Патрон, применяемый для установки и закрепления заготовок или деталей на токарных и шлифовальных станках, является универсальным безналадочным приспособлением. Патроны широко применяются в машиностроительных производствах следующих видов: двухкулачковые; трехкулачковые; четырехкулачковые. Перечисленные патроны бывают с ручным приводом; с механизированным приводом; самоцентри-рующие с независимым перемещением кулачков.
По действующим российским техническим регламентам (ранее были ГОСТы) патроны делятся на четыре класса точности: «Н» — нормальной; «П» — повышенной; «В» — высокой; «А» — особо высокой. Патроны двухкулачковые предназначены для закрепления небольших по размерам заготовок (или деталей), имеющих сложную форму: арматуры, фасонного литья, поковок, штамповок и др.
Такие патроны изготавливают с ручным приводом, со спирально-реечным и винтовым механизмом, с клиновым центрирующим и клинорычажным механизмом. Двухкулачковый самоцентрирующий клинорычажный механизированный патрон закрепляется (так же как и другие патроны) на шпинделе токарного (или то-карно-винторезного или шлифовального) с помощью переходного фланца. От самоотвинчивания патрон во время работы предохраняется пружинным стопором, установленным в гайке (эта гайка закреплена на специальном винте другим стопором).
В свою очередь винт, соединенный с тягой штока пневмопривода, служит для регулирования радиального перемещения кулачков патрона. К кулачкам несколькими винтами крепятся сменные губки. Наибольшее применение еще в первой половине 80-х гг. XX в. на машиностроительных предприятиях Советского Союза получили универсальные трехкулачковые спирально-реечные патроны с ручным зажимом. У таких патронов диск, расположенный в корпусе патрона, на одной торцевой поверхности имеет коническое зубчатое колесо, а на другой — спиральные реечные пазы, которые находятся в зацеплении с металлическими стальными рейками небольших размеров.
При вращении торцевым ключом одного из трех конических зубчатых колес колесо диска поворачивается и перемещает рейки с кулачками к оси патрона при закреплении заготовки (или детали) и от оси — при ее раскреплении. На многих станках токарных и шлифовальных применяются также универсальные четырехкулачковые патроны, предназначенные для закрепления заготовок (или деталей) сложной формы, для которых требуется высокая точность выверки оси.
По техническому регламенту (ранее ГОСТу) четырехкулачковые патроны с независимым перемещением кулачков ключом изготавливаются (изготавливались еще в конце 80-х гг. XX в.) четырех классов точности: Н; П; В; А — и двух типов: «А» — для крепления на фланцевые концы шпинделей и «Б» — для крепления на резьбовые концы шпинделей через промежуточные фланцы. В указанных патронах каждый кулачок может перемещаться в радиальном пазу корпуса (патрона) независимо от других с помощью установочного винта, имеющего только вращательное движение. Продольному перемещению кулачка препятствуют сухари, запрессованные в корпусе (патрона). При использовании описанных патронов требуется много времени на установку и закрепление заготовки (или детали), сложной формы.
Более эффективным и высокопроизводительным является универсальный четырехкулачковый патрон с механизированным приводом для перемещения кулачков. В этом патроне каждая пара противоположно установленных кулачков перемещается последовательно и закрепление заготовки (или детали) происходит сравнительно быстро, при этом также быстро осуществляется раскрепление заготовки (или детали). Данные патроны с механическим приводом чаще всего применяются в станках, полуавтоматах и автоматах — токарных или шлифовальных.
В середине 80-х гг. XX в. советскими конструкторами был создан особый вид патрона — магнитный с постоянным магнитом, который устанавливался на шпинделе любого токарного станка с помощью переходной планшайбы. Такие патроны не требуют источника постоянного тока, токоприемных колес и щеток и очень удобны в эксплуатации. Магнитные патроны с постоянным магнитом используются в основном для чистового обтачивания торцов тонких эксцентриковых заготовок колец и дисков, а также для обработки эксцентриковых втулок.