Токарные патроны предназначены для установки и закрепления в них обрабатываемых заготовок. Все токарные патроны можно разделить на следующие разновидности: самоцентрирующие трех- и двухкулачковые, несамоцентрирующие четырехкулачковые, поводковые, специальные. Привод патрона может быть ручной, электрический, гидравлический, пневматический и комбинированный. Токарные автоматы могут быть оснащены как 3-х кулачковыми патронами, так и цанговыми.
Приспособления для токарных станков можно разделить на два вида: приспособления, предназначенные для крепления деталей, и приспособления, предназначенные для крепления инструмента. К первому виду относят патроны (самоцентрирующие и поводковые), хомутики, упорные центры, люнеты и оправки.
Трехкулачковые самоцентрирующие патроны с различными механизмами привода кулачков приведены на рис. 1. Патрон с клиновым зажимом и шестеренно-реечным механизмом синхронизации перемещения кулачков показан на рис. 1, а. На торцах кулачков 1 и гранях реек 2 выполнены клиновые поверхности. Рейки 2 связаны с центральной шестерней 4. Одна из реек перемещается вручную винтом 3. Патрон со спирально-реечным механизмом зажима и механизмом синхронизации показан на рис. 1, б. На торцах кулачков 1 нарезаны зубья рейки, взаимодействующие со спиральным диском 2, на задней поверхности которого нарезаны зубья конического венца 3, зацепляющиеся с ведущими шестернями 4.
Рис. 1. Трехкулачковые самоцентрирующие патроны
Патрон с эксцентриковым механизмом зажима и механизмом синхронизации показан на рис. 1, в. На кулачках 1 выполнены впадины, входящие в зацепление с эксцентричными выступами 2, расположенными на торце червячного колеса 3, которое вращают посредством червяка 4. Патрон с виитовым механизмом зажима и шестеренным механизмом синхронизации показан на рис. 1, г.
На торцах кулачков 1 нарезаны гайки, взаимодействующие с закрепленными в корпусе патрона винтами 2, на концах которых выполнены конические зубчатые колеса 3, зацепляющиеся с центральным коническим колесом 4. На периферии колеса 4 нарезан червячный венец, взаимодействующий с червяком 5, поворачиваемым при разжиме зажиме посредством ключа. Для закрепления некруглых и несимметричных деталей используют четырехкулачковые патроны.
Токарные станки с ЧПУ могут иметь патроны с электромеханическим, гидравлическим и пневматическим приводами.
Электромеханический привод рычажного токарного патрона показан на рис. 2. Электродвигатель 1 через зубчатый редуктор (колеса 2-6) вращает колесо 7, свободно сидящее на гайке 9. На колесе 7 гайке 9 имеются выступы 8 и 10, образующие однооборотную муфту. Гайка 9 взаимодействует с винтом 11, установленным в корпусе редуктора с возможностью осевого перемещения и связанным с тягой 12, размещенной в отверстии шпинделя станка. Перемещение тяги 12 вызывает поворот рычагов 13 и радиальное перемещение кулачков 14 патрона.
Рис. 2. Электромеханический привод рычажного токарного патрона
Самозажимной поводковый патрон (рис. 3) широко применяют в тех случаях, когда деталь уже установлена в центрах станка и требуется только передача крутящего момента от шпинделя к детали.
Рис. 3. Самозажимной поводковый патрон
Самоцентрирующие трехкулачковые токарные патроны предназначены для установки и закрепления симметричных заготовок на обработанные поверхности. Схемы токарных трехкулачковых патронов показаны на рис. 4, а, б, в, г. В патроне с реечным приводом кулачков (рис. 4, а) кулачки 1 приводятся в движение от косозубых реек 2, которые одновременно соединены с кулачками 1 и центральным зубчатым колесом 4. Одну из реек 2 перемещает в направляющих винт 3, который вращают торцовым ключом. При вращении винта 3 рейка 2 перемещается, одновременно двигая кулачок 1 и вращая колесо 4, последнее приводит в движение остальные рейки 2, которые перемещают другие два кулачка.
Распространенная конструкция патрона с торцовой спиралью показана на рис. 4, б. Кулачки 1 соединены с торцовой спиралью 2 центрального колеса 3, на котором со стороны тыльной части имеются конические зубья, соединенные с ведущим коническим колесом 4. При вращении колеса 4 центральное колесо вращается и одновременно приводит в движение все кулачки посредством спирали 2.
Рис. 4. Основные разновидности токарных трехкулачковых патронов
Патрон с экцентриковым приводом кулачков изображен на рис. 4, в. Кулачки 1 соединены посредством фигурного паза с направляющими планками 2, которые установлены на торце червячного колеса 3. Винт 4, соединенный с червячным колесом 3, вращают торцовым ключом, в результате чего направляющие планки перемещают одновременно все три кулачка. На рис. 4, г изображен патрон с винтовым приводом кулачков. Кулачки 1 соединены с винтом 2, образуя винтовую пару. На конце винта 2 имеется коническое зубчатое колесо 3, находящееся в зацеплении с центральным коническим колесом 4. Центральное зубчатое колесо 4 приводят во вращение через червячную пару 5 торцовым ключом, и вращающееся центральное колесо 4 через колесо 3 и винт 2 перемещает все три кулачка одновременно. Двухкулачковый самоцентрирующий патрон показан на рис. 4, д. Перемещение основных кулачков 2 этого патрона осуществляется посредством винта 5, один конец которого имеет правую, а второй конец левую резьбу. Соответствующие резьбовые отверстия имеют кулачки 2. В средней части винта 5 имеется шейка 4 с заплечиками, охватывающими полуподшипник 1, прикрепленный к корпусу патрона. Поскольку винт 5 не может перемещаться в осевом направлении, то при его вращении перемещаются одновременно кулачки 2 с закрепленными на них накладными кулачками 3, которые и зажимают обрабатываемую заготовку.
На рис. 5 изображен четырехкулачковый несамоцентрирующий патрон, который применяют главным образом для установки и закрепления несимметричных заготовок. Все четыре кулачка 2 установлены в радиальных пазах корпуса 1. Каждый кулачок перемещают отдельно винтом 4 через болт 3.
Рис. 5. Четырехкулачковый токарный патрон
Поводковый патрон, предназначенный для установки заготовок в центрах, показан на рис. 6. Палец-поводок 3 закреплен гайкой 1 в углублении корпуса патрона 2. Палец-поводок через хомутик вращает обрабатываемую заготовку, установленную в центрах.
Рис. 6. Поводковый токарный патрон
