Технические характеристики, классификация и конструкция токарного кулачкового патрона

Содержание

Токарные станки даже в наше время играют огромную роль в производстве тех или иных деталей. Все комплектующие и вся оснастка на любых станках меняется со временем, так как поддаётся изнашиванию.

Все эти элементы оборудования должны быть качественными и прочными, так как качество готовой продукции целиком и полностью зависит от качества установленных деталей. Так и патрон токарного станка. Именно без этого элемента станок становится бесполезным. Ниже мы разберём всё, что касается этого элемента токарного станка. Начнём с того, что узнаем, что это за деталь.

Общие понятия

Патрон является одной из главных элементов токарного оборудования. Именно за счёт него производится крепление (установка) будущей заготовки. Крепится он на переднюю бабку с коробкой скоростей. Механизм патрона заключается в кулачковом устройстве.

Именно кулачки, под воздействием механической силы осуществляют плотную фиксацию различных заготовок, имеющих различные диаметры и размеры. За счёт своей массивности и плотного крепления на станке, патрон осуществляет аккуратное движение заготовки и не допускает смещения заготовки во время работы, а также не допускает деформации. Также патрон вращает заготовку, что делает её обработку лёгкой.

Предназначение

Именно такая часть станка имеет самую важную миссию в любой обработке заготовки. За счёт кулачкового механизма, который расположен внутри самого патрона, заготовка зажимается и центрируется. Происходит это за счёт одновременного сужения кулачков вокруг плоскости заготовочной детали. После зажатия заготовки производится зажатие заготовки пинолем, расположенным на задней бабке. Когда эти действия сделаны, запускается станок и осуществляется вращение детали, которую можно обрабатывать.

Совет: Необходимо знать, что перед запуском оборудования, после замены токарного патрона, следует устанавливать малые обороты вращения. Делается это для того, чтобы проверить значения торцевых и радиальных биений кулачкового патрона, работающего на холостом ходу.

Разновидность

В наше время различают токарные патроны по наличию крепёжных элементов (кулачков). Этих видов всего три:

Двух кулачковые

Такие патроны способны закреплять в себе сложные, несимметричные и фасонные детали. В таких патронах есть возможность закреплять не подверженные обработке поверхности. Применяются они при маленьком производстве, а также в серийном.

Трёх кулачковые

Такой вид оснащения является самым распространённым и применяется во всех работах. Позволяет обработать круглые и шестигранные детали. В таком виде патрона используют три разных кулачка. В не зависимости от этого производится центрирование заготовки вместе с зажиманием всех трёх кулачков.

Четырёх кулачковые

Такой вид применяется для обработки заготовок прямоугольной формы. Здесь, на каждый кулачок, размещён отдельный механический узел, который делает независимыми все кулачки.

image

Виды кулачковых патронов

Но разновидности патронов не заканчиваются тремя видами. Их также разделяют по механизму фиксации заготовки:

Цанговые

Состоят из втулки с прорезями, в которой расположены лепестки (различные модификации включают от 3 до 6 лепестков). Эти лепестки выполняют роль кулачков.

Клиновые

Такая разновидность оснастки используется в основном на станках с числовым программным управлением. Крепление заготовки производится с помощью 3-х кулачков, которые располагаются на пологом шпинделе.

Рычажные

В данных патронах расположены ползуны, с помощью которых передвигаются кулачки путём усилия рычагом. Такой вид используется при мало серийном производстве, а также для обработки единичной заготовки.

Мембранный вид

В данном случае используется пневмопривод, с помощью которого производится сжатие мембраны. Такой вид используется только при тонкой обработке, для снятия тоненького слоя стружки.

Сверлильные

Такие патроны схожи по принципу с патронами для ручных дрелей. При закручивании гайки, специальным ключом, кулачки плавно выдавливаются. За счёт такого действия происходит зажатие детали, либо инструмента.

Термопатрон

Этот вид приспособления очень неудобен в своей эксплуатации. Связано это с тем, что при креплении заготовки, производится термическое нагревание самого патрона, такие же действия производятся при снятии инструмента.

Гидропатрон

Аналогичный принцип действия, как в термопатроне. Зажатие детали производится за счёт жидкости, которая под давлением сдавливает кулачки. За счёт жидкостного содержимого в патроне, производится дополнительное гашение вибраций, которые возникают при работе.

Совет: Перед выбором токарного патрона по дереву или по металлу, необходимо определиться с разновидностью обработки, материалом и формовкой деталей. Также следует помнить, что обзавестись дополнительными приспособлениями к патрону не будет лишним.

Конструкция

image

Конструкция кулачкового токарного патрона

Рассмотрим элементы конструкции, из которых состоит сам токарный патрон:

Ключ

Применяется для осуществления действий по зажиманию детали.

Пружина

Позволяет за счёт ключа совершить те или иные действия по зажиманию детали и наоборот.

Втулка

Производит свободный проход ключа.

Стопор

Предотвращает откручивание детали во время работы станка.

Шестерня

Передаёт вращательное движение на спиральный диск.

Фланец

Деталь, на которой закрепляется вся конструкция.

Диск спиральный

За счёт вращательного движения шестерни, этот диск приводит в действие кулачки.

Кулачок обратный

Применяется для зажима заготовки с внутренней стороны.

Кулачок прямой

Применяется для зажима заготовки с наружной стороны.

Корпус

Элемент детали, на которой располагается кулачковый механизм.

Кулачки накладные

Для зажима длинных и коротких деталей имеющих большие диаметры.

Каждая из деталей всего механизма выполняет определённую функцию и не является лишней.

Сборка по чертежам

Чертёж трёхкулачкового патрона

Сборка кулачкового патрона для токарного оборудования производится по схемам, которые можно скачать с просторов интернета и распечатать на принтере. Как правило, заводские патроны стоят больших денег и поэтому многие научились делать такие детали самодельными. Конструкцию они имеют простую, но довольно понятную. Перед началом сборки этого приспособления необходимо полностью понять весь механизм патрона и работы кулачкового механизма. Если нет возможности сделать такие элементы своими руками, то их можно заказать у любого токаря. Это будет стоить недорого.

Сборка начинается с фланца, на котором располагаются все необходимые отверстия для креплений. Следом за ним постепенно устанавливаются все детали механизма, которые завершаются накрыванием корпусом и креплением болтами всего патрона

Установка

Установка кулачкового патрона

Установка производится следующим образом и в строгой последовательности:

Установка оправки

Первым делом устанавливается эта деталь, чтобы обеспечить полноценное одевание патрона.

Установка самого патрона на шпиндель

При помощи оправы, надевается на шпиндель и крепится болтами.

Закрепление

Крепится патрон на шпиндель болтами. В данном случае хорошим помощником будет простой рожковый ключ.

Закрепление заготовки

После установки патрона, в него закрепляется деталь, заготовка или инструмент.

Освобождение патрона

После всех работ производится снятие оправки.

Совет: После замены кулачкового патрона, необходимо проверить работу станка. Торцевое биение и конуса посадочного места не должно быть выше значения в три микрона.

Важно знать! Данное приспособление должно быть подвержено частой разборке с целью смазки и чистки кулачкового механизма! Если патрон находится в съёмном состоянии, то его необходимо подготовить к хранению. Для этого кулачки сводят к центру, это обеспечивает сохранность центрирования, а отверстие в центре должно быть заткнуто чистой тряпкой или другим материалом. Это предотвратит попадание пыли на стенки отверстия.

Видео обзоры

Видео обзор установки на станок:

Видео обзор, разборка, чистка, полировка:

Видео обзор токарного патрона из дерева:

Видео обзор самодельного, токарного патрона из дерева (дешёвый вариант):

В данной работе рассматривается 3-D модель двухкулачкового патрона. Изобретение относится к области металлообработки и может найти применение для зажима деталей при обработке на токарных станках.

