Виды токарных патронов, область их применения и особенности эксплуатации

Фиксация заготовки в токарном станке для ее дальнейшей обработки происходит с помощью токарного патрона. Этот элемент оборудования может иметь различную конструкцию, которая определяется функциональностью и технологическими требованиями.

Назначение и особенности эксплуатации

Токарные работы характеризуются высокой скоростью вращения детали. Поэтому к патронам предъявляются особые требования. Они устанавливаются на переднюю шпиндельную бабку станка, которая соединена с электродвигателем посредством коробки передач и раздаточной коробки.

Для выбора оптимальной модели необходимо знать основные технические характеристики, которыми обладают токарные патроны. Они во многом зависят от токарного станка, а также перечня выполняемых операций на нем. Поэтому методика выбора должна быть комплексной.

Существуют следующие эксплуатационные и технические параметры, согласно которым подбираются токарные патроны для станков:

• конструкция. Определяет способ фиксации заготовки, количество зажимных элементов, их расположение и возможность установки нескольких деталей;
• рабочие диаметры. К ним относятся наружный, присоединительного пояска, а также расположение и размеры крепежных отверстий;
• характеристики обрабатываемого изделия. Диапазон размеров: максимальный и минимальный диаметр (наружный и внутренний) в зависимости от способа крепления — на прямых или обратных кулачках. Учитывается максимально допустимая масса заготовки;
• диаметр отверстия в корпусе. Оно предназначено для установки прутка;
• пределы частот вращения токарного патрона.

Изделия этого класса относятся к сложным технологическим конструкциям. Для их изготовления применяются несколько типов материалов. Корпус делается из чугуна специальной марки, не ниже СЧ-30. Остальные компоненты изготавливаются из инструментальной стали, у которой предел прочности не может быть меньше 500 МПа.

Характеристики шероховатости патронов зависят от конкретного компонента. Так, для передней цилиндрической части этот показатель не может быть более 0,8. Рабочие поверхности обладают шероховатостью до 1,6.

Классификация токарных патронов

Цанговые

Этот тип крепежного элемента представляет собой втулку, в которой находится несколько осевых прорезей. В них расположены фиксирующие лепестки, количество которых различно и может составлять от 3-х до 6-ти штук.

Конструктивно токарный патрон этого типа состоит из подающей цанги, в которой находится втулка с разрезами, формирующими лепестки. Для фиксации заготовки устанавливается цельная зажимная цанга с лепестками пружинного типа. Для увеличения показателя сцепления происходит смещение цельной цанги относительно заготовки и лепестков.

Область применения токарных патронов цангового типа для станков:

• заточка сверл и фрез;
• обработка металлических прутков;
• использование для крепления заготовки с обратной поверхностью.

К недостаткам этого типа сверлильных патронов можно отнести относительно небольшие максимальные диаметры деталей, а также невозможность обрабатывать заготовки с большой массой.

Если конфигурация поверхности заготовки не соответствует размерам цангового патрона – необходимо применять специальные выравнивающие вкладыши.

Рычажные

До недавнего времени были самыми популярными типами креплений в токарных станках. Принцип действия основан на смещении кулачков с зажимами посредством движения двуплечего рычага. Для оптимизации настройки в конструкции есть гидропривод.

Главной характеристикой патронов этого типа является количество фиксирующих кулачок и степень их смещения на рабочем диске. Настройка положения заготовки является сложным процессом. В особенности если необходима нестандартная обработка.

Способы переналадки токарного патрона этого типа:

• одновременное смещение кулачков с помощью ключа. Он устанавливается в прорезь регулирования гидравлического привода;
• регулировка каждого кулачка в отдельности. Эта операция требует много времени и не каждая конструкция токарного патрона рычажного типа имеет такую функцию.

В процессе работы может наблюдаться незначительный люфт детали во время ее вращения. Поэтому рычажные фиксирующие компоненты станка применяются в основном только для черновой обработки.

Клиновые

Эта модель токарного патрона представляет собой усовершенствованную конструкцию вышеописанного рычажного механизма. Для обеспечения большей точности для каждого кулачка есть свой пневматический или механический привод.

Подобная конструкция применяется для выполнения точных операций по токарной обработке. Преимуществом ее эксплуатации является возможность смещения центра заготовки относительно оси вращения. Таким образом можно изготавливать детали сложной формы.

К особенностям работы с клиновыми токарными патронами можно отнести следующие факторы:

• сложность настройки;
• высокая точность выставляемых параметров, низкий процент погрешности обработки;
• надежность фиксации за счет равномерного распределения усилия давления на каждом кулачке.

Для токарных станков с блоком ЧПУ важна возможность быстрой перенастройки. Поэтому в подобном оборудовании используются специальные модели зажимных устройств, подключаемые к блоку управления.

К материалу изготовления клиновых патронов предъявляются особые требования. Зачастую обработка происходит на высоких оборотах, поэтому свойства фиксирующего устройства не должны измениться во время выполнения этого процесса.

Мембранные

Наиболее высокими показателями точности фиксации обладают мембранные модели токарных патронов. Мембраны из упругого материала крепятся к фланцу. После установки заготовки отключается гидропривод и деталь крепится с помощью расширения мембраны.

Для этой модели фиксирующего устройства характерно большое количество кулачков и низкая степень зажима. Поэтому мембранные патроны в основном используются для чистовой обработки, выполняемой на низких скоростях.

В видеоматериале показан пример установки и эксплуатации: