Самым удобным для быстрой установки круглых заготовок на токарном оборудовании, является патрон с 3 кулачками, расположенными под 120 град. Он самостоятельно центрирует деталь, надежно удерживает ее во время обработки. На малых и средних станках используют узлы с диаметром корпуса 160 мм.

3-h-kulachkov-patr2

Что это за узел, для чего он нужен?

Токарный патрон — это устройство, предназначенное для установки заготовки на токарных, специальных, универсальных станках. Сам патрон жестко соединяется со шпинделем и передает детали крутящий момент.

Для изготовления поверхностей правильной круглой формы, деталь должна быть выставлена точно в оси вращения шпинделя и не иметь биения. Удобнее всего крепить круглые заготовки, шестигранники, в самоцентрирующийся патрон. Наилучшим вариантом такого патрона является трехкулачковый. Сжимаемая с трех сторон, заготовка сама принимает нужное положение.

В массовом и мелкосерийном производстве при изготовлении мелких и средних деталей типа вал, используют патрон с диаметром корпуса 160 мм. Установленная внутри спираль Архимеда преобразует слабое мускульное усилие при закручивании ключом шестерни, в большую силу, прижимающую кулачки к детали. В результате вручную заготовка прочно крепится в патроне и выдерживает нагрузки при обработке.

Важно!
Трехкулачковый патрон позволяет быстро устанавливать и снимать детали, повышая производительность рабочего и оборудования.

Какие есть варианты исполнения?

Трехкулачковые патроны диаметром 160 мм изготавливаются разными фирмами. Их эксплуатационные качества и технические характеристики отличаются незначительно. При выборе узла следует обращать внимание, для какого конуса шпинделя создана модель.

Токарный патрон на 160 мм выпускается в двух исполнениях кулачков:

  • цельные;
  • сборные.

Цельные кулачки изготавливаются из монолитного куска металла. Сборные имеют сменные прокладки на губках. Они плотно прилегают к поверхности детали, прочно удерживая ее. Используются при работе с заготовками из мягких цветных сплавов и твердых гладких стальных закаленных валах.

Кулачки пронумерованы цифрами: 1,2,3. Их установка на станок происходит в следующем порядке.

  1. Положить на переднюю бабку кулачки по порядку, согласно маркировке.
  2. Выкрутить спираль до упора шестерни.
  3. Определить, какой паз первый на пути начала витка спирали Архимеда. Поставить в эти направляющие кулачок под номером 1 и провернуть спираль на 120 град.
  4. Аналогично закрепить 2 и 3 кулачки, затем свести их к центру на нужный размер – диаметр заготовки.

3-h-kulachkov-patr1

Если нарушить порядок установки, то один кулачок вылезет вперед, второй отстанет и самоцентрирование будет нарушено.

Справка! Кулачки устанавливаются под нарезку ответной спирали Архимеда в специальное устройство под 120 град относительно друг друга. Именно такое положение они должны занимать в патроне.

По способу крепления к шпинделю выпускают три типа патронов на 160 мм.

  1. Посадка на планшайбу осуществляется центрирующим цилиндрическим пояском размером Ø130 H.
  2. Крепление по ГОСТ 12593-72, посадка на конус и фланцевые концы шпинделя болтами, расположенными с обратной стороны патрона.
  3. По ГОСТ 12595-85 патрон также крепится на конус и торцовый фланец, но головки болтов расположены в передней части между кулачками и проходят сквозь патрон.

Отличить способ крепления патрона можно по маркировке, без осмотра узла:

  • 7100-0005П с посадкой на планшайбу;
  • 7100-0029П – конус №5;
  • 7100-0027П – 4 конус.

В зависимости от варианта крепления к шпинделю некоторые размеры узла отличаются. Патрон самоцентрирующийся трехкулачковый, закрепляющийся на фланец шпинделя цилиндрическим пояском, состоит из следующих деталей:

  • корпус;
  • кулачки;
  • диск спиральный;
  • винт стопорный;
  • кольцо стопорное;
  • крышка;
  • шестерня;
  • пружина.

И ключ для закручивания спирали. Кулачков 2 комплекта: прямые в патроне, обратные в комплекте. Модели, устанавливаемые на конус, отличаются несколькими деталями. Втулка имеет форму кольца с выборкой для стопора. В комплект входят болты для крепления патрона к шпинделю, с обратной стороны.

3-h-kulachkov-patr4

Технические характеристики

Токарный 160 патрон трехкулачковый имеет следующие характеристики:

  • наружный диаметр корпуса 160 мм;
  • количество кулачков – 3;
  • биение наружного диаметра корпуса патрона допускается до 0,02 мм;
  • максимальное торцевое биение (контрольных колец) – 0,03 мм;
  • максимальное число оборотов 2200 об/мин;
  • точность обработки закрепленной детали класса П.

Эти данные не зависят от типа кулачков и варианта крепления к шпинделю.

Важно!
Все патроны изготавливаются в соответствии с требованиями ГОСТов и международных стандартов. Независимо от типа исполнения, они испытываются по одной программе.

Материал корпуса

Корпус патрона изготавливается из высокопрочного чугуна марки СЧ30 и выше. Материал должен иметь технические характеристики:

  • высокая прочность;
  • износостойкость;
  • устойчивость к ударам и динамическим нагрузкам;
  • высокий коэффициент сопротивления деформации на изгиб и растяжение;
  • сопротивление стиранию.

Для изготовления корпуса патрона по данным характеристикам оптимально подходит серый чугун марки СЧ30 и СЧ35, изготовленный в соответствии с ГОСТ 1412-85. Материал хорошо поддается механической обработке резанием, выполнять резьбы с высокой точностью.

Важно!
Серый чугун марок СЧ30 и выше выдерживает удары инструмента и детали при установке без разрушений и сколов. Он сохраняет форму резьбы и позволяет с большим усилием затягивать в кулачках заготовки.

Диаметр цилиндрического центрирующего пояска

Центрирующий поясок патрона должен плотно садиться на фланец шпинделя. Любое послабление увеличивает размер биения детали при обработке и уменьшает точность изготовления.

Посадочный размер пояска – внутренний диаметр, изготавливается Ø130H7–130 мм + (0-0,04 мм). Соответственно фланец выполняется по посадке 130f8 с минусовыми припусками. Патрон плотно садится на фланец без использования запрессовки и нагрева.

Диаметр расположения крепежных отверстий

Расстояние центра крепежного отверстия до оси патрона зависит от способа крепления его на шпинделе:

  • крепление на планшайбу – отверстия расположены по диаметру 142 мм;
  • для конуса №4 они вкручиваются по диаметру 85 мм;
  • при варианте крепления с 5 конусом болты расположены дальше от центра – D104,8 мм.

3-h-kulachkov-patr

Отверстия располагаются точно по центру между кулачками, на лицевой стороне, на продолжении оси противоположного паза под кулачки, при креплении на конус и торец фланца. В остальных случаях с обратной стороны.

Количество и размер крепежных отверстий

На токарном патроне диаметром 160 мм с обратной стороны для крепления к шпинделю располагается 4 отверстия с резьбой М8. При посадке на конус и крепления к фланцу шпинделя через весь патрон проходит 3 болта.

Диаметр отверстия в корпусе

Отверстие в патроне и шпинделе позволяет изготавливать детали, используя в качестве заготовки прокат, а не резаный пруток. Это значительно упрощает процесс обработки изделий средними и крупными партиями.

Диаметр отверстия в корпусе патрона зависит от варианта установки его на шпиндель. При креплении на торец фланца, отверстие больше и составляет 45 мм. В узлах, которые устанавливаются с помощью конуса, отверстие 40 мм.

Высота корпуса в сборе

Высота в сборе состоит из двух значений:

  • высота самого корпуса 60 мм;
  • размер выступающей части кулачков – 30,5 мм.

Фактический размер высоты собранного патрона по крайним точкам составляет 90,5 мм.

Максимальная частота вращения

Любой узел имеет предельные значения для его использования. У токарного патрона 160 мм, частота вращений ограничена значением 2200 об/мин. При движении с большей скоростью снижается надежность крепления детали, сцепление кулачков с поверхностью заготовки. При возрастании центробежной силы выше допустимой нормы, увеличивается биение, деталь может вырвать.

Масса 3-х кулачкового патрона

Масса узла зависит от типа его крепления – конструкции. У патрона с посадкой на фланец вес составляет 8,6–8,8 кг. Модели, крепящиеся на конус тяжелее, их стандартный вес в комплекте 13,4 кг.

Справка! Вес узла в сборе может изменяться в зависимости от вида установленных кулачков.

Цена в полной комплектации

Полная комплектация узла состоит:

  • патрон в сборе;
  • прямые кулачки;
  • набор обратных кулачков;
  • ключ для закручивания спирали;
  • паспорт.

Некоторые поставщики добавляют в качестве бонуса за покупку, тюбик смазки ВНИИ НП-232, применяемой для спирали диска. Она улучшает скольжение кулачков, продлевает срок службы сопрягаемых деталей.

Прямые кулачки обычно установлены в патрон, обратные упакованы вместе с ключом. Список деталей и узлов, входящих в комплект, вместе с полной маркировкой модели, имеются на упаковке – картонной коробке. Данные дублируются в техническом паспорте на изделие, находящемся внутри. Документация от зарубежных производителей имеет тексты на нескольких языках, включая русский.

Стоимость патрона зависит от производителя: Китай, Россия, Польша и другие европейские фирмы. Второй параметр, влияющий на цену – это регион и продавец. Приобрести новый патрон с Поднебесной можно минимум за 10000–11000 руб. в интернет-магазине. С гарантией качества и всеми документами продавцы предлагают качественные узлы за 15120-18600 руб.

Справка! У станочников популярностью пользуются изделия польских компаний. Некоторые продавцы даже могут отмечать в описании, что узел очень похож на европейский, хотя изготовлен в России.

Токарный патрон – узел, без которого работать на станке невозможно. Именно в нем закрепляется деталь вращается вместе со шпинделем. Качественный узел гарантирует высокую точность размеров и чистоту обработки. При правильной эксплуатации, патрон может прослужить дольше, чем само оборудование.