Главная › Гарниры › Трехкулачковый патрон в разрезе. Виды токарных патронов, область их применения и особенности эксплуатации

Трехкулачковый патрон в разрезе. Виды токарных патронов, область их применения и особенности эксплуатации

Наибольшее применение для закрепления заготовок при обработке на токарных станках получили трехкулачковые самоцентрирующиеся патроны с ручным приводом и центры. Основным инструментом для обработки на токарном станке является резец, который закрепляется непосредственно в резцедержателе станка с помощью прокладок, позволяющих установить резец так, чтобы его вершина находилась точно на линии центров.

Самоцентрирующийся трехкулачковый патрон

Самоцентрирующийся трехкулачковый патрон (рис. 6.2) состоит из корпуса 6 с пазами, в которых перемещаются кулачки 1,2, 3. Перемещение кулачков от периферии к центру патрона происходит при помощи спиральной нарезки, выполненной на диске 4. Диск приводится во вращательное движение при помощи специального ключа, устанавливаемого в квадратное отверстие конического зубчатого колеса 5. Зубчатое коническое колесо J находится в зацеплении с диском 4, на котором нарезаны зубья. Кулачки изготовляют трехступенчатыми, что позволяет закреплять заготовки с базированием по внутреннему диаметру различного размера. Для повышения износостойкости кулачков они подвергаются закалке.

Центры (рис. 6.3) в зависимости от формы и размеров обрабатываемых заготовок имеют различную форму и размеры. Угол при вершине рабочей части 1 центра, как правило, составляет 60°. Хвостовая часть 2 центра выполнена с конусом Морзе. Для удаления центра из отверстия шпинделя станка или пиноли задней бабки служит опорная часть 3, диаметр которой меньше диаметра хвостовой части конуса, что позволяет удалять центр без повреждения его конической части.

Конструкция центра выбирается в зависимости от конструкции заготовки и характера выполняемой обработки.

При обработке заготовок небольшого диаметра (до 4 мм) сложно выполнить в них центровое отверстие, поэтому торцевая часть такой заготовки обрабатывается под углом 60°, а ее закрепление выполняется при помощи центра с обратным конусом (рис. 6.3, б). Если в процессе обработки необходимо подрезать торец у закрепляемой в центрах заготовки, то используется центр со срезанным конусом (рис. 6.3, в), который устанавливается только в пиноли задней бабки. Когда ось обрабатываемой заготовки не совпадает с осью шпинделя, для ее закрепления применяется сферический центр (рис. 6.3, г). Центр с рифленой рабочей поверхностью (рис. 6.3, д) используется при обработке без поводкового патрона заготовок с большим размером центрового отверстия. В связи с тем что при обработке в центрах возникают большие силы трения, для повышения долговечности центров для их рабочей части употребляют твердый сплав (рис. 6.3, е); такие центры устанавливаются в пи- ноль задней бабки. Наряду с цельными центрами широкое применение находят вращающиеся центры (рис. 6.4). Такой центр состоит из корпуса 4 с коническим хвостовиком, в котором установлены два шариковых 3 и 5 и один роликовый 2 подшипники. На подшипниках устанавливается вращающийся центр 1.

Для передачи вращательного движения от шпинделя к обрабатываемой заготовке служат также поводковые патроны и хомутики.

Поводковые патроны

Поводковые патроны (рис. 6.5) применяются при обработке заготовок 5 в центрах 4 и 6. Передача движения осуществляется поводковым патроном 7 через палец-поводок 2 и хомутик 3, закрепленный на заготовке винтом.

Хомутик (рис. 6.6) надевается на обрабатываемую в центрах заготовку и закрепляется винтом 1. Хвостовиком 2 хомутик упирается в палец поводкового патрона.

Прокладки предназначены для установки вершины резца по линии центров; они представляют собой металлические пластины различной толщины с размерами, соответствующими размерам опорной поверхности резца. Пластины устанавливаются в резцедержатель под резец, при этом толщина комплекта подбирается такой, чтобы вершина резца оказалась на линии центров. Положение вершины резца контролируется по вершине центра, установленного в пиноли задней бабки. После выверки положения вершины резца он закрепляется в резцедержателе станка вместе с комплектом подобранных пластин. В комплекте не должно быть больше трех пластин.

Тяжелая промышленность в настоящее время набирает всё больше оборотов, ведь производство деталей, начиная простой гайкой и заканчивая составляющими космического корабля, требует использования уже новых технологий для изготовления самого деревообрабатывающего и металлорежущего оборудования. И, конечно, в данном случае не последнее место принадлежит токарному станку. Чтобы удерживать при высокой скорости передвижения шпинделя деталь, применяют токарные патроны, разновидности которых зависят от назначения обрабатываемой поверхности, формы заготовки и вида резания.

Выбор токарного патрона

Токарные патроны предназначаются для установки на токарные специальные и универсальные станки. Конструкция подобного патрона обеспечивает передачу большего усилия зажима при намного меньшем крутящем моменте на зажимных ключах по сравнению с патронами спиральными. Все отечественные и зарубежные производители изготавливают патроны для токарных станков на базе закаленного корпуса из стали, они включают в себя комплект закаленных кулачков.

