Оснащая токарные станки, предусматривают применение двух-, трех-, четырех кулачковых патронов, изготавливаемых с ручным и механизированным зажимным приводом.
- Патроны с двумя кулачками служат для крепления разных фасонных отливок и поковок. В такие кулачки устанавливается только одна заготовка.
- Трехкулачковые самоцентрирующиеся патроны более универсальны и позволяют крепить круглые, шестигранные детали, прутки большого сечения.
- В самоцентрирующихся патронах на четыре кулачка крепят прутки с квадратным сечением.
- Патроны с индивидуальным регулированием кулачков могут зажимать любые заготовки несимметричной либо прямоугольной формы.
Рис. 1. Кулачковый патрон
Весьма популярен в металлообработке трехкулачковый самоцентрирующийся патрон (рис. 2). Три кулачка 1, 2, 3 одновременно двигаются с помощью диска 4. На одной стороне диска нарезаны пазы по форме спирали Архимеда. В них помещаются нижние выступы кулачков. На обратной стороне изготовлена коническая зубчатая шестерня. Она сопряжена с тремя коническими шестернями 5.
Когда поворачивают ключом одно из колес 5, в результате зубчатого зацепления диск 4 тоже совершает поворот. Благодаря спирали, диск равномерно синхронно двигает все три кулачка по пазам патрона в корпусе 6. В зависимости от того, куда вращается диск, кулачки либо перемещаются к центру патрона, либо отдаляются от него. Заготовка при этом зажимается или освобождается.
В большинстве случаев кулачки выполняются трехступенчатые. Чтобы повысить износостойкость, их закаливают. Кулачки для деталей различаются по крепежу наружной и внутренней плоскостей. Для крепежа по внутренней поверхности в детали должно быть отверстие, где разместятся кулачки.
Рис. 2. Трехкулачковый самоцентрирующий патрон:
1, 2, 3 – кулачки, 4 – диск; 5 – зубчатые колеса; 6 - корпус
Часто кулачковые патроны оснащаются механизированным приводом. Он бывает тяговый либо встроенный. Патроны, у которых выполнен тяговый привод, имеют элементы зажима. Они соединены с гидро- или пневмоцилиндром пустотелыми либо цельными тягами.
Двухкулачковый рычажный патрон со сменными кулачками (рис. 3), которые предварительно установлены относительно оси вращения заготовки. Сухари 12, соединенные с кулачками 14 винтами 13, сдвинуты при этом по пазам в ползунах 11. Последние двигаются к центру патрона с помощью рычагов 10. При перемещении упора 15 рычаги совместно с тягой 3 проворачиваются вокруг оси 9, находящейся в корпусе 8.
В момент проворота рычаги 10 упираются в плоскости 7. Движение ползунов 11 совместно с кулачками 14 от центра патрона осуществляется конусной плоскостью упора 15 с обратным перемещением тяги 3. Она соединяется с упором направляющей втулкой 6 и соединительными элементами 2, 4, 5. Патрон прикреплен к станку винтами 1.
Рис. 3. Двухкулачковый рычажный патрон со сменными кулачками:
1 – винт; 2, 4, 5 – соединительные детали; 3 – тяга; 6 – направляющая втулка; 7 – поверхность; 8 – корпус; 9 – ось; 10 – рычаги; 11 – ползуны; 12 – сухари; 13 – винт; 14 – кулачки; 15 – упор
В патрон с встроенным приводом (рис. 4) установлен пневмоцилиндр 6, имеющий поршень 5. Все закреплено на станке с помощью фланца 1. Кольцо из резины 11 предназначено смягчать удары поршня о фланец 4. Уплотнительные кольца 10, 12 служат для герметичности пневмопривода. Ползуны 7 вместе с зажимными кулачками 8 изготовлены с выступами 9, входящими в пазы поршня 5.
Пазы выполнены с углом наклона 40,5°, что позволяет обеспечить условия самостоятельного торможения. Подаваемый по каналам 2 и 3 сжатый воздух в правую либо левую полость цилиндра толкает ползуны 7. Они передвигаются от центра патрона, или наоборот, к его центру. Через кулачки 8 деталь зажимается либо разжимается.
Рис. 4. Патрон с встроенным приводом:
1 – фланец; 2 – левый канал; 3- правый канал; 4 – фланец; 5 – поршень; 6 - встроенный пневмоцилиндр; 7 – ползуны; 8 – кулачки; 9 – выступы; 10, 12 – уплотнительные кольца; 11 – резиновое кольцо;
Патрон с четырьмя кулачками с независимым перемещением кулачков (рис. 5) собран из корпуса 1, в нем выфрезерованы четыре паза. В каждом установлен кулачок 4 с винтом 3. Эта конструкция используется с целью независимого передвижения кулачков по пазам в радиальном направлении. Сухарь 2 удерживает винт 3 от осевого передвижения.
Можно использовать патрон с проворотом кулачков на 180°, закрепляя заготовки за внутреннюю поверхность. Спереди на его плоскости начерчены круговые риски концентрического направления с расстоянием 10-15 мм между ними. Благодаря им, кулачки настраиваются от центра патрона на равном расстоянии.
Рис. 5. Четырехкулачковый патрон:
1- корпус; 2 – сухарь; 3 – винт; 4 - кулачок