Состав: Инженерная графика (ИГ), Двухкулачковый патрон (ДП), Сборка(корпус, винт, кулачок 8-9-10, сухарь, фланец).

Софт: Autodesk Inventor 2015

Сайт: www

Автор: Gleboss

Дата: 2015-04-20

Просмотры: 3 146

243 Добавить в избранное

  • 4 семестр
  • Двухкулачковый патрон
  • Инженерная графика

Еще чертежи и проекты по этой теме:

Софт: Autodesk Inventor 2016

Состав: корпус, гайка, направляющая, ниппель, основание, прокладка (поз. 3), прокладка (поз.4), пружина, шарик, штуцер, Сборка, спецификация, Чертеж сборки, чертеж деталей (ч.1), Чертеж деталей (ч.2)

Патроны станочные

Патроны двух- и трехкулачковые универсальные пневматические

Патроны устанавливаются на переходном фланце по диаметру D1; кулачки самоцентрирующие крепятся болтами.

Примечание:

  1. Основные размеры по ГОСТу 5410-50.
  2. Предельные отклонения размеров D1 по А (ОСТ 1012), размеров D2 по 4-му классу точности.
  3. Размеры D3 , В, d, d 1 , d 2 и S — рекомендуемые.

Патроны трехкулачковые самоцентрирующие рычажные

Конструкция патронов допускает независимую настройку кулачков с по­мощью винтов 1 имеющих нониусное деление.

Соотношение плеч передаточного рычага 2 составляет 1:3,5. Патроны устанавливают на переходном фланце шпинделя токарного станка.

D 1 (доп. откл. по А)

В (доп. откл. по С)

Патроны трехкулачковые самоцентрирующие клиновые

В отличие от патронов с рычажным зажимом, сближение кулачков производится затягиванием гильзы 1, соединенной через болт 2 с пневматическим приводом, имеющей наклонные пазы, связанные с клиновыми выступами кулачков 3. При угле наклона пазов 15° усилие зажима по сравнению с осевым (для каждого кулачка) возрастает в 3—4 раза. Фиксатор 4 удерживает гильзу относительно корпуса. Для смены кулачков необходимо повернуть гильзу так, чтобы выступы клиньев вышли из сцепления с гильзой.

D 2 (доп. откл. по А)

Патроны двухкулачковые самоцентрирующие рычажные

Применяют для закрепления заготовок по некруглой поверхности. Патроны устанавливают на переходном фланце. Привод пневматический.

Количество на кулачок

Количество на кулачок

Патрон двухкулачковый для установки деталей типа тройников

Установочная призма 1 и зажимающий кулачок 2 — сменные, это позволяет устанавливать детали, имеющие патрубки, диаметром до 50 мм. Поворот на углы 90° и 180° производят совместно с кронштейном 3. Положение кронштейна фиксируется пальцем 4 при повороте замковой оси 5.

Читайте также:  Аппаратная замена масла в АКПП установка, оборудование, станция

Патроны переналаживаемые универсальные

Предназначены для крепления заготовок с применением сменных наладок, устанавливаемых на нижнем угольнике 1. Заготовка зажимается верхним кулачком 2, действующим от пневматического привода через рычаг 3. Боковые кулачки 4 служат для дополнительного крепления заготовки. Патроны устанавливают на переходном фланце.

D 1 (доп. откл. по А)

Патрон переналаживаемый универсальный гидравлический

Патрон оснащен сменным наладочным устройством, допускает уста­новку и крепление различных по форме и размерам заготовок, имеющих в качестве базы цилиндрическую наружную или внутреннюю поверхность.

Наладочные устройства центрируются по отверстию цилиндра 8. Эле­менты зажима устанавливаются по рифленой поверхности 7, а также по пазам 1 и 2.

Для зажима служат шесть силовых узлов 6, действующих от пневмо- гидравлического привода (гидравлическая часть смонтирована в корпусе патрона). Одновременно могут работать от одного до шести силовых узлов. Ненужные силовые точки выключают завертыванием гаек 5 до отказа. Избыточное давление в гидравлической среде создается поршнем 9, который приводится в действие от пневматического привода. Для предварительного зажима заготовки служит поршень 10, перемещающийся при повертывании винта 11. Отверстие 4 служит для заливки масла. Манометр 3 указывает давление в гидравлической среде.

Техническая характеристика

  • Ход плунжера силового узла 10—14 мм;
  • Усилие плунжера силового узла 50—800 кгс;
  • Усилие на штоке пневмопривода станка 1200 кгс;
  • Ход штока пневмопривода 50 мм.

Патроны переналаживаемые универсальные для крепления заготовок по фланцевой поверхности

Предназначаются для крепления заготовок с поджимом к торцовой поверхности. Для установки различных заготовок патроны оснащают сменными наладочными устройствами 1, которые центрируются по отверстию.

Зажимающие элементы — два кулачка 2, закрепленные на качающейся траверсе 3, соединенной с пневмоприводом болтами 4. Настройку кулачков на заданный размер осуществляют путем их радиального передвижения. Поворот кулачков происходит автоматически посредством направляющих байонетных пазов. Привод патрона пневматический.

Кулачковые токарные патроны

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.

Читайте также:  СсангЙонг Тиволи 2020 комплектации и цены для России, новый кузов, фото, видео

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.

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.

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.

Читайте также:  Расход бензина Нива Шевроле на 100 км

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.

  • более сильный зажим;
  • большая точность;
  • 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.

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»

Скачать ГОСТ 24351-80 «Патроны самоцентрирующие трех- и двухкулачковые клиновые и рычажно-клиновые»

Скачать ГОСТ 2675-80 «Патроны самоцентрирующие трехкулачковые»

Скачать ГОСТ 3890-82 «Патроны четырехкулачковые с независимым перемещением кулачков»

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

Читайте также:  Как самому сделать электромагнитный клапан. Все, что нужно знать про клапан для водопровода. Назначение электромагнитного клапана

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.

Устройство и принципы работы приспособлений

Занятие 9 Ознакомление с технологической оснасткой

Цель – сформировать у студентов первичные профессиональные умения проектирования технологической оснастки и средств автоматизации для производственных процессов.

1. Технологическая оснастка. Классификация приспособлений.

2. Типовые элементы приспособлений.

3. Устройство и принципы работы приспособлений.

4. Автоматизации производственных и технологических процессов, технических средств и оснастки.

5. Улучшение качества выпускаемой продукции за счет мероприятий по совершенствованию средств автоматизации.

Технологическая оснастка. Классификация приспособлений.

Под технологической оснасткой в машиностроении понимают средства технологического оснащения, дополняющие технологическое оборудование для выполнения определенной части технологического процесса. Наиболее распространенным видом технологической оснастки являются приспособления.

Приспособления – это технологическая оснастка, предназначенная для установки или направления предмета труда или инструмента при выполнении технологических операций получения заготовки, механической обработки, сборки и контроля.

В машиностроении все приспособления классифицируется следующим образом (рис.1).

Читайте также:  Как правильно выполнять сварку оцинкованных труб: пошаговая инструкция для чайников

Типовые элементы приспособлений

Конструкции всех станочных приспособлений основываются на использовании типовых элементов, которые можно разделить на следующие группы:

1. Установочные элементы. Они определяют положение детали в приспособлении. Например, штыри, пальцы, опоры, пластины, призмы.

2. Зажимные элементы. Они используются для крепления деталей или подвижных частей приспособлений. Например, клиновые, винтовые, эксцентриковые, рычажные зажимы.

Рис. 1. Классификация приспособлений

3. Элементы для направления режущего инструмента и контроля его положения. Например, кондукторные плиты и втулки.

4. Приводы для приведения в действие элементов приспособления Например, механические, электрические, пневматические, гидравлические.

5. Корпуса приспособлений, на которых крепят все остальные элементы.

6. Вспомогательные элементы. Например, петли, винты, рукоятки, штурвалы.

Устройство и принципы работы приспособлений

На сегодняшнем занятии мы рассмотрим устройство и принципы работы следующих приспособлений: ручных тисков, магнитной плиты, токарного трехкулачкового патрона, сверлильного патрона, цанги, делительной головки, люнета, токарного вращающегося центра, поворотного стола, кондуктора для сверления отверстий и переходных конусных втулок.

Ручные тиски предназначены для крепления заготовок при разных видах обработки. В моделях простого типа заготовку закрепляют перпендикулярно режущему инструменту. В синусных фиксируют деталь под произвольным углом, а в двухосевых и трехосевых ее можно поворачивать относительно нескольких осей координат. Устройство тисков показано на рис. 2.

Рис. 2. Устройство тисков: 1

— основание, 2 — неподвижная губка, 3 — подвижная губка, 4 — винт, 5 — гайка, 6 — рукоятка, 7 — сменные пластины, 8 — фиксирующий винт

Продемонстрировать работу тисков с комментариями рис. 2.

Читайте также:  Сварные балки: область применения, преимущества

Магнитные плиты предназначены для крепления заготовок из магнитных материалов при обработке на шлифовальных станках. В магнитной плите установлены две группы магнитов, отличающихся полярностью. На рабочей поверхности плиты установлены блоки из немагнитного материала. В нормальном положении они препятствуют возникновению магнитного поля. С помощью поворота рукоятки происходит их смещение, в результате чего заготовка надежно фиксируется на столе. Устройство магнитной плиты показано на рис.3.

Рис. 3. Устройство магнитной плиты: 1

и 2 — железные пластины, 3 — магнитная прослойка, 4 — постоянные магниты, 5 — рукоятка перемещения постоянных магнитов

Продемонстрировать работу магнитной плиты с комментариями рис. 3.

Токарные патроны предназначены для установки и закрепления в них заготовок по цилиндрической поверхности. Все токарные патроны можно разделить на следующие разновидности: самоцентрирующие трех- и двух кулачковые, несамоцентрирующие четырех кулачковые, поводковые и специальные. Устройство трех кулачкового самоцентрирующегося патрона показано на рис.4.

В патроне кулачки 5

перемещаются с помощью ключа, вставляемого в четырехгранное отверстие 1 одного из трех конических зубчатых колес 2 . Эти колеса сцеплены с большим коническим зубчатым колесом 3 . На обратной (плоской) стороне колеса нарезана многовинтовая спиральная канавка 4 . В отдельные витки этой канавки нижними выступами входят все три кулачка 5 . Когда ключом поворачивают одно из зубчатых колес 2, вращение передается и зубчатому колесу 3 . Вращаясь, оно посредством спиральной канавки 4 перемещает по пазам корпуса патрона одновременно и равномерно все три кулачка. При вращении диска со спиральной канавкой в ту или другую сторону кулачки приближаются или удаляются от центра, соответственно зажимая или освобождая заготовку.

Рис. 4. Устройство трех кулачкового самоцентрирующегося патрона: 1

— отверстие для ключа, 2 — малые конические зубчатые колеса, 3 — большое коническое зубчатое, 4 — спиральная канавка, 5 — кулачки

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

Читайте также:  Как сделать лопату на мотоблок своими руками

Устройство и принцип работы

Кулачки устройства плавно и одновременно перемещаются при помощи диска. На одной стороне этого диска выполняются пазы в форме архимедовой спирали, в которых располагаются нижние выступы кулачков. Другая сторона имеет коническое зубчатое колесо, которое сопряжено с тремя другими зубчатыми колесами.

Когда совершается поворот ключом одного из трех колес, диск также поворачивается за счет зубчатого сцепления. Благодаря спирали он перемещает одновременно и последовательно все три кулачка по пазам корпуса патронного механизма. В зависимости от того, в каком направлении происходит вращение диска, кулачки приближаются или удаляются от центра устройства, освобождая или зажимая деталь. Также трехкулачковое устройство нужно еще и для того, чтобы повысить износостойкость с помощью закалки.

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.

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.

Токарный

Патрон токарный кулачковый: описание, схема. Разновидности по типу зажима, фиксации, исполнению, классу точности. Как самостоятельно сделать патрон.

  • Общие понятия о токарных патронах
  • Предназначение
  • Классификация токарных патронов
  • По количеству кулачков в патроне
  • По типу зажима детали
  • По механизму фиксации заготовки
  • Термопатроны
  • Гидропатроны
  • Поводковые
  • Самозажимные
  • По типу исполнения
  • Цельный
  • Сборный
  • Накладной
  • Классы точности патрона
  • Класс Н
  • Класс П
  • Класс В
  • Класс А
  • По материалу изготовления
  • Чугун
  • Сталь
  • Конструкция патрона: схема и описание
  • Ключ
  • Пружина
  • Втулка
  • Стопор
  • Шестерня
  • Фланец
  • Диск спиральный
  • Кулачок обратный
  • Кулачок прямой
  • Корпус
  • Кулачки накладные
  • Самостоятельная сборка патрона по чертежам
  • Установка оправки
  • Установка самого патрона на шпиндель
  • Закрепление
  • Закрепление заготовки
  • Освобождение патрона

Патрон токарный кулачковый представляет собой необходимое комплектующее для токарного станка. От качества зажимного устройства зависит конечный результат работы. В частности, если патрон не будет давать наибольшее усилие зажима, то деталь может просто вылететь с переднего конца шпинделя. Устройство отвечает за точность центрирования, влияет на то, будут ли точно перпендикулярными оси обработки. Безусловно, к вопросу выбора комплектующего следует отнестись со всей серьезностью, так как оно определяет эффективность процедуры и качество получаемых деталей.

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.

image

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.

Некачественный патрон не будет держаться максимально крепко, в результате сильного механического движения он может слететь, с ним и заготовка. Патрон обеспечивает плавное передвижение крепления, при этом обрабатываемая деталь не будет смещаться относительно центра. В самом простом понимании слова патрон представляет собой механизм, который отвечает за вращение заготовки, делает ее обработку эффективной и ровной.

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.

image

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.

image

Трёхкулачковые

Оптимален для выработки шестигранных и округлых вариаций. Шунтирование происходит по трем бокам кулачков.

Четырёхкулачковые

4 х кулачковый патрон состоит из четверых узлов, которые функционируют независимо. Применяют для обработки прямоугольных и квадратных вариантов.

По типу зажима детали

Кулачки патронов разделяют на прямые и обратные. Практически не влияет на результативность. Подбирается в зависимости от типа входа патрона.

Читайте также:  Технические характеристики токарного станка ИТ-1М, схемы

Прямые

Зажим происходит внешний. Кулачки располагаются сверху и хватаются за деталь.

image

Обратные

Происходит зажим изнутри, с внутренней стороны. Обрабатываемый предмет выбирается полый, так чтоб была возможность зацепиться.

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.

image

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.

image

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.

image

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.

image

Накладной

Составные вариации, состоят из цветного металла, нержавеющей стали, черных металлов. Применяется для работы с масштабными проектами.

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.

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

Токарный патрон состоит из более чем десяти деталей. Эффективность и срок службы определяется качеством сборки и материалом изготовления комплекта деталей.

Читайте также:  Технические характеристики токарного станка 1м61, назначение и схемы

Ключ

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

Оправа надевается первой. Установка детали дает возможность закрепить патрон.

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.

На самодельный патрон устанавливается инструментарий. Проводится после проверки сборки болтами.

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.

Такое хранение обеспечит целостность патрона, так как его нельзя будет повредить механически, пыль не будет оседать в отверстии конструкции оборудования. Перед применением старый патрон смазывается и работает до 10 минут на плавном медленном ходу.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий