Выбор и виды токарных патронов

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.

Содержание:

1. Выбор токарного патрона
2. Классификация токарных патронов
   • Цанговые патроны
   • Рычажные патроны
   • Клиновые патроны
   • Мембранные патроны
   • Сверлильные патроны
   • Термопатроны
   • Гидропатроны
   • Трехкулачковые патроны
   • Четырехкулачковые патроны

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.