Поводковые патроны

Принцип работы

Патрон станка по дереву используется в условиях закрытого помещения, когда отсутствуют агрессивные вещества, вызывающие коррозию. Перед тем как начать работу необходимо стяжные болты затянуть до максимума гаечным ключом. После этого токарный патрон крепят на станке, все болты затягивают гайками и производят пуск токарного агрегата. Следует для начала установить малые обороты, чтобы проверить значения торцевого и радиального биений прибора на холостом ходу. Для того чтобы закрепить заготовку на станках, применяются двухкулачковые и трехкулачковые патроны, редко четырехкулачковые. Деталь токарного станка для фиксации и удержания деталей оснащен кулачками, их количество исчисляется 2-6 штуками.

При этом изделия могут быть с независимым передвижением кулачков и с закреплением их на фланцевом конце шпинделя. В зависимости от метода фиксации токарного патрона к станку, классифицируют следующие типы крепления:

  • с помощью переходного фланца,
  • на фланцевый конец шпинделя,
  • на сам шпиндель токарного аппарата.

За счет одновременного перемещения зажимающих кулачков в радиальную сторону, достигается центрирование заготовки в патронах. Кулачки перемещаются благодаря диску, который на одной стороне снабжен пазами в виде архимедовой спирали, а на другой имеется коническое зубчатое колесо, которое взаимодействует с тремя другими. Посредством ключа начинает движение одно колесо, одновременно с этим поворачивается диск, равномерно перемещая все кулачки. Направление вращения диска обуславливает приближение кулачков к центру патрона, при этом заготовка зажимается, или удаление от него (освобождение детали).

В патронах, работающих на механической основе, сила зажима зависит от гидравлического или пневматического цилиндра, размещающегося на конце шпинделя сзади. Цилиндр соединяется при помощи тяги с механизмом патрона, осуществляющий передвижение кулачков, которые зажимают заготовку, через отверстие шпинделя в центральной его части.

В процессе обработки во вращающийся цилиндр сжатый воздух или жидкость попадает с помощью специального устройства, имя которому муфта. Обычно передвижение кулачков от привода, который механизирован, подходит к значению в 5-10 мм. От этого конструкция элемента токарного станка позволяет быстро переустановить изделие во время перехода в процессе обработки между партиями заготовок.

Во время чистовой обработки на станке, чтобы закрепить предельно точно заготовку, используются накладные незакаленные кулачки, которые затачиваются на аппарате под нужные размеры установочных баз заготовки. Для этого основные кулачки используются в качестве зажима короткой оправки для выбора зазоров во всех взаимодействиях, затем эксплуатирующиеся поверхности накладного кулачка растачивают на больший диаметр базовой поверхности детали.

Благодаря сопряжению вида ласточкин хвост конструкция незакаленных кулачков и их фиксация позволяет устанавливать накладные кулачки с точностью до 002 мм и обойти следующее их растачивание.

Чтобы осуществить быструю переналадку типоразмеров заготовки необходимы незакаленные кулачки. Этого можно достигнуть путем поворота в нужное положение круглой или шестигранной формы головок накладных кулачков, закрепленные на основных кулачках и расточены на определенный диаметр.

Если возникла необходимость в обработке на станке двух идентичных поверхностей, тогда используются незакаленные кулачки, при погрешности крепления заготовок в них может уменьшиться до 0,03 -0,05 мм. Заготовки с большей длиной типа валов устанавливаются в токарный патрон, имеющий поджим заднего центра.

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.

Преимущества:

  • более сильный зажим;
  • большая точность;

Недостатки:

  • 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.

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.

Схема обработки заготовки

Рис № 1. Схема обработки детали. Обозначение элементов устройства: 1- поводковый патрон; 2 – крепежный поводок-хомутик; 3 – фиксирующий болт; 4 –подвижной люнет; 5 – обрабатываемое изделие.

Токарные поводковые патроны, используемые при токарных работах,  изготавливается в форме диска с четырьмя пазами и резьбовой втулкой имеющей идентичные размеры со шпинделем передней бабки. При использовании прямого хомутика в патроне устанавливается передвижной  штырь фиксирующийся гайкой в пазу крепежного элемента. При проведении обработки заготовки штырь упирается в хвост хомутика. Используемые патроны должны  соответствовать  ГОСТ 2571-71,  ГОСТ 13364-67, ГОСТ 1435-99 и ГОСТ 25557-2006 по всем установленным параметрам.

Скачать ГОСТ 2571-71 «Патроны токарные поводковые»

Если в ходе операции точения с применением токарного станка используется изогнутый хомутик, то штырь не применяется, в виду того, что хвост хомутика устанавливается в паз фиксирующего элемента.

Чертеж № 2. Устройство поводкового патрона. Обозначение: основные элементы, составляющие крепежный элемент обрабатываемой заготовки.

Данная конструкция имеет выступающие детали, что допускает возможность получения травмы специалистом, производящим обработку изделия. Для устранения возможности получения травмы применяется закрытый  патрон, выполненный в виде кожуха с приливом и нарезной  втулкой идентичной открытому  элементу. Хомутик скрыт внутри кожуха, что обеспечивает безопасное проведение работ.

Чертеж № 3. Конструкция поводкового патрона, выполненная с закрытым корпусом. Обозначение элементов: 1- колпак с приливом; 2 – наружная втулка; 3 – хомутик.

Используются также крепежные элементы, в которых не предусмотрено использование хомутика. В целях ускорения обработки изделий взамен хомутков применяются передние центры, которые выполняют одновременно две операции: центровку заготовки и в качестве поводка (Чертеж № 4). При воздействии на изделие заднего центра рифленые насечки более плотно прижимаются к сторонам детали и сообщают ей вращательное движение. При точении полых изделий используются наружные, а при применении валиков – внутренние рифленые центры.

Чертеж № 4. Фиксация заготовки с использованием  поводкового  патрона. Обозначение: 1,2 – центры.

Обрабатываемая заготовка устанавливается с опорой на центр, а кулачки используются для передачи вращения заготовке. Причем кулачки выполнены плавающими для более полной фиксации  детали. Оправка фиксируется с помощью прижимной силы действующей между задней бабкой и передним центром механизма токарного станка, смещающимся влево, вследствие чего кулачки принимают оптимальное положение и более плотно фиксируют заготовку. Опорное коническое кольцо имеет зазор, что  позволяет за счет пружин занимать среднее положение. Вращательные движения заготовки обеспечиваются кулачками с рефренной поверхностью.

Безопасные и опасные поводковые патроны

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.

Преимущества:

  • более сильный зажим;
  • большая точность;

Недостатки:

  • 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.

Патроны токарные четырехкулачковые ГОСТ 3890

Самоцентрирующие спирально-реечные четырехкулачковые токарные патроны из стали и чугуна предназначены для установки на универсальные токарные, револьверные, внутришлифовальные станки, делительные головки и различные приспособления. Четырехкулачковые токарные патроны изготавливаются двух типов: тип 1 – c цилиндрическим центрирующим пояском и креплением через промежуточный фланец; тип 2 – с креплением непосредственно на фланцевые концы шпинделей под поворотную шайбу по ГОСТ 12593. Патроны обоих типов изготавливаются в двух вариантах исполнения: исполнение 1 — с цельными кулачками; исполнение 2 — со сборными кулачками.

Патроны токарные четырехкулачковые типа 1 исполнения 1

Обозначение модели токарного патронаDD1D2D3n x dhHH1Масса, кг
4-160.05.14160451301426 х М846090,56,6
4-200.07.141200601651806 х М1047511315,8
4-250.09.14250802102266 х М12589,5122,528,8
4-315.11.143151002702906 х М12699,514047,2
4-400.15.144001363403686 х М16610515783

Патроны токарные четырехкулачковые типа 1 исполнения 2

Обозначение модели токарного патронаDD1D2D3n x dhHH1H2Масса*, кг
4-160.06.14160451301423 х М8460651026,2
4-200.08.14200601651806 х М1047580,512514
4-250.10.14250802102266 х М12589,594,5143,526,5
4-315.12.143151002702906 х М12699,510716744,8
4-400.16.144001363403686 х М16610511417881

*масса патрона без накладных кулачков

Патроны токарные четырехкулачковые типа 2 исполнения 1

Обозначение модели токарного патронаDD1D2D3n x dhHH1Масса, кг
4-200.31.142006082,56104,84 х М101357511316
4-200.33.1420060106,4133,44 х М121707511315,7
4-250.35.1425080106,4133,44 х М1217089,5122,528,6
4-250.37.1425080139,7171,44 х М1622089,5122,528
4-315.39.14315100106,4133,44 х М1217099,514049,2
4-315.41.14315100139,7171,44 х М1622099,514049,1
4-315.55.14315100196,92356 х М20290105,514650,4
4-400.43.14400136139,7171,44 х М1622010515785
4-400.45.14400136196,92356 х М2029010515784

Патроны токарные четырехкулачковые типа 2 исполнения 2

Обозначение модели токарного патронаDD1D2D3n x dhHH1H2Масса*, кг
4-200.32.142006082,56104,54 х М101357580,5125,514,1
4-200.34.1420060106,4133,44 х М121707580,5125,513,8
4-250.36.1425080106,4133,44 х М1217089,594,5143,527,2
4-250.38.1425080139,7171,44 х М1622089,594,5143,526,6
4-315.40.14315100106,4133,44 х М1217099,510716746,8
4-315.42.14315100139,7171,44 х М1622099,510716746,7
4-315.56.14315100196,92356 х М20290105,511317347,6
4-400.44.14400136139,7171,44 х М1622010511417880,1
4-400.46.14400136196,92356 х М2029010511417879,1

*масса патрона без накладных кулачков

D — наружный диаметр патрона D1 — диаметр посадочного отверстия D2 — диаметр расположения крепежных отверстий D3 — диаметр отверстия в корпусе

Виды и назначение шайб

Это не универсальное приспособление. Отсюда и большое количество разновидностей, каждая из которых применяется для крепления разных по форме паковок. В некоторых случаях используется сразу несколько видов.

Диск с Т-образными пазами

Из названия становится понятным, что на устройстве вырезаны пазы в виде буквы «Т». Точно такие же присутствует на столах фрезерных станков. На разных устройствах пазы располагаются с разной частотой, отсюда и разнообразие их количества.

Именно в эти пазы вставляются гайки крепления, чтобы они не мешали соприкосновению заготовки и планшайбы. Место болтового крепления могут быть использованы специальные упоры. Они также располагаются в пазах.

Со сквозными пазами

Здесь также присутствуют пазы. Но они сквозные. Поэтому крепление детали производится резьбовыми прихватами. Нередко обрабатываемую деталь просто прикручивают винтами или болтами с обратной стороны диска.

Используются два вида конфигурации пазов:

  • радиальный;
  • по окружности.

В такую планшайбу можно устанавливать и другие токарные приспособления.

С отверстиями

В конструкции этой разновидности сделаны сквозные отверстия в соответствия с размерами заготовки. Посередине диска также есть отверстие большого размера. Оно имеет резьбу, с помощью которого шайба крепится на вал.

Что касается крепления обрабатываемой детали, то соединение ее с приспособлением производится винтами или резьбовыми прихватами. Если для обработки предоставляется дерево, то в качестве крепежей используются обычные саморезы.

Поводковые

Эта разновидность планшайбы для токарного станка служит для передачи вращения на обрабатываемые детали, которые имеют внутреннюю полость. Именно в нее и вставляется ступица, которая является частью шайбы.

Для крепления приспособления и заготовки используется дополнительный элемент – хомут. Он соединяет между собой две позиции, передавая вращение.

Существует еще одна разновидность, в которой вместо ступицы на плоскости диска делаются прорези по окружности. В них и вставляют обрабатываемую паковку.

С наличием угольника

Этот вариант устройства используется в том случае, если необходимо провести обработку деталей с малой жесткостью. Для этого заготовку устанавливают на специальную основу, которая собой представляет угольник. Последний одной стороной крепится к планшайбе, другой к паковке. То есть он выполняет функции промежуточного приспособления.

Внимание! Крепить угольник к шайбе надо в нескольких точках. Чем больше площадь соприкосновения, тем надежнее соединение

Универсальные и специальные

Универсальные – это изделия, которые в своей конструкции имеют несколько разных дополнительных приспособлений. К примеру, кулачки, угольники, центра и прочие. То есть с их помощью можно обрабатывать разные по размерам и форме заготовки, не снимая устройство с токарного станка.

Но универсальность у этих моделей неполная, потому что невозможно учесть все конструктивные особенности обрабатываемого изделия. И такие устройства не могут обеспечить надежность крепления. В таких случаях изготавливают специальные планшайбы. Для этого создают чертеж для каждой разновидности отдельно, где учитывают форму, размеры и другие особенности заготовки. При этом сама шайба может отличаться от остальных высокой сложностью конфигурации и конструкции.

Иногда в массовом производстве используют специальные модели. Но они устанавливаются единожды, и их не снимают, пока не устареют или не произойдет полный износ инструмента.

Необходимо отметить, что изготовить планшайбу для токарного станка своими руками – не проблема. Особенно, если это несложная конструкция. Для этого подойдет стальной диск, вырезанный из листа. В нем надо будет только просверлить отверстия в требуемом месте и в необходимом количестве.

План шайбы идут в комплекте к токарным станкам. Но в продаже всегда можно приобрести дополнительный комплект, где есть основные разновидности. Или можно купить каждую модель по отдельности.

Классификация токарных патронов

Цанговые

Цанговый патрон

Этот тип крепежного элемента представляет собой втулку, в которой находится несколько осевых прорезей. В них расположены фиксирующие лепестки, количество которых различно и может составлять от 3-х до 6-ти штук.

Конструктивно токарный патрон этого типа состоит из подающей цанги, в которой находится втулка с разрезами, формирующими лепестки. Для фиксации заготовки устанавливается цельная зажимная цанга с лепестками пружинного типа. Для увеличения показателя сцепления происходит смещение цельной цанги относительно заготовки и лепестков.

Область применения токарных патронов цангового типа для станков:

  • заточка сверл и фрез;
  • обработка металлических прутков;
  • использование для крепления заготовки с обратной поверхностью.

Если конфигурация поверхности заготовки не соответствует размерам цангового патрона – необходимо применять специальные выравнивающие вкладыши.

Рычажные

Рычажный патрон

До недавнего времени были самыми популярными типами креплений в токарных станках. Принцип действия основан на смещении кулачков с зажимами посредством движения двуплечего рычага. Для оптимизации настройки в конструкции есть гидропривод.

Главной характеристикой патронов этого типа является количество фиксирующих кулачок и степень их смещения на рабочем диске. Настройка положения заготовки является сложным процессом. В особенности если необходима нестандартная обработка.

Способы переналадки токарного патрона этого типа:

  • одновременное смещение кулачков с помощью ключа. Он устанавливается в прорезь регулирования гидравлического привода;
  • регулировка каждого кулачка в отдельности. Эта операция требует много времени и не каждая конструкция токарного патрона рычажного типа имеет такую функцию.

Клиновые

Клиновый патрон

Эта модель токарного патрона представляет собой усовершенствованную конструкцию вышеописанного рычажного механизма. Для обеспечения большей точности для каждого кулачка есть свой пневматический или механический привод.

Подобная конструкция применяется для выполнения точных операций по токарной обработке. Преимуществом ее эксплуатации является возможность смещения центра заготовки относительно оси вращения. Таким образом можно изготавливать детали сложной формы.

К особенностям работы с клиновыми токарными патронами можно отнести следующие факторы:

  • сложность настройки;
  • высокая точность выставляемых параметров, низкий процент погрешности обработки;
  • надежность фиксации за счет равномерного распределения усилия давления на каждом кулачке.

Для токарных станков с блоком ЧПУ важна возможность быстрой перенастройки. Поэтому в подобном оборудовании используются специальные модели зажимных устройств, подключаемые к блоку управления.

Мембранные

Мембранный патрон

Наиболее высокими показателями точности фиксации обладают мембранные модели токарных патронов. Мембраны из упругого материала крепятся к фланцу. После установки заготовки отключается гидропривод и деталь крепится с помощью расширения мембраны.

Для этой модели фиксирующего устройства характерно большое количество кулачков и низкая степень зажима. Поэтому мембранные патроны в основном используются для чистовой обработки, выполняемой на низких скоростях.

В видеоматериале показан пример установки и эксплуатации:

Это интересно: Токарный станок 1К62 — обзор технических параметров

Патроны двух- и трехкулачковые универсальные пневматические

Патроны устанавливаются на переходном фланце по диаметру D1; кулачки самоцентрирующие крепятся болтами.

Размеры в мм

D

D1

D2

D3

H (не
более)

B

Винты ку­лачковые

Винты присоедини­тельные

d2

Отверстия

соединительные

h

Ход
кулачка

I

II

d

Количество на
кулачок

d1

Коли­чество

d3

I

II

I

II

100

72

75

86

70

30

30

M10

2

M10

4

6

M12

M8

4

3

6

3

130

100

82,6

112

80

4

160

130

104,8

142

90

35

35

M12

M16

8

5

200

165

133,4

180

100

40

40

M12

M20

M10

6

250

210

171,5

226

110

50

40

M16

M16

M12

7

320

270

235

290

125

60

50

M20

М27

M16

10

8

400

340

330,2

368

145

75

60

3

6

10

500

440

465

175

M20

M36

6

6

12

12

Примечание:

  1. Основные размеры по ГОСТу 5410-50.
  2. Предельные отклонения размеров D1 по А (ОСТ 1012), размеров D2 по 4-му классу точности.
  3. Размеры D3, В, d, d1, d2 и S — рекомендуемые.
Поделитесь в социальных сетях:FacebookXВКонтакте
Напишите комментарий