Устройство токарного патрона по металлу

Стремительное развитие металлообрабатывающего комплекса сложно представить без постоянного совершенствования станочного оборудования. Оно определяет скорость заточки деталей, соблюдение их геометрии, качество обработки поверхности.

Для прочной фиксации заготовки используется патрон для токарного станка, обеспечивающий необходимое зажимное усилие и точность центрирования. В этой статье рассмотрены основные вопросы, касающиеся выбора устройств:

Назначение и общие характеристики

Патроны токарные устанавливаются на универсальных и специальных станках и используются для крепления деталей на оси шпинделя. Благодаря их применению достигается надежная фиксация и увеличивается зажимное усилие при большом крутящем моменте. Деталь не срывается, сохраняет правильное положение при работе, снижая риск поломки резца и обеспечивая высокую скорость изготовления изделия.

Патроны для токарных станков производятся из закаленной стали, реже – чугуна, и отличаются друг от друга конструкцией и назначением. В России разработано и утверждено восемь стандартов, описывающих требования к этим элементам. Например, согласно ГОСТ 1654-86, выделяется 4 класса точности: А (особо высокая), В (высокая), П (повышенная) и Н (нормальная).

Классификация патронов

Все используемые токарные патроны условно делятся на две группы: кулачковые и цанговые. Первые состоят из нескольких подвижных сегментов (кулачков), за счет которых и происходит фиксация детали. Они применяются для большинства операций и отличаются друг от друга особенностями конструкции и назначением. Цанговые патроны выпускаются с выдвижной, неподвижной или втягиваемой цангой, закрепляющей деталь в нужном положении.

Патрон токарный также классифицируется по:

  • количеству кулачков (от двух до шести);
  • особенностям крепления (по внешней или внутренней поверхности);
  • специфике исполнения (цельные, сборные или накладные кулачки);
  • используемому приводу (ручной или механический).

Каждый вид устройства имеет свои преимущества, особенности использования и предназначен для определенных функций.

Самоцентрирующиеся двухкулачковые патроны

2-х кулачковый патрон для токарного станка используется для крепления сложных фасонных деталей, нецилиндрических и несимметричных заготовок. Их особенность заключается в способности фиксировать в губках необработанные поверхности, обеспечивая достаточное сцепление.

Все детали изделия производятся из стали, подвижные части подвергаются термообработке, что увеличивает их прочностные характеристики и износостойкость. Размеры стандартизированы: диаметр варьируется от 125 до 400 мм. К недостаткам устройств этого типа относят высокий риск нарушения центрирования из-за широкого зазора между направляющими.

Трехкулачковый патрон токарный

Самый распространенный тип, встречающийся на промышленных производствах, в домашних мастерских, гаражах и сборочных цехах. Обычно оснащен тяговым приводом, позволяющим сократить время, требующееся на фиксацию на 30-80%. Снижение временных затрат позволяет ускорить процесс, что особенно важно при большой загрузке, например, на серийных станках. Механизированный привод обеспечивает еще одно немаловажное преимущество: постоянство зажимного усилия, за счет чего деталь не перекашивается и не вылетает при любых оборотах.

а — трехкулачковый патрон; б — четырехкулачковый патрон.

3-кулачковый патрон для токарного станка может быть спиральным и реечным. Спиральные конструкции появились одними из первых и применяются более 100 лет благодаря простоте и надежности. К их достоинствам относится широкий диапазон хода фиксаторов, возможность зажима некруглых деталей и хороший КПД. Среди минусов: быстрый износ, при котом пропадает точность центрирующего механизма. К быстрому выходу из строя приводит использование непрочной улитки, попадание грязи и металлической стружки в зазоры.

Реечный патрон на токарный станок частично лишен этих недостатков: из-за особенностей конструкции (венец приводит в движение вращающие рейки) есть возможность дополнительного закаливания зубцов. Это повышает их универсальность и позволяет устанавливать на станках мелкосерийного или штучного производства. Они точнее, чем спиральные устройства, и обеспечивают усиленный зажим, но при этом снижается КПД изделия и теряется возможность его фиксации в нескольких положениях.

Четырехкулачковые патроны

Четырехкулачковый патрон токарный преимущественно выбирается для обработки несимметричных заготовок, если возникла необходимость заточить круглую деталь вне центра или для расточки отверстий по разным осям. Благодаря двум парам независимых держателей изделие крепится по взаимоперпендикулярным плоскостям таким образом, чтобы достичь полного совпадения оси шпинделя и зачищаемой поверхности.

Кулачок может быть цельным или сборным. Патрон для токарного станка со сборным узлом имеет основание и насадной кулачок. Он размещается в пазе основного элемента для свободного радиального перемещения без потери устойчивости. Так обеспечивается двойное шпоночное крепление. К преимуществам конструкции этого типа относится жесткость фиксации и простота применения.

Также в производстве можно встретить 6-кулачковые зажимы. Фиксирующее усилие в них распределяется между шестью отдельными кулачками, благодаря чему удается закрепить тонкостенную деталь без деформации.

Конструкция зажимного механизма

Еще одна важная классификация устройств, отражающаяся на их конструкции и применении, касается сборки зажимного механизма. По этому параметру патроны для токарных станков делятся на следующие виды:

  • Поводковые – наиболее простые, используются для обработки центра, в случае необходимости заточки боковых поверхностей выбираются зубчатые и штыревые узлы;
  • Спиральные самоцентрирующиеся – центрирование происходит одновременно с фиксацией, что уменьшает время, необходимое для подготовки. Наиболее популярные токарные патроны, оснащаются двумя, тремя или шестью держателями;
  • Рычажные – их особенность заключается в наличии тяги с муфтой, приводимые в движение гидравлическим приводом. За счет этого происходит крепление. Востребованы в мелкосерийных производствах;
  • Клинореечные – этот токарный патрон по своим характеристикам похож на рычажный, но обеспечивает большую точность центрирования;
  • Цанговые – способны фиксировать только прутковые образцы с небольшим диаметром. Несмотря на низкую универсальность, популярны из-за минимальных радиальных биений, позволяющих повысить качество работы;
  • Сверлильные – предназначены для подключения к станку сверл и других инструментов;
  • Термопатроны – используются на тех же станках, что и цанговые, но для них необходима горячая посадка для подключения инструмента;
  • Гидропатроны – еще одна альтернатива цанговым устройствам. Патрон токарный зажимает инструмент за счет рабочего давления жидкости, что уменьшает усилие, требуемое для надежной фиксации.
Читайте также:  Вечные леска для бензокосилки

Рассмотрим конструкцию и возможности наиболее популярных устройств подробнее.

Токарные цанговые патроны

Ключевым рабочим элементом является металлическая втулка, поделенная на 3,4 или 6 лепестков. От их количества зависит максимальный диаметр фиксируемой продукции: металлические пластины захватывают деталь, вставляемую внутрь втулки, и удерживают ее в течение всего рабочего процесса. Конструкционно цанги делятся на два типа: подающие и зажимные. У первых стальная закаленная втулка имеет три неполных разреза, формирующих лепестки с концами, поджатыми друг к другу. В подающих цангах используются лепестки пружинящегося типа, и их количество варьируется, в зависимости от модели. Когда цанга вдавливается в патрон, прорези сужаются, и сцепление между фиксатором и деталью возрастает.

Благодаря этому, данный тип патронов часто используется при вторичном креплении уже обработанного изделия: лепестки прочно удерживают его, но при этом не повреждают поверхность. Если профиль детали не соответствует форме цанги, используются специальные сменные вкладыши.

Рычажный патрон на токарный станок

В основе конструкции этого устройства кроется рычаг с двумя плечами, который приводит в движение держатели с зажимами. Обычно привод механизирован для ускорения процесса установки и уменьшения нагрузки на оператора.

Друг от друга отличаются количеством кулачков. Выбирая этот параметр, появляется возможность работы со сложными фасонными деталями. Их фиксация становится сложным и длительным процессом, поэтому рычажный патрон для токарного станка не подходит для крупносерийных производств – увеличиваются временные затраты на вспомогательные работы, падает производительность труда. Однако это вполне подходящий инструмент для мелкосерийных фабрик при выпуске единичных товаров.

Переналадить устройство этого типа можно при помощи ключа (происходит одновременное смещение кулачков) или регулируя положение каждого узла в отдельности. После закрепления детали может наблюдаться незначительный люфт, отражающийся на геометрии будущей детали, поэтому обычно рычажные изделия выбирают для черновой резки.

Клиновый патрон

Клиновые патроны для токарных станков представляют собой более совершенную модификацию рычажных конструкций. В них для регулирования положения зажимов применяется несколько отдельных приводов. В результате можно зафиксировать детали сложной формы и задать любую ось вращения. К другим преимуществам можно отнести:

  • минимальный процент погрешности, точное соблюдение геометрии при выточке продукции;
  • равномерное усилие на каждом кулачке;
  • прочная фиксация на разных оборотах.

При этом существенно увеличивается сложность настройки и время предварительной подготовки. Часто патрон для токарного станка имеет специальную модель зажима, адаптированную для работы с блоком ЧПУ.

Выбор подходящего изделия

Характеристики выбранного устройства напрямую влияют на возможность работы с формой, точность геометрии будущего изделия, качество поверхности. Также токарный патрон определяет скорость производства, максимальное количество выпускаемых деталей за смену. Неправильно подобранная конструкция увеличивает количество брака, может привести к поломке станка. Согласно ГОСТ подключение должно осуществляться с учетом следующих параметров:

  • Расчетная нагрузка. Патрон для токарного станка может работать с деталями определенного внутреннего и внешнего диаметра, формы и массы. При превышении максимально допустимых размеров, устройство выйдет из строя (особенно при работе на больших оборотах);
  • Тип фиксации изделия на оси шпинделя. Для крепления может использоваться центрирующий поясок или фланец, зажим Кэмлок или поворотная шайба;
  • Размеры крепежных отверстий и их положение на корпусе;
  • Пределы частот. Показывают, на каких максимальных оборотах работает патрон для токарного станка;
  • Количество кулачков, их разновидность (накладные или составные), твердость и используемый метод крепления, тип перемещения – все это определяет, насколько удобно будет работать с фиксатором, и какое время потребуется для его переналадки;
  • Точность патрона.

Чтобы не ошибиться при выборе изделия, предварительно рекомендуется получить профессиональную консультацию. Сделать это можно у сотрудников нашей компании по контактным телефонам. Мы порекомендуем подходящие патроны токарные с учетом специфики вашего производства.

Обработку деревянной заготовки проводят на станке, где главным элементом выступает токарный патрон. Это специализированное оборудование, имеющее различное строение и разные функциональные особенности. Работы по дереву проводятся с высокой скоростью вращения обрабатываемой детали. Для того, чтобы удерживать деталь при высокой скорости ее вращения используют патрон. Его крепят на переднюю часть станка – шпиндельную бабку, которая соединена с электроприводом через раздаточную коробку. Конструкция изделия служит для большего зажима, имея при этом меньший крутящий момент, чем спиральные аналоги.

Чтобы выбрать оптимальный тип изделия необходимо изучить технические характеристики разных его моделей. Они напрямую зависят от вида операций, которые делает токарный станок.

Токарные патроны для работы с древесиной различают по таким характеристиками:

  • рабочие диаметры — наружный диаметр, затем калибр крепежных отверстий и поперечный размер присоединительного пояска;
  • конструкция — способ крепления деревянной заготовки, местоположение зажимов и их количество, возможность одновременной обработки нескольких изделий;
  • свойства обрабатываемой заготовки. В расчет берут максимальную массу болванки из дерева, её минимальный и максимальный калибр и способ крепления;
  • количество оборотов при движении детали или частота ее вращения.
Читайте также:  Ручная пилорама своими руками

Корпус токарного патрона для станка выполняют из особого чугуна с показателями не ниже СЧ-30. Для изготовления других элементов используют специальную сталь с пределом прочности 500 МПа и больше. Шероховатость материала также имеет разные значения: для рабочих поверхностей она составляет 1,6, а для выступающей цилиндрической части не больше 0,8.

Виды и особенности использования

Правильный выбор патрона влияет на скорость переналадки станка по дереву, возможность его использования в серийном производстве или для изготовления единичных образцов изделий. Токарные работы по обработке древесины проводят с использованием следующих видов патронов:

Главной рабочей деталью выступает втулка с несколькими осевыми прорезями, количество которых варьируется от 3 до 6. Прорези разделяют деталь на несколько лепестков, которые, по сути, являются кулачками, сжимающими вставляемую деталь. Цанги бывают:

Подающая содержит втулку с тремя лепестками с поджатыми друг к другу концами. Ее изготавливают с закаленной стали. Фиксируется заготовка с помощью зажимной цанги, оборудованной лепестками пружинного типа во втулке.

Сфера применения цанговых креплений:

  • точение сверл для работы с древесиной;
  • обработка металлических прутьев;
  • фиксация деревянных заготовок небольшого размера.

К недостаткам применения относится обработка только небольших по размерам заготовок. В некоторых случаях, для шлифования или гранения используют специальные вкладыши для выравнивания. По техническим параметрам цанговые патроны превосходят другие зажимные устройства. Деталь, закрепленная в цанге, имеет незначительные показания радиального биения. Это делает ее обработку более безопасной.

Такой патрон принято считать наиболее распространенным. В основе его действия лежит принцип смещения нескольких кулачков с зажимами, которые приводятся в движение с помощью двуплечего рычага. Основное свойство рычажных устройств – наличие фиксирующих кулачков и их взаимное смещение на диске. В процессе использования рычажного патрона сложности вызывает настройка положения болванки или заготовки из дерева. Для ее улучшения токарный станок оборудуют гидравлическим приводом.

Переналадка осуществляется двумя способами:

  • одновременное смещение всех кулачков;
  • отдельная регулировка каждого кулачка. Это более длительный процесс и не в каждом виде рычажного патрона предусмотрена такая возможность.

Переналадку станка делают для проведения нестандартных манипуляций с заготовками из дерева. Несущественным недостатком является небольшой люфт в ходе вращения деревянной заготовки. Из-за этого рычажный тип используют для чернового точения обрабатываемых изделий.

Является немного усовершенствованным рычажным устройством. В нем каждый кулачок приводится в движение отдельно, посредством пневматического или механического механизма. Клиновый тип используется для финишной обработки деревянных заготовок токарным инструментом, при этом огромное значение имеют точные движения. Позволяет перемещать центральную часть обрабатываемой детали касательно его вращающейся оси. Этот принцип позволяет вытачивать очень сложные детали.

Клиновых изделий имеют следующие особенности:

  • настройка кулачков занимает много времени;
  • отсутствие погрешности в процессе обработки деталей;
  • надежное закрепление деревянных деталей, посредством оптимального распределения давления в кулачках.

Процесс точной обработки деталей предусматривает наличие высоких оборотов, что повышает требования к материалу, применяемого в изготовлении клинового типа патронов.

Применяются для окончательной обработки изделий из дерева, проводимой с использованием низких скоростей. Обладают самой большой точностью обработки деталей из дерева. Сами мембраны, изготовленные из упругого материала, прикрепляются к фланцу. Затем устанавливают заготовку и отключают гидропривод. Изделие закрепляется за счет расширения мембраны. Такой механизм действия является возможным благодаря численности кулачков и низкой степени их зажима. Одна мембрана может насчитывать 3-8 кулачков, имеющие сменные губки. Кулачки могут закрепляться на мембране и с помощью резьбовых соединений.

Особенности выбора патрона

Чтобы правильно купить патроны и цанги для токарных станков необходимо следовать нескольким рекомендациям. Важным является способ крепления патрона на станке. Его устанавливают несколькими способами:

  • на шпиндель с применением переходного фланца;
  • непосредственно на шпиндель;
  • с помощью резьбового соединения.

Следующим критерием является количество кулачков и их конструкция. По этим характеристикам различают:

  • 2 кулачковый патрон. С его помощью зажимают небольшие нестандартные заготовки с ребристой поверхностью. Имеет самый простой тип строения. Применят как ручные, так и пневматические модели.
  • 3 кулачковый патрон. Он является самоцентрирующимся и применяется для зажима круглых деталей с гладкой поверхностью и шестигранных заготовок. Главное преимущество – быстрота центровки, что имеет значение при мелкосерийном производстве.
  • 4 кулачковый патрон. Характеризуется независимой установкой кулачков. Используют для зажима прямоугольных или квадратных несимметричных заготовок.
  • 6 кулачковый патрон применяется для обработки тонкостенных изделий из литой стали. Имеет большую силу захвата, который равномерно распределяется по шести кулачкам.

Чтобы приобрести токарный патрон для обработки древесины следует обратить внимание на наружный диаметр, силу зажима, частоту вращения.

Цена патронов для работы по дерев

Тип патрона Диаметр изделия, мм Цена, рубли
3-кул. Optimum 80 8142
100 9912
125 10797
160 16225
4-кул. Optimum с центральным зажатием 80 10797
100 12626
125 13511
160 18939
4-кул. Optimum с независимым зажатием 80 8968
100 9499
125 10443
Установочный фланец 100 4425
125 5369
160 6254

Видео о самодельных патронах

Универсальные токарные станки незаменимы при обработке заготовок самого разного назначения, размеров и сложности. Крепление небольших цилиндрических элементов выполняется в штатном патроне станка. Нестандартные и крупногабаритные детали требуют использования специальных приспособлений. Центра и люнеты устанавливаются при точении длинных заготовок. Планшайба для токарного патрона применяется в работах с большими диаметрами, а также при протачивании поверхностей нецилиндрических изделий.

Читайте также:  Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов 18 вольт

Назначение детали

Установка планшайбы на токарный станок производится в случаях работы с деталями, которые попросту нельзя зажать в патрон. Это могут быть крупногабаритные поковки, плоские заготовки или детали неправильной формы. Незаменимо такое приспособление при обработке продукции со смещением от оси шпинделя, а также изделий, боковая поверхность которых может пострадать при механическом воздействии кулачков патрона.

Для удержания будущей детали, она прижимается к плоскости оснастки, либо крепится с использованием специальных приспособлений. После установки производится обязательная выверка оси обрабатываемого материала и шпинделя, так как данный способ не обеспечивает гарантированного центрирования.

Планшайбы также используются при необходимости применения нестандартных патронов или приспособлений. В некоторых вариантах на нее крепят не обрабатываемые материалы, а режущий инструмент.

Общее описание и конструкция

Типовая конструкция планшайбы одинакова для станков по металлу и по дереву. В общем случае она представляет собой диск, на котором выполнены узлы крепления заготовок. Материалом для изготовления служат чугун либо сталь. Реже используются другие материалы.

Крепление оснастки к шпинделю производится посредством резьбовых отверстий или конусных ступиц. Их параметры подбираются под конкретные габариты выходного конца вала. Если приспособление оснащено цилиндрической ступицей, оно зажимается непосредственно в патроне станка.

Закрепление заготовки выполняется с использованием прижимов, костылей, прихватов или иных зажимных устройств. Часто для этой цели используется установка токарного патрона. На планшайбу он может быть смонтирован по оси вращения, либо со смещением.

При использовании планшайб, повышенное внимание уделяется технике безопасности производства работ. Большие габариты, нестандартные крепления, нецилиндрическая форма обрабатываемых поверхностей представляют повышенную опасность для токаря и окружающих. Перед началом работ следует закрепить все конструктивные элементы оснастки и произвести балансировку, во избежание разрушения конструкции и разлета отдельных узлов.

Виды планшайб

Простота конструкции планшайбы и обширная область использования породили большое число способов закрепления обрабатываемых деталей. При этом приспособление не является полностью универсальными. Для разных ситуаций может потребоваться применение нескольких различных модификаций.

Планшайба с Т-образными пазами

На поверхности такой оснастки выполнены Т-образные пазы, аналогичные используемым на столах фрезерных станков. В эти пазы вставляются специальные упоры или крепежные гайки. Обрабатываемое изделие прижимается к плоскости с помощью винтов. Конструкция устройства позволяет закреплять практически любые изделия. Расположение пазов на поверхности диска обычно имеет ортогональный вид. В зависимости от назначения число и частота пазов могут меняться.

Планшайба со сквозными пазами

Данный вид отличается наличием пазов, профрезерованных сквозь деталь. Крепление заготовки производится установкой винтовых прихватов. В некоторых случаях деталь просто приворачивается винтами с обратной стороны. Пазы наиболее часто располагаются по радиусу. Встречаются модификации и со сквозными пазами кольцевого типа.

В большинстве случаев пазовые планшайбы применяются для токарных станков по металлу. На их поверхность легко устанавливаются другие токарные приспособления.

Планшайба с отверстиями

Рабочая поверхность диска этого приспособления имеет ряд отверстий, расположенных соответственно габаритам закрепляемой заготовки. В центральном отверстии нарезается резьба, необходимая для непосредственного крепления на вал шпинделя. Наличие резьбы в крепежных отверстиях позволяет обеспечить крепление стандартными винтами. В остальных ситуациях прижим выполняется аналогично предыдущему варианту. При использовании подобной планшайбы для токарного станка по дереву, будущая деталь закрепляется через отверстия обычными саморезами.

Поводковые планшайбы

При установке обрабатываемой заготовки между двумя центрами необходимо обеспечить передачу вращающего момента от вала шпинделя на деталь. Для этой цели применяют поводковые инструменты. Конструктивно они представляют собой диск, на краю которого выполнена прорезь или ступица. На деталь надевается хомутик, взаимодействующий со ступицей, и тем самым обеспечивающий вращение изделия.

Планшайбы с угольниками

При обработке изделий с малой жесткостью нашли применение модификации с угольниками. Заготовка в таких приспособлениях устанавливается на отдельное плоское или призматическое основание. Само основание выполняется в виде уголка, вторая грань которого крепится к поверхности шайбы. С целью сохранения целостности заготовки, ее крепление обеспечивается в нескольких точках по большой площади.

Универсальные и специальные планшайбы

Универсальные варианты подходят для выполнения большого числа операций и представляют собой комбинацию из нескольких предыдущих модификаций. В их основе лежит базовая шайба, к которой крепятся сменные приспособления – угольники, кулачки, центра и другие элементы.

Несмотря на универсальность, типовое оборудование, не всегда в состоянии обеспечить надежное крепление уникальных деталей сложной формы. В этом случае выполняется проектирование и изготовление специальных станочных приспособлений. Чертеж планшайбы может отличаться очень высокой сложностью. Другой вариант специальных устройств, наоборот, участвует в массовом производстве. Для крепления однотипной детали нет смысла использовать универсальную станочную оснастку. Вполне достаточно приспособления, спроектированного под конкретную задачу. Для повышения общей производительности, такая планшайба может быть оснащена дополнительными крепежными и центрирующими устройствами.

Изготовление приспособлений

Обычно планшайба входит в состав стандартного набора принадлежностей станка. В случае ее отсутствия, а также для выполнения специфических работ, изготавливается нестандартная оснастка. Конструктивно она отличается низкой сложностью и доступна для выполнения разработчикам с невысоким уровнем подготовки. В простейшем случае, самодельная планшайба для токарного патрона изготавливается с использованием только сверлильного станка. В качестве заготовки подойдет плоская пластина, необходимой толщины. Применение фрезерного и токарного оборудования позволит существенно усложнить итоговую конструкцию и вплотную приблизиться к заводским моделям.

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

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector