Как устроен токарный патрон: по металлу, по дереву, принцип работы

 Важным элементом крепления детали в токарных станках является токарный патрон. С его помощью обеспечивается надёжная фиксация и безопасное проведение обработки. Для правильного применения токарного режущего инструмента необходимо хорошо представлять, каким образом устроен токарный патрон.

Конструктивно они объединены в две большие группы. К первой относятся кулачковые, ко второй цанговые. Определённые отличия в конструкции имеет токарный патрон, применяемый в токарных станках для работы по дереву.

Виды токарных патронов

В зависимости от методов токарной обработки применяют различные виды токарных патронов. Они классифицируются по следующим признакам:

• количеству фиксирующих элементов (кулачков);
• способу крепления;
• классу точности;
• применяемому приводу.

Способ крепления заготовок определяется количеством применяемых кулачков. Самые простое устройство патрона токарного станка имеет только два кулачка. Такое количество позволяет обрабатывать детали небольших размеров. Трёхкулачковый токарный патрон чаще применяется при обработке круглых или шестигранных деталей. Его крепёжное приспособление позволяет достаточно легко производить центровку закреплённой заготовки. Он позволяет производить не только надёжную фиксацию, но и центровку. Четырёхкулачковый патрон обеспечивает хорошую фиксацию несимметричных или квадратных изделий.

Кулачковый патрон, обладающий шестью зажимами, является самоцентрирующим. Он удобен для работы с изделиями, имеющими тонкие стенки. Большое количество кулачков позволяет равномерно распределять давление на поверхность заготовки. По способу зажима кулачков применяется прямой или обратный метод.

Первый метод (прямой) обеспечивают зажим по наружной поверхности. Второй производит зажим по внутреннему отверстию. Зажимной патрон с обратным расположением кулачков позволяет обработать всю поверхность закреплённой детали без её перестановки.

Современный стандарт устанавливает следующие классы точности. Они обозначаются заглавными буквами в следующем порядке:

• особо высокая «А»;
• высокая «В»;
• повышенная «П»;
• нормальная «Н».

Цанговые конструкции изготавливаются трёх разновидностей: выдвижной, втягиваемый или неподвижный. Каждый из видов обладает своими преимуществами, которые позволяют решать круг поставленных задач.

Основные размеры и обозначения

В принятой системе стандартов указаны подробные данные для каждого типа токарного патрона. В ней приведены размеры каждого элемента. В таблицах приводятся основные параметры: диаметр фланца, размер и форма кулачков, диаметр внутреннего отверстия в корпусе, размер отверстий и способ крепления, допустимая частота вращения. Расчёт токарного патрона производится на основании требований, указанных в техническом задании на станок.

Основные параметры можно определить по принятой маркировке. Она установлена единой системой обозначений. Она включает восемь цифр. Завершается обозначение строчной буквой. Цифры указывают на следующие размеры:

• количество кулачков;
• внешний диаметр изделия;
• основные размеры, установленные стандартами;
• способ (тип) крепления к шпинделю;
• форму кулачков.

Например, маркировка 3-200.33.14 П позволяет установить следующее. Изделие имеется три кулачка. Наружный диаметр равен 200 мм, тип исполнения по стандарту равен 33. Он имеет модификацию номер 14 и повышенный класс точности «П».

Принцип работы

Основной задачей такого устройства является точное и надёжное удержание обрабатываемой заготовки. Принцип действия зависит от двух факторов: как крепится патрон на токарном станке и применённом приводе.

Точность крепления заготовки зависит от количества применённых кулачков. Они должны обеспечивать равномерное давление на поверхность заготовки. При правильной регулировки обеспечивается центр её положения относительно горизонтальной оси обработки.

Для решения этой задачи применяют следующие способы привода кулачков:

• ручной;
• пневматический;
• гидравлический;
• электромеханический.

Первый способ производится вручную с помощью специального ключа. Надёжность и точность во многом определяется опытностью работающего на станке токаря. Остальные три привода полностью механизируют процесс фиксации заготовок. Они применяются на токарных автоматах, станках с числовым программным управлением и станках для обработки крупногабаритных деталей. Кулачки крепятся на фланец. Перемещаясь к центру, они обхватывают установленную заготовку.

Для обеспечения параметров фиксации применяется система противодавления токарного патрона. Она позволяет создать требуемое давление на поверхность заготовки.

Сила зажима детали в пневматических или гидравлических конструкциях обеспечивается с помощью специального штока расположенного в муфте. В неё под давлением подаётся сжатый воздух или жидкость (обычно масло).

Такая конструкция обеспечивает свободное движение кулачков на расстояние до 10 мм. Этого расстояние вполне достаточно для быстрой смены заготовок.

Изготовление токарного патрона по дереву своими руками

Для деревообрабатывающего станка, применяемого в домашней мастерской, можно приобрести готовый токарный патрон. Однако многие мастера предпочитают изготовить самодельный патрон для токарного станка по дереву. Такой подход позволяет получить токарный патрон для выполнения именно тех видов обработки, которые планируется производить самостоятельно.

Для изготовления такого устройства понадобятся:

• втулка (изготовленная из полиуретана или резины);
• металлическая заготовка (наиболее приемлемыми считаются латунные или медные);
• стальная заготовка (из неё изготавливаю корпус).

Также потребуется токарный станок. С его помощью изготавливают корпус и накидную гайку. В хвостовике нарезают резьбу. Её диаметр и шаг должен соответствовать параметрам резьбы вала шпинделя. После изготовления корпуса в него вставляется втулка. В ней будет зажиматься обрабатывающий инструмент. От точности изготовления каждой детали и качества их сборки зависит качество обработки деревянной заготовки.

Ещё одним способом изготовления такого устройства для обработки деревянных деталей является изготовление самодельной планшайбы с регулируемыми зажимами. Она способна прочно удерживать заготовку и в полном объёме исполнять роль токарного патрона. Для её изготовления понадобятся следующие материалы:

• стальной лист (толщина должна быт не менее 10 мм);
• уголок с полкой 50 мм;
• фанера;
• стальные болты (можно из нержавеющей стали) размером М8х30 в количестве восьми штук;
• подшипник закрытого типа;
• втулка с резьбой;
• гайки и шайбы.

Изготовление конструкции возможно только при наличии необходимого оборудования и инструмента. Для предотвращения ошибок при изготовлении следует составить подробную технологическую карту с описанием всех необходимых операций.
В такой карте необходимо описать следующую последовательность работ по изготовлению планшайбы:

1. Изготовить втулку с резьбой, которая обеспечит крепление будущего устройства к шпинделю. Такую втулку можно приобрести готовую, что значительно облегчит процесс изготовления планшайбы и сократит время её сборки.
2. Разметить лист фанеры. Целесообразней делать это с помощью заранее изготовленного шаблона. Окружность и две оси изображаются на листе плотной бумаги, затем рисунок переносят на поверхность фанеры.
3. По полученному изображению с помощью лобзика (ручного или механического) выпиливают корпус планшайбы. После завершения все края необходимо обработать абразивным материалом.
4. По отмеченным осям пропилит сквозные пазы. Для точного изготовления целесообразно по краям произвести изготовление сквозных отверстий заданного диаметра. Внутренне отверстие должно располагаться на расстоянии более 20 мм от центра корпуса.
5. От металлического уголка следует отпилить четыре одинаковые по размеру заготовки. В каждой из них просверлить одно отверстие. Его диаметр должен быть равен размеру паза.
6. Во второй полке следует просверлить отверстие и нарезать резьбу по выбранные болты.
7. Закрепить резьбовую втулку, которая будет обеспечивать крепление изделия на валу. Для надёжности крепления следует использовать сварку или паяние.
8. Соединить уголки и корпус планшайбы имеющимися болтами. Уголки исполняют роль кулачков, которые установлены на заводском патроне.

После завершения сборки закрепить полученный патрон на валу токарного станка.

После завершения сборки закрепить полученный патрон на валу токарного станка. Перед использованием патрона следует произвести его проверку. Для этого в патроне закрепляют деревянную заготовку и включают станок на пониженных оборотах. Следует помнить, что такой патрон в состоянии обеспечить давление на поверхность заготовки, в размере не более 50 кг.

На небольших оборотах следует проверить центрирование. Если этот параметр не удовлетворяет предъявленным требованиям, следует произвести необходимую регулировку с помощью болтов закрепляющих уголки на корпусе планшайбы.

После проведенной проверки необходимо произвести пробную обработку с соблюдением всех требований техники безопасности.