При необходимости дополнительно может идти комплект кулачков и крепежных болтов токарного патрона. Вы, конечно, можете изготовить токарный патрон своими руками. Однако при нехватке времени вы все-таки отправитесь в ближайший магазин. Очень часто при покупке станка токарный или ЧПУ можно обнаружить, что входящий в комплект токарный патрон является не таким уже и надежным, как хотелось бы.

Таким образом, вы понимаете важность правильной закупки качественного «расходника». Итак, для начала определитесь, какой способ крепления патрона на вашем станке: устанавливаете ли вы патроны на шпиндель с помощью специального переходного фланца или производите монтаж непосредственно на шпиндель. Также имеются в продаже и такие «расходники», которые предстоит монтировать на место при помощи резьбы.

Следующим условием для приобретения патронов выступает характеристика шпинделя. Продавец для этого, как правило, должен уточнить условный размер конца при монтаже с использованием фланца, или же узнать условные размеры соединительного конуса, а также диаметр присоединительного пояска. Без данной информации невозможно правильно выбрать токарный патрон.

Немаловажным является и число кулачков в металлоизделии. Их насчитывают обычно 2, 4 и 6. Стоимость токарных патронов также зависит и от разновидности кулачков, они бывают составными и накладными. Для разных работ и долговечности применения металлоизделия выбирают кулачки по твердости - твердые и мягкие.

При покупке токарных патронов следует уделять внимание и кулачкам, они могут иметь разные методы фиксации заготовок. Помните, что кулачки выпускаются самоцентрирующиеся и с независимым перемещением. Более современные и дорогие модели токарных патронов оборудуются встроенным пневмоприводном, который способен надежно фиксировать заготовки. Подобные «расходники» очень часто устанавливаются на станках для обработки трубных деталей большого диаметра.

Помимо таких специфических характеристик, вам необходимо знать наружный диаметр, высоту токарного патрона, тип хода штока и кулачка, высоту от края до главного кулачка. Не лишним станет, если вы укажете продавцу общую силу зажима в кулачках и максимально возможную частоту вращения. Эти сведения вы можете отыскать в техническом паспорте используемого станка. Иногда там же указывают и маркировку необходимого токарного патрона.

Классификация токарных патронов

Станочная оснастка токарными патронами представлена двух-, четырех- и трехкулачковыми патронами с ручным и механизированным зажимом. Для различных фасонных отливок используются двухкулачковые самоцентрирующиеся патроны. Круглые и шестигранные заготовки принято закреплять в трехкулачковых патронах. Четырехкулачковые патроны предназначаются для прямоугольных и нессиметричных деталей, а также прутков квадратного сечения. Давайте внимательнее рассмотрим основных виды патронов для токарных станков.

Цанговые патроны

Основной рабочий элемент цангового патрона - это втулка с несколькими осевыми прорезями, которые разделяют ее на лепестки, которых, зависимо от диаметра заготовок, бывает три, четыре или шесть. Подобные лепестки играют роль кулачков, которые обжимают деталь, что вставляется внутрь втулки. Цанги бывают подающими и зажимными. Подающая цанга представляет собой стальную закаленную втулку с тремя неполными разрезами, что формируют лепестки с поджатыми концами друг к другу. Зажимные цельные цанги изготавливают в виде втулки с лепестками пружинящегося типа.

Сцепление возрастает вследствие сужения прорезей при процедуре вдавливания цанги в патрон конической частью. Устройство токарного патрона с цангой с технической точки зрения имеет некоторые преимущества перед прочими зажимными устройствами - у детали, которая закреплена в цанге, радиальные биения изделия настолько незначительные, что ими спокойно можно пренебречь.

Преимущественная сфера использования таких патронов - зажатие цилиндров, коротких прутков или втулок для обработки. Они также применяются для фиксации фрез, сверл, наконечников гайковертов и метчиков. Цанговые патроны пользуются популярностью при вторичном зажиме заготовки с обработанной поверхностью. При несоответствии профиля обрабатываемого изделия форме цангового отверстия принято применять сменные вкладыши.

Рычажные патроны

Рычажные патроны могут быть использованы в мелкосерийном производстве, потому что процедура их переналадки проста и способна обеспечивать крепление заготовок в широчайшем диапазоне диаметров. На центрирующей поверхности в корпусе патрона размещен диск, на стороне которого присутствует резьба по архимедовой спирали, конический зубчатый венец нарезан на другой стороне.

Крепление заготовки в рычажном токарном патроне происходит от гидропривода, который перемещает тягу с муфтой. Стержни с сухарями, что образуют двуплечий рычаг, способны поворачиваться вокруг центра цилиндрического участка сухаря, перемещать ползуны с кулачками к центру и зажимать заготовку. Переналадка рычажного патрона проста и сводится к одновременному передвижению всех кулачков в необходимое радиальное положение при помощи ключа.

На данную операцию затрачивают не больше времени, чем на процедуру крепления заготовки в трехкулачковом патроне, который имеет немеханизированный привод. Из-за подвижных элементов, которые предусмотрены в чертежах токарных патронов и соединяют ползуны с основными кулачками, погрешности центрирования заготовки существенные, поэтому рычажные патроны используются преимущественно на черновых операциях.

Клиновые патроны

Клиновые патроны демонстрируют высокую точность центрирования заготовки, нежели патроны рычажные. Закрепление заготовки происходит при помощи пневматического или гидравлического привода, который размещен сзади на конце пологого шпинделя. Три основных кулачка и кулачки, что с ними связаны, при осевом движении клина передвигаются в радиальном направлении и зажимают изделие.

Для станков с ЧПУ, где совершается обработка большой партии деталей, важной является возможность совершения быстрой сборки токарного патрона и переналадки патрона на прочий диаметр закрепляемой заготовки, что длится не более 2 минут. Для станков с ГПС и ЧПУ разрабатывают конструкции патронов с автоматическим переналаживанием на определенный диаметр заготовки. Использование для изготовления основных деталей высококачественной стали с термообработкой повышает надежность, долговечность и точность патрона.

Мембранные патроны

Самую высокую точность центрирования деталей обеспечивает мембранный патрон. Упругие мембраны крепятся к фланцу патрона болтами. Подобная мембрана имеет от 3 до 8 кулачков со сменными губками. Некоторые конструкции мембранных патронов имеют кулачки, которые закрепляются к мембране болтами. Заготовки устанавливаются до упора в разжатые губки торцом в штифты, отключается пневмопривод, мембрана пытается возвратиться в исходное состояние и зажимает губками заготовку.

Большое число кулачков на мембранном токарном патроне способствует центрированию изделия с точностью 0,05 миллиметров и выше. Из-за небольшой силы крепления заготовки подобные патроны используются на чистовых операциях при небольшом сечении снимаемой стружки. При установке заготовок в мембранный патрон пневмопривод используется исключительно для разведения кулачков, поэтому совершение действий с таким патроном безопасно. В случае внезапного уменьшения давления в сети во время обработки заготовка все также надежно в патроне удерживается упругими силами мембраны.

Сверлильные патроны

Зажимные устройства сверлильного типа необходимы для удержания на шпинделе сверлильного станка режущих инструментов. Такие приспособления принято использовать для фиксации в ручных дрелях сверл и других рабочих инструментов.

Преимуществом сверлильных патронов с кулачками выступает возможность использования одного устройства для закрепления заготовок с широким диапазоном диаметров. Для сравнения, патроны с цангой вы можете использовать только со сверлами, в которых диаметр цилиндрического хвостовика соответствует в точности внутреннему отверстию цанги. А расширить диапазон некоторых используемых инструментов также помогают переходные втулки, которые поставляются в комплекте с некоторыми устройствами.

Термопатроны

Термопатроны используются для тех же целей, что и цанговые патроны. Отличие кроется в методике зажима инструмента: в термопатронах применяется для этого горячая посадка. Патрон предварительно разогревается в специальном устройстве, после чего увеличивается его отверстие за счет термического расширения. И только потом в него можно вставлять инструмент, а патрон охлаждать - в специальном устройстве или на воздухе. Разжимают термопатрон аналогично.

Достоинства термопатрона заключаются в высоком усилии зажима, его невозможно достичь при использовании цангового и тем более сверлильного патрона. Применение таких патронов позволяет уменьшить вибрацию и намного увеличить стойкость инструмента. Однако помните, что для инструментов различных диаметров требуются разные патроны, а постоянные циклы охлаждения-нагрева провоцируют сильный износ патрона, да и цена термопатронов достаточно высока.

Гидропатроны

Гидропатрон представляет собой альтернативу термопатрону. Зажим инструмента в гидропатроне совершается благодаря давлению жидкости. Для произведения зажима и разжима патрона необходимо повернуть в боковой поверхности винт. Инструмент можно зажимать через переходную цангу карандашного типа или непосредственно в патрон. Усилие зажима при этом будет намного выше, чем в цанговых патронах, а жидкость внутри будет способствовать гашению вибраций.

Гидропатроны стоят существенно дороже цанговых, но не требует использования специального устройства, как термопатроны, и являются более универсальными. Недостатками выступают: невысокое усилие зажима, опасность поломки при совершении зажима вхолостую по ошибке. Кроме того, эти изделия нельзя применять при высокоскоростной обработке без использования охлаждающей жидкости, потому что может закипеть жидкость внутри патрона. Однако некоторые из этих недостатков успешно устранены в современных условиях.

Трехкулачковые патроны

Патроны, которые имеют три радиальные радиальные пазы, имеют такую характерную особенность - центрирование, которое происходит одновременно с закреплением заготовки. Кулачки двигаются по спирали синхронно под действием усилия, которое прилагается в одной точке при помощи торцевого рычага или ключа, зависимо от механизма передачи, который используется в конструкции патрона.

