Технические характеристики и назначение различных видов токарных патронов

Токарные патроны выполняют роль зажимных устройств, фиксаторов заготовки в процессе металлообработки на токарном станке. От надежности фиксации зависит безопасность в первую очередь работников, а также расположенного рядом оборудования, поскольку слабо закрепленная деталь может с высокой скоростью вылететь из патрона. Кроме того, качественное крепление заготовки гарантирует точное соответствие изделия положениям конструкторско-технологической документации. В этом материале мы расскажем о разнообразии конфигураций токарных патронов.

Токарные патроны

Требования к производству токарных патронов

Набор деталей патрона варьируется от модели к модели. Так, кулачковый самоцентрирующийся патрон состоит из корпуса, спирального диска, реек, кулачков, основания и крепежных винтов кулачков, деталей опорных подшипников. Требования к качеству составных частей патрона изложены в ГОСТ 1654–86. Поверхности деталей проходят термическую обработку для повышения показателей твердости по шкале Роквелла (HRC).

Положения Государственного стандарта ограничивают виды сырья, применяемого при производстве патронов для токарных станков:

• марками чугуна не ниже СЧ-30 (серый чугун с устойчивостью к механическому напряжению от 300 мПа);
• марками стали с показателем устойчивости к механическому напряжению от 500 мПа.

Стальные патроны рассчитаны на более высокое количество оборотов шпинделя — иными словами, обработка заготовок происходит быстрее.

Технические различия в изготовлении токарных патронов отражаются на классе точности оснастки, который должен соответствовать ГОСТ 1654-86:

• Класс А  — особо высокая точность.
• Класс В  — высокая точность.
• Класс П  — повышенная точность.
• Класс Н  — нормальная точность.

Отметим, что токарным станкам также присваиваются (см. ГОСТ 8-82) буквенные классы, характеризующие геометрическую и обрабатывающую точность оборудования.

Типы крепления патрона к шпинделю

Выбирая токарный патрон, обратите внимание на конструкцию шпинделя (оси вращения) вашего токарного станка.

• Фланцевый конец шпинделя условно универсален, он допускает установку на вал широкого ряда патронов. Крепление происходит посредством поворотной шайбы, замков типа camlock или винтами со сквозным прохождением через корпус зажимного устройства.
• Наличие резьбы на торце шпинделя предполагает установку промежуточного фланца (его часто ошибочно именуют планшайбой) с центрирующим пояском. Точность центрирования патрона в данном случае несколько ниже, чем на станках с фланцевыми концами шпинделей.

Типоразмер патрона должен соответствовать типоразмеру крепежных элементов шпинделя. Типоразмер промежуточного фланца коррелирует с диаметром патрона.

Типы зажимных механизмов токарного патрона

Принципиальный момент при подборе токарного патрона — определение предпочтительного способа фиксации для номенклатуры заготовок, подлежащих обработке на станках вашего производства. Так, прутковые заготовки малого диаметра следует закреплять в цанговом патроне. Круглые на срезе изделия и заготовки с шестью гранями крепятся трехкулачковыми патронами, а прямоугольные — четырехкулачковыми.

Рассмотрим классификацию патронов по типу зажимного механизма подробнее.

• Самоцентрирующийся патрон. Центровка происходит непосредственно в процессе крепления устройства на шпиндель. Наиболее распространенный тип зажимного механизма с простой переналадкой под различные диаметры.
• Патрон с независимым перемещением кулачков. Предназначен для точения заготовок сложной формы и деталей со смещенным относительно оси вращения станка центром.
• Цанговый патрон. Здесь функцию кулачков выполняет втулка с «лепестками». На подобных приспособлениях крепятся прутки и другие заготовки, имеющие форму цилиндра.
• Гидро- и термопатрон. Фиксация требует нагрева инструмента или воздействия воды под давлением. Термопатроны и гидропатроны имеют эксплуатационные ограничения (например, могут понадобиться специальные устройства для охлаждения устройства), сужающие сферу их применения.

Большинство патронов в перечне, приведенном выше, — кулачковые. Зажим заготовки по внутренней или внешней поверхности осуществляется в процессе расхождения или сближения кулачков, количество которых также зависит от особенностей обрабатываемых изделий.

• Двухкулачковый патрон.  Подходит для серийного производства негабаритных асимметричных изделий.
• Трехкулачковый патрон. Универсальная конструкция, одна из наиболее востребованных на рынке. Используется для фиксации трубчатых форм различных диаметров и шестигранных заготовок.
• Четырехкулачковый патрон. Обеспечивает качественную фиксацию заготовок сложной асимметричной формы.
• Шестикулачковый патрон. Жесткая степень фиксации сочетается с отсутствием деформаций заготовки (например, тонкостенной шестерни), поскольку механическое усилие распределено равномерно по нескольким точкам зажатия.

Виды приводов токарных патронов

Время, затрачиваемое на переналадку патрона под заготовку той или иной конфигурации, может иметь значение в мелкосерийном производстве, когда требуется регулярное изменение диаметра захвата заготовки. Каким образом происходит переналадка у патронов с различными приводами?

• Ручной привод. Мастер меняет положение крепежных деталей патрона с помощью ключа, как правило, идущего в комплекте с приспособлением.
• Механизированный пневматический привод. Пневматические патроны выпускаются для автоматических токарных станков.
• Механизированный гидравлический привод. Патрон с высокой точностью центрирует заготовку. Его диаметр обычно превышает 200 мм.

Автоматизация процесса фиксации заготовки с постоянным и программируемым механическим напряжением позволяет добиться расчетной производительности металлорезки: изменение положения кулачков в режимах «на сжим/на разжим» ускоряется. Ручной привод, в свою очередь, находит применение на станках универсальной направленности, обрабатывающих партии однотипных изделий.

Виды кулачков для токарных патронов

Производители поставляют патроны с полным комплектом кулачков, позволяющих производить различные работы по металлообработке с фиксацией заготовки в нужном положении. Если вам необходимо заменить износившиеся кулачки, рекомендуем перед покупкой проконсультироваться со специалистами «РДА Групп» и ознакомиться с общими характеристиками деталей оснастки.

По своей конструкции они подразделяются на прямые (используются для фиксации и по внешней, и по внутренней поверхности заготовки) и обратные (фиксация по внешней поверхности заготовки).

Накладной кулачок — часть сборной детали, состоящей из рейки и закрепляемого на ней винтами реверсивного кулачка. Он упрощает обработку заготовок большого диаметра. Накладные кулачки как правило сырые, «мягкие», не деформируют заготовку, не оставляют на ней вмятин и подлежат расточке под специфические параметры изделия. Цельные кулачки, напротив, изготавливаются из закаленной стали.

Крайне нежелательно переставлять кулачки с одного патрона на другой, если вы не готовы растачивать их, пытаясь приспособить к техническим характеристикам некомплектного элемента оснастки. При утере или износе деталей советуем приобрести новые кулачки. Таким образом снижается риск порчи нескольких изделий или целых партий из-за недостаточного смыкания граней кулачков.