Назначение и классификация патронов
Патрон — это универсальное безналадочное приспособление, предназначенное для установки и надёжного закрепления заготовок или готовых деталей на токарных и шлифовальных станках. Патроны являются неотъемлемой частью машиностроительных производств и подразделяются на несколько основных видов по количеству кулачков: двух-, трёх- и четырёхкулачковые. Кроме того, они различаются по типу привода: ручные, механизированные (например, пневматические или гидравлические), а также самоцентрирующиеся с независимым или синхронным перемещением кулачков.
Классы точности и особенности двухкулачковых патронов
Согласно действующим российским техническим регламентам (ранее — ГОСТам), патроны производятся четырёх классов точности: «Н» (нормальной), «П» (повышенной), «В» (высокой) и «А» (особо высокой). Двухкулачковые патроны предназначены в первую очередь для работы с небольшими заготовками сложной формы, такими как арматура, фасонное литьё, поковки или штамповки. Их конструкция может включать ручной привод, а также различные механизмы зажима: спирально-реечные, винтовые, клиновые центрирующие или клинорычажные.
Двухкулачковый самоцентрирующий патрон с механизированным приводом, как и другие аналоги, крепится на шпиндель токарного или шлифовального станка через переходный фланец. Для предотвращения самоотвинчивания во время работы используется пружинный стопор, установленный в гайке. Сама гайка фиксируется на специальном винте при помощи дополнительного стопора. Этот винт, соединённый с тягой штока пневмопривода, отвечает за регулировку радиального перемещения кулачков. На кулачки с помощью винтов крепятся сменные губки, что позволяет адаптировать патрон под разные типы заготовок.
Распространённые трёхкулачковые патроны
Наибольшее распространение в машиностроении СССР ещё в начале 1980-х годов получили универсальные трёхкулачковые спирально-реечные патроны с ручным зажимом. Их конструкция основана на диске, расположенном внутри корпуса. На одной стороне диска находится коническое зубчатое колесо, а на другой — спиральные реечные пазы, которые входят в зацепление с небольшими металлическими рейками. При вращении одного из трёх конических зубчатых колёс с помощью торцевого ключа диск поворачивается, что приводит к синхронному перемещению реек с кулачками — либо к центру патрона для зажима заготовки, либо от центра для её освобождения.
Четырёхкулачковые патроны для сложных задач
Для обработки заготовок сложной формы, требующих высокой точности позиционирования оси, на многих токарных и шлифовальных станках применяются четырёхкулачковые патроны. Согласно техническим регламентам (ранее ГОСТам), патроны с независимым перемещением кулачков (осуществляемым ключом) изготавливались четырёх классов точности (Н, П, В, А) и двух типов: «А» — для крепления на фланцевые концы шпинделей и «Б» — для крепления на резьбовые концы через промежуточные фланцы.
В таких патронах каждый кулачок перемещается в своём радиальном пазу корпуса независимо от других с помощью установочного винта, который совершает только вращательное движение. Продольному смещению кулачка препятствуют сухари, запрессованные в корпус. Главный недостаток этой конструкции — значительные затраты времени на установку и выверку заготовки сложной формы.
Более эффективной и производительной альтернативой является универсальный четырёхкулачковый патрон с механизированным приводом. В нём каждая пара противоположно расположенных кулачков перемещается последовательно, что позволяет быстро и надёжно закреплять и освобождать заготовку. Такие патроны с механическим приводом нашли широкое применение в токарных и шлифовальных станках, полуавтоматах и автоматах.
Инновационные магнитные патроны
В середине 1980-х годов советские инженеры разработали особый тип патрона — магнитный с постоянным магнитом. Он устанавливается на шпиндель любого токарного станка с помощью переходной планшайбы. Ключевые преимущества этой конструкции — отсутствие необходимости в источнике постоянного тока, токоприёмных кольцах и щётках, а также простота в эксплуатации. Магнитные патроны идеально подходят для чистовой обработки торцов тонких эксцентриковых заготовок, таких как кольца, диски и втулки.