В конструкции патрона токарного трехкулачкового используются кулачки разных видов. Прямые устанавливают в паз наружу ступенями, и деталь зажимается сверху внутренними поверхностями или наружной поверхностью ступеней по внутренней поверхности изделия. Обратные кулачки располагаются ступенями к центру и применяются для зажима заготовок с большим диаметром. Кулачки маркируются порядковым номером, которому нужно следовать при монтаже в патрон.

Четырехкулачковые патроны

Четырехкулачкове патроны характеризуются присутствием четырех пазов, что радиально направлены, в которые устанавливают зажимные кулачки. Для передвижения каждого кулачка в конструкции патрона предусмотрен отдельный механизм, который делает его независимым от перемещения остальных. Предназначение четырехкулачного токарного патрона по дереву с независимыми кулачками состоит в закреплении и удержании при обработке заготовок с нецилиндрической формой, либо когда ось цилиндрической поверхности, что обрабатывается, не совпадает с осью крепления.

Кулачки устанавливают в обратной и прямой позиции. Обратная позиция применяется, если нужен зажим заготовки с большой площадью сечения. Четырехкулачковые самоцентрирующие патроны также используются для закрепления прутков, что имеют квадратное сечение.

Теперь вы можете смело отдать свое предпочтение в пользу одной из разновидностей токарных патронов. Руководствоваться рекомендуется преимущественно средой использования изделий, материалом и формой заготовок, которые будут закрепляться с помощью токарного патрона. Ну а если вы предпочитаете все делать самостоятельно, можете попробовать изготовить токарный патрон своими руками. Но об этом в нашей следующей статье.

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:

В данной статье будут освещены следующие вопросы:

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.

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.

Рассмотрим конструкцию и возможности наиболее популярных устройств подробнее.

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.

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.

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.

Шестикулачковый токарный патрон

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.

Двухкулачковый 2-х кулачковый
Двухкулачковый невращающийся патрон

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.

3-х кулачковый 3-хкулачковый Трехкулачковый

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.

Диаметром от 80 до 160 мм Диаметром от 200 до 400 мм

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.

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.

Четырехкулачковый 4-х кулачковый
4-хкулачковый

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»

Токарные патроны - еще их называют зажимными устройствами, предназначаются для установки на передний конец шпинделя токарных станков. Конструкция токарного патрона обеспечивает большое усилие зажима обрабатываемой детали, обеспечивает точность центрования и перпендикулярность поверхностей оси обработки.

Отечественные и зарубежные производители изготавливают патроны для токарных станков из прочного чугуна или на базе закаленного корпуса из стали, они включают в себя комплект закаленных кулачков.

Предприятия - производители токарных патронов

Гродненский завод токарных патронов - В настоящее время - БелТАПАЗ выпускает токарные патроны и является самым крупным их производителем на территории СНГ;
Барановичиский завод станкопринадлежностей БЗСП - Завод выпускает патроны токарные ручные стальные, патроны токарные с механизированным зажимом стальные 2-х, 3-х, 4-х кулачковые;
Инрост, ООО г. Екатеринбург - Компания выпускает патроны токарные ручные 3-х кулачковые;
Псковский завод технологической оснастки изготавливает самоцентрирующие токарные патроны с ручным приводом;
Оршанский инструментальный завод ОИЗ - Завод выпускает сверлильные трехкулачковые патроны, резьбонарезные патроны и станочную оснастку;
Новосибирский инструментальный завод - Завод выпускает сверлильные трехкулачковые патроны.

Предприятия - производители токарных патронов в СССР

Псковский машиностроительный завод Псковмаш - изготавливал самоцентрирующие токарные патроны с ручным приводом;
Павелецкий завод станочных узлов ПЗСУ - Завод прекратил существование. Завод являлся единственным в России изготовителем 4-х кулачковых токарных патронов с независимым перемещением кулачков;
Борисоглебский завод токарных патронов - Выпуск токарных патронов прекращен. Завод выпускал трехкулачковые самоцентрирующие и четырехкулачковые патроны с независимым перемещением кулачков.
Луганский станкостроительный завод - В настоящее время - Луганский Патронный Завод - токарные патроны завод не выпускает. Выпускал токарные патроны диаметром 125 мм (7100-0003), 250 мм (7100-0009) с посадкой на планшайбу
Фрунзенский машиностроительный завод им. Ленина - В настоящее время - Бишкекский машиностроительный завод . Наиболее известная продукция: токарные патроны диаметром 160 мм (7100-0005), 250 мм (7100-0009)

Иностранные поставщики токарных патронов в Россию

BISON-BIAL Польша - Официальный представитель завода в России - ООО "Скальт" Санкт-Петербург
Jet, Китай - Токарные патроны для станков Jet
Proma, Китай - Токарные патроны для станков Proma

Государственные стандарты регламентирующие конструкцию и размеры токарных патронов

ГОСТ 1654 - Патроны токарные общего назначения. Общие технические условия
ГОСТ 2571 - Патроны токарные поводковые. (для шпинделей по ГОСТ 12593-72 и ГОСТ 12595-85)
ГОСТ 2675 - Патроны токарные самоцентрирующие трехкулачковые. Основные размеры
ГОСТ 14903 - Патроны токарные самоцентрирующие двухкулачковые
ГОСТ 24351 - Патроны токарные самоцентрирующие 3- и 2-х кулачковые клиновые и рычажно-клиновые
ГОСТ 24568 - Патроны магнитные. Технические условия
ГОСТ 3890 - Патроны четырехкулачковые с независимым перемещением кулачков
ГОСТ 16157 - Патроны мембранные для шлифования отверстия в зубчатых колесах

Государственные стандарты регламентируют эксплуатационные и технические параметры, согласно которым подбираются токарные патроны для станков:

Ряд возможных внешних диаметров патронов и соответственно диапазон размеров заготовки: максимальный и минимальный диаметр (наружный и внутренний) в зависимости от способа крепления - на прямых или обратных кулачках. Учитывается максимально допустимая масса заготовки;
Способ крепления патрона на шпинделе. Присоединительные размеры: диаметр центрирующего пояска или центрирующего конуса;
Расположение и размеры крепежных отверстий в токарном патроне;
Пределы частот вращения токарного патрона;
Диаметр отверстия в корпусе патрона для установки прутка или трубы;
Точность токарного патрона

Разновидности и классификация токарных патронов

Количество кулачков в патроне и их конструкция

Токарные патроны различают по количеству кулачков: 2; 3; 4; 6

2-х кулачковый самоцентрирующий патрон - применяется для зажима небольших несимметричных заготовок (арматуры, литых деталей, поковок). Патроны этого типа имеют достаточно простое строение. Применяются как ручные потроны, так механизированные (пневматические);
3-х кулачковый самоцентрирующий патрон - применяется обычно для крепления круглых и шестигранных заготовок, получил наибольшее распространение. Причина высокой популярности - быстрота центровки и зажима деталей, что особенно важно в мелкосерийном производстве, где смена заготовок происходит весьма часто;
4-х кулачковый патрон с независимой установкой кулачков - применяется для крепления прямоугольных и нессиметричных деталей, а также прутков квадратного сечения. Патрон имеет кулачки, которые перемещаются независимо друг от друга, что обеспечивает ему широкие возможности;
6-х кулачковый самоцентрирующий патрон - позволяет вести обработку тонкостенных деталей без их деформации. Захватывающие силы в шести-кулачковом токарном патроне равномерно распределяются по 6 кулачкам.

Кулачки делятся на прямые и обратные:

Прямые кулачки - зажимают деталь сверху, по внешней поверхности;
Обратные кулачки - зажимают деталь изнутри, деталь должна иметь соответствующее отверстие, быть полой, например труба;

Кулачки патронов всех типов изготавливаются следующих исполнений (ГОСТ-2675-80):

Цельные кулачки - изготавливаються из цельного куска стали с пределом прочности σ B не менее 500 МПа и термообработкой зажимных и трущихся рабочих поверхностей до твердости не менее 43 HRC Э;
Сборные кулачки - состоит из рейки (основания) из закаленной стали, на которую винтами крепиться накладной кулачок, который может быть из незакаленной стали или цветного металла.
Накладные кулачки - служат для крепления заготовок больших диаметров;

Класс точности патрона

Класс точности патрона имеет пять ступеней (ГОСТ 1654-86):

Н - патрон нормальной точности;
П - патрон повышенной точности;
В - патрон высокой точности;
А - патрон особо высокой точности.

Материал корпуса и деталей токарных патронов

Корпуса токарных патронов (ГОСТ 1654-86) должны изготавливаться из следующих материалов:

из чугуна по качественным показателям не ниже чем у марки СЧ 30;
из стали с пределом прочности σ B не менее 500 МПа и термической обработкой рабочих поверхностей до твердости не менее 43 HRC Э

Детали токарных патронов должны изготавливаться из стали с пределом прочности σ B не менее 500 МПа и термической обработкой рабочих поверхностей до твердости не менее 57 HRC Э;

Стальной корпус дороже в производстве, чем чугунный , но позволяет ощутимо увеличить количество оборотов патрона.

Токарные патроны с сырыми кулачками

Для обеспечения точности центрования и перпендикулярности поверхностей обычно используют так называемые сырые кулачки, которые растачиваются точно по диаметру закрепляемой детали. К таким кулачкам относятся сборные кулачки к токарному патрону. Кулачки состоят из термообработанного основания (рейки), в которое запрессован цилиндрический штифт с резьбой. На основание кулачка с помощью винтов 3 крепятся накладки 2 цилиндрической, шестиугольной, прямоугольной или другой формы.

В «сырых» кулачках можно закреплять детали, на наружной окончательно обработанной поверхности которых не допускаются следы зажима кулачков, а также проводить обработку тонкостенных втулок. В последнем случае необходимо расточить кулачки так, чтобы они на 90-95% охватывали поверхность обрабатываемой детали.

«Сырые» кулачки очень эффективны при креплении в патроне той части детали, на которой нарезана резьба. В этом случае в кулачках нарезают соответствующую резьбу и завинчивают подлежащую обработке деталь в эту резьбу, а затем дополнительно зажимают кулачками.

Тип используемого в патроне привода

Патрон может иметь ручной привод и механизированный привод .

Ручной привод - деталь зажимается в патроне человеком, обычно с помощью ключа;
Механизированный привод - автоматизирует процесс зажима-разжима заготовки с заданным усилием.

Пневматический привод - применяется, в основном, на токарных автоматах
Гидравлический привод - гидравлические патроны чаще используются на станках с диаметром патрона больше 200 мм.
Электромеханический привод

Если деталь в патроне зажимается вручную, то это патрон с ручным приводом и используются он в универсальных станках в условиях индивидуального и мелкосерийного производства.

Патроны с механизированным приводом обеспечивают хорошую производительность станка (большая скорость зажима и разжима) и используются в условиях серийного производства.

Конструкция зажимного механизма токарных патронов

Токарные патроны имеют различные конструкции механизма зажима кулачков:

Поводковый патрон - самый простой тип патрона. Предназначен для обработки деталей в центрах
Спиральный самоцентрирующий кулачковый патрон - наиболее распостраненный тип конструкции - обычно это 2-х, 3-х, 6-и кулачковые патроны. Центральная деталь патрона - спиральный диск. Центрирование происходит одновременно с закреплением;
Патрон с независимым перемещением кулачков - обычно это 4-х кулачковые патроны. Удобны для закрепления заготовок с нецилиндрической формой, либо когда ось цилиндрической поверхности, что обрабатывается, не совпадает с осью крепления;
Рычажный патрон - крепление заготовки в рычажном токарном патроне происходит от гидропривода, который перемещает тягу с муфтой. Рычажные патроны могут быть использованы в мелкосерийном производстве;
Клинореечный патрон - закрепление заготовки происходит при помощи пневматического или гидравлического привода. Клиновые патроны демонстрируют высокую точность центрирования заготовки, нежели патроны рычажные;
Цанговый патрон - для зажима прутковой заготовки относительно небольшого диаметра. Преимущества перед прочими зажимными устройствами – радиальные биения детали, которая закреплена в цанге настолько незначительные, что ими спокойно можно пренебречь. Цанги бывают подающими и зажимными;
Сверлильный патрон - используется для фиксации в сверлильных станках сверл и других рабочих инструментов;
Мембранный патрон - мембранный патрон обеспечивает самую высокую точность центрирования деталей. Упругие мембраны крепятся к фланцу патрона болтами. Подобная мембрана имеет от 3 до 8 кулачков со сменными губками. Большое число кулачков на мембранном токарном патроне способствует центрированию изделия с точностью 0,05 миллиметров и выше;
Термопатрон - термопатроны используются для тех же целей, что и цанговые патроны. Отличие кроется в методике зажима инструмента: в термопатронах применяется для этого горячая посадка;
Гидропатрон - гидропатрон представляет собой альтернативу термопатрону. Зажим инструмента в гидропатроне совершается благодаря давлению жидкости;
Эксцентриковый патрон - 3-х кулачковые эксцентриковые патроны применяются в крупносерийном производстве. Обладают высокой точностью и силой зажима. Переналаживаются на зажим другой детали сравнительно просто – перестановкой насадных кулачков.

Способ крепления патронов на шпинделе токарного станка

Способ крепления патрона на шпинделе зависит от типа конца шпинделя и его исполнения. Всего существует 4 вида концов шпинделей с множеством типоразмеров и исполений. (Смотрите врезку: Разновидности передних концов шпинделей токарных станков ).

Токарные патроны имеют три типа крепления по ГОСТ 2675-80 и один тип по ГОСТ 26651:

ГОСТ 2675-80 Тип 1 - Цилиндрическая посадка. Патрон устанавливается на шпинделе через промежуточный фланец (по ГОСТ 3889). Патрон центрируется на промежуточном фланце через цилиндический центрирующий поясок . Промежуточный фланец либо навинчивается на резьбу шпинделя (Исполнение 1 промежуточного фланца), либо устанавливается на центрирующий конус фланца шпинделя;
ГОСТ 2675-80 Тип 2 - Посадка на конус фланца шпинделя. Патрон устанавливается на центрирующиий конус фланца шпинделя и крепится винтами сквозь корпус патрон в торец фланца шпинделя (тип А) (ГОСТ 12595);
ГОСТ 2675-80 Тип 3 - Посадка на конус фланца шпинделя. Патрон устанавливается на центрирующиий конус фланца шпинделя и крепится через поворотную шайбу (ГОСТ 12593);
ГОСТ 26651 - Посадка на конус фланца шпинделя. Патрон устанавливается на центрирующиий конус фланца шпинделя и крепится зажимом Кэмлок.

Разновидности передних концов шпинделей токарных станков. Конструкции и размеры

Существует две разновидности передних концов шпинделей:

Резьбовой конец шпинделя - для того чтобы установить патрон на шпиндель в обязательном порядке необходим промежуточный фланец;
Фланцевый конец шпинделя - имеет коническую направляющую - центрирующий конус, обеспечивающий более точное центрирование патрона на шпинделе. Патрон может устанавливаться непосредственно на фланцевый конец шпинделя (если патрон имеет центрирующий конус) или через промежуточный фланец по ГОСТ 3889-80 (если патрон имеет центрирующий поясок).

На сегодняшний день действует четыре государственных стандарта регламентирующих конструкцию и размеры передних концов шпинделей.

ГОСТ 16868 - Концы шпинделей резьбовые (Взамен ОСТ 428)
ГОСТ 12595 - Концы шпинделей фланцевые типа А и фланцы зажимных устройств
ГОСТ 12593 - Концы шпинделей фланцевые под поворотную шайбу и фланцы зажимных устройств
ГОСТ 26651 - Концы шпинделей фланцевые типа Кэмлок и зажимные устройства

ГОСТ 3889 - Фланцы промежуточные к самоцентрирующим патронам.

ГОСТ 2675-80 Патроны самоцентрирующие спирально-реечные трехкулачковые

ГОСТ 2675-80 Патроны самоцентрирующие спиральные трехкулачковые

Стандарт распространяется на самоцентрирующие спирально-реечные трехкулачковые токарные патроны, устанавливаемые на шпиндели станков через переходные фланцы и непосредственно на фланцевые концы шпинделей.

Всего стандарт предусматривает десять типоразмеров токарных патронов : 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630 мм.

По способу установки на шпиндели токарные патроны должны изготавливаться следующих 3-х типов:

Тип 1 - с цилиндрическим, пояском и с креплением через промежуточный фланец по ГОСТ 3889;
Тип 2 - с креплением на фланцевые концы шпинделей под поворотную шайбу по ГОСТ 12593;
Тип 3 - с креплением на фланцевые концы шпинделей по ГОСТ 12595.
Десять типоразмеров - : 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630 мм;
Исполнение 1 - с цельными кулачками;
Исполнение 2 - со сборными кулачками;
Класс точности - Н – нормальный; П – повышенный; В – высокий; А – особо высокий;

Патрон самоцентрирующий трехкулачковый. Тип 1 - с цилиндрическим, пояском и с креплением через промежуточный фланец по ГОСТ 3889

Тип 1 - с цилиндрическим, пояском

Патрон самоцентрирующий трехкулачковый. Тип 3 - установка на конус шпинделя, крепится винтами сквозь корпус патрона в торец фланца шпинделя по ГОСТ 12595

ГОСТ 2675-80 Патрон самоцентрирующий трехкулачковый.
Тип 3 - установка на конус шпинделя

Единая система обозначения токарных патронов

Шифр патрона состоит из 8 цифр и буквы, указывающий класс точности изделия. Воспользовавшись соответствующей таблицей по такой маркировке можно определить:

Количество кулачков в патроне
Диаметр патрона
Основные размеры патрона
Вид крепления на конце шпинделя
Исполнение кулачков
Класс точности патрона Н, П, В, А

Пример условного обозначения патрона типа 1, диаметром 200 мм, с цельными кулачками, класса точности Н:

Патрон 7100-0007 ГОСТ 2675-80

То же, патрона типа 2 диаметром 200 мм, устанавливаемого на шпиндель с условным размером 5, со сборными кулачками, класса точности П:

Патрон 7100-0032-П ГОСТ 2675-80

Маркировка современных токарных патронов производства БелТАПАЗ

Патрон токарный 3–200.33.14 П

- количество кулачков
- наружный диаметр патрона, мм
- характеристика, определяемая типом, исполнением, наружным диаметром патрона
- модификация
[П] - класс точности

Маркировка польских токарных патронов Bison-Bial типа «СТ», производимых по ГОСТ 2675-80

Патрон токарный СТ 250-ПФ6

- тип патрона, трехкулачковый самоцентрирующийся стальной токарный патрон
- наружный диаметр патрона
[П] - класс точности Н, П, В, А
[Ф6] - тип посадки

Ф - посадка на промежуточный фланец (DIN 6350, ГОСТ 3889-80) – после буквы Ф ничего не указывается
Ф6 - посадка на конус шпинделя (DIN 55027, ГОСТ 12593) – после буквы Ф указывается номер конуса
Ф95 - посадка на конус шпинделя, сквозное крепление (DIN 55026, ГОСТ 12595) – добавляется число 95

Спиральные патроны

Трехкулачковый патрон получил наибольшее распространение. Причина высокой популярности - быстрота крепления деталей, что особенно важно в мелкосерийном производстве, где смена заготовок происходит весьма часто.

В отличие от патронов клинореечного типа, этот патрон не требует времени на переналадку, когда устанавливается заготовка другого размера. Центрирование патрона может выполняться цилиндрическим пояском или конусом.

Патрон представляет массивную планшайбу, в которой прорезаны радиальные пазы. В них перемещаются три кулачка, приводимые в действие конической зубчатой передачей, которая смонтирована внутри планшайбы. Одно из колец снабжено торцевой резьбой, называемой спиралью Архимеда, при помощи которой его можно вращать ключом. При вращении этой спирали происходит одновременное перемещение всех кулачков.

Патрон, показанный на рис. 12, состоит из корпуса 1 с привернутым к нему фланцем (фланец на чертеже не показан). В корпус патрона помещен спиральный диск - улитка 4, на одном торце которого нарезаны зубцы, а на другом архимедова спираль. С зубцами диска сцепляются три конические шестерни 5, вмонтированные в корпус патрона, а в зацепление со спиралью входят зубцы кулачков 2. При вращении улитки 4 кулачки перемещаются в радиальных пазах корпуса.

Спиральные патроны просты по конструкции, обеспечивают большой диапазон зажима, удобны в управлении (зажим возможен с помощью любой из трех шестерен) и обладают сравнительно высоким коэффициентом полезного действия. Однако эти патроны имеют ряд существенных недостатков. Ввиду того, что радиусы кривизны на разных участках спирали различны, прилегание зубьев кулачков происходит не по всей ширине последних, а по линиям (узким площадкам), как это показано в позиции а. При этом неизбежны высокие удельные давления, требующие высокой твердости соприкасающихся поверхностей. При закалке улитки до высокой твердости начальная точность патрона вследствие коробления понижается. Обычно улитка подвергается только улучшению, не обеспечивающему высокую твердость, поэтому в эксплуатации патрон быстро теряет начальную точность и требует частой проверки и подшлифовки кулачков. Грязь и мелкая стружка, попадающие в патрон, затягиваются в клиновидные зазоры между зубьями кулачков и спиралью и в свою очередь ускоряют износ.

Кулачки патронов применяются цельными и сборными, состоящими из основания 2 и насадного кулачка 3. Конструкция кулачков позволяет зажимать обрабатываемые детали как за наружные, так и за внутренние поверхности.

Фланцы промежуточные к самоцентрирующим патронам

Перед применением токарный патрон необходимо установить и закрепить на переднем конце шпинделя, но учитывая разницу конструкции и размеров посадочных мест токарных патронов и шпинделей не всегда можно закрепить патрон непосредственно на переднем конце шпинделя, например:

Если патрон имеет центрирующий поясок (уступ), то для его установки на шпиндель обязательно требуется промежуточный (переходной) фланец, независимо от типа конца шпинделя
Если патрон имеет центрирующий конус, но размер конуса не совпадает с размером центрирующего конуса конца шпинделя, также требуется промежуточный (переходной) фланец
Если конец шпинделя заканчивается резьбой, то для установки на него любого патрона обязательно требуется промежуточный (переходной) фланец

ГОСТ 3889-80 (DIN 6350) Фланцы промежуточные к самоцентрирующим патронам

Настоящий стандарт распространяется на промежуточные фланцы, предназначенные для установки на концы шпинделей металлорежущих станков самоцентрирующих патронов общего назначения.

Промежуточные фланцы (их называют еще План-шайбы) необходим для центрирования и крепления патронов с центрирующим пояском (ГОСТ 2675 тип 1) на любой из 4-х типов концов шпинделей токарных станков.

ГОСТ 3889-80 Фланцы должны изготавливаться исполнений:

Исполнение 1 - устанавливаемое на резьбовые концы шпинделей по ГОСТ 16868;
Исполнение 2 - устанавливаемое на фланцевые концы шпинделей по ГОСТ 12593 под поворотную шайбу;
Исполнение 3 - устанавливаемое на фланцевые концы шпинделей по ГОСТ 12595 исполнения 1;
Исполнение 4 - устанавливаемое на фланцевые концы шпинделей по ГОСТ 12595 исполнения 3.

ГОСТ 3889 Исполнение 1. Фланцы промежуточные на резьбовые концы шпинделей

ГОСТ 3889 Фланцы промежуточные на резьбовые концы шпинделей

Для того, чтобы на переднем конце шпинделя закрепить токарный патрон, необходимо изготовить или приобрести промежуточный (переходной) фланец , который еще называют планшайбой .

Со стороны шпинделя промежуточный фланец должен навинчиваться на резьбу шпинделя d и очень точно надвигаться на центрирующий поясок - цилиндр диаметром Ø d 1 и длиной l мм.

Со стороны токарного патрона промежуточный фланец должен иметь центрирующий поясок - ступеньку D 4 для точной установки и центрирования токарного патрона на промежуточном фланце, а также иметь сквозные отверстия для крепления патрона. Очевидно, что для каждого типоразмера токарного патрона должен быть свой промежуточной фланец.

Допускается устанавливать на промежуточном фланце исполнения 1 запорное устройство против самоотвинчивания.

Процесс установки токарного патрона состоит из следующих этапов:

Промежуточный фланец навинчивается на резьбу шпинделя до упора. Отверстие во фланце должно плотно садиться на поясок шпинделя
Закручиваются винты запорного устройства против самоотвинчивания
Проверяется биение центрирующего пояска на фланце (D 1) и опорной торцевой поверхности со стороны патрона
На центрирующий поясок (D 1) устанавливается патрон и крепится болтами
Проверяется радиальное и торцевое биение патрона

Пример: фланец промежуточный к токарному станку ТВ-4