Размеры токарных патронов по металлу
ГОСТ 1654-86
(СТ СЭВ 1574-79, СТ СЭВ 4852-84)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
ПАТРОНЫ ТОКАРНЫЕ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ
Общие технические условия
General-purpose lathe chucks. General specifications
Дата введения 1987-07-01
в части п.1.13 1989-01-01
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 26 июня 1986 г. N 1810 срок действия установлен с 01.07.87 до 01.07.97*, в части п.1.13 с 01.01.89
* Ограничение срока действия снято по протоколу N 7-95 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации, (ИУС N 11, 1995 год). - Примечание изготовителя базы данных.
ПЕРЕИЗДАНИЕ. Январь 1991 г.
Настоящий стандарт распространяется на токарные патроны общего назначения, самоцентрирующие, с независимым перемещением кулачков, классов точности А, В, П и Н.
Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 1574-79, СТ СЭВ 4852-84, PC 3339-71 и международному стандарту ИСО 3089-74.
1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.1. Патроны должны изготавливаться в соответствии с требованиями настоящего стандарта, ГОСТ 2675-80, ГОСТ 3890-82, ГОСТ 24351-80 по рабочим чертежам, утвержденным в установленном порядке.
1.2. Детали патронов должны изготавливаться из следующих материалов:
а) корпуса патронов из чугуна по качественным показателям не ниже чем у марки СЧ 30 по ГОСТ 1412-85 или из стали с пределом прочности не менее 500 МПа и термической обработкой рабочих поверхностей до твердости не менее 43 HRC;
б) спиральные диски патронов классов точности А и В, штоки клиновых патронов и винты для перемещения кулачков токарных патронов с независимым перемещением кулачков, классов точности А, В, П, Н из стали с пределом прочности не менее 500 МПа и термообработкой рабочих поверхностей до твердости не менее 57 HRC, а спиральные диски патронов классов точности П и Н из стали с пределом прочности не менее 500 МПа и термообработкой поверхностей до твердости не менее 43 HRC с толщиной цементированного поверхностного слоя не менее 0,5 мм;
в) основание кулачков, кулачки, рейки, рычаги, конические шестерни, седла и втулки опорных подшипников, из стали с пределом прочности не менее 500 МПа и термообработкой зажимных и трущихся рабочих поверхностей до твердости не менее 43 HRC для классов точности Н и П и не менее 50 HRC для классов точности А и В;
г) допускается изготовление накладных кулачков (заготовок) из стали без термообработки или из цветных металл
1.3. Винты для крепления кулачков должны применяться не ниже класса прочности 10.9 в соответствии с требованиями ГОСТ 1759-70.
1.4, Параметры шероховатости поверхностей патронов по ГОСТ 2789-73 должны быть не более, мкм:
передней и цилиндрической поверхности патрона
рабочих поверхностей пазов корпуса патрона и кулачков, зубьев кулачков и спирали дисков, посадочных поверхностей спиральных дисков, пазов штока клиновых патронов и посадочных поверхностей ступиц корпусов, патронов классов точности Н и П
патронов классов точности А и В
резьбы винтов для кулачков патронов с независимым перемещением кулачков
резьбы кулачков для патронов с независимым перемещением кулачков и поверхности зубьев шестерен
1.5. Внутренние необработанные поверхности патронов должны быть очищены и окрашены маслостойкой краской.
1.6. Для холостого передвижения кулачков патронов крутящий момент , приложенный к рукоятке ключа, не должен превышать значений, приведенных в табл.1.
Патрон токарный
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.
Данный элемент оснастки изготавливается из прочных марок чугуна или закаленной инструментальной стали, имеет различные варианты исполнения, обеспечивающие широкие возможности обработки деталей различной конфигурации.
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.
Основные варианты конструкции
Токарные патроны изготавливаются из прочного чугуна маркой не менее СЧ-30 или инструментальных марок стали прочностью не менее 500 МПа.
Существуют различные варианты конструкции токарных патронов, остановимся на наиболее часто используемых в современном производстве:
- Патрон рычажный. Зажим происходит благодаря смещению кулачков с зажимами благодаря действию двухплечевого рычага. Основной характеристикой является количество кулачков и степень смещения на рабочем диске. К недостаткам можно отнести сложность настройки, особенно при проведении нетиповых операций. Кулачки могут настраиваться путем одновременного смещения посредством ключа или отдельной регулировкой каждого зажима. Данный тип оснастки, как правило, применяется для черновой или получистовой обработки.
- Клиновые токарные патроны – это усовершенствованный вариант конструкции рычажного зажима. Высокую точность фиксации обеспечивает наличие собственного механического или пневмопривода для каждого кулачка. Имеет возможность фиксации заготовки со смещением относительно центра вращения, что позволяет производить обработку деталей сложной конфигурации.
- Мембранные токарные патроны. Обеспечивают наиболее высокую точность фиксации благодаря мембранам из упругого материала. Заготовка фиксируется путем отключения гидропривода, что приводит к расширению мембраны. Характерными особенностями конструкции является большое количество зажимов при сравнительно низком усилии сжатия. Поэтому основной сферой применения данного типа оснастки является чистовая обработка деталей на малых скоростях вращения.
Виды и классификация токарных патронов
Одним из основных параметров классификации патронов, определяющим возможности обработки тех или иных заготовок, является количество и конструкция кулачков. По количеству зажимов патроны подразделяются на:
- Двухкулачковые патроны. Оптимальны для зажима заготовок небольшого размера несимметричной формы – поковок, арматуры и т. д.
- Трёхкулачковые патроны самоцентрирующиеся. Используются для крепления заготовок круглой и шестигранной форм. Обеспечивает возможность быстрой центровки и фиксации.
- Четырехкулачковые патроны с независимой фиксацией зажимов. Данный тип оснастки применяется для установки заготовок прямоугольной и нессиметричной формы, квадратных прутков.
- Шестикулачковые патроны самоцентрирующиеся. Оптимальны для работы с тонкостенными деталями благодаря минимальному усилию смятия. Шесть кулачков обеспечивают равномерное распределение усилий сжатия.
По типу зажима кулачков патроны подразделяются на прямые и обратные. Первые обеспечивают зажим по наружной поверхности, обратные – по внутреннему отверстию. Применение обратных кулачков позволяет обработать всю поверхность детали.
По классу точности данный тип оснастки подразделяется на 5 ступеней:
- Н – нормальная;
- П – повышенная;
- В – высокая;
- А – особо высокая.
Основные размеры и обозначения
Если взять наиболее распространенные трехкулачковые патроны (ГОСТ 2675-80) то действующим стандартом предусмотрено десять типоразмеров определяемых общим диаметром оснастки: 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500 и 630 мм (см. табл. 1)
В зависимости от способа установки на шпиндель оснастка подразделяется на три типа:
- С пояском и фиксацией посредством вспомогательного фланца (Тип 1);
- С фиксацией через фланец на конце шпинделя под поворотную шайбу (Тип 2);
- С фиксацией через фланец на конце шпинделя (Тип 3).
Существует единая система обозначений основных параметров патрона состоящая из 8 цифр и буквы указывающей класс точности оснастки. Воспользовавшись таблицей в ГОСТ 2675—80 по маркировке изделия можно определить:
- Количество зажимов;
- Диаметр изделия;
- Основные размеры;
- Тип крепления оснастки на шпиндель;
- Исполнение зажимов;
- Класс точности.
Так, например Патрон 7100—0032—П ГОСТ 2675—80 обозначает второй тип, диаметр 200 мм, монтаж на шпиндель с 5 условным размером, сборные кулачки и повышенный класс точности (П).
Действующие ГОСТы
Регулирует параметры токарных патронов ГОСТ 1654-86. В нём регламентируются технические условия патронов общего назначения. Также действует множество других стандартов. Так, самоцентрирующиеся 3-кулачковые патроны регулируются ГОСТ 2675-80. На двухкулачковые зажимы с самостоятельной центровкой действует ГОСТ 14903-69.
Концы шпинделей токарных станков
Шпиндель токарного станка должен сообщать крутящий момент детали, обрабатываемой на станке. Для этого к концу шпинделя крепится зажимное устройство, наиболее соответствующее обрабатываемой детали. Зажимных приспособлений существует большое множество, но обычно это трехкулачковый патрон - он обеспечивакет надежность и точность зажима, удобство установки и снятия большинства симметричных деталей.
Конструкция конца шпинделя токарного станка должен удовлетворять следующим требованиям:
- Обеспечивать надежность крепления токарного патрона
- Обеспечивать точность центровки патрона по отношению к оси шпинделя
- Обеспечивать установку и снятие патрона для замены за минимальное время
Разновидности передних концов шпинделей токарных станков
Передний конец шпинделя токарного станка служит для базирования (центрирования) и закрепления токарного патрона, планшайбы или поводкового патрона.
На сегодняшний день существует четыре разновидности передних концов шпинделей универсальных токарных станков:
- Резьбовой конец шпинделя - в обязательном порядке требует промежуточный (переходной) фланец, для того чтобы установить на шпиндель патрон или другое зажимное устройство;
- Фланцевый конец шпинделя - с конусной посадкой - форма А. Фланец шпинделя имеет резбовые отверстия для непосредственного крепления патрона спереди винтами с внутренними шестигранниками, проходящими сквозь патрон;
- Фланцевый конец шпинделя - с конусной посадкой. Фланец шпинделя имеет отверстия для непосредственного крепления патрона с помощью поворотной (байонетной) шайбы - это наиболее распространенный и предпочтительный вид крепления;
- Фланцевый конец шпинделя - с конусной посадкой. Фланец шпинделя имеет отверстия для непосредственного крепления патрона с помощью шпилек типа Camlock
В соответствии с четырьмя существующими разновидностями шпинделей на сегодняшний день действует четыре государственных стандарта регламентирующих конструкцию и размеры передних концов шпинделей:
- - Концы шпинделей резьбовые (Взамен ОСТ 428) - Концы шпинделей фланцевые типа А и фланцы зажимных устройств - Концы шпинделей фланцевые под поворотную шайбу и фланцы зажимных устройств - Концы шпинделей фланцевые типа Кэмлокк и зажимные устройства
- Фланцы промежуточные к самоцентрирующим патронам.
Концы шпинделей резьбовые. ГОСТ 16868 (Взамен ОСТ 428)
Крепление патрона на резьбовой конец шпинделя
ГОСТ 16868 (Концы шпинделей резьбовые) предлагает два типоразмера концов шпинделей:
Конец шпинделя резьбовой ГОСТ 16868
В реальности существуют множество моделей станков, выпущенных до начала 60-х годов, с резьбовыми концами шпинделей от М33 до М150. Резьбовой конец шпинделя использовался на токарных станках старых моделей, например, 1А62 (М90 х 6) и в малых токарных станках - учебных и настольных, например, ТВ-7 (М45 х 4,5) и т.д.
Если резьбовой конец шпинделя не соотвтствует ГОСТ 16868 (Концы шпинделей резьбовые) как, например, на станке ТВ-4 (d = М36 х 4), требуется изготовить нестандартный промежуточный фланец, используя посадочные размеры необходимого патрона.
Для того, чтобы на переднем конце шпинделя закрепить токарный патрон, необходимо изготовить или приобрести промежуточный (переходной) фланец, который еще называют планшайбой.
Со стороны шпинделя промежуточный фланец должен навинчиваться на резьбу шпинделя d и очень точно надвигаться на цилиндрический центрирующий поясок диаметром Ø d1 и длиной l мм.
Со стороны токарного патрона промежуточный фланец должен иметь центрирующий поясок - ступеньку D4 для точной установки и центрирования токарного патрона на промежуточном фланце, а также иметь сквозные отверстия для крепления патрона. Очевидно, что для каждого типоразмера токарного патрона должен быть свой промежуточной фланец.
Допускается устанавливать на промежуточном фланце исполнения 1 запорное устройство против самоотвинчивания.
Недостаток шпинделей с резьбой в том, что при торможении или реверсировании быстроходного станка патрон по инерции может соскочить со шпинделя. Кроме того, токарные патроны, устанавливаемые на этих шпинделях по посадке скольжения, не вполне точно центрируются. На точность центрирования оказывает влияние зазор. При частом навинчивании и свинчивании патронов зазор из-за износа сопрягаемых поверхностей увеличивается. В этих условиях даже плотные соединения со временем теряют свою первоначальную точность, и возникает потребность в ремонте головки шпинделя.
В средних и крупных токарных станках используются фланцевые концы шпинделей с центрирующим коротким конусом (7°7′30″). Конические направляющие обеспечивающют более точное центрирование при установке патронов и планшайб.
Концы шпинделей фланцевые типа А ГОСТ 12595
ГОСТ 12595-2003 (DIN 55026, ИСО 702-1:2001). (Взамен ГОСТ 2570-58). Станки металлорежущие. Концы шпинделей фланцевые типа А и фланцы зажимных устройств. Основные и присоединительные размеры.
Настоящий стандарт распространяется на фланцевые концы шпинделей с коротким конусом 1:4 (7°7′30″) типа А для токарных и шлифовальных станков, а также на фланцы зажимных устройств, устанавливаемых на концы шпинделей.
Фланцевые концы шпинделей типа А имеют резьбовые крепежные отверстия по окружности фланца, которые служат для для крепления патрона винтами с внутренними шестигранниками. Для концов шпинделей такого типа (А) должны использаваться зажимные патроны 2 типа по ГОСТ 2675-80 Тип 2.
Крепление патрона на фланцевый конец шпинделя типа А
Концы шпинделей фланцевые типа А по ГОСТ 12595
Условные размеры концов шпинделей типа А по ГОСТ 12595
Всего предусмотрено девять условных размеров концов шпинделей (3, 4, 5, 6, 8, 11, 15, 20, 28) с номинальным наружным диаметром 92, 108, 133, 165, 210, 280, 380, 520, 725 мм.
Фланец шпинделя снабжен коротким конусом 1:4 (7°7′30″), обеспечивающим надежное центрирование патрона. Допуски на конусы назначаются с таким расчетом, чтобы при установке патрона от руки между торцевыми поверхностями шпинделя и патрона оставался небольшой зазор, при затягивании крепежных винтов зазор ликвидируется, а конусы сопрягаются по посадке, близкой к прессовой. Вследствие большого угла конуса патрон после освобождения винтов легко снимается. Вылет патрона минимальный.
Фланцевые концы типа А могут изготавливаться в двух исполнениях.
- Крепежные отверстия расположены на делительных окружностях диаметров D1 и D2;
- Крепежные отверстия расположены только на делительной окружности диаметром D2. Исполнение 2 следует применять для концов шпинделей условного размера №3 и №4;
Исполнения 1 и 2 - следует применять для концов шпинделей условного размера от №5 до №28.
Для крепления токарного патрона на фланцевом шпинделе необходимо установить его на центрирующем конусе шпинделя, пропустить крепежные винты сквозь устанавливаемый токарный патрон в торцевые крепежные отверстия фланца шпинделя, затянуть винты.
Концы шпинделей фланцевые под поворотную шайбу ГОСТ 12593
ГОСТ 12593-93 (DIN 55027, ИСО 702-3-75). (Взамен ГОСТ 2570-58). Станки металлорежущие. Концы шпинделей фланцевые под поворотную шайбу и фланцы зажимных устройств.
Настоящий стандарт распространяется на фланцевые концы шпинделей с коротким конусом 1:4 (7°7′30″) и поворотной шайбой для токарных станков и на фланцы зажимных устройств, устанавливаемых на концы шпинделей. ГОСТ 12593-93 представляет собой полный аутентичный текст ИСО 702-3-75 "Станки. Концы шпинделей и планшайбы. Размеры для взаимозаменяемости. Часть III. Байонетный тип".
Фланцевые концы шпинделей типа Б имеют сквозные крепежные отверстия по окружности фланца и байонетную поворотную шайбу которые служат для для крепления патрона без свинчивания крепежных гаек, что позволяет быстро закреплять и снимать патроны. Для концов шпинделей такого типа (Б) должны использаваться зажимные быстросменные патроны 3 типа по ГОСТ 2675-80 Тип 3.
Крепление патрона на фланцевый конец шпинделя под поворотную шайбу
Пример применения фланцевых концов шпинделей под поворотную шайбу
Исполнения фланцевых концов шпинделей под поворотную шайбу
Размеры фланцевых концов шпинделей под поворотную шайбу
Токарный патрон по ГОСТ 2675-80 Тип 3 для установки c поворотной шайбой
Фланцы для быстросменных патронов (тип Б) с посадкой на конус 1:4 (7°7′30″) под поворотную шайбу выполняются восьми условных размеров (3, 4, 5, 6, 8, 11, 15, 20) с номинальным наружным диаметром 102, 112, 135, 170, 220, 290, 400, 540 мм.
Фланцевые концы шпинделей с поворотной шайбой могут изготавливаться в трех исполнениях:
- Условный размер конца шпинделя 3 и 4;
- Условный размер конца шпинделя 5, 6, 8;
- Условный размер конца шпинделя 11, 15, 20.
На рисунке показана установка быстросменного токарного патрона 2 на фланцевом шпинделе с помощью байонетной поворотной шайбы 1. Шпильки 5, имеющие в средней части цилиндрическое утолщение с лыской под ключ, завинчиваются в торец патрона и при установке пропускаются через отверстие фланца и поворотной шайбы 1. После этого шайбу поворачивают по часовой стрелке и гайками 6 зажимают патрон на конусе шпинделя.
Сама поворотная шайба крепится к фланцу шпинделя с помощью втулки 3 и винта 4 (вариант 1) или только винтом 7 (вариант 2), при этом она остается подвижной и может вращаться на шпинделе в пределах вытянутого крепежного отверстия.
Крепление на фланцевом шпинделе с поворотной шайбой отнимает немного времени, вместе с тем фланцевое соединение обеспечивает высокую точность центрирования (отсутствует зазор), полную надежность при больших оборотах шпинделя.
Концы шпинделей фланцевые типа Кэмлок ГОСТ 26651
Концы шпинделей фланцевые типа Кэмлок ГОСТ 26651-85 (DIN 55029, ИСО 702/II-75) Станки металлорежущие. Концы шпинделей фланцевые типа Кэмлок и зажимные устройства.
Настоящий стандарт распространяется на фланцевые концы шпинделей с коротким конусом типа Кэмлок (Camlock) для токарных станков и зажимные устройства, устанавливаемые на концы шпинделей. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 4853-84 и ИСО 702/II-75.
Крепление патрона на фланцевый конец шпинделя типа Кэмлок
Фланцевые концы шпинделей типа Кэмлок с посадкой на конус 1:4 предусмотрены восьми условных размеров (3, 4, 5, 6, 8, 11, 15, 20).
Эксцентриковые зажимы Кэмлок существенно ускоряют установку токарного патрона, поэтому устанавливаются там, где требуется частая смена патрона.
Фланцы промежуточные к самоцентрирующим патронам ГОСТ 3889-80
Настоящий стандарт распространяется на промежуточные фланцы, предназначенные для установки на концы шпинделей металлорежущих станков самоцентрирующих патронов общего назначения.
Промежуточные фланцы (их называют еще План-шайбы) необходим для центрирования и крепления патронов с центрирующим пояском (ГОСТ 2675 тип 1) на любой из 4-х типов концов шпинделей токарных станков.
ГОСТ 3889-80 (DIN 6350) Фланцы должны изготавливаться исполнений:
- Исполнение 1 - устанавливаемое на резьбовые концы шпинделей по ГОСТ 16868;
- Исполнение 2 - устанавливаемое на фланцевые концы шпинделей по ГОСТ 12593 под поворотную шайбу;
- Исполнение 3 - устанавливаемое на фланцевые концы шпинделей по ГОСТ 12595 исполнения 1;
- Исполнение 4 - устанавливаемое на фланцевые концы шпинделей по ГОСТ 12595 исполнения 3.
ГОСТ 3889 Исполнение 1. Фланцы промежуточные на резьбовые концы шпинделей
ГОСТ 3889 Фланцы промежуточные на резьбовые концы шпинделей
Со стороны шпинделя промежуточный фланец должен навинчиваться на резьбу шпинделя d и очень точно надвигаться на центрирующий поясок - цилиндр диаметром Ø d1 и длиной l мм.
Процесс установки токарного патрона состоит из следующих этапов:
- Промежуточный фланец навинчивается на резьбу шпинделя до упора. Отверстие во фланце должно плотно садиться на поясок шпинделя
- Закручиваются винты запорного устройства против самоотвинчивания
- Проверяется биение центрирующего пояска на фланце (D1) и опорной торцевой поверхности со стороны патрона
- На центрирующий поясок (D1) устанавливается патрон и крепится болтами
- Проверяется радиальное и торцевое биение патрона
Пример: фланец промежуточный к токарному станку ТВ-4
Фланец промежуточный к токарному станку ТВ-4
Пример условного обозначения фланца исполнения 1, диаметром 100 мм:
Фланец 7081-0592 ГОСТ 3889-80
Пример условного обозначения фланца исполнения 1, диаметром 125 мм:
Фланец 7081-0593 ГОСТ 3889-80
Фланец промежуточный к токарному станку с резьбовым концом шпинделя
ГОСТ 3889-80 Исполнение 2. Фланцы промежуточные под фланцевые концы шпинделей под поворотную шайбу (ГОСТ 12593)
ГОСТ 3889-80 Фланцы промежуточные под поворотную шайбу
ГОСТ 3889-80 Исполнение 3. Фланцы промежуточные под фланцевые концы шпинделей исполнения 1 по ГОСТ 12595
ГОСТ 3889-80 Фланцы промежуточные к концам шпинделей типа А. Исполнение 1
ГОСТ 3889-80 Исполнение 4. Фланцы промежуточные под фланцевые концы шпинделей исполнения 3 по ГОСТ 12595
ГОСТ 3889-80 Фланцы промежуточные к концам шпинделей типа А. Исполнение 3
Основные размеры патрона самоцентрирующегося трехкулачкового
Действующий ГОСТ 2675-80 является стандартом для токарных патронов определенного типа. В нем описаны все характеристики данных деталей с точными требованиями к параметрам. Все размеры, которые не указаны в ГОСТе соответствуют чертежам, которые утверждены в установленном порядке.
Трехкулачковый самоцентрирующийся патрон не требует дополнительного времени на то, чтобы переналадить оборудование при замене заготовки или болванки на изделие с другим диаметром.
Общие данные про ГОСТ 2675-80
Этот документ разработан и внесен министерством станкостроительной и инструментальной промышленности СССР и регулирует стандарты на самоцентрирующиеся патроны с 3-кулачками разных классов точности от нормально до сверхточного.
Впервые официальное издание данного стандарта вышло в 1988 году. До этого данный вопрос регулировал ГОСТ 2675-71. Последние изменения рассматриваемого документа произошли 12 сентября 2018 года.
Ссылочные нормативно-технические документы
К таковым для стандарта ГОСТ 2675-80 относятся:
- пункт 11 ГОСТ 1654-86 токарные патроны общего назначения;
- пункт 2 ГОСТ 1654-86 – общие технические условия для токарных патронов общего назначения;
- пункт 2 ГОСТ 12595-85 – стандарт на металлорежущие станки;
- пункт 2 документа 12593-72 – регламентация размеров фланцев шпинделя.
Эти документы содержат общую информацию и подтверждают стандарты аналогичных деталей.
Подробно с ГОСТом можно ознакомится по ссылке ГОСТ 2675-80
На что распространяется?
Данный Государственный стандарт описывает самоцентрирующиеся трехкулачковые патроны, спирально-реечного типа всех классов точности (Н,В,П,А). При этом стандарт касается как тех вариаций, которые устанавливаются на переходные фланцы или на фланцевые концы шпинделей.
Эти детали могут изготавливаться с цельными или сборными кулачками, обе разновидности должны соответствовать стандарту 2675-80.
Нормы и размеры 3-х кулачковых патронов и кулачков
Нормы и размеры регулируемых частей токарного станка зависят от их типа. Всего существует 3 типа изготовления патронов токарных:
- Патроны с наличием центрирующего пояска-цилиндра и закрепленные через переходной фланец.
- Закрепленные непосредственно на фланец шпинделя при помощи оборотной шайбы.
- С креплением на фланец шпинделя без поворотной шайбы.
Размеры, указанные в стандарте, соответствуют параметрам в зависимости от типа детали и диаметра.
Всего существует 10 типов токарных кулачковых патронов по параметрам размеров: 80,100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630 мм.
Для трехкулачковой детали размерами 250 мм на токарный металлорежущий станок типа 1 предусмотрены следующие параметры:
- масса детали – 28.2 кг;
- D1 – 80 – диаметр отверстия в корпус;
- D2 – 210 – диаметр присоединительного пояска;
- D3 – 226 – диаметр расположения крепежных отверстий;
- nxd – 6хМ12 – это значит, что закрепление идет при помощи 6 болтов М12;
- h – 5;
- H – 89,5;
- H1 – 5.
Это наиболее часто применяемые варианты деталей. Их корпус выплавлен из чугуна с высокими показателями качества. Они имеют несколько вариаций исполнения по точности, способу крепления и количеству кулачков.
Могу быть отличны и по конструкции: есть варианты с ручным передвижением кулачков или самоцентрирующиеся спирально-реечные. Именно последние и регулируются ГОСТом 2675-80.
Смещение осей отверстий при диаметре до 500 мм допустимо в пределах 0.1 мм.
Какие еще ГОСТы связаны с токарными патронами
На различные токарные детали для металлообрабатывающих станков разработаны собственные стандарты, которые закрепляют все необходимые параметры. Основные ГОСТы:
Вся данная техническая документация позволяет обобщить и классифицировать разновидности этих основных элементов токарной оснастки.
Трехкулачковые варианты с диаметром в 250 мм чаще всего используются в токарных станках, как на промышленном, так и на бытовом уровне. Поэтому стандарты их изготовления по всем параметрам должны четко соблюдаться.
Документ, регламентирующий самоцентрирующиеся спирально-реечные элементы, содержит подробные размеры, а также отдельные схемы и чертежи данной детали, по которым можно выявить соответствие заявленных данных. При малейшем нарушении параметров, указанных в ГОСТе, значительно снижается, качество рабочего процесса токарного станка.
Подробный обзор патрона для токарного станка по металлу
Токарный патрон — это зажимное устройство, предназначенное для фиксации и центрирования детали в зоне обработки токарного станка.
Они бывают различных типов и модификаций, ниже, мы подробно рассмотрим все возможные варианты патрона.
Общая конструкция и устройство токарного патрона для станка по металлу
Вместе с патроном поставляются комплекты:
- прямых кулачков;
- обратных кулачков;
- вне комплекта поставляться кулачковые рейки.
Наиболее распространен трехкулачковый патрон, состоящий из:
- монолитного или составного корпуса с тремя радиальными пазами для кулачков;
- кулачки (прямые и обратные) выполнены из качественной твердой, закаленной стали высокой прочности, связаны с торцевой резьбой спирального диска;
- спирального диска, с большим зубчатым колесом на его обратной стороне. Связан с зубчатой передачей конической шестерни;
- конических шестерен, вращением ключа, вставленного в квадратное отверстие этой шестерни, спиральному диску сообщается вращательное движение.
Простота технологических приёмов базирования деталей стало причиной популярности и распространения трехкулачкового патрона на станках, применяемых в производстве
Металлический стержень, на одном конце которого перпендикулярно его оси просверлено отверстие с установленным в нем металлическим рычагом. Превышение длины рычага на 35–40 % относительно высоты ключа, является оптимальной.
На нижнем конце стержня выполнен четырехгранный наконечник, соразмерный с отверстием внутри конической шестерни. Служит ручным приводом кулачков посредством вращения спирального диска во время закрепления заготовки в рабочей зоне станка.
Пружина
Устанавливается на наконечник ключа. По завершении операции, нагрузка от усилий руки на ключ снимается и пружина, распрямляясь, удаляет ключ из гнезда патрона. Если станочник по невнимательности сам не извлекает ключ, то за него это делает пружина.
Втулка
Полый цилиндр, в верхней части которого прорезаны пазы для сухарей-полуколец. Обеспечивает фиксирование конической шестерни в рабочем теле патрона. Во внутренний диаметр втулки устанавливается верхняя часть конической шестерни с канавкой для сухарей-полуколец.
Стопор
Винтовые стопоры фиксируют конические шестерни в корпусе токарного патрона.
Шестерня
Коническая (или малая) шестерня вставлена в малое отверстие корпуса патрона. Её верхняя часть сопряжена с пазами втулки посредством сухарей-полуколец.
Малая шестерня постоянно зацеплена с зубьями большой шестерни и предназначено для передачи вращательного движения спиральному диску патрона.
Фланец
Переходной фланец, планшайба. Предназначен для прочного и точного соединения патрона с рабочим концом шпинделя станка. К примеру, на шпинделе ТВ-4 нарезана резьба, на неё устанавливается переходной фланец (планшайба для токарного патрона), на который крепится токарный патрон.
Спиральный диск
Спираль Архимеда, улитка, планетарка. Металлический диск, на одной стороне исполнены зубья большой шестерни, постоянно зацепленные с зубчатой передачей конической шестерни.
На другой стороне данного диска вырезан профиль спирали, которая в постоянно контактирует с пазами (рейками или гребёнками) кулачков. Последние, синхронно перемещаясь, работают на зажим, центрирование и фиксацию детали в зоне обработки станка.
Извлечение зажатой кулачками детали происходит обратным вращением ключа патрона.
Обратный кулачок
Применяется для зажима деталей больших диаметров. У каждого кулачка имеются две ступени для крепления деталей на разжим и по одной призме, работающие на сжим.
Ступени кулачков используются для устранения торцевого биения детали. Кроме этого, станочники самостоятельно создают на обратных кулачках дополнительную крепящую базу, работающую на разжим.
Прямой кулачок
Для зажима деталей меньшего диаметра используются прямые кулачки
Корпус
В зависимости от конструкции и способов крепления к шпинделю условно можно разделить на монолитный (корпус – одна базовая деталь) и составной, в котором корпус разделён на две базовые детали:
- Монолитный с цилиндрическим пояском. Крепится на шпиндель через промежуточный фланец по специальным ГОСТ. Выполняется из качественной стали и реже из чугуна.
- Составной корпус. Базовая деталь разделена на две составные части:
- передняя часть или корпус (иногда – передний полукорпус), в нем размещен спиральный диск и прорезаны пазы для кулачков;
- задняя часть или фланец (часто – задний полукорпус), в нем размещены конические шестерни.
Накладные кулачки
Крепятся на кулачковые рейки токарного патрона. Исполняются из незакаленных сортов стали, называются «сырыми кулачками». Предназначены для крепления деталей большого диаметра.
Есть несколько вариантов конструкции патрона для токарного станка, ниже мы коротенько их рассмотрим.
Рычажный
До недавнего времени были популярными типами креплений в токарных станках. Действия основаны на смещении кулачков посредством двуплечего рычага.
Основная характеристика этого типа патронов определяется количеством фиксирующих кулачков и степенью их смещения на рабочем диске. Положение заготовки в рабочей зоне настраивается сложно, особенно при нестандартной обработке.
Клиновой
Внутри патрона вместо спирального диска установлено клинореечное устройство, посредством которого происходит смещение кулачков и крепление обрабатываемой детали.
Исполняется из особо прочных сталей, способных обеспечить неизменность фиксирующих параметров патрона, его бесперебойную и безопасную работу при высоких оборотах тел вращения.
Мембранный
Мембранный патрон. Шток пневмо- или гидропривода давит на мембрану патрона и прогибает её. Прогиб мембраны разжимает губки патрона на доли миллиметра, и заготовка устанавливается до упора в штифты. При отключении привода мембрана возвращается в исходное положение и губки сжимаются, закрепляя заготовку.
Во время обработки заготовка удерживается упругостью мембраны, а большое число кулачков центрируют заготовку с точностью до сотых долей миллиметра. Применяется при чистовой обработке на низких оборотах с мелким сечением снимаемой стружки.
Классификации
Условно делятся на две группы:
- Кулачковые. Подвижные сегменты (кулачки), производят фиксацию детали. Отличаются друг от друга конструкцией и назначением.
- 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.
Классы точности
Классификация станков по степени точности. Станки разделены на 5 классов:
- Н – станки нормальной точности;
- П – станки повышенной точности;
- В – станки высокой точности;
- А ̶ станки особо высокой точности;
- С – сверхвысокая точность.
В обозначение модели может входить буква, характеризующая точность станка: 16К20П — токарно-винторезный станок повышенной точности.
Материалы изготовления
Корпус токарного патрона изготавливается из чугуна или из закаленной стали. Патрон со стальным корпусом позволяет работать на увеличенных оборотах.
Чугун
Из-за низкой устойчивости к резким механическим нагрузкам, по качественным показателям должен быть не ниже, чем у марки СЧ 30.
Сталь
Конкретное применение марок сталей ГОСТом не предусмотрено, производитель сам выбирает марку стали. Однако, наиболее распространённые стали должны иметь пределы прочности σB не менее 500 МПа и термической обработкой рабочих поверхностей до твердости не менее 43 HRC (с).
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.
Как выбрать
Чтобы правильно выбрать токарный патрон необходимо учесть несколько важных моментов:
Не обладая четкого представления об изложенной выше информации, нельзя считать себя готовым к приобретению токарного патрона, как важного узла станка.
Нужно понимать, что качество и производительность токарного станка влияют на качество и производительность труда и материальное состояние.
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.
Читайте также: