Расточка кулачков токарного патрона

Расточка и шлифовка кулачков токарного патрона: порядок действий

Патрон токарный самоцетрирующий трехкулачковый относится к классу спирально-реечных самоцентрирующих трехкулачковых патронов с цилиндрическим пояском и креплением на токарном станке через промежуточный фланец. Самоцентрирующие спирально-реечные токарные патроны предназначены для установки на универсальные токарные, револьверные, внутришлифовальные станки.
Применяются в условиях единичного, мелкосерийного и серийного производства.В трехкулачковых самоцентрирующих патронах закрепляют заготовки круглой и шестигранной формы или круглые прутки большого диаметра. В отличие от токарных патронов клинореечного типа, не требуют времени на переналадку в том случае, когда требуется установка на другой диаметр зажима.

Как выбрать кулачки для токарного патрона?

Токарный патрон — часть оснастки токарного станка, которая фиксирует заготовку на шпинделе. Использование патрона позволяет обрабатывать изделия на высоких скоростях, гарантирует точность установки детали и создает необходимое усилие зажима.

Патрон токарный трехкулачковый 250 мм

Каждый токарный патрон комплектуется несколькими кулачками, которые служат для удержания и центрирования заготовки. Кулачков может быть разное количество (2, 3, 4, 6) в зависимости от конструкции и размеров патрона.

В этой статье мы расскажем, какие виды кулачков для токарных патронов существуют и как выбрать оснастку под конкретный патрон.

Технология восстановления токарных патронов

Патрон в дрели считается одним из наиболее используемых элементов, потому он очень быстро вырабатывает свой ресурс. Как следствие, эта деталь нередко выходит из строя. Чтобы справиться с поломкой, нужно знать, как разобрать патрон от дрели. Процедура считается простой, потому ее вполне можно сделать самостоятельно. Однако при этом важно учитывать некоторые нюансы.

Разборка патрона от дрели имеет определенные особенности

Токарный патрон. Разбираем до последнего винтика.

Чтобы расточить кулачки токарного патрона необходимо подобрать оптимальный способ для конкретной разновидности. Выпускают несколько типов кулачков, каждый из которых имеет конструктивные особенности.

Прямые

Этот вид кулачком предназначен для зажима заготовки с валом, с внешней стороны и для заготовки с отверстием – с внутренней. Непосредственно кулачки расположены сверху и захватывают деталь.

Обратные

Необходимы для зажима заготовки с внешней стороны. Используется для обработки полых болванок, чтобы было за что зацепится.

Накладные

Это составной вариант патрона, который сделан из цветного металла или нержавеющей стали. Применяется при работе с масштабными проектами. Такая вариация применяется при работе с заготовками большого диаметра при этом неважно, длинные они или короткие.

Сборные

Кулачок из металла в таком типе крепится на рейку из стали. Сталь применяется легированная, а зубья кулачков шлифуют, подвергают закалке и цементации.

Устройство сверлильных патронов

Изучите устройство сверлильного патрона на схеме ниже. В состав приспособления входят:

1. корпус, имеющий цилиндрическую форму;
2. обойма, вращающаяся на его внешней поверхности;
3. кулачковый механизм.

Изображение №1: устройство кулачкового сверлильного патрона

Теперь расскажем, как снимают такие патроны с дрелей и сверлильных станков, а также приведем технологию разборки зажимных приспособлений.

Устройство дрели и разновидности патронов для нее

Патрон представляет собой посадочное место. Он держит главный рабочий элемент инструмента — сверло, бур, отвертку. Есть специальные насадки для шлифовки или зачистки поверхностей. Их фиксируют на круглом или многогранном штырьке, который тоже ставят в устройство.

В зависимости от конструктивных особенностей выделяют следующие виды изделий:

• конусные;
• зубчато-венцовые;
• быстрозажимные.

Зачем нужно разбирать патрон

Зажимное приспособление должно обеспечивать высокую точность сверления отверстий. Однако спустя некоторое время происходит изнашивание посадочных мест. Это приводит к тому, что патрон начинает бить.

Это означает, что рабочая область сверла во время работы смещается в разные стороны. При этом формирование отверстия имеет определенные отклонения по месту и диаметру. Изнашивание кулачков не дает возможности нормально фиксировать сверла, что влечет их остановку при нагрузке. Выходом станет замена изношенного элемента на новый.

Технические характеристики.

Корпус патрона выполнен из высококачественного специального чугуна

Рис.1 — Общий вид и основные размеры трехкулачкового токарного патрона.

Технические характеристики токарного патрона приведены в таблице 1

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:

Рис. 2.2 — Токарный патрон с креплением за внешнюю поверхность заготовки с прямыми кулачками.

диапазон закрепляемых заготовок от 5 до 118мм;

Радиальное биение a на длине 80 мм – 0,040мм.

Рис. 2.3 — Токарный патрон с креплением заготовки за внешнюю поверхность с обратными кулачками.

диапазон закрепляемых заготовок от 77 до 188мм и от 160 до 250мм;

Радиальное биение a – 0,045мм;

Торцевое биение c – 0,025мм.

Рис. 2.4 — Токарный патрон с креплением заготовки за внутреннюю поверхность с прямыми кулачками.

диапазон закрепляемых заготовок от 62 до 174мм и от 145 до 256мм;

Радиальное биение a – 0,045мм;

Торцевое биение c – 0,025мм.

Материалы изготовления и требования

Ко всем кулачкам для патронов токарных станков предъявляются высокие требования по прочности и износостойкости. По этой причине изделия изготавливают из легированных марок стали. Зажимающие поверхности и зубья кулачков подвергают процедурам закалки и цементации, после чего тщательно шлифуют. Накладные кулачки, которые используются для фиксации на токарном станке заготовок больших размеров, производят из стали и цветных металлов и не подвергают закалке.

Высокие требования к изготовлению кулачков имеют разумное обоснование. Любой токарный патрон при обработке детали обеспечивает надежную фиксацию заготовки и оказывает возрастающее усилие на сжатие заготовки при увеличении крутящего момента. Кулачки удерживают заготовку в неизменном положении и не дают ей сорваться, что сводит риск уменьшения производительности и поломок к минимуму.

Как правильно расточить?

Чтобы правильно расточить патрон необходимо соблюдать последовательность действий. Профессиональная расточка производится в несколько этапов, каждый из которых должен быть выполнен качественно и по всем техническим требованиям.

Демонтаж

В первую очередь необходимо провести демонтаж патрона. В противном случае не получится избавиться от биения заготовки и совместить точно все необходимые оси. Если патрон не будет зажат, а будет находиться в свободном состоянии на станке – дефекты сохранятся. После демонтажа необходимо снять кулачки и почистить их. Затем нужно проверить биение.

Обработка наждачной бумагой

При наличии небольшой степени износа и задира достаточно обработать деталь сначала крупнозернистой, а затем мелкозернистой наждачной бумагой. Чтобы не искажать профиль кулачка при зачистке необходимо, чтобы наждачная бумага охватывала примерно половину профиля кулачка и при этом имела небольшое натяжение. Если износ кулачка значительный – необходима полноценная расточка.

Как проточить?

Для проточки кулачков следует соблюдать определенный порядок:

1. Установить их, сопоставив с отверстием токарного патрона.
2. Осуществить зажим кольца так, чтобы оно могло двигаться свободно.
3. Понадобятся два резца: один для расточки канавок, а второй – для разработки плоскостей.
4. Начиная с низких оборотов следует найти оптимальный режим вращения.
5. Резец для разборки плоскостей необходимо установить так, чтобы по всей плоскости кулаков происходило соприкосновение.

Так осуществляется конусная расточка и заготовка сможет крепиться надежно и безопасно.

Шлифовка

Это финишный этап растачивания, который проводится только в случае, если есть реальная необходимость. На этом же этапе проводится проверка металлическим валом. Вал закрепляется в патрон токарного станка и с его помощью определить, есть ли биение. При наличии биения требуется дополнительная шлифовка.

Виды и назначения

Кулачки подразделяют на следующие виды:

• прямые (детали закрепляются с наружной стороны);
• обратные (крепление с внутренней стороны детали);
• накладные или «сырые кулачки» (фиксация деталей с большим диаметром);
• сборные (рейки, с закаленными накладными кулачками).

Прямые

Для зажима деталей чаще всего используются прямые кулачки. У каждого из них имеются две ступени для крепления деталей «на разжим» и по одной призме, работающей «на сжим».

Рабочие площадки ступеней кулачков, в которые упирают торцы обрабатываемых деталей, служат для устранения торцевого биения последних.

Посредством прямых кулачков крепятся детали:

• малоразмерные (поверхностью призм – за внешнюю сторону детали);
• крупноразмерные (как правило, полые заготовки – поверхностью ступеней).

Обратные

Обратные кулачки по своей конструкции, являются противоположностью прямым и применяются для крепления «на сжим» внешней стороны деталей больших диаметров.

Наружную поверхность обратных кулачков можно использовать для устройства дополнительной крепящей базы, работающей «на разжим» внутренней поверхности заготовки.

Накладные

Изготавливаются непосредственно токарями из сталей или цветных металлов без дополнительной термической обработки, в связи с чем, ещё именуются «сырыми кулачками». Крепятся к рейкам (поставляются в комплекте к патрону), что устанавливаются вместо прямых или обратных кулачков.

Накладные («сырые кулачки») выполняются соразмерно формам заготовок для обеспечения высокой точности центрирования.

Сборные

Сборные кулачки (универсальные, составные) состоят из двух частей:

• нижняя – та же рейка с гребёнками (движется по спиральному диску);
• верхняя – накладка (со стандартной закалкой рабочей зоны).

Накладки, это кулачки – перевертыши (прямые — обратные). Отличаются от накладных или «сырых» кулачков тем, что подвергаются обязательной термической обработке.

Чтобы поменять вид, достаточно выкрутить по два болта на каждом «перевертыше», развернуть его же нужной стороной и этими же болтами закрепить на рейке.

Универсальность сборных кулачков позволяет сократить подготовительное время обработки детали, при необходимости частой смены прямых на обратные и наоборот.

Этот вид кулачков вызывает погрешность из-за переустановки «перевертышей» и по этой причине применяются в токарных патронах, диаметром от 250 мм и более. Величина относительной погрешности здесь не так существенна, зато трудозатраты на переустановку снижаются в разы.

ГОСТы, которые регулируют параметры кулачков для токарных патронов

Основные документы, которые описывают размеры и другие параметры кулачков токарных, — ГОСТ 1654-86, ГОСТ 2675-80, ГОСТ 3890-82 и ГОСТ 24351-80. В стандартах прописаны материалы изготовления патронов и кулачков для них, а также разрешенные уровни допусков. Кроме того, в ГОСТ 1654-86 дается информация о маркировке патронов и кулачков.

В частности, на самих патронах указывают:

1. обозначение и класс точности патрона;
2. товарный знак предприятия-изготовителя;
3. заводской номер и год изготовления патрона;
4. номер пазов.

А на токарных кулачках указывают:

1. номера, соответствующие номерам пазов;
2. допустимую частоту вращения;
3. максимальные размеры закрепляемой детали;
4. суммарную силу зажима.

Основные советы и рекомендации

У любого опытного токаря существует несколько своих секретов по оптимальному процессу расточки кулачков токарного патрона. Чаще всего работают следующие рекомендации:

• когда мастер делает выточку на кулачках, он должен их раздвинуть на 2/3 от максимального вылета;
• зажимная шайба должна устанавливаться на максимально близкое расстояние к торцам кулачков;
• при расточке кулачков, кольцо, которое зажимается в выточке должно быть максимально жестким.

Эти тонкости необходимо знать, чтобы расточка была эффективной и достигла нужного результата.

Если кулачки токарных станков не растачивать, то это приведет к биению патрона, а затем и к поломке основных узлов. Важно соблюдать все этапы данной операции и помнить, что патрон в любом случае придется демонтировать.

Основные виды патронов для дрели

По своей конструкции зажимы для дрели делятся на два основных типа:

• зубчато-венцовый патрон, зажим хвостовика инструмента в котором осуществляется при помощи специального ключа;
• быстрозажимной патрон для дрели (БЗП), в котором зажимная гильза приводится в действие посредством ее ручного вращения.

Разновидности патронов для дрели

Зажимные кулачковые патроны, устанавливаемые на современные дрели, позволяют надежно фиксировать инструмент, диаметр хвостовика которого находится в интервале 1–25 мм. Устройства данного типа практически лишены недостатков, наиболее значимым из которых является их достаточно высокая стоимость.

Наиболее популярным типом зажимного устройства, устанавливаемого на современные модели дрелей, является патрон быстрозажимной (БЗП). Чтобы зафиксировать инструмент в зажимном патроне категории БЗП, достаточно всего нескольких секунд, при этом нет необходимости применять специальный ключ. Зажим хвостовика инструмента осуществляется за счет ручного вращения регулировочной гильзы, на внешнюю поверхность которой нанесено рифление, облегчающее выполнение данной процедуры. Чтобы регулировать механическое воздействие, создаваемое на хвостовик инструмента, в зажиме данного типа предусмотрено специальное блокировочное устройство.

Для фиксации сверла одной рукой придерживают нижнюю муфту, а другой затягивают верхнюю муфту по часовой стрелке

К наиболее значимым недостаткам БЗП следует отнести то, что в тех случаях, когда элементы его механизма изнашиваются, он недостаточно надежно фиксирует хвостовики сверл большого диаметра. Это приводит к проворачиванию инструмента в процессе работы.

По сравнению с зажимными устройствами категории БЗП, зубчато-венцовые патроны для оснащения дрели обеспечивают надежную фиксацию инструмента в любой ситуации. Пользователи, которым приходится часто работать с электрическими дрелями, отдают предпочтение зажимным патронам именно данного типа. Единственным значимым недостатком таких устройств является то, что ключ, при помощи которого они приводятся в действие, достаточно легко потерять. Между тем возникновения такой проблемы можно легко избежать, если сразу после приобретения дрели зафиксировать ключ на проводе устройства при помощи изоляционной ленты или обычной веревки.

Диаметр хвостовика насадки, зажимаемой в мини-патроне, зависит от калибра цанги

Большой популярностью пользуется и патрон для мини-дрели, устанавливаемый на компактные сверлильные устройства. Последние активно используются мастерами ювелирного дела. Мини-патрон относится к категории быстрозажимных патронов для шуруповерта или легкой дрели. Такой маленький патрон, изготавливаемый преимущественно из латуни, используют для фиксации инструментов, диаметр хвостовика которых находится в интервале 0,1–4,5 мм.

Патрон разобран: что делать дальше

После разбора конструкции важно изучить все фрагменты устройства. Если они не имеют серьезных повреждений, ремонт будет достаточно простым. Как правило, неисправности связаны с попаданием мусора в смежные элементы. В такой ситуации достаточно хорошо продуть и промыть их, используя масло.

Если к поломке привело повреждение резьбы или зубцов, стоит принять более серьезные меры. При небольших проблемах можно попробовать отшлифовать пораженные фрагменты. В более серьезных ситуациях требуется полная замена конструкции. При этом собрать деталь обратно не составит особого труда.

Чтобы дрель служила как можно дольше, важно правильно использовать ее. Инструмент нельзя применять для токарно-фрезерных работ, поскольку он может быстро сломаться. Немаловажное значение имеет правильный выбор сверла и его заточки. Это оказывает значительное влияние на сам патрон.

Обратите внимание! При частом применении дрели важно защитить сверла от загрязнений. Это поможет избежать заклинивания элементов.

После разборки устройства его можно отремонтировать

Порядок установки

Перед его установкой , следует тщательно проверить состояние поверхностей шпинделя и патрона. Поверхности не должны иметь забоин, царапин, заусениц и загрязненных мест.

Выявленные дефекты устраняются точечно надфилем, или шабером.Следует проверить биение торца и конуса посадочной базы шпинделя, которое не должно превышать трёх микронов.

Завести в него металлический прут или трубу диаметром около 20 мм. зажать её кулачками. С напарником взявшись с двух сторон за прут, или при помощи подъёмных механизмов, через монтажную петлю, переместить патрон на монтажную подставку закрепленную на суппорте станка.

Направляющую установить в задней бабке. Патрон следует сместить перекатыванием к оси шпинделя.

Продольной подачей переместить его к фланцу шпинделя так, что бы шпильки патрона не доходили до посадочных отверстий порядка 10 мм. В станке следует установить нейтральную скорость для свободного вращения шпинделя.

Заднюю бабку с полностью убранной пинолью подать вперед к патрону так, что бы направляющая зашла на всю ширину призм кулачков и зафиксировать заднюю бабку.

Читать также: Вальцовочные станки для листового металла

Зажать кулачки патрона для переноса тяжести на направляющую. Совместить шпонку на фланце шпинделя с посадочным отверстием. Поворотную шайбу выставить в положение открытых отверстий. Пинолью подать патрон вперед до упора.

Убедившись, что все гайки шпилек вышли с обратной стороны фланца шпинделя, повернуть поворотную шайбу в замкнутое положение. Зажать верхнюю гайку с усилием достаточным для переноса веса патрона на шпиндель. Распустить кулачки и отвести заднюю бабку назад. Обжать гайки по правилу крест на крест равномерно распределяя усилие между шпильками.

После завершения монтажа, патрон следует проверить на осевое и торцевое биение. В случае превышения норм, следует его снять и внимательно продефектовать все сопрягаемые части этого узла.

Видео: монтаж легкого патрона на резьбовом креплении.

Возможные проблемы с патроном при работе дрели: причины, описание и пути их решения

Любой инструмент может изнашиваться, и патроны дрели не являются исключением. В большинстве случаев причиной проблем становится изнашивание лепестков, которые фиксируют сверла. Их грани стираются и бьются, что приводит к люфту рабочих фрагментов.

Также есть риск проворачивания сверла при его прижимании к поверхности. Это свидетельствует об изнашивании посадочной резьбы. Еще одной причиной может быть выработка инструментального конуса. Все зависит от механизма.

При первых же признаках неполадок требуется исключить применение инструмента и установить их причины. В противном случае есть риск появления более серьезных проблем, устранить которые не получится.

Разобрать патрон можно разными способами. При этом важно учитывать конструктивные особенности устройства и правила его эксплуатации.

Вопросы и ответы

Нужны трехкулачковые самоцентрирующиеся патроны с креплением на конус Ф250 и Ф315. Продукцию каких производителей порекомендуете?

Неплохие патроны выпускает завод в Гродно (Беларусь). Кулачки патрона сидят плотно, однако при разборке видны заусенцы. Лучшее качество имеют польские токарные патроны «Бизон» и «Поребра», но их цена заметно выше. Если не хотите дорабатывать оснастку, рекомендуем остановиться на продукции польских производителей. Если же готовы поработать напильником, подойдут и белорусские кулачки.

Для станков 16к20 и мк60 с патронами диаметром 250 мм нужны прямые и обратные кулачки. Какие номера подойдут?

Согласно типоразмерам кулачков для токарных патронов, подойдут кулачки с маркировкой C7100-0035.015/02. Если токарные патроны такого же диаметра были выпущены до 1987 года, понадобятся кулачки с маркировкой C7100-0035.015/03. Для понимания приводим таблицу.

Типоразмеры кулачков для токарных патронов

2.1. Эксплуатация трехкулачкового патрона токарного станка

Виктор Леонтьев. 13 апр. 2014 г. Из курса «Токарное мастерство»

• Суть и значение центрирования на токарном станке
• Обзор токарных патронов и их элементов
• Разборка патрона
• Сборка патрона с посадкой «на фланец»
• Сборка патрона с конусно-торцевой установочной базой1
• Кулачки патрона
• Съем и установка кулачков
• Ключи для патрона
• Пользование патроном
• Смазка внешнего механизма патрона

Полезные ссылки по теме. Дополнительная информация

Демонтаж патрона

Порядок демонтажа зависит от способа фиксации патрона на валу электродрели или станка. Существует два вида крепления – резьба и конус Морзе. Резьбовой крепление применяется в ручных инструментах, патрон навинчивается на вал и фиксируется стопорным винтом. Следует учесть, что резьба на винте является левосторонней и раскручивать необходимо по часовой стрелке. В маркировке патронов присутствует обозначение резьбы, например М13 для метрической или UNF-1/2 для дюймовой.

Конус Морзе чаще всего применяется на сверлильных станках, но нередко данный тип фиксации применяется и в ручном инструменте. Определить его можно по маркировке патрона – литера В и максимальный диаметр сверла, например В12.

Чтобы снять резьбовой патрон в первую очередь максимально раздвиньте лепестковые фиксаторы патрона для доступа к стопорному винту с левосторонней резьбой.

Дальнейшие действия:

• Подготовьте рожковый ключ под размер гайки на валу дрели.
• Зафиксировав гайку, открутите винт по часовой стрелке. При необходимости зафиксируйте патрон в тисках и нанесите несколько ударов по винту через стальной стержень. Это облегчит вращение винта.
• Далее открутите патрон по часовой стрелке. При необходимости приложения больших усилий используйте шестигранный ключ.
• В крайнем случае, зажмите патрон в тисках как указано на рисунке ниже, зафиксируйте в головке вороток и нанесите по нём удары.

После очистки и смазки патрон устанавливается в обратной последовательности. При установке стопорного винта нанесите немного краски на резьбу.

Для станков и дрелей с конусом Морзе существуют специальные съёмники. Старые модели можно разобрать, подбивая клин с разных сторон или путем легких ударов по торцу. Для облегчения процесса, на несколько часов можно смазать вал керосином или проникающей смазкой.