токарных патронов, остановимся на наиболее часто используемых в современном производстве:

• Патрон рычажный. Зажим происходит благодаря смещению кулачков с зажимами благодаря действию двухплечевого рычага. Основной характеристикой является количество кулачков и степень смещения на рабочем диске. К недостаткам можно отнести сложность настройки, особенно при проведении нетиповых операций. Кулачки могут настраиваться путем одновременного смещения посредством ключа или отдельной регулировкой каждого зажима. Данный тип оснастки, как правило, применяется для черновой или получистовой обработки.

• Клиновые токарные патроны – это усовершенствованный вариант конструкции рычажного зажима. Высокую точность фиксации обеспечивает наличие собственного механического или пневмопривода для каждого кулачка. Имеет возможность фиксации заготовки со смещением относительно центра вращения, что позволяет производить обработку деталей сложной конфигурации.

• Мембранные токарные патроны. Обеспечивают наиболее высокую точность фиксации благодаря мембранам из упругого материала. Заготовка фиксируется путем отключения гидропривода, что приводит к расширению мембраны. Характерными особенностями конструкции является большое количество зажимов при сравнительно низком усилии сжатия. Поэтому основной сферой применения данного типа оснастки является чистовая обработка деталей на малых скоростях вращения.

Виды и классификация токарных патронов

Одним из основных параметров классификации патронов, определяющим возможности обработки тех или иных заготовок, является количество и конструкция кулачков. По количеству зажимов патроны подразделяются на:

• Двухкулачковые патроны. Оптимальны для зажима заготовок небольшого размера несимметричной формы – поковок, арматуры и т. д.
• Трёхкулачковые патроны самоцентрирующиеся. Используются для крепления заготовок круглой и шестигранной форм. Обеспечивает возможность быстрой центровки и фиксации.
• Четырехкулачковые патроны с независимой фиксацией зажимов. Данный тип оснастки применяется для установки заготовок прямоугольной и нессиметричной формы, квадратных прутков.
• Шестикулачковые патроны самоцентрирующиеся. Оптимальны для работы с тонкостенными деталями благодаря минимальному усилию смятия. Шесть кулачков обеспечивают равномерное распределение усилий сжатия.

По типу зажима кулачков патроны подразделяются на прямые и обратные. Первые обеспечивают зажим по наружной поверхности, обратные – по внутреннему отверстию. Применение обратных кулачков позволяет обработать всю поверхность детали.

По классу точности данный тип оснастки подразделяется на 5 ступеней:

• Н – нормальная;
• П – повышенная;
• В – высокая;
• А – особо высокая.

Основные размеры и обозначения

Если взять наиболее распространенные трехкулачковые патроны (ГОСТ 2675-80) то действующим стандартом предусмотрено десять типоразмеров определяемых общим диаметром оснастки: 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500 и 630 мм (см. табл. 1)

В зависимости от способа установки на шпиндель оснастка подразделяется на три типа:

• С пояском и фиксацией посредством вспомогательного фланца (Тип 1);
• С фиксацией через фланец на конце шпинделя под поворотную шайбу (Тип 2);
• С фиксацией через фланец на конце шпинделя (Тип 3).

Существует единая система обозначений основных параметров патрона состоящая из 8 цифр и буквы указывающей класс точности оснастки. Воспользовавшись таблицей в ГОСТ 2675—80 по маркировке изделия можно определить:

• Количество зажимов;
• Диаметр изделия;
• Основные размеры;
• Тип крепления оснастки на шпиндель;
• Исполнение зажимов;
• Класс точности.

Так, например Патрон 7100—0032—П ГОСТ 2675—80 обозначает второй тип, диаметр 200 мм, монтаж на шпиндель с 5 условным размером, сборные кулачки и повышенный класс точности (П).

Действующие ГОСТы

Регулирует параметры токарных патронов ГОСТ 1654-86. В нём регламентируются технические условия патронов общего назначения. Также действует множество других стандартов. Так, самоцентрирующиеся 3-кулачковые патроны регулируются ГОСТ 2675-80. На двухкулачковые зажимы с самостоятельной центровкой действует ГОСТ 14903-69.

Новости

Переходим на импортные торцевые фрезы

Качественный и надежный инструмент недорого!

Олеиновая кислота — в наличии!

Олеиновая кислота, СОЖ в наличии

Твердосплавные пластины — расширение каталога!

Большое расширение ассортимента пластин, в наличии!

Статьи

Зернистость алмазных кругов

Особенности, классификация зернистости алмазных кругов

Коническая резьба для труб

Коническая резьба для труб: как соединить разные нарезки

Зиговка металла

Зиговка металла – процесс обработки листового металла