что такое патрон в токарном станке
Патрон токарный
Содержание: Скрыть Открыть
Данный элемент оснастки изготавливается из прочных марок чугуна или закаленной инструментальной стали, имеет различные варианты исполнения, обеспечивающие широкие возможности обработки деталей различной конфигурации.
Назначение и основные параметры
Данный тип зажима устанавливается на переднюю бабку станка. Передача вращения осуществляется от электромотора через коробку передач и раздаточную коробку. Для обеспечения производства деталей необходимо несколько токарных патронов, которые подбираются с учетом основных эксплуатационных и технических параметров:
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:
Виды и классификация токарных патронов
Одним из основных параметров классификации патронов, определяющим возможности обработки тех или иных заготовок, является количество и конструкция кулачков. По количеству зажимов патроны подразделяются на:
По типу зажима кулачков патроны подразделяются на прямые и обратные. Первые обеспечивают зажим по наружной поверхности, обратные – по внутреннему отверстию. Применение обратных кулачков позволяет обработать всю поверхность детали.
По классу точности данный тип оснастки подразделяется на 5 ступеней:
Основные размеры и обозначения
Если взять наиболее распространенные трехкулачковые патроны (ГОСТ 2675-80) то действующим стандартом предусмотрено десять типоразмеров определяемых общим диаметром оснастки: 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500 и 630 мм (см. табл. 1)
В зависимости от способа установки на шпиндель оснастка подразделяется на три типа:
Существует единая система обозначений основных параметров патрона состоящая из 8 цифр и буквы указывающей класс точности оснастки. Воспользовавшись таблицей в ГОСТ 2675—80 по маркировке изделия можно определить:
Действующие ГОСТы
Регулирует параметры токарных патронов ГОСТ 1654-86. В нём регламентируются технические условия патронов общего назначения. Также действует множество других стандартов. Так, самоцентрирующиеся 3-кулачковые патроны регулируются ГОСТ 2675-80. На двухкулачковые зажимы с самостоятельной центровкой действует ГОСТ 14903-69.
Токарные патроны для станка: основные виды и сфера применения
Токарное дело предполагает использование специализированного оборудования — станков, главным элементом которых являются так называемые токарные патроны.
Токарные патроны для станков применяются для фиксирования заготовки в конструкции для последующей обработки.
Эта деталь может обладать разной конструкцией. Тут все зависит от требований технологического плана и функциональности, которые необходимы исполнителю.
Особенности использования и назначение
Токарное дело подразумевает быстрое вращение той или иной детали. По этой причине патроны, конечно же, обязательно должны иметь особые характеристик. Эти детали монтируются на переднюю «бабку» оборудования, соединенную с электроприводом.
Для того чтобы подобрать подходящую для своих целей модель, нужно знать обо всех ее характеристиках, которые зависят от назначения и типа токарного станка. Потому процесс выбора должен обладать комплексным характером.
Виды токарных патронов в зависимости от механизма фиксации
От правильности выбора вида токарного патрона соответствующим механизмом фиксации зависит уровень радиальных биений, скорость переналадки, возможность использования в единичном и крупносерийном производстве. Основные из наиболее часто применяемых типов станков:
Цанговые
Эта разновидность крепежей собой представляет втулку с осевыми прорезями, в которых находятся лепестки-фиксаторы.
С конструктивной точки зрения этот тип патронов включает в себя подающую цангу с лепестками и втулкой.
Цанговые модели используются для следующих целей:
Однако, они имеют и свои недостатки, к которых можно отнести сравнительно небольшие диаметры заготовок.
Рычажные
До недавней поры эта разновидность считалась самой популярной. Принцип их действия базируется на перемещении зажимных кулачков с помощью смещения специального рычага. Стоит также отметить, что для более точной настройки конструкция оснащена гидравлическим приводом.
А также при работе иногда наблюдается несущественный люфт заготовки при вращении. Потому фиксаторы рычажного типа используются преимущественно для целей черновой обработки.
Клиновые
Этот вариант — усовершенствованная версия рычажной разновидности изделия. Большая точность тут достигается благодаря тому, что каждый отдельно взятый кулачок оснащен собственным механическим или пневматическим приводом.
Эти конструкции используются для осуществления точной токарной обработки. Достоинством клиновых токарных патронов считается возможность перемещения центральной части детали относительно вращающейся оси. Из этого можно сделать вывод, что с их помощью можно делать даже сложные детали.
Эти детали характеризуются следующими особенностями:
Для оборудования с ЧПУ крайне важна возможность оперативного изменения настроек. Потому в таких станках применяются особые патроны, которые подключаются непосредственно к управляющему блоку.
Важно и то, что к материалам, из которых делаются патроны клинового типа, предъявляются специфические требования. В большинстве случаев процесс обработки подразумевает применение высоких оборотов, потому качества устройства-фиксатора должны оставаться неизменными.
Мембранные
Самой высокой точностью обладают мембранные изделия. Мембраны, сделанные из материала повышенной упругости, закрепляются на фланце. После того как заготовка установлена, отключается гидравлический привод, а элемент закрепляется посредством расширения этой самой мембраны.
Для этого решения характерно наличие нескольких кулачков и небольшая сила зажима. Потому эти модели патронов зачастую применяются для целей чистовой обработки, которая исполняется на небольших скоростях.
Подробный обзор патрона для токарного станка по металлу
Они бывают различных типов и модификаций, ниже, мы подробно рассмотрим все возможные варианты патрона.
Общая конструкция и устройство токарного патрона для станка по металлу
Вместе с патроном поставляются комплекты:
Простота технологических приёмов базирования деталей стало причиной популярности и распространения трехкулачкового патрона на станках, применяемых в производстве
Металлический стержень, на одном конце которого перпендикулярно его оси просверлено отверстие с установленным в нем металлическим рычагом. Превышение длины рычага на 35–40 % относительно высоты ключа, является оптимальной.
На нижнем конце стержня выполнен четырехгранный наконечник, соразмерный с отверстием внутри конической шестерни. Служит ручным приводом кулачков посредством вращения спирального диска во время закрепления заготовки в рабочей зоне станка.
Пружина
Устанавливается на наконечник ключа. По завершении операции, нагрузка от усилий руки на ключ снимается и пружина, распрямляясь, удаляет ключ из гнезда патрона. Если станочник по невнимательности сам не извлекает ключ, то за него это делает пружина.
Втулка
Полый цилиндр, в верхней части которого прорезаны пазы для сухарей-полуколец. Обеспечивает фиксирование конической шестерни в рабочем теле патрона. Во внутренний диаметр втулки устанавливается верхняя часть конической шестерни с канавкой для сухарей-полуколец.
Стопор
Винтовые стопоры фиксируют конические шестерни в корпусе токарного патрона.
Шестерня
Коническая (или малая) шестерня вставлена в малое отверстие корпуса патрона. Её верхняя часть сопряжена с пазами втулки посредством сухарей-полуколец.
Малая шестерня постоянно зацеплена с зубьями большой шестерни и предназначено для передачи вращательного движения спиральному диску патрона.
Фланец
Спиральный диск
Спираль Архимеда, улитка, планетарка. Металлический диск, на одной стороне исполнены зубья большой шестерни, постоянно зацепленные с зубчатой передачей конической шестерни.
На другой стороне данного диска вырезан профиль спирали, которая в постоянно контактирует с пазами (рейками или гребёнками) кулачков. Последние, синхронно перемещаясь, работают на зажим, центрирование и фиксацию детали в зоне обработки станка.
Извлечение зажатой кулачками детали происходит обратным вращением ключа патрона.
Обратный кулачок
Применяется для зажима деталей больших диаметров. У каждого кулачка имеются две ступени для крепления деталей на разжим и по одной призме, работающие на сжим.
Ступени кулачков используются для устранения торцевого биения детали. Кроме этого, станочники самостоятельно создают на обратных кулачках дополнительную крепящую базу, работающую на разжим.
Прямой кулачок
Для зажима деталей меньшего диаметра используются прямые кулачки
Корпус
В зависимости от конструкции и способов крепления к шпинделю условно можно разделить на монолитный (корпус – одна базовая деталь) и составной, в котором корпус разделён на две базовые детали:
Накладные кулачки
Крепятся на кулачковые рейки токарного патрона. Исполняются из незакаленных сортов стали, называются «сырыми кулачками». Предназначены для крепления деталей большого диаметра.
Основные варианты конструкции
Есть несколько вариантов конструкции патрона для токарного станка, ниже мы коротенько их рассмотрим.
Рычажный
До недавнего времени были популярными типами креплений в токарных станках. Действия основаны на смещении кулачков посредством двуплечего рычага.
Основная характеристика этого типа патронов определяется количеством фиксирующих кулачков и степенью их смещения на рабочем диске. Положение заготовки в рабочей зоне настраивается сложно, особенно при нестандартной обработке.
Клиновой
Внутри патрона вместо спирального диска установлено клинореечное устройство, посредством которого происходит смещение кулачков и крепление обрабатываемой детали.
Исполняется из особо прочных сталей, способных обеспечить неизменность фиксирующих параметров патрона, его бесперебойную и безопасную работу при высоких оборотах тел вращения.
Мембранный
Во время обработки заготовка удерживается упругостью мембраны, а большое число кулачков центрируют заготовку с точностью до сотых долей миллиметра. Применяется при чистовой обработке на низких оборотах с мелким сечением снимаемой стружки.
Классификации
Условно делятся на две группы:
Двухкулачковый
Самоцентрирующиеся двухкулачковые патроны. Все детали изделия производятся из стали, подвижные части подвергаются термообработке, что увеличивает их прочностные характеристики и износостойкость.
Обеспечивают самоцентрирование и фиксацию необработанных поверхностей заготовок. Размеры рабочего диаметра патрона стандартизированы и варьируются от 125 до 400 мм.
Трехкулачковый
Механизм фиксации 3-кулачкового патрона производится:
Реечный
Точнее, патрона со спиральным диском, имеет более мощный зажим заготовки. Может применяться в мелкосерийном или штучном производстве.
Четырехкулачковый
Изделие крепится двумя парами независимых держателей во взаимоперпендикулярных плоскостях и обеспечивает полное совпадение оси шпинделя с обрабатываемой поверхностью.
Этим обеспечивается двойное шпоночное крепление. Преимущество конструкции в жесткости фиксации и простоте применения.
Шестикулачковый
Усилие фиксации распределяется между шестью кулачками, что позволяет крепить тонкостенную деталь без опасений её разрушения или деформирования.
Классы точности
Классификация станков по степени точности. Станки разделены на 5 классов:
В обозначение модели может входить буква, характеризующая точность станка: 16К20П — токарно-винторезный станок повышенной точности.
Материалы изготовления
Чугун
Из-за низкой устойчивости к резким механическим нагрузкам, по качественным показателям должен быть не ниже, чем у марки СЧ 30.
Сталь
Конкретное применение марок сталей ГОСТом не предусмотрено, производитель сам выбирает марку стали. Однако, наиболее распространённые стали должны иметь пределы прочности σB не менее 500 МПа и термической обработкой рабочих поверхностей до твердости не менее 43 HRC (с).
Основные размеры и обозначения
Размеры трехкулачковых патронов. Нормируется по ГОСТ 2675-47:
Размеры четырехкулачковых патронов:
Обозначения патронов иностранного производства читаются в соответствии с их принятых норм и доступны в печати для расшифровки. Например:
Патрон токарный 3–200.33.14 П
Как выбрать
Не обладая четкого представления об изложенной выше информации, нельзя считать себя готовым к приобретению токарного патрона, как важного узла станка.
Нужно понимать, что качество и производительность токарного станка влияют на качество и производительность труда и материальное состояние.
Как собрать по чертежам самостоятельно
Прежде всего – чтобы работа шла, необходимо создать подробный сборочный чертёж с чертежами деталировки. За чертежами, потянутся мероприятия. Без чертежей и плана действий чего-либо путного достичь вряд ли удастся, ибо всякий, кто действует без плана, действует долго и плохо.
Затем начинается процесс сбора комплектующих и материалов. Процесс воплощения идей самый трепетный и несёт в себе мощную струю самообновления. А удачное завершение становится очередным благоприятным этапом в творческой жизни.
Технические характеристики, классификация и конструкция токарного кулачкового патрона
Общие понятия о токарных патронах
Токарные патроны подбираются в зависимости от технических характеристик устройства и шпинделя, в частности. Они представляют собой главные узлы оборудования. Механизм заключается в кулачковом эффекте. Размеры подбираются в зависимости от параметров уникальной заготовки.
Кулачки обеспечивают надежную фиксацию механизма. Из-за действия механической силы, которая обуславливает плотность крепления, происходит установка и закрепление. Заготовка фиксируется при помощи патрона.
Следует учитывать, что детали, которые требуется обрабатывать имеют различные размеры и диаметры.
Предназначение
Внутри рассматриваемого типа детали находится кулачковый механизм. Эта важная составляющая позволяет центрировать и зажимать заготовку. Происходит это за счет сужения деталей кулачков, а потом зажатие их пинолем. Только после полного закрепления детали можно начинать работу токарного станка по дереву или по металлу. Если процедуру не выполнить, то заготовка может не только выпасть или повредиться, но и нанеси вред мастеру.
Следует внимательно проверить качество крепления детали в патроне. Сначала специалисты включают токарный станок на небольшую мощность, смотрят, хорошо ли вращается механизм. Если после нескольких кругов все в порядке, то продолжат работу на более высоких мощностях.
Классификация токарных патронов
Классификаций присутствует несколько видов: по числу кулачков, типу зажима, механизму фиксации, виду исполнения, классу точности.
По количеству кулачков в патроне
Кулачки отвечают за качество закрепления деталей. Они выполняются из качественного металла.
Двухкулачковые
Варианты закрепляют несимметричные детали, которые не подвергаются обработке. Но используются и для стандартизированных заготовок.
Трёхкулачковые
Оптимален для выработки шестигранных и округлых вариаций. Шунтирование происходит по трем бокам кулачков.
Четырёхкулачковые
По типу зажима детали
Кулачки патронов разделяют на прямые и обратные. Практически не влияет на результативность. Подбирается в зависимости от типа входа патрона.
Прямые
Зажим происходит внешний. Кулачки располагаются сверху и хватаются за деталь.
Обратные
Происходит зажим изнутри, с внутренней стороны. Обрабатываемый предмет выбирается полый, так чтоб была возможность зацепиться.
По механизму фиксации заготовки
Механизм фиксации — важная характеристика, определяющая качество работы.
Клиновые
Происходит закрепление при помощи трех кулачков на прямой площадке. Применяются клиновые вариации для оборудования с цифровым управлением.
Цанговые
Стандартных зажимов не присутствует. Их роль выполняют втулки с клещами (до шести штук). Использоваться могут на стандартных механических станках.
Рычажные
Обработка детали происходит путем передвигания механизма рычагом. Довольно затратный процесс, длительный. Используется для работы с особыми, сложными по фактуре деталями.
Сверлильные
Крепится детали в результате давления ключа. По принципу действия напоминает работу сверла, только в обратную сторону.
Термопатроны
Неординарный вид, который практически не используется в станках, произведенных в России. Для крепления производится нагревание отверстия, для вынимания тоже.
Гидропатроны
Механизм такой же, что и предыдущий, но используется не температура, а гидросфера. Жидкостная среда дополнительно гасит вибрации.
Поводковые
Зажатие детали происходит специальным поводком. Удобно только для обработки небольших поверхностей.
Самозажимные
Подобные варианты практичны. Конструкция включает в себя зажимы, которые плотно фиксируются на заготовке самостоятельно.
По типу исполнения
В Российской Федерации разновидности патронов по исполнению регулируются ГОСТом 2675 — 80.
Цельный
Выполняют из куска стали с параметрами от 500 МПа. Наиболее распространенный вид.
Сборный
Из стали выполняется рейка, на нее крепится кулачок. Последний выполняется из металла.
Накладной
Составные вариации, состоят из цветного металла, нержавеющей стали, черных металлов. Применяется для работы с масштабными проектами.
Классы точности патрона
Точность устройства определяется в ГОСТе 1654 86. Всего присутствует четыре ступени.
Класс Н
Нормальные показатели, усредненные.
Класс П
Повышенный класс, используется для выделки твердых производственных деталей.
Класс В
Высокая точность — применяется для обработки мелких вариаций.
Класс А
Особо высокая точность. Сфера применения — мелкие и твердые заготовки.
По материалу изготовления
Чугунные вариации дешевы и не обладают достойным качеством. Сталь дороже и показывает срок службы в 3-5 раз больший.
Чугун
Используется марка от СЧ 30. Минимальное число оборотов. Профессионалы предпочитают не использовать такие вариации ввиду малой эффективности.
Сталь
Конструкция выполняется из материала с показателем от 500 МПА. Максимальное число оборотов и функционал.
Конструкция патрона: схема и описание
Основной механизм, отвечающий за перемещение заготовки токарным станком. Он способствует креплению обрабатываемого предмета.
Пружина
Крепится к ключу. Отвечает за повороты последнего.
Втулка
Соединена с пружиной. Необходима для обеспечения свободного перемещения ключа по механизму.
Стопор
Соединен с втулкой и ключом. Является основной механизма, которая отвечает за безопасность. Стопор контролирует фиксацию заготовки и не дает ей отпасть.
Шестерня
Диск, при помощи которого происходит вращательное движение, приводится в действие шестерней.
Фланец
Является основанием токарного патрона. Соединяет механизмы между собой.
Диск спиральный
Соединяется с шестерней. Отвечает за получение вращения. Регулирует степень и скорость обработки.
Кулачок обратный
Механизм отвечает за крепление обрабатываемой детали изнутри.
Кулачок прямой
Прямая вариация необходима для закрепления предмета снаружи.
Корпус
Необходим для закрепления сторон. Обеспечивает защиту конструкции в общем узле оборудования.
Кулачки накладные
Способствуют налаживанию работы с заготовками нестандартной формы. Используется, когда требуется поместить вариант большого диаметра или меньшей, большей длины.
Самостоятельная сборка патрона по чертежам
Самостоятельная сборка не занимает много времени. Это достаточно простой процесс. Главное — понять механизм работы устройства. В крайнем случае можно заказать такое миниатюрное оборудование у профессионального токаря. Из имеющихся деталей он соберет любую вариацию. Стоят самодельные модели существенно дешевле заказанных на производстве.
Качество при этом может быть даже лучшее, чем у заводских.
Установка оправки
Установка самого патрона на шпиндель
Происходит закрепление механизма. Нельзя пережимать или растачивать детали. На этапе происходит закрепление предварительно подготовленными подходящими по размеру болтами.
Закрепление
Проверив качество накрутки, производится окончательная сборка механизма. Болты прикручиваются при помощи ключа.
Закрепление заготовки
Освобождение патрона
После вкручивания заготовки оправа больше не нужна. Ее аккуратно снимают.
Обязательно необходимо проверить работоспособность изготовленного самостоятельно механизма. Изделие помещается в токарный станок. Производится несколько плавных оборотов и проверяется четкость закрепления. Специалист оценивает уровень централизации, то двигаются ли предметы.
Самодельные патроны в обязательном порядке следует периодически обслуживать. Они полностью разбираются, внутри проводится чистка, а потом сушка на свежем воздухе. Смазывается обычным маслом. Если изделие собираются хранить, то делать это нужно по правилам. Загибают кулачки в центральную часть, дырка затыкается тряпкой плотно.