Характеристика и виды патронов для токарного станка по дереву

Технические характеристики, классификация и конструкция токарного кулачкового патрона

Наиболее удобные и функциональные. Работают как на сжатие, так и на разжимание, поэтому могут захватывать заготовку как снаружи, так и изнутри. Различаются количеством кулачков и механизмом их привода.В отличие от металлообработки, для точения дерева двух и трёхкулачковый патрон практически не применяется. Также не пользуются популярностью варианты со спиральным приводом и несъемными кулачками.Наиболее распространённый тип токарных патронов для работы по дереву – самоцентрирующиеся четырёхкулачковые, с реечно-винтовым механизмом передачи и сменными кулачками.На российский рынок они поставляются брендами Axminster, Jet, Barracuda и другими, менее известными компаниями.

Разновидности кулачков

По форме и назначению сменные кулачки для токарных патронов по дереву делятся на несколько типов, имеющих специальную маркировку:

• A, G, M – на сжатие, отличаются размером и глубиной захвата;
• D и F – действуют на разжимание;
• C и H – универсальные. Разная форма губок;
• для работы с мягким, чувствительным к сжатию деревом, используются кулачки с резиновыми креплениями.

Виды кулачков для токарных патронов

Токарный патрон – это основной элемент оснастки токарного станка, зажимное устройство обеспечивающее фиксацию заготовок на шпинделе. Применение патронов позволяет производить обработку на высоких скоростях вращения, обеспечивает точность установки и необходимое усилие зажима. Любой токарный патрон имеет в своей конструкции несколько кулачков, представляющих собой специальные зажимы для удержания и центрирования обрабатываемой заготовки. Их может быть 2, 3, 4 или 6 штук в зависимости от конструкции и размеров патрона. Кулачки изготавливаются из легированных высокопрочных сталей и предназначены для центрирования и фиксации заготовки в рабочей зоне.

Кулачки бывают следующих видов:

• прямые;
• обратные;
• мягкие или «сырые кулачки»;
• сборные.

Как выбрать кулачки для токарного патрона?

Токарный патрон — часть оснастки токарного станка, которая фиксирует заготовку на шпинделе. Использование патрона позволяет обрабатывать изделия на высоких скоростях, гарантирует точность установки детали и создает необходимое усилие зажима.

Патрон токарный трехкулачковый 250 мм

Каждый токарный патрон комплектуется несколькими кулачками, которые служат для удержания и центрирования заготовки. Кулачков может быть разное количество (2, 3, 4, 6) в зависимости от конструкции и размеров патрона.

В этой статье мы расскажем, какие виды кулачков для токарных патронов существуют и как выбрать оснастку под конкретный патрон.

Патрон токарный: назначение, виды и особенности выбора

Патроны различаются по своему строению, функционалу и рабочему предназначению. Всего выделено несколько признаков, по которым происходит классификация патрона:

• Метод крепежа к станку – на шпиндель станка, на фланец шпинделя станка, или через переходный фланец.
• Установка кулачков – прямая установка на фланец шпинделя, или же установка с независимым перемещением.
• Вариант крепежа обрабатываемого предмета – метод ручной фиксации или механика (пневматический или гидравлический привод).

Агрегатные элементы изготавливаются из обработанной закалённой стали, иногда из чугуна. Каждый из них различается по конструктивным особенностям и сфере применения.

По ГОСТ 1654-86 всего выделено 4 (четыре) класса рабочей точности — А — (особо высокая), В — (высокая), П -(повышенная) и Н — (нормальная).

Также данный элемент станка различается по количеству кулачков (от 2 до 6), метод крепежа (внешняя или внутренняя поверхность), структура и сборка (накладные, разборные или целостные), станочный привод (механический или ручной).

Основные характеристики

Патроны различаются по своему строению, функционалу и рабочему предназначению. Всего выделено несколько признаков, по которым происходит классификация патрона:

• Метод крепежа к станку – на шпиндель станка, на фланец шпинделя станка, или через переходный фланец.
• Установка кулачков – прямая установка на фланец шпинделя, или же установка с независимым перемещением.
• Вариант крепежа обрабатываемого предмета – метод ручной фиксации или механика (пневматический или гидравлический привод).

