Патрон токарный назначение виды и особенности выбора

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).

Патроны двухкулачковые самоцентрирующие рычажные

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

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.

Лучше всего запускать агрегат на малых оборотах, дабы проверить прочность сборки и заодно откалибровать значения торцевого и радиального биений на холостом ходу.

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.

Патроны поводковые с утопающим центром

Патроны поводковые с утопающим центром предназначены для закрепления деталей по наружной необработанной поверхности с одновременным центрированием подведенным центром 1. Давлением детали центр утепляется и обеспечивает досылку ее торца до упора в базовую поверхность гайки 2.

Запирание центра при зажиме осуществляется автоматически кулач­ками 5, которые сообщают сухарям 4 и ползунам 5 вращение (относи­тельно оси патрона). Благодаря наклонным пазам ползунам сообщается поступательное движение вдоль оси пазов. При этом сухари перемещаются по наклонным пазам и досылают кулачки до упора в гайку 2.

D d зажима H
mах min
170 50 10 70
220 70 20 90
  • Патроны и оправки мембранные
  • Оправки конусные цельные
  • Оправки и пробки для установки и крепления заготовок по наружной обработанной поверхности
  • Оправки и пробки для установки и крепления заготовок по внутренней обработанной поверхности
  • Оправки и пробки для установки и крепления заготовок по внутренней необработанной поверхности
  • Оправки и патроны для крепления заготовок по резьбовой поверхности
  • Центры вращающиеся
  • Тиски машинные
  • Столы станочные
  • Стойки станочные
  • Делительные устройства для станков
  • Кондукторы и подставки для накладных кондукторов
  • Приспособления захватные к автоматическим линиям

Кулачковые токарные патроны

Часть разновидностей патронов по количеству кулачков мы рассмотрели выше, однако видов самих патронов гораздо больше.

Разновидности кулачков

Всего насчитывается 5 самых востребованных конструкций, все они кулачковые, но для разных задач и типом работы:

  • Рычажный тип. Наиболее часто встречающийся вид. Применяется для грубой черновой работы. Кулачки и зажимы двигаются за счёт двухплечевого рычага. Совместим с гидроприводом. Настройка патрона сложная.
  • Самоцентрирующийся тип. Также часто можно встретить этот вид патрона, на его примере мы выше описали работу станка – заготовка центруется кулачками, кулачки двигаются за счёт движения диска, на котором сделаны пазы по типу «архимедова спираль». Усилие зажима обеспечивается механикой. Точная и надёжная конструкция.
  • Клиновый тип. Данный вид является глубокой модернизацией рычажного вида патрона. После внедрения отдельных пневматических и механических приводов, значительно выросла точность обработки. Способен обработать предмет практически любой сложности. Имеет режим смещения оси заготовки от центральной оси станка. Однако он сложен в настройке и требователен к качеству производства.
  • Цанговый тип. Патрон, позволяющий оперативно и крепко зафиксировать заготовку. Современные агрегаты лёгкие в настройке. Особенность строения в том, что роль кулачков здесь выполняют зажимные лепестки. Лепестков размещено от двух до шести штук, исходя из диаметра патрона. Заготовка жёстко фиксируется, а радиального биения практически нет. Цанга очень долговечна, сама по себе это втулка с осевыми прорезями.
  • Мембранный тип. Данный тип может похвастаться высокоточной обработкой и крепежа заготовки. Состоит из механизма, на фланце которого находится мембрана из пружинистого материала. Зажимы состоят из своеобразных сменных губок. Их 3–8 штук. Работает с пневмоприводом. Требует от человека повышенной осторожности в работе. Деталь сломается, если переборщить с давлением. Однако сама мембрана прочно удерживает губками заготовку.

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.

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.

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.

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.

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.

Вакуумный патрон по дереву своими руками

Вам потребуются: резиновый шланг, подшипник по диаметру шланга пылесоса, пылесос, обычная планшайба, хомут, крепкая широкая доска, текстолит.

Из текстолита точится втулка – одна сторона равна диаметру подшипника, другая же шпинделю. Втулка прессуется в подшипник на клей. Затем подсоединяется к пылесосу шлангом, и скрепляется хомутом.

Из доски вырезают диск, приделывают на планшайбу и обтачивают. На верхней части для плотного контакта клеят тонкую резину. В середине делается отверстие для воздуха. Такой патрон имеет прижимную силу 30-60 кг.

