4.1 Патроны
Токарные патроны предназначены для установки и закрепления в них заготовок. Все токарные патроны можно разделить на следующие разновидности: самоцентрирующие трех- и двухкулачковые, несамоцентрирующие четырехкулачковые, поводковые и специальные.
Привод патрона может быть ручной, электрический, гидравлический, пневматический и комбинированный. Способы крепления токарных патронов на шпинделе подразделяют на крепление по резьбе или на фланце.
Самоцентрирующие трехкулачковые патроны предназначены для установки и закрепления симметричных заготовок и деталей. Самоцентрирующие патроны позволяют быстро устанавливать и закреплять в них заготовки. Это достигается одновременным перемещением всех кулачков при поворачивании торцовым ключом какого-либо одного его винтов. При этом кулачки одновременно центрируют и зажимают заготовку.
На рис. 4.1, а показан трехкулачковый самоцентрирующий патрон, в котором кулачки 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 3 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. 4.1. Трехкулачковый самоцентрирующий патрон (а)
и патрон с реечным приводом кулачков (б)
В патроне с реечным приводом (рис. 4.1, б) кулачки 1 приводятся в движение от косозубых реек 2, которые одновременно соединены с кулачками 1 и центральным зубчатым колесом 4. Одну из реек 2 перемещает в направляющих винт 3, который вращают торцовым ключом. При вращении винта 3 рейка 2 перемещается, одновременно двигая кулачок 1 и вращая колесо 4, последнее приводит в движение остальные рейки 2, которые перемещают другие два кулачка.
Патрон с эксцентриковым приводом кулачков показан на рис. 4.2, а. Кулачки 1 соединены посредством фигурного паза с направляющими планками 2, которые установлены на торце червячного колеса 4. Винт 3, соединенный с червячным колесом 4, вращают торцовым ключом, в результате чего направляющие планки перемещают одновременно все три кулачка.
Рис. 4.2. Токарные патроны с эксцентриковым приводом кулачков (а), с винтовым приводом кулачков (б)
и двухкулачковый самоцентрирующий патрон (в)
На рис. 4.2, б изображен патрон с винтовым приводом кулачков. Кулачки 1 соединены с винтом 2, образуя винтовую пару. На конце винта имеется коническое зубчатое колесо 3, находящееся в зацеплении с центральным коническим колесом 4. Это колесо через червячную пару 5 приводят во вращение торцовым ключом, и вращающееся колесо 4 через колесо 3 и винт 2 перемещает все три кулачка одновременно.
Двухкулачковый самоцентрирующий патрон показан на рис. 4.2, в. Перемещение основных кулачков 3 этого патрона осуществляется винтом 2, один конец которого имеет правую, а второй конец левую резьбу. Соответствующие резьбовые отверстия имеют кулачки 3. В средней части винта 2 имеется шейка 5 с заплечиками, схватывающими полуподшипник, прикрепленный к корпусу патрона. Поскольку винт 2 не может перемещаться в осевом направлении, при его вращении одновременно перемещаются кулачки 3 с закрепленными на них накладными кулачками 4, которые и зажимают заготовку.
Так как каждый кулачок четырехкулачкового несамоцентрирующего патрона перемещается отдельно от остальных (рис. 4.3), то имеется возможность для установки и закрепления несимметричных заготовок. Все четыре кулачка 1 ...4 установлены в пазах корпуса 6. Каждый кулачок перемещается отдельно винтом 5 независимо от остальных.
Рис. 4.3. Четырёхкулачковый патрон
Кулачки патронов обычно бывают закаленными. Но при зажиме заготовок такими кулачками на обработанных поверхностях остаются следы в виде вмятин.
Чтобы избежать этого, рекомендуется применять незакаленные кулачки, которые точно обрабатывают и пригоняют по диаметру закрепленной в них заготовки. Незакаленные кулачки удобны еще тем, что их можно периодически растачивать резцом и тем устранять биение заготовки, закрепляемой в патроне.
Цанговый патрон (рис. 4.4, а) предназначен для закрепления заготовок малых размеров. При навертывании на корпус патрона гайки 1 цанга 2 отжимается, закрепляя заготовку. Винт 3 предотвращает провертывание цанги в корпусе. Такие патроны используют для крепления заготовок с малыми отклонениями по диаметру. Их недостатком является невысокая точность центрирования, обусловленная тем, что цанга центрируется по конусу и цилиндру корпуса патрона.
Цанга 1 патрона повышенной точности (рис. 4.4, б) центрируется по корпусу патрона 2, чем достигается высокая точность центрирования заготовки. Винт 3 обеспечивает постоянное положение закрепляемых заготовок.
Внутренняя поверхность роликового самозажимного патрона 4 имеет участки А, В, С (рис. 4.4, в), обработанные эксцентрично по отношению к оси патрона. В них упираются ролики 5, расположенные в пазах втулки 2, которая может быть повернута на некоторый угол с помощью стержня, находящегося в одном из радиальных гнезд. Угол поворота втулки ограничен винтом, ввернутым в корпус.
После установки заготовки втулку 2 поворачивают так, чтобы ролики перекатывались по поверхностям А, В, С, слегка заклиниваясь между этими поверхностями и заготовкой. При обработке происходит дальнейшее заклинивание от силы резания. Упор 1 определяет положение заготовки в осевом направлении. Роликовые патроны, используя сменные втулки, применяют для закрепления заготовок диаметром 40—60 мм. Недостатком такого патрона является образование вмятин на заготовке при больших силах резания.
Рис. 4.4. Приспособления для зажима деталей:
а — цанговый патрон; б — цанговый патрон
повышенной точности; в - роликовый патрон