Виды токарных патронов

Токарный патрон - обычно составное устройство передней бабки токарного станка, которое используется для крепления деталей или инструмента на оси шпинделя.

Привод токарного патрона

• Ручной привод токарного патрона - деталь зажимается в патроне человеком, обычно с помощью ключа. Ручной привод используется в универсальных станках в условиях индивидуального и мелкосерийного производства.
• Механизированный привод токарного патрона - автоматизирует процесс зажима и разжима заготовки с заданным усилием. Механизированный привод обеспечивают хорошую производительность станка (большая скорость зажима и разжима) и используются в условиях серийного производства.
• Пневматический привод применяется, в основном, на токарных автоматах
• Гидравлический привод чаще используются на станках с диаметром патрона больше 200 мм.
• Электромеханический привод не получил широкого распространения.

Количество кулачков в токарном патроне

• 2-х кулачковый токарный патрон применяется для зажима небольших несимметричных заготовок (арматуры, литых деталей, поковок).
  Патроны этого типа имеют достаточно простое строение. Они могут быть ручными с двухзаходным винтом или с механическим приводом. В ручных устройствах винт располагается либо среди кулачков, либо сбоку.
  Применяются как ручные патроны, так механизированные (пневматические).
  Ходовой винт выполняется из прочных легированных сталей с высоким содержанием хрома. Кулачки производятся из цементируемой стали, термическая обработка которой придает высокую прочность.
  Главный недостаток двухкулачковых патронов — при перекосе кулачков в направляющих из-за боковых зазоров происходит смещение центра заготовки. Поэтому направляющие тщательно шлифуют, а кулачки подгоняют под них с минимальным зазором.
  
• 3-х кулачковый токарный патрон обычно применяется для крепления круглых и шестигранных заготовок.
  Довольно распространённый вид токарного патрона из-за быстроты крепления деталей, что особенно важно в мелкосерийном производстве, где смена заготовок происходит весьма часто.
  Не требует времени на переналадку, когда устанавливается заготовка другого размера.
  
  
• 4-х кулачковый токарный патрон применяется для крепления заготовок не круглой и несимметричной формы, а также прутков квадратного сечения. Для обеспечения этого кулачки перемещаются независимо друг от друга. Главное чтобы ось заготовки совпала с осью шпинделя
  Из-за необходимости центрирования заготовки закрепление детали требует большего времени, чем на самоцентрируемых устройствах. Поэтому такие патроны применяются в единичном и мелкосерийном производстве в ремонтных и инструментальных цехах.
  
• 6-и кулачковый токарный патрон позволяет вести обработку тонкостенных деталей без их деформации.
  Захватывающие силы в шести-кулачковом токарном патроне равномерно распределяются по 6 кулачкам.
  

Тип кулачков в токарном патроне

• Прямые кулачки токарного патрона зажимают деталь сверху, по внешней поверхности.
• Обратные кулачки токарного патрона зажимают деталь изнутри детали. Поэтому деталь должна иметь соответствующее отверстие или быть полой (например, труба).

Исполнение кулачков токарного патрона

• Цельные кулачки токарного патрона изготавливаются из цельного куска стали.
• Сборные кулачки токарного патрона состоят из рейки (основания) из закаленной стали, на которую винтами крепиться накладной кулачок, который может быть из не закаленной стали или цветного металла.
• Накладные кулачки токарного патрона служат для крепления заготовок больших диаметров.

Разновидности кулачков токарных патронов

Всего насчитывается 5 самых востребованных конструкций, все они 

кулачковые, но для разных задач и типом работы:

• Рычажный токарный патрон. 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.
• Самоцентрирующийся токарный патрон. Также часто можно встретить этот вид патрона. Усилие зажима обеспечивается механикой. Точная и надёжная конструкция.
• Клиновый токарный патрон. Данный вид является глубокой модернизацией рычажного вида патрона. После внедрения отдельных пневматических и механических приводов, значительно выросла точность обработки. Способен обработать предмет практически любой сложности. Имеет режим смещения оси заготовки от центральной оси станка. Однако он сложен в настройке и требователен к качеству производства.
• Цанговый токарный патрон. Патрон, позволяющий оперативно и крепко зафиксировать заготовку. 
  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.
  
• Мембранный токарный патрон. Такой тип патронов имеет самую высокую точность центрирования деталей. 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.

Класс точности токарного патрона

Класс точности патрона имеет пять ступеней:

• Н - токарный патрон нормальной точности
• П - токарный патрон повышенной точности
• В - токарный патрон высокой точности
• А - токарный патрон особо высокой точности

Метод крепления токарного патрона к станку

Токарный патрон к станку может крепиться

• на шпиндель станка
• на фланец шпинделя станка
• через переходный фланец

Из какого материала изготавливается токарный патрон

Корпуса токарных патронов должны изготавливаться из:

• чугуна по качественным показателям не ниже чем у марки СЧ 30
• стали с пределом прочности не менее 500 МПа и термической обработкой рабочих поверхностей до твердости не менее 43 HRC. Стальной корпус дороже в производстве, чем чугунный, но позволяет ощутимо увеличить количество оборотов патрона

Возможно вас также заинтересует статья "Планшайба для токарного станка".