Патроны трехкулачковые поводковые

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

Источник

Кулачковый механизм: схема, применение, эксцентриситет

Кулачковый механизм служит для преобразования вращательного движения в линейное перемещение малой амплитуды. Вращающаяся его деталь — диск с выступом, закрепленный на ведущем валу, называется кулачок при вращении выступ толкает либо толкатель, если необходимо получить поступательное перемещение, либо коромысло, если требуется качательное движение. Такие механизмы широко применяются в двигателях внутреннего сгорания, измерительных приборах, швейных машинках, различных регуляторах и многих других устройствах.

Кулачковые механизмы

Устройства применяются при необходимости преобразования вращения ведущего вала в линейное перемещение небольшой амплитуды. Основные элементы механизма следующие:

  • ведущий вал;
  • закрепленный на нем (или являющийся его частью);
  • фасонный диск с выступом;
  • толкатель, движущий в направляющих, обеспечивающих линейность его движения.

Фасонный диск (он называется также кулачком) – это активный элемент кинематической пары. Исполнительным элементом служит толкатель. Иногда движение передается через качающиеся на параллельном валу коромысло.

Одним из основных параметров у механизмов с толкателем является эксцентриситет — ось толкателя смещается относительно оси кулачка.

Принцип работы кулачкового механизма прост:

при вращении кулачка в плоскости толкателя он поворачивается своим сечением с большим радиусом, оказывая давление на толкатель и вынуждая его к линейному движению. Это перемещение происходит до тех пор, пока не будет достигнута вершина кулачка. После его прохождения давление на шток начинает ослабевать вплоть до достижения минимального радиуса диска. Шток возвращается обратно под действием пружины. Цикл повторяется.

Читайте также:  Установка фильтра для воды во Владимире

Особенностью кулачковой пары является ее необратимость. Кривошипный механизм может преобразовывать движение в обе стороны. Так, в бензиновом или дизельном двигателе во время рабочего хода продольный ход поршня преобразуется во вращение коленвала. Во время такта выпуска накопленная инерция вращения маховика вращает коленвал, и кривошипный механизм превращает его в обратный ход поршня, вытесняющего остатки продуктов сгорания рабочей смеси из цилиндра.

Кулачковая пара такой обратимости не имеет, поскольку отсутствует жесткая связь между элементами. Толкатель совершает обратное перемещение под действием возвратной пружины.

Самым широко распространенным примером кулачкового механизма служит распределительный механизм в двигателе внутреннего сгорания. Кулачки распредвала напрямую или через коромысла открывают в определенном порядке клапаны цилиндров. Закрываются они возвратными пружинами.

Чтобы спроектировать действующее устройство, необходимо провести ряд расчетов, для синтеза кулачкового механизма построить передаточную диаграмму.

Виды кулачковых пар

Разработано множество различных видов кулачковых механизмов. Они объединяются по разным признакам.

По основной функции:

  • приводящие исполнительный орган в движение по определенной траектории;
  • обеспечивающие простое перемещение (линейное или качающее) толкателя на заданное расстояние.

По пространственной конфигурации:

  • плоские, все траектории лежат в одной плоскости;
  • пространственно кулачковый механизм, двигается по сложным траекториям.

По типу толкательного механизма различают:

  • плоский;
  • дисковый;
  • ролик;
  • сферический;
  • остроконечный.

По траектории его движения:

  • линейные;
  • качающиеся.

По траектории кулачка:

  • линейная;
  • качающееся;
  • вращение (винтовое движение).

Кулачковый механизм с роликовым толкателем по признаку смещения осей подразделяется на:

  • аксиальные (ось вращения диска находится в плоскости толкателя)
  • дезаксиальные оси вращения и линия движения толкателя разнесены в пространстве.

Дистанцию такого разнесения называют дезаксиалом (e).

Кулачковые регулировочные механизмы часто строятся по дезаксиальной схеме.

Достоинства кулачковых механизмов

Основным преимуществом устройства считается его способность реализовать весьма сложные пространственные траектории движения толкателя. Кроме того, движение можно строго регулировать по временным фазам, зависящим от угла поворота ведущего вала. При этом конструкция его весьма проста в работе и обслуживании.

Такой функциональности весьма сложно, а в ряде случаев- просто невозможно достичь с применением других типов механических конструкций.

Еще одним важным преимуществом конструкции над, скажем, электронными системами управления с электрическим или гидравлическим приводом, является ее исключительная надежность. Это очень важно в тех конструкциях, где требуется достичь точного многократного повторения одних и тех же движений, таких, как двигатель или швейная машинка.

Недостатки кулачковых механизмов

Самым заметным минусом служит сложность и высокая себестоимость производства деталей механизма. Наиболее трудоемким является изготовление управляющего профиля. Технологический процесс начинается с отливки заготовки из высокопрочных стальных сплавов, обладающих особой устойчивостью к переменным механическим напряжениям, истиранию и перепадам температуры. Далее требуется провести высокоточную механическую обработку с последующей шлифовкой и полировкой поверхностей. Упрочнение рабочей поверхности достигается термообработкой и цементацией. Такие распредвалы или кулачки привода масляного насоса обходятся дорого, но зато смогут отработать сотни тысяч километров пробега.

Еще одним минусом считается небольшая нагрузка, которую может толкнуть толкатель. Это происходит из-за большого трения в сопряжении пары, кроме того, возникают значительные боковые нагрузки на шток. Этот недостаток ограничивает мощностные возможности исполнительного органа устройства.

Для борьбы с этим недостатком используют роликовый толкатель, размещенный на шариковом или игольчатом подшипнике. Для крупных двигателей с большим диаметром клапанов и мощными возвратными пружинам используют коромысленную схему. Разная длина плеч коромысла работают как рычажная система, трансформируя больший ход на одном плече в большее усилие на другом.

Основные параметры кулачкового механизма

Наиболее важными параметрами устройства, определяющими его рабочие качества, служат:

  • наибольший ход толкателя (ход плеча коромысла);
  • наибольшая скорость поступательного перемещения;
  • траектория исполнительного органа.

Кроме того, в расчете участвуют и такие характеристики, как:

  • скорость вращения приводного вала;
  • заданное усилие на исполнительном органе;
  • период работы, у большинства схем принимается равным полному обороту вала (2π);
  • фазовыми углами Θ

Фазовые углы различаются на следующие:

  • фаза удаления Θу – угол, при повороте вала на который происходит максимальное перемещение толкателя между его крайними положениями;
  • фаза верхнего стояния Θв.в- угол максимального удаления толкателя от оси кулачка;
  • фаза сближения Θс соответствует перемещению толкателя из дальнего в ближнее положение, противоположна по смыслу фазе удаления, но не обязательно равна ей по величине;
  • фаза нижнего стояния Θ н.в — соответствует минимальному удалению и по смыслу противоположна Θ в.в.

Если сложить все фазовые углы, должна получиться полная окружность

Θ = Θу + Θв.в + Θс + Θн.в =2π.

Рабочий ход складывается из первых трех фаз:

Холостой ход образуется из фазы нижнего стояния:

Каждой фазе работы ставится в соответствие один из профильных углов Σ: Σу; Σв.в; Σс; Σн.в.

Обычно фазовый и профильный угол для каждого состояния не равны между собой

Расчет кинематики кулачкового устройства базируется на линейных и угловых размерах его компонентов. Соотношение между ними называют законом выходного звена кинематической схемы.

Его выражают как функцию от текущего угла поворота вала, он учитывает все свойства структуры системы и ее проектных характеристик:

S =f(Θ), где Θ – угол поворота ведущего вала.

Закон выходного звена можно получить двумя методами:

  • расчетно-аналитическим;
  • графоаналитическим.

Расчетно-аналитический способ существенно более точен, но требует сложных расчетов. Его используют как основной при проектировании ответственных механизмов.

Графоаналитический способ вычисления закона проще в исполнении и значительно более нагляден. Его используют для простых устройств и как способ предварительной оценки пред проведением расчетно- аналитических вычислений.

С развитием средств вычислительной техники и программного обеспечения сложности расчетно- аналитического метода отошли в прошлое. Средства трехмерного параметрического моделирования и кинематической симуляции, предлагаемые всеми ведущими производителями программных продуктов семейства CAD- CAE, позволяют одновременно проводить графическое моделирование и аналитические расчеты, существенно облегчая работу конструктора.

Классический графоаналитический способ реализуется:

  • построением кинематических диаграмм;
  • формированием кинематических планов с применением заменяющего механизма.

Чертеж его представляет собой упрощенную модель, содержащую лишь низшие пары. Их отличительное свойство заключается в том, что они обладают в фиксированных положениях ведущего звена теми же значениями координат, скорости и ускорения, как и у моделируемых ими компонентов высшей пары.

Во время построения упрощенной модели следует следить за тем, чтобы сохранялись законы движения ведущего и ведомого элементов кулачкового устройства, а также относительное положение их осей.

Пара высшего порядка моделируется связанной двойкой низших пар. Вследствие этого в схеме возникает фиктивное третье звено, а вместо схемы кулачковых механизмов подставляют эквивалентную схему рычажной системы.

Обычно функция движения выходного звена имеет вид второй производной расстояния по углу положения вала либо по времени. Тогда она имеет физический смысл ускорения, и для графического моделирования применяют способ построения кинематических диаграмм.

Назначение и область применения

Кулачковый механизм превращает вращение в линейное перемещение малой амплитуды. На практике это короткое линейное движение используется для выполнения следующих операций:

  • сцепление или расцепление частей механизма;
  • открытие или закрытие клапана;
  • возвратно- поступательно движение какого-либо исполнительного органа изделия;
  • повторение исполнительным органом наперед заданной в конфигурации поверхности кулачка сложной пространственной траектории.

Эти операции находят применение в следующих устройствах и системах:

  • управление клапанами двигателей внутреннего сгорания;
  • топливные и масляные насосы;
  • приводы гидравлических и пневматических тормозных систем;
  • распределитель зажигания в устаревшем карбюраторном двигателе;
  • привод перемены передач в трансмиссиях мотоциклов и другого двухтактного транспорта;
  • швейные машины;
  • музыкальные механизмы: механический орган, шарманка, шкатулка и т. п.;
  • транспортно- технологические машины;
  • таймеры с механическим приводом;
  • сельскохозяйственные механизмы, комбайны, осуществляющие уборку и сортировку корнеплодов или злаков;

Кроме того, широчайшая область использования кулачковых пар лежит там, где требуется не погасить, а, наоборот, создать вибрацию. Они находят применение в вибромашинах, служащих для уплотнения грунта или бетонных полов в строительстве. Горная техника, используемая при добыче рудных материалов, также производит сортировку тонких фракций на вибростолах, приводимых в движение кулачковыми парами.

Еще одна важная сфера применения – точные измерительные приборы и средства механической и электромеханической автоматизации. Контактный манометр и многие другие прецизионные приборы широко используют кулачковые пары для передачи вращения стрелки на шток, замыкающий контактные группы.

Используются кулачковые устройства в малых и средних металлообрабатывающих станках для переключения передач, периодического перемещения рабочих органов.

В производственных технологических установках в химической, пищевой и фармацевтической промышленности устройства используются для дозированной подачи сыпучего сырья к месту дальнейшей переработки.

Несмотря на стремительное совершенствование электронных средств управления, старая проверенная кулачковая пара уверенно удерживает свои позиции там, где требуется многократно повторять однообразные движения с высокой точностью.

Источник

Крепление заготовок на токарном станке и установка резца

Крепление заготовок на токарном станке происходит в зависимости от формы заготовки и ее длины, поэтому она может быть закреплена на токарном станке в патроне, в центрах, на планшайбе или на оправке. Наиболее распространен способ крепления заготовок на токарно винторезных станках, либо только в патроне (рис. 1, α), если длина заготовки невелика, либо с поддержкой ее задним центром (рис. 1, б), когда длина ее значительна по сравнению с диаметром. Различают патроны самоцентрирующие, чаще всего — трехкулачковые, кулачки которых, зажимающие заготовку, одновременно сходятся к центру; не самоцентрирующие (обычно — четырехкулачковые) с независимым перемещением кулачков, используемые в особенности при обработке несимметричных заготовок.

Рис. 1. Способы закрепления обрабатываемых заготовок на токарно винторезных станках

Для крепления заготовок на токарном станке, при использовании самоцентрирующихся трехкулачковых патронов чаще всего применяют спирально-реечные патроны (рис. 2, α) с нарезанной на диске 4 плоской спиралью 2, в зацеплении с которой находятся рейки кулачков 1. Перемещение кулачков и зажим заготовки осуществляются поворотом диска 4 через коническую передачу 3, в шестерне которой имеется четырехгранное отверстие под ключ. Не самоцентрирующий патрон (рис. 2, б) состоит из корпуса 1, в пазах которого можно с помощью винтов 4 независимо перемещать кулачки 2; после зажатия заготовки кулачки крепят к корпусу патрона болтами 3. В станках малых размеров, если заготовкой является пруток, для крепления заготовок на токарном станке применяют цанговые патроны.

Читайте также:  Дорожное ограждение нормы установки

Рис. 2. Кулачковые патроны токарных станков.

Центр для токарного станка

Центр для токарного станка (см. рис. 1, в), важный элемент при обработке длинных деталей типа валы, имеющие в торцах центровые отверстия, установленные в конических отверстиях шпинделя и пиноли задней бабки. Форма применяемых упорных центров токарного станка (рис. 3) зависит от вида технологических операций.

Рис. 3. Формы невращающихся упорных центров

При гладком обтачивании для крепления заготовок используют центр для токарного станка типа α; если необходима подрезка торца заготовки, то используют центр типа б — упорный полу центр; при обтачивании длинных конусов — центр со сферическим концом типа в. Для повышения износостойкости концы упорных центров могут быть наплавлены твердым сплавом. При высоких числах оборотов заготовки применяют вращающиеся центра (рис. 4).

Рис. 4. Вращающиеся центры.

Вращение заготовки осуществляется пальцем 1 поводкового патрона (рис. 5), навернутого на передний конец шпинделя, и хомутиком (рис. 1, в), закрепляемым с помощью винта на обрабатываемой заготовке.

Рис. 5. Поводковый патрон станка 1К62

Люнет для токарного станка

Люнет для токарного станка (рис. 6) применяют при обработке длинных заготовок малого диаметра, во избежание их прогиба (под действием сил резания). Люнеты это дополнительные промежуточные опоры. Неподвижный люнет (рис. 6, α) крепится на направляющих станины прихватом 1 и болтом 2 и с помощью трех подвижных упоров з центрирует заготовку. Упоры стопорятся винтами. Подвижной люнет токарного станка закрепляется на нижней каретке суппорта и перемещается вместе с ним. Eгo устанавливают обычно вблизи резца.

Рис. 6. Люнет токарного станка: α — неподвижный; б — подвижный.

Оправка для токарного станка

Оправка для токарного станка (рис. 1, е, ж), необходима если заготовка имеет в качестве базы отверстие. Оправки устанавливаются в центрах токарного станка или в патроне. Если диаметр отверстия выполнен с жесткими допусками, то применяют гладкие оправки (рис. 1, е), на которых заготовка крепится путем напрессовки; если же диаметр отверстия варьирует в небольших пределах, то применяют разжимные оправки (рис. 1, ж), наружный диаметр которых можно изменять за счет перемещения, с помощью двух гаек 1 и 2, по конусу скалки 3 упругой разрезной втулки 4, имеющей внутреннюю коническую и наружную цилиндрическую поверхности.

Крепление крупных заготовок на токарном станке, которые не могут быть зажаты в патроне, выполняется на планшайбе с помощью прихватов, подкладок и болтов (рис. 1, г), на угольнике (рис. 1, д) или в специальном приспособлении, закрепленном на планшайбе.

Установка токарного резца на станке токарной группы

Установка токарного резца (см. Токарный станок по металлу: назначение, компоновка, параметры, рис. 1) на токарно-винторезных станках происходит в четырехпозиционных резцовых головках (рис. 7), которые позволяют последовательно вводить резец в работу с минимальной затратой времени.

Поворот резцовой головки на 90° и ее крепление на резцовой каретке осуществляются одной рукояткой 2. При повороте рукоятки в направлении α фасонная гайка 1 освобождает резцовую головку, а затем зубом 4, воздействуя на подпружиненный штифт 5, поворачивает головку. Правильное положение ее относительно резцовой каретки обеспечивается фиксатором 3. Поворотом рукоятки 2 в направлении б головка — закрепляется на резцовой каретке, а зуб гайки заскакивает за следующий штифт, подготавливая следующий поворот головки. Если помимо установки токарного резца необходимо закрепить сверла, развертки и другие инструменты, то они крепятся в пиноли задней бабки аналогично инструментам в шпинделе сверлильного станка.

Источник

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.

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

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.

Размеры кулачков для токарного патрона

Прямые и обратные кулачки токарного патрона имеют сходство в размерах. Так, у них совпадают такие основные параметры, как длина, ширина, высота, шаг гребенок и размеры ступеней.

Изделия унифицированы по конструкции, однако комплект кулачков от одного патрона не совпадает с комплектом от другого, так что его использование потребует некоторой доработки.

Если оставить погрешность в размерах, деталь будет зафиксирована неправильно. При этом один кулачок не будет участвовать в зажиме, а между призмой и поверхностью детали образуется просвет, который отчетливо виден под лучом фонарика.

На усилие зажима и точность базирования детали также влияет изношенность спирали диска и гребенок кулачков и реек. А неточность линейных размеров контактных поверхностей (в том числе реек и накладок) приводит к смещению рабочих плоскостей и появления чрезмерного усилия при зажиме.

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.

Как поставить кулачок в корпус патрона?

Чтобы заменить один комплект кулачков другим на токарном патроне, следует ввести в паз корпуса вначале кулачок с цифрой 1 на корпусе (или одной точкой, намеченной керном). Когда после вращения большой шестерни первый выступ кулачка войдет в спиральную канавку, можно будет вводить в следующий паз кулачок с цифрой 2, а затем в последний паз кулачок с цифрой 3.

Если сборка была выполнена правильно, все кулачки, доведенные вращением большой шестерни до центра, должны плотно касаться друг друга в токарном патроне. О неправильной сборке свидетельствует следующая ситуация: патрона касаются только два кулачка, а третий находится на расстоянии от остальных. В этом случае нужно вывести все кулачки и ввести их снова по схеме, описанной ранее.

Читайте также:  Копирует сканирует но не печатает Простое решение проблемы с МФУ в Windows 10

Пример работы с сырыми кулачками на токарном станке Haas

Сырые кулачки дают при работе одно существенное преимущество перед закаленными аналогами: они позволяют выставить заготовку точно в оси шпинделя и создают упор по оси с высокой повторяемостью. Эта оснастка незаменима для фиксации сложных деталей. Расскажем, как правильно подготавливать сырые кулачки для зажима заготовок по наружному диаметру.

Этап 1. Выбор кулачка

На первом этапе необходимо определиться с материалом кулачков. Они бывают алюминиевыми и стальными. Алюминиевые применяют для зажима легких и пустотелых заготовок с небольшим усилием зажима. Стальные — когда требуется создать большее усилие зажима и увеличенный срок службы.

Вторым моментом становится правильный выбор размера кулачка. В этом вопросе помогут рекомендации производителя и таблицы размеров. Советуем зажимать заготовку как минимум на треть длины. Если заготовка длинная, для ее фиксации потребуются удлиненные кулачки.

Этап 2. Установка кулачка

Перед установкой кулачков на токарный патрон тщательно очистите зубчатые гребенки и Т-образные пазы. При работе на передней поверхности патрона не снимайте центральную крышку — она защищает движущиеся части механизма от грязи, при попадании которой ресурс патрона серьезно снижается.

Никогда не устанавливайте сменные кулачки таким образом, чтобы Т-образные сухари выходили из своих пазов. Для этого требуется выдвинуть кулачки так, чтобы Т-образный сухарь оказался на уровне края мастер-кулачка. После этого затяните крепежные болты динамометрическим ключом до значения крутящего момента из документации: чтобы кулачки выдерживали необходимое усилие, а резьба осталась цела.

Важно! Токарный патрон необходимо смазывать ежедневно. Для этих целей лучше всего использовать смазку с высоким содержанием дисульфида молибдена. Если игнорировать уход, достаточно быстро усилие зажима снизится на 50% и более.

Этап 3. Обработка сырых кулачков

Для качественной обработки сырые кулачки должны в процессе плотно зажимать какой-нибудь предмет. Лучшие условия создает специальное регулируемое кольцо. Оно имеет 3 штифта, которые помещают в отверстия крепежных винтов токарных кулачков. Эти штифты способны скользить в своих пазах для регулировки позиции, что позволяет незначительно поменять положение зажима.

Растачивать кулачки следует в середине хода. Если делать это в верхней части хода, возникнут проблемы загрузки детали в патрон, так как кулачки будут открываться практически без зазора к диаметру детали. Аналогично, если расточить кулачки в нижней отметке, деталь будет зажиматься без нужного усилия.

Зажимать деталь нужно за наружный диаметр, при этом следует таким образом настроить направление зажима в процессе растачивания, который будет соблюдаться при обработке будущей детали.

Давление в гидрозажиме и максимальные обороты назначайте, не превышая значений в спецификации производителя токарного патрона. Кольца допускается использовать при максимальном давлении 7 бар и максимальной скорости 900 об./мин. Возможны случаи, когда заготовку приходится зажимать с давлением, которое заметно превышает рекомендуемое. Однако это всегда риск, способный привести к деформации детали.

Этап 4. Обработка детали

На современных токарных станках предусмотрена специальная система визуального программирования VPS. Она позволяет выбрать шаблон для обработки внутреннего диаметра. Задавая параметры, учитывайте, что диаметр зажима на кулачках должен совпадать с диаметром зажимаемой детали, иначе деталь будет зажиматься либо только краями кулачков, либо только центром. После того, как давление на зажим токарного патрона и позиция настроечного кольца подобраны, можно начинать резать.

После растачивания кулачка, сделайте небольшую канавку на дне расточенного диаметра. Так вы сможете зажимать до упора заготовку с острой кромкой или очень маленькой фаской. Если же этого не сделать, заготовка будет устанавливаться на упор кулачков неправильно.

После того, как расточили кулачки, зажмите заготовку в токарном патроне, оставив место для дальнейшей работы. Обязательно задайте такое же давление в том же направлении, как при будущей обработке детали. Для зажима заготовки задайте давление, равное 17 бар, после чего приступайте к обработке.

Вопросы и ответы

Нужны трехкулачковые самоцентрирующиеся патроны с креплением на конус Ф250 и Ф315. Продукцию каких производителей порекомендуете?

Неплохие патроны выпускает завод в Гродно (Беларусь). Кулачки патрона сидят плотно, однако при разборке видны заусенцы. Лучшее качество имеют польские токарные патроны «Бизон» и «Поребра», но их цена заметно выше. Если не хотите дорабатывать оснастку, рекомендуем остановиться на продукции польских производителей. Если же готовы поработать напильником, подойдут и белорусские кулачки.

Для станков 16к20 и мк60 с патронами диаметром 250 мм нужны прямые и обратные кулачки. Какие номера подойдут?

Согласно типоразмерам кулачков для токарных патронов, подойдут кулачки с маркировкой C7100-0035.015/02. Если токарные патроны такого же диаметра были выпущены до 1987 года, понадобятся кулачки с маркировкой C7100-0035.015/03. Для понимания приводим таблицу.

Типоразмеры кулачков для токарных патронов

Где купить кулачки для токарных патронов?

Купить кулачки для токарных патронов разных диаметров вы можете в интернет-магазине «РИНКОМ». В продаже есть обратные и прямые разновидности разных производителей. Доставка продукции производится во все города России. Есть бесплатный самовывоз со склада в Брянске.

Источник



Базирование в кулачковых патронах

Патронами называют приспособления, предназначенные для центрирования и закрепления заготовки по наружной и/или внутренней цилиндрической поверхности. Широкое распространение получили трёхкулачковые самоцентрирующие патроны (рис. 3.8, а). Кулачки выполняют одновременно роль опор для заготовки и зажимных элементов. При закреплении заготовки специальным ключом вращают одну из трёх конических шестерён 1. Вращение передаётся спиральному диску 2. Кулачки 3, рейки которых зацеплены со спиральной канавкой диска 2, синхронно двигаются к оси патрона или от неё при повороте диска, и сначала центрируют заготовку, а затем создают усилие закрепления.

При базировании в таком патроне условно полагают, что два кулачка выполняют функцию базирования, лишая заготовку каждым кулачком одной (при «короткой» базовой поверхности) или двух степеней свободы (при «длинной»).Третий кулачок выполняет функцию закрепления. На рис. 3.8, би 3.9, бпоказано распределение степеней свободы для случая базирования по короткой цилиндрической поверхности. Базирование длиной цилиндрической поверхности показано на рис. 3.8, а.

Различают прямые кулачки (рис. 3.10, б) и обратные (рис. 3.10, в). На прямых кулачках дуговые поверхности 1 служат для установки заготовок на наружную цилиндрическую поверхность, а поверхности 2, — для установкизаготовок (колец, втулок, гильз) на внутреннюю цилиндрическую поверхность с закреплением «на разжим» (см. также рис. 3.9, б).

У обратных кулачков все три дуговые поверхности 1 служат для закрепления за наружные поверхности, в том числе – с большими диаметрами. Площадки 3 выполняют функцию опор для торцовых баз заготовки, рейки 5 служат для передачи усилия от спирального диска кулачкам и для синхронного перемещения кулачков в радиальных направлениях. Пазы 4 играют роль направляющих.

Используют также сменные и регулируемые кулачки [2, Вард].

Погрешность базирования

Погрешность базирования в кулачковом патроне проявляется в двух случаях:

1.- технологическая база не совмещена с измерительной базой выполняемых размеров и пространственных требований точности;

2.- опорные цилиндрические поверхности кулачков из-за своих диаметров не обеспечивают реализацию выбранной технологической базы («скрытое несовмещение»).

В соответствии стеоретической схемойбазирования базовая цилиндрическая поверхность заготовки 2 должна контактировать с каждым опорным кулачком 1 только одной образующей линией А (рис. 3.11,а). Тогда ось заготовки совместится с осью кулачка (здесь погрешности изготовления механизмов патрона не учитываются).

Произойдёт это при условии, что диаметр заготовки меньше диаметра опорной поверхности кулачка:

Если в патроне предполагается закреплять заготовки разного диаметра, то в условии (3.6) должен быть учтён наибольший диаметр закрепляемой заготовки.

При выполнении условия (3.2) погрешность базирования равна нулю, но погрешность установки заготовкиεу, тем не менее, будет иметь место из-за неточности изготовления станка, патрона и биения шпинделя станка:

где eст— биение шпинделя; eп — биение, вызванное неточностью изготовления патрона.

Если условие (3.2) не выполнено, то заготовка контактирует с каждым кулачком двумя образующими линиями С1 и С2 , которые совсем не обязаны лежать на окружности с центром, совмещённым с осью кулачка (рис. 3.11,б). По этой причине центр окружности заготовки оказывается смещённым относительно оси патрона станка на величину eбi. Аналогичное смещение происходит на каждом из трёх кулачков, а результирующая погрешность смещения центра заготовки равна геометрической сумме величин eбi на каждом из трёх кулачков. Погрешность установки в патроне в этом случае будет равна

При установке заготовок в кулачках патрона на внутреннюю цилиндрическую поверхность, например, — на опорных поверхностях 2 прямых кулачков (см. рис.3.9,а), — отсутствия погрешности базирования определяется условием

Чтобы обеспечить условия (3.2), (3.5) и устранить погрешности центрирования из-за неточности изготовления патрона, опорные поверхности кулачков патрона протачивают “по месту” после закрепления патрона на шпинделе станка. Для возможности такого протачивания кулачки изготавливают из сталей 40, 45, 40Х с термообработкой лишь до HRCэ 32-38.

Технологию растачивания кулачков “по месту” поясним на примере расточки опорной поверхности А(рис. 3.11):

1. В патроне закрепляют валик 1 (усилие закрепления W должно действовать на кулачки в том же направлении, как при последующем закреплении ими заготовок) и протачивают уступm.

2. Уступамиmзакрепляют кольцо 2 (усилие W направлено по-прежнему ”на зажим”) и растачивают основную часть опорной поверхности А кулачков, соблюдая при этом условие (3.2) по отношению к диаметрам будущих заготовок.

При растачивании кулачки должны быть закреплены «на зажим» — как при последующих закреплениях заготовок, для того, чтобы имеющиеся в сопряжениях деталей патрона были «исключены» в тех же направлениях, что и обработки заготовок.

Диаметры валика 1 и кольца 2 предварительно рассчитывают с учётом диаметра будущей заготовки и условия (3.2).

Протачивание “по месту” опорных поверхностей B или C (см. рис.3.9) выполняют за один переход, закрепив “на разжим” на одной из названных поверхностей специально изготовленное кольцо и протачивая в этом положении вторую из поверхностей. Закрепляемое кольцо специально изготавливают с такими диаметрами, чтобы выполнить условие (3.6) или (3.9).

Источник