Агрегатные элементы изготавливаются из обработанной закалённой стали, иногда из чугуна. Каждый из них различается по конструктивным особенностям и сфере применения.

По ГОСТ 1654-86 всего выделено 4 (четыре) класса рабочей точности — А — (особо высокая), В — (высокая), П -(повышенная) и Н — (нормальная).

Также данный элемент станка различается по количеству кулачков (от 2 до 6), метод крепежа (внешняя или внутренняя поверхность), структура и сборка (накладные, разборные или целостные), станочный привод (механический или ручной).

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.

Для того, чтобы подобрать токарный патрон к станку, необходимо знать следующие данные:

1. Наружный диаметр патрона.
2. Количество кулачков в патроне (2,3,4,6);
3. Исполнение (с цельными кулачками, со сборными);
4. Тип посадки (c цилиндрическим центрирующим пояском и креплением через промежуточный фланец, с креплением непосредственно на фланцевые концы шпинделей под поворотную шайбу по ГОСТ 12593-93, с креплением непосредственно на фланцевые концы шпинделей по ГОСТ 12595-93, с креплением на фланцевые концы шпинделей типа Кэмлокк по ГОСТ 26651);
5. Диаметр посадочного отверстия;
6. Диаметр расположения крепежных отверстий;
7. Количество крепежных отверстий.

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 пневмоприводом, 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 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.

Виды и назначение токарных кулачков

Все кулачки токарные делят по конструкции на несколько типов:

1. прямые для фиксации детали с внешней стороны;
2. накладные для закрепления заготовок большого диаметра;
3. обратные для фиксации детали изнутри;
4. сборные, имеющие специальную рейку, на которой крепится накладной кулачок.

Виды кулачков для токарных патронов с основными характеристиками

Прямые кулачки

Для фиксации деталей обычно применяют прямые кулачки. У каждого из них есть по две ступени для крепления деталей способом «на разжим» и по одной призме, работающей на сжатие. Рабочие площадки ступеней кулачков, в которые упираются торцы обрабатываемой заготовки, устраняют биение.

С помощью прямых кулачков для токарного патрона крепят:

1. малоразмерные детали (поверхностью призмы — за внешнюю сторону детали);
2. крупноразмерные детали (поверхностью ступеней — полые заготовки).

Изображение и схема прямого кулачка

Обратные кулачки

Обратные кулачки для токарного патрона по конструкции противоположны прямым и используются для крепления «на сжатие» наружной стороны деталей с большим диаметром. Внешние поверхности этих кулачков можно использовать для установки вспомогательной крепящей базы, работающей «на разжим» внутренней поверхности заготовки.

Изображение и схема обратного кулачка

Сырые кулачки

Имеют второе название — «мягкие кулачки» — и используются как заготовки для растачивания детали под нужный диаметр с последующей термической обработкой. Сырые кулачки изготавливают токари, используя в качестве материала сталь или цветные металлы. В отличие от других видов кулачков, эти не закаливают (отсюда и взялось название).

Сырые кулачки крепят к рейкам, которые идут в комплекте с патроном. Накладные сырые кулачки изготавливают по форме и размерам деталей, чтобы обеспечить необходимую точность центрирования.

Изображение и схема сырого кулачка

Сборные кулачки

Сборные кулачки для токарного станка также называют универсальными и составными. Оснастка состоит из двух частей:

1. нижней, которая представляет собой рейку с гребенками и движется по спиральному диску;
2. верхней накладки со стандартной закалкой рабочей зоны.

Накладки по конструкции представляют собой реверсивные кулачки (прямые-обратные). Чтобы поменять вид оснастки, достаточно выкрутить по два болта на каждом кулачке, развернуть его нужной стороной и вновь зафиксировать болтами на рейке.

Благодаря универсальности сборные кулачки сокращают время на подготовку к обработке деталей, когда в ходе операций необходимо часто менять обратный кулачок на прямой и назад. Есть один нюанс: использование универсальной оснастки вызывает погрешность, поэтому применять ее стоит только на токарных патронах диаметром 250 и более миллиметров. В этом случае относительной погрешностью можно пренебречь, а трудозатраты на переустановку детали снизятся в разы.

Изображение и схема сборного кулачка

Патроны двух- и трехкулачковые универсальные пневматические

Преимущества и технические характеристики токарного станка тв 7м

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, d1, d2 и S — рекомендуемые.

Патроны двухкулачковые самоцентрирующие рычажные

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

d2 Винты

Принцип работы и особенности

Патрон ставится в универсальный или узкоспециализированный станок. Нужен он для монтажа элементов на оси шпинделя. Они дают надёжный захват заготовочного предмета, и заодно улучшают зажим при высоких оборотах.

Эксплуатируются в чистом сухом месте, все химические жидкости, провоцирующие коррозию, удаляются для сохранности патрона. Затем перед работой все стяжные болты закручиваются до упора гаечным ключом. Следующее действие — это крепёж патронного элемента в токарный агрегат, болты затягиваются гайками и включают станок.

Для того чтобы закрепить заготовку на станке, чаще всего применяют патрон с двумя или тремя кулачками. При этом есть детали с независимым движением кулачков.

Эти самые зубцы двигаются вместе в радиальную сторону, за счёт чего происходит удержание заготовки в зоне обработки.

Кулачки перемещаются посредством диска, который на одной своей части имеет пазы «архимедова спираль», а с другой стороны, находится коническое зубчатое колесо, взаимодействующее с остальными колёсами.

Через ключ начинает двигаться первое колесо, а заодно начинает работу диск, который одновременно двигает кулачки. Если они движутся ближе к середине патрона, то заготовка сжимается, если же наоборот, отдаляются, то заготовка освобождается.

Материалы изготовления и требования

Ко всем кулачкам для патронов токарных станков предъявляются высокие требования по прочности и износостойкости. По этой причине изделия изготавливают из легированных марок стали. Зажимающие поверхности и зубья кулачков подвергают процедурам закалки и цементации, после чего тщательно шлифуют. Накладные кулачки, которые используются для фиксации на токарном станке заготовок больших размеров, производят из стали и цветных металлов и не подвергают закалке.

Высокие требования к изготовлению кулачков имеют разумное обоснование. Любой токарный патрон при обработке детали обеспечивает надежную фиксацию заготовки и оказывает возрастающее усилие на сжатие заготовки при увеличении крутящего момента. Кулачки удерживают заготовку в неизменном положении и не дают ей сорваться, что сводит риск уменьшения производительности и поломок к минимуму.

Упорные центры

Агрегаты бывают двух видов – упорным и поводковым. Упорный вид ставится в переднем узле токарного агрегата и образовывают усилие. Для контакта с рабочим материалом есть зазубрины.

Второй вид базируется в заднем узле, он держит заготовку. Бывает неподвижный и вращающийся тип. Присутствует в упорном центре и конус инструментальный.

Классификации

Условно делятся на две группы:

1. Кулачковые. Подвижные сегменты (кулачки), производят фиксацию детали. Отличаются друг от друга конструкцией и назначением.
2. Цанговые. В зависимости от принятия рабочего положения цанговый патрон для токарного станка, закрепляющей деталь в нужном положении, токарные патроны этого типа различают:

• с выдвижной цангой;
• неподвижной цангой;
• втягиваемой цангой.

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.

Применяется патрон для крепления:

• сложных фасонных деталей;
• нецилиндрических и несимметричных заготовок.

Трехкулачковый

Механизм фиксации 3-кулачкового патрона производится:

• с реечным механизмом;
• со спиральным диском.

Реечный

Точнее, патрона со спиральным диском, имеет более мощный зажим заготовки. Может применяться в мелкосерийном или штучном производстве.

Четырехкулачковый

Четырехкулачковый патрон применяется при обработке несимметричных заготовок. Позволяет проточить деталь вне центра или при расточке отверстий по разным осям.

Изделие крепится двумя парами независимых держателей во взаимоперпендикулярных плоскостях и обеспечивает полное совпадение оси шпинделя с обрабатываемой поверхностью.

Кулачок может быть цельным или сборным. Патрон со сборным кулачком имеет основание и насадной кулачок. Сборный кулачок размещен в пазе основного элемента и имеет свободное радиальное перемещение без потери устойчивости.

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.

Планшайбы

Планшайба для токарного станка — это деталь из металла, с пазами для саморезов. Устанавливается с помощью резьбы и болтов. Имеют разный диаметр, зубцы или дополнительные элементы.

Применяются в заточке кастрюль, чашек, и подобной продукции. Работа планируется так, что часть дерева, в которую врезаются шурпы, после обработки удаляется.

ГОСТы, которые регулируют параметры кулачков для токарных патронов

Основные документы, которые описывают размеры и другие параметры кулачков токарных, — ГОСТ 1654-86, ГОСТ 2675-80, ГОСТ 3890-82 и ГОСТ 24351-80. В стандартах прописаны материалы изготовления патронов и кулачков для них, а также разрешенные уровни допусков. Кроме того, в ГОСТ 1654-86 дается информация о маркировке патронов и кулачков.

В частности, на самих патронах указывают:

1. обозначение и класс точности патрона;
2. товарный знак предприятия-изготовителя;
3. заводской номер и год изготовления патрона;
4. номер пазов.

А на токарных кулачках указывают:

1. номера, соответствующие номерам пазов;
2. допустимую частоту вращения;
3. максимальные размеры закрепляемой детали;
4. суммарную силу зажима.

Дополнительные приспособления

При особо тонкой работе пригодятся железные крепёжные колечки. При должном опыте они изготавливаются вручную. Ещё есть винтовые вставки, они вкручиваются в отверстия заготовки.
Помимо этого, есть приспособления для специфической обработки:

• С независимой регулировкой – для эксцентриковой обработки.
• Цилиндрические – по окружности трубки находятся резьбовые держатели.
• Тисочные – эксплуатация с прямоугольными заготовками.
• Вакуумные – обрабатывает давлением воздуха из насоса. Применяется в чистовой обработке.
• Сверлильные – фиксирует сверло.

Изготовление токарного патрона своими руками

Увы, дома сделать эту деталь невозможно. Здесь требуется специализированное оборудование.

Основные размеры и обозначения

Размеры трехкулачковых патронов. Нормируется по ГОСТ 2675-47:

• номинальный диаметр: от 80 (мм) до 630 (мм);
• внутренний диаметр: от 16 (мм) до 190 (мм);
• ширина: от 50 (мм) до 125 (мм);
• ширина кулачков: от 12 (мм) до 60 (мм).

Размеры четырехкулачковых патронов:

• диаметр патрона: от 80 (мм) до 1000 (мм);
• наружный диаметр присоединительного конуса: от 82.563 (мм) до 285.775 (мм);
• размер шпинделя станка: от 5 (мм) до 15 (мм);
• диаметр проходного отверстия: от 40 (мм) до 200 (мм).

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

• [3] — количество кулачков;
• [200] — наружный диаметр патрона, мм;
• [33] — характеристика, определяемая типом, исполнением, наружным диаметром патрона;
• [14] — Модификация;
• [П] — класс точности.

Патроны трехкулачковые поводковые

Патроны трехкулачковые поводковые предназначены для крепления заготовок, устанавливаемых в центрах.

Передний центр 1 неподвижно закреплен в патроне. Предварительную настройку кулачков 2 на заданный размер производят перестановкой их по рифленой поверхности. Благодаря шарнирному соединению тяги 4 с муфтой 5 кулачки могут самоустанавливаться, чем достигается равномерность зажима заготовки. Соотношение плеч рычага 3 составляет 1 : 2,5. Устанавливают на переходном фланце.

Заключение

Техническая часть токарного ремесла может показаться сложной, особенно непосвящённому человеку. Прочтя нашу статью, вы разобрались, что такое патрон, для чего он нужен, чем отличается и как с ним начать работу.

Возможно, даже попробуете сделать своими руками. Удачи вам в вашем ремесле!

Как собрать по чертежам самостоятельно

Для работы по металлу новичку собрать самопальный патрон можно, но весь процесс станет головной болью из-за поисков, нестыковок, ошибок и т. д. Сделать токарный патрон для обработки дерева гораздо доступнее, хотя и не проще, как может показаться.

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.