Размеры
Общими для размеров кулачков прямых и обратных является:
- наличие одинаковых размеров по основным параметрам – по длине, ширине, высоте, шагу гребенок, размерам ступеней и т.д.;
- являются унифицированными по своей конструкции, однако, комплект кулачков одного патрона не идентичен комплекту другого (всегда требуется существенная доработка);
- кулачки, с погрешностью в размерах, неправильно крепят деталь. При этом, один из них не участвует в зажиме, образуя просвет между призмой и поверхностью детали, что легко проверяется лучом фонарика;
- изношенность поверхностей спирали диска и гребенок кулачков и реек существенно изменяет характеристики усилий зажима и точность базирования детали вращения;
- неточность линейных размеров контактных поверхностей, например, реек и накладок, приводит к смещению рабочих поверхностей, а отсюда, или чрезмерные усилия зажима, или вовсе их отсутствие, что недопустимо и опасно при работе с такими устройствами.
Ассортимент кулачков для патронов представлен на сайте https://stankoopt.ru/catalog/kulachki .
Расточка и шлифовка кулачков токарного патрона: порядок действий
Изнашивание трущихся частей токарного патрона – типичная проблема токаря. Она ведёт к биению заготовки и плохому качеству обработки. При этом не обязательно менять деталь на новую. Иногда достаточно просто расточить кулачки токарного патрона.
Также расточка требуется для придания необходимых размеров незакалённым (сырым кулачкам), которые, как правило, используются для зажима заготовок с нестандартной геометрией.
От больших оборотов и нагрузки токарный патрон периодически изнашивается, точность теряется. Станок работает на больших оборотах. В результате возникает потеря цилиндричности обхвата заготовки вследствие неравномерного износа зажимающих поверхностей кулачков. Это и приводит к биению обрабатываемой болванки и браку из-за того, что деталь не отвечает заявленным размерам и требованиям качества. А в длительной перспективе и к поломке основных узлов станка.
Основная цель расточки заключается в том, чтобы совместить ось рабочих поверхностей кулачков патрона с осью вращения шпинделя.
Типы токарных кулачков
Кулачки токарного патрона бывают нескольких типов.
Прямые
применяются для зажима заготовки с внешней стороны с валом или за внутреннюю часть – у заготовки с отверстием.
Обратные
необходимы для зажима заготовки с внешней стороны. Они предназначены для точения полых деталей.
Накладные
используются во время обработки чего-то масштабного: когда длина заготовки слишком большая или размер диаметра велик (причём в этом случае неважно, какой длины сама заготовка). Сборные. Сборные
Сборные
состоят из рейки, на которую крепится накладной кулачок.
Независимо от типа кулачков, рекомендации по их расточке являются универсальными.
Как правильно расточить кулачки?
Профессиональная расточка производится в несколько этапов. Если выполнять каждый из них качественно, соблюдая все технические рекомендации, то оборудование прослужит вам долго.
Для расточки кулачков необходимо следовать согласно следующему порядку действий:
1. Демонтаж токарного патрона.
2. Обработка наждачной бумагой.
3. Расточка кулачков.
4. Шлифовка кулачков (при необходимости).
Обо всё подробнее расскажем ниже.
Демонтаж токарного патрона
Первым делом нужно демонтировать токарный патрона. Иначе вам просто не удастся устранить биение детали и правильно совместить все необходимые оси. Если патрон не будет зажат на станке, неисправности сохранятся.
После демонтажа снимите кулачки и очистите их. Следующим шагом нужно проверить биение.
Обработка наждачной бумагой
Если износ небольшой, достаточно обработать деталь патрона сначала крупнозернистой, а затем мелкозернистой наждачной бумагой. Иногда этот способ помогает восстановить цилиндричность обхвата.
Однако, при большой степени износа кулачков, придётся прибегнуть к полноценной расточке.
Расточка
1. Для начала закрепите кулачки так, чтобы диаметр между ними совпадал с размером отверстия токарного патрона.
2. Зажмите кулачками кольцо так, чтобы оно могло свободно перемещаться.
3. Для расточки вам потребуются два резца: один – для расточки канавок (чтобы стружка и отходы производства могли свободно отводиться из отверстия), а второй — для разработки плоскостей.
4. Начните с небольших оборотов и постепенно прибавляя скорость, установите оптимальный режим вращения.
5. Начинаем расточку первым резцом, выбрав оптимальную глубину проточки таким образом, чтобы поверхность кулачков находилась в пределах допустимой площади.
6. Затем используем резец для разборки плоскостей. Его необходимо закрепить так, чтобы по всей рабочей плоскости кулаков происходило соприкосновение.
7. В конце производим конусную расточку кулачков, чтобы в дальнейшем обрабатываемая заготовка могла хорошо в них крепиться, делая захват надежным и безопасным.
Шлифовка
Финальным этапом растачивания кулачков является шлифовка, которая проводится только в случае ее реальной необходимости. Как это проверить? Зажмите металлический вал кулачками и запустите станок. При наличии биения придется шлифовать.
Для этого нужно обработать внутреннюю часть, зажав ими кольцо, чтобы кулачки самопроизвольно не раскрутились.
Самым легким методом является шлифовка с помощью резца со специальным камнем.
Если соблюдать указанный выше порядок действий полностью, то кулачки будут служить вам долго.
Выбрать качественные зажимные кулачки SMW-Autoblok (Германия) можно в нашем каталоге.
Фланцы промежуточные к самоцентрирующим патронам
Перед применением токарный патрон необходимо установить и закрепить на переднем конце шпинделя, но учитывая разницу конструкции и размеров посадочных мест токарных патронов и шпинделей не всегда можно закрепить патрон непосредственно на переднем конце шпинделя, например:
- Если патрон имеет центрирующий поясок (уступ), то для его установки на шпиндель обязательно требуется промежуточный (переходной) фланец, независимо от типа конца шпинделя
- Если патрон имеет центрирующий конус, но размер конуса не совпадает с размером центрирующего конуса конца шпинделя, также требуется промежуточный (переходной) фланец
- Если конец шпинделя заканчивается резьбой, то для установки на него любого патрона обязательно требуется промежуточный (переходной) фланец
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.
Классификация токарных патронов
Классификаций присутствует несколько видов: по числу кулачков, типу зажима, механизму фиксации, виду исполнения, классу точности.
По количеству кулачков в патроне
Кулачки отвечают за качество закрепления деталей. Они выполняются из качественного металла.
Двухкулачковые
Варианты закрепляют несимметричные детали, которые не подвергаются обработке. Но используются и для стандартизированных заготовок.
Четырёхкулачковые
4 х кулачковый патрон состоит из четверых узлов, которые функционируют независимо. Применяют для обработки прямоугольных и квадратных вариантов.
По типу зажима детали
Кулачки патронов разделяют на прямые и обратные. Практически не влияет на результативность. Подбирается в зависимости от типа входа патрона.
Обратные
Происходит зажим изнутри, с внутренней стороны. Обрабатываемый предмет выбирается полый, так чтоб была возможность зацепиться.
По механизму фиксации заготовки
Механизм фиксации — важная характеристика, определяющая качество работы.
Клиновые
Происходит закрепление при помощи трех кулачков на прямой площадке. Применяются клиновые вариации для оборудования с цифровым управлением.
Цанговые
Стандартных зажимов не присутствует. Их роль выполняют втулки с клещами (до шести штук). Использоваться могут на стандартных механических станках.
Рычажные
Обработка детали происходит путем передвигания механизма рычагом. Довольно затратный процесс, длительный. Используется для работы с особыми, сложными по фактуре деталями.
Сверлильные
Крепится детали в результате давления ключа. По принципу действия напоминает работу сверла, только в обратную сторону.
Термопатроны
Неординарный вид, который практически не используется в станках, произведенных в России. Для крепления производится нагревание отверстия, для вынимания тоже.
Гидропатроны
Механизм такой же, что и предыдущий, но используется не температура, а гидросфера. Жидкостная среда дополнительно гасит вибрации.
Расточка кулачков токарного патрона
При работе на токарном станке приходится сталкиваться с износом трущихся частей патрона. Со временем от больших оборотов и нагрузки патрон изнашивается, точность теряется. Станок работает на больших оборотах, поэтому интенсивность его деятельности очень высокая, что собственно и приводит к биению заготовки. Эта естественная неисправность создает ряд негативных последовательных моментов, в результате которых вытачиваемая деталь не отвечает заявленным размерам и требованиям качества. С заменой на новую деталь не стоит торопиться, тем более что ее также нужно будет притереть, поэтому можно расточить кулачки патрона токарного патрона.
Сами кулаки патрона могут быть разных видов. Это прямые, которые несут задачу захвата заготовки наружной стороны или за внутреннюю часть у детали с отверстием. Могут быть обратные для зажима с внешней части, накладные, которые применяются для обработки заготовок большого диаметра независимо от длины, а также сборные, на которые осуществляется с помощью рейки крепление накладных кулачков. Независимо от типа рекомендации являются универсальными, поэтому их можно применить для большинства современных станков по металлу, таких как 16к20, 1а616, а также установок с ЧПУ.
Предназначение
Внутри рассматриваемого типа детали находится кулачковый механизм. Эта важная составляющая позволяет центрировать и зажимать заготовку. Происходит это за счет сужения деталей кулачков, а потом зажатие их пинолем. Только после полного закрепления детали можно начинать работу токарного станка по дереву или по металлу. Если процедуру не выполнить, то заготовка может не только выпасть или повредиться, но и нанеси вред мастеру.
Следует внимательно проверить качество крепления детали в патроне. Сначала специалисты включают токарный станок на небольшую мощность, смотрят, хорошо ли вращается механизм. Если после нескольких кругов все в порядке, то продолжат работу на более высоких мощностях.
Самостоятельная сборка патрона по чертежам
Самостоятельная сборка не занимает много времени. Это достаточно простой процесс. Главное — понять механизм работы устройства. В крайнем случае можно заказать такое миниатюрное оборудование у профессионального токаря. Из имеющихся деталей он соберет любую вариацию. Стоят самодельные модели существенно дешевле заказанных на производстве.
Оправа надевается первой. Установка детали дает возможность закрепить патрон.
Установка самого патрона на шпиндель
Происходит закрепление механизма. Нельзя пережимать или растачивать детали. На этапе происходит закрепление предварительно подготовленными подходящими по размеру болтами.
Закрепление
Проверив качество накрутки, производится окончательная сборка механизма. Болты прикручиваются при помощи ключа.
На самодельный патрон устанавливается инструментарий. Проводится после проверки сборки болтами.
Освобождение патрона
После вкручивания заготовки оправа больше не нужна. Ее аккуратно снимают.
Обязательно необходимо проверить работоспособность изготовленного самостоятельно механизма. Изделие помещается в токарный станок. Производится несколько плавных оборотов и проверяется четкость закрепления. Специалист оценивает уровень централизации, то двигаются ли предметы.
Самодельные патроны в обязательном порядке следует периодически обслуживать. Они полностью разбираются, внутри проводится чистка, а потом сушка на свежем воздухе. Смазывается обычным маслом. Если изделие собираются хранить, то делать это нужно по правилам. Загибают кулачки в центральную часть, дырка затыкается тряпкой плотно.
Такое хранение обеспечит целостность патрона, так как его нельзя будет повредить механически, пыль не будет оседать в отверстии конструкции оборудования. Перед применением старый патрон смазывается и работает до 10 минут на плавном медленном ходу.
Технические характеристики.
Корпус патрона выполнен из высококачественного специального чугуна
Таблица 1
| Наименование параметров | Значения величин |
| Диаметр наружный D, мм | 250 |
| Диаметр присоединительного пояска D2, мм | 200H7 |
| Диаметр отверстия в корпус D1, мм | 76 |
| Диаметр расположения крепежных отверстий, мм, D3 | 224 |
| Наружный диаметр изделия, зажимаемого в прямых кулачках,мм наибольший | 120 |
| Наружный диаметр изделия, зажимаемого в обратных кулачках, мм наибольший | 266 |
| Максимально допустимая частота вращения, мин ‘ | 2000 |
| Высота бортика под фланец | 5 |
| Высота патрона без кулачков | 85 |
| Высота патрона в сборе | 119 |
| Масса патрона, кг | 29 |
| Крепеж | 6 болтов М12 |
С помощью токарного патрона, используя прямые и обратные кулачки, можно зафиксировать заготовки следующего диапазона размеров
Кулачок прямой предназначен для закрепления обрабатываемой заготовки за наружную поверхность для вала или за внутреннюю поверхность отверстия в заготовке. Кулачок обратный предназначен для закрепления обрабатываемой заготовки за наружную поверхность.
Точностные характеристики токарного патрона
Рис.2.1 — Токарный патрон на холостом ходу
патрон обеспечивает следующие точностные характеристики: Радиальное биение a – 0,045мм;
Торцевое биение c – 0,025мм.
Закрепляя заготовку в патроне можно добиться следующих характеристик:
Схема I :
диапазон закрепляемых заготовок от 5 до 118мм;
Радиальное биение a на длине 80 мм – 0,040мм.
Схема II :
диапазон закрепляемых заготовок от 77 до 188мм и от 160 до 250мм;
Радиальное биение a – 0,045мм;
Торцевое биение c – 0,025мм.
Схема III:
Назначение и основные параметры
Токарный патрон является одним из основных элементов техоснастки и необходим для надежного крепления заготовок различного размера и формы на шпиндель. Высокая точность зажима обеспечивает центрование и перпендикулярность поверхности оси обработки. Патрон необходим для проведения практически всех токарных операций, входит в обязательный комплект оснастки металлообрабатывающих ручных, полуавтоматических и автоматических станков.
Данный тип зажима устанавливается на переднюю бабку станка. Передача вращения осуществляется от электромотора через коробку передач и раздаточную коробку. Для обеспечения производства деталей необходимо несколько токарных патронов, которые подбираются с учетом основных эксплуатационных и технических параметров:
- Вариант исполнения и количество кулачков (зажимных элементов) – определяет возможность фиксации того или иного типа заготовок, расположение кулачков, возможность установки нескольких заготовок.
- Рабочий диаметр патрона. Это наружный размер, диаметр присоединительного пояска, а также расположение и параметры крепежных отверстий.
- Параметры заготовки. Необходимо учесть наибольший и наименьший диаметры, учесть способ крепления – наружный или внутренний через обратные кулачки. Также необходимо учесть и допустимую массу детали.
- Диаметр отверстия в корпусе патрона. Необходим при обработке длинного прутка.
- Максимальное значение частот вращения.
Установка и закрепление деталей в патронах
Токарный патрон
Короткие детали обычно устанавливают и крепят в патронах, которые подразделяются на простые и самоцентрирующие.
Четырехкулачковые патроны
Простые патроны изготовляют обычно четырехкулачковыми (рис. 41). В таких патронах каждый из четырех кулачков (1, 2, 3 и 5) перемещается своим винтом 4 независимо от остальных. Это позволяет устанавливать и закреплять в них детали, имеющие несимметричную наружную форму. При закреплении детали в четырехкулачковом патроне необходимо ее правильно установить, чтобы она не била при вращении.
Правильность установки детали можно проверять чертилкой рейсмуса (рис. 42). Чертилку рейсмуса подводят к проверяемой поверхности, оставляя зазор между ними 0,3-0,5 мм. Детали сообщают медленное вращение и следят за тем, как изменяется этот зазор. По результатам наблюдения отжимают одни кулачки и поджимают другие до тех пор, пока зазор не станет равномерным по всей окружности детали. После этого деталь окончательно закрепляют всеми четырьмя кулачками, равномерно поджимая их ключом один за другим.
После закрепления детали в патроне нужно обязательно вынуть ключ. Если этого не сделать, то при пуске станок может сломаться; кроме того, рабочий подвергается опасности получить увечье.
Самоцентрирующие патроны
Самоцентрирующие патроны (рис. 43) в большинстве случаев применяются трехкулачковые и значительно реже двухкулачковые. Эти патроны очень удобны в работе, так как все кулачки перемещаются одновременно, благодаря чему деталь, имеющая цилиндрическую поверхность (наружную или внутреннюю), устанавливается и зажимается точно по оси шпинделя; кроме того, значительно сокращается время на установку и закрепление детали.
На рис. 43, а показан трехкулачковый самоцентрирующий патрон. В нем кулачки перемещаются при помощи торцового четырехгранного ключа, который вставляют в четырехгранное отверстие 1 (рис. 43, а и б) одного из трех конических зубчатых колес 2. Эти колеса сцеплены с большим коническим зубчатым колесом 3. На обратной плоской стороне колеса 3 нарезана многовитковая спиральная канавка 4 (рис. 43, б). В отдельные витки этой канавки входят нижними выступами все три кулачка 5. Когда ключом повертывают одно из зубчатых колес 2, вращение передается 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 деталь.
Кулачки патронов
Кулачки патронов применяют закаленные и сырые. Обычно пользуются закаленными кулачками, так как они изнашиваются медленно. Но при зажиме такими кулачками на деталях с чисто обработанными поверхностями остаются следы в виде вмятин от кулачков. Чтобы избежать получения вмятин, в этих случаях рекомендуется применять сырые (незакаленные) кулачки, которые точно обрабатывают (пригоняют) по диаметру закрепляемой в них детали.
Сырые кулачки удобны еще и тем, что их можно периодически растачивать резцом и тем устранять биение патрона, которое неизбежно при длительной его работе. Растачивают кулачки точно по размеру закрепляемой в них детали.
Установку и закрепление деталей в патроне с поддержкой задним центром применяют при обработке длинных и сравнительно тонких деталей (рис. 44), которые недостаточно закрепить только в патроне, так как сила резания и вес выступающей части детали могут изогнуть ее и вырвать из патрона.
При снятии детали отжимают кулачки патрону и, поддерживая деталь левой рукой, выводят из нее задний центр, для чего правой рукой вращают маховичок задней бабки.
