Что такое оправка для токарного станка
Дополнительное оборудование и приспособления для токарного станка
Как оказывается для изготовления различных деталей не достаточного только токарного станка, а необходимы всевозможные приспособы и дополнительное оборудование.
Приспособления для токарных станков предназначены для закрепления инструмента на станке или заготовки.
Разновидности приспособлений для станка
Существуют различные разновидности приспособлений для токарного станка. Приспособления для токарных станков производятся в широком ассортименте. Это даёт возможность подобрать мастеру наиболее лучший вариант в соответствии с поставленной задачей.
Виброопоры
Виброопоры (они же виброизоляторы) предназначены для активной или пассивной виброизоляции разных типов станков: малых, средних или больших. Применение виброопор поможет увеличить качество обработки деталей.
Центры
Токарные центры применяются для того, чтобы зафиксировать заготовку, которая имеет тело вращения на задней бабке токарного станка. Центр для токарного станка позволяет обрабатывать детали с высокой скоростью и при минимальном биении.
Патроны
Это приспособления для точного закрепления заготовки на станке. Благодаря использованию токарных патронов, значительно увеличивается функциональность самого станка, а также появляется возможность обрабатывать сложно профильные детали. В основном используется, чтобы закрепить заготовки для проведения металлорежущих операций.
Кулачки
Токарные кулачки могут быть:
Обычно, токарные кулачки изготавливаются из цветных металлов и стали без термообработки.
Кулачковые патроны
Специализируются для зажима прямоугольных и цилиндрических заготовок.
Трёхкулачковые патроны оснащаются специальным приводом. Особое широкое распространение получили трёхкулачковые патроны с пневматическим приводом. Еще существует и гидропривод, но редко используется.
Дополнительные детали
Помимо основных приспособлений для токарного станка, также стоит обратить внимание и на дополнительные детали, которые тоже могут быть необходимы мастеру.
Люнеты
Дополнительное оборудование, которое является главной опорой при обработке на токарном станке. Чаще всего нужны, чтобы не повредить заготовку и инструмент, а также, чтобы не получить травмы, вызванные биением из-за высоких оборотов станка.
Люнеты для токарного станка бывают с опорой качения (роликовые) и скольжения (кулачковые). Башмаки — специальные люнеты для шлифования колец подшипников.
Резцедержатели
Резцедержатель применяется для закрепления режущего инструмента. Он гораздо упрощает работу и позволяет как можно больше расточить отверстия.
Револьверная головка
Представляет собой поворотный узел станка, в который вставляются несколько инструментов. Как правило, в револьверной головке есть индексирующий механизм, который осуществляет точную фиксацию каждого установленного инструмента при повороте.
Поворот револьверной головки и её фиксация могут производиться как автоматически, так и вручную. Одновременно с поворотом, меняются скорости главного движения и подачи.
Конусная линейка
Конусная линейка устанавливается на каретке и предназначена для обработки конических поверхностей. На каретке станка установлен специальный кронштейн, который при помощи направляющих в виде ласточкина хвоста соединен с данной линейкой. Линейку можно поворачивать вокруг пальца под необходимым углом к оси обрабатываемой детали. Для закрепления линейки используются два болта.
Как подобрать нужное оборудование?
Сначала необходимо разобраться, для каких целей нужно оборудование. Подбор оборудования должен происходить только после изучения всех плюсов и минусов оборудования.
В паспорте к оборудованию всегда есть указания на характеристики, а также особые требования по эксплуатации. Несоблюдение требований может привести к травмам персонала или порче заготовок.
Правила использования оправок
Существует список правил для использования токарных оправок:
Основные типы оправок для токарных станков
Оправками в общем случае называются приспособления, не входящие в стандартную комплектацию станка. Их использование позволяет выполнять специальные токарные работы, например, точить длинномерные заготовки или пользоваться нетиповым инструментом, к примеру, укороченными резцами. Применение дополнительной оснастки существенно расширяет технологические возможности оборудования и даёт возможность решения сложных производственных задач без приобретения новой станочной техники и проведения дорогостоящей модернизации.
В промышленности чаще всего используются следующие типы токарных оправок.
Кратко рассмотрим каждый вид оправок.
Кулачки предназначены для фиксации заготовки в шпинделе. В большинстве случаев в станках используются типовые зажимы, но иногда требуется применение кулачков особой геометрии, например, при захвате заготовки квадратного сечения.
Планшайбы находят применение в том случае, если необходимо прикрепить к шпинделю нестандартную заготовку, например, кольцо. Данная оправка представляет собой плоский диск с крепёжными отверстиями, через которые на планшайбе фиксируется либо само обрабатываемое изделие, либо специальный держатель с закреплённой на нём заготовкой.
Центры и люнеты
Эту оправку мы вывели в отдельный подраздел, поскольку на центрах и люнетах нужно остановиться особо. В процессе производства металлопродукции зачастую возникает задача точения длинномерных заготовок. В ситуации, когда длина изделия превышает 3 его диаметра, требуется использование центровочной оправки.
Центр устанавливается в отверстие задней бабки. Головная часть этой оправки выполнена в виде конуса, который прижимается к торцу заготовки и препятствует её радиальному биению. Хвостовик центра выполнен в виде усечённого конуса с полированной поверхностью – для обеспечения надёжной фиксации в отверстии задней бабки.
Другая центровочная оснастка – люнеты – используется при длине заготовки, превышающей 20 её диаметров. Данная оправка представляет собой рамную конструкцию со специальными роликами. Это оборудование устанавливается между шпинделем и задней бабкой таким образом, что заготовка обжимается роликами и в процессе вращения не испытывает радиальных биений. Особенно актуальным использование люнетов является при обработке трубных отрезков большой протяжённости и значительного размера.
В число других токарных оправок, менее часто используемых в промышленности, входят следующие:
Кроме того, на многих предприятиях находят применение оправки с механическими измерителями, использование которых повышает точность металлообработки. В новых станках применяются лазерные измерительные устройства, передающий информацию напрямую ЧПУ.
Требования к оправкам
Помимо самых обычных требований вроде надёжности и длительного ресурса к оправкам предъявляется и ряд иных. К ним относится, например, высокая степень унификации. Оправки должны быть стандартизированы по присоединительным размерам. В связи с этим при заказе дополнительной оснастки на данный момент необходимо обращать пристальное внимание.
В современных токарных станках в качестве держателя для оправок часто используется разрезная цанга. При выборе оснастки нужно убедиться в том, что твёрдость металла, из которого она изготовлена, допускает её зажим лепестками цангового держателя. Это продлевает срок службы оправок и позволяет на 100% использовать её потенциал.
Оправки для токарных станков
Есть ряд правил использования токарных оправок, способствующих повышению точности и чистоты обработки:
Корректность обработки заготовки зависит и от точности самого токарного оборудования. Тестирование и диагностика проводится с помощью контрольной оправки для проверки токарного станка. Она представляет собой цилиндрическую деталь, выполненную с высокой степенью точности. Контрольный образец, как правило, устанавливается в центры передней и задней бабок, затем индикатором, установленным на суппорт станка и передвигающимся вдоль оправки, определяется точность оборудования, сравнивается с допустимыми значениями, регламентированными стандартом.
Антивибрационные оправки
Выбор расточной оправки для токарного станка с ЧПУ влияет на производительность операции, точность размеров и геометрических параметров заготовки, чистоту получаемой поверхности. При вылете оправки на расстояние до 4-х ее диаметров (D) применяют классические расточные державки из стали с режущей кромкой из твердого сплава. При большем вылете инструмента (до 10D) используют антивибрационные токарные оправки. Если режущая кромка отстоит от места закрепления державки на расстояние до 14D, оправдано применение усиленных антивибрационных приспособлений из твердого сплава. Именно они дают наименьшее отжатие инструмента в процесса резания и высокие антивибрационные характеристики.
Рядом производителей предлагаются антивибрационные оправки, оснащенные сменными резцедержками, которые применяются для операции растачивания заготовок. Такая конструкция дает возможность замены головки с поврежденной постелью для твердосплавной пластины на другую без демонтажа инструмента.
Антивибрационные головки используются для операций растачивания, формирования канавок, отрезки, проточки и нарезания резьбовых элементов. Диаметры рабочей части приспособления могут быть до 600 мм и выше, а длина составлять 10-14 таких диаметров.
Цилиндрические оправки для антивибрационной обработки деталей могут крепиться с помощью быстроразъемных соединений.
При растачивании сравнительно глубоких каналов вероятность вибраций особенно велика, а размер сечения державки ограничен диаметром отверстия. В таком случае технической литературой рекомендуется использовать оправку с минимально возможным вылетом и максимальным диаметром.
Для проведения операций нарезания резьбы или оформления внутренних канавок (именно в этом случае радиальная составляющая усилия резания выше) оправдано применение усиленных твердосплавных державок. Жесткость такого приспособления в 2-3 раза превышает жесткость обычной стальной оправки. Повысить динамическую жесткость державки можно с помощью демпфирующего механизма (оправки специальной конструкции). В этом случае можно увеличить вылет инструмента.
Применяемость расточных оправок в зависимости от выполняемых операций и глубины обработки:
Расточная оправка с пластинами твердого сплава
Антивибрационная оправка из стали
Усиленная твердосплавная антивибрационная оправка
Часть 1. Что такое «центровка» и «сверло», «оправка» и «патрон»? Почему их путают и как их различить?
Уверен, что многие из Вас сталкивались с ситуацией, когда два специалиста используют в разговоре технические термины, но при этом не понимают друг друга, или понимают, но как потом выясняется, понимают неправильно. И, на мой взгляд, основная причина в отсутствии полноценной терминологии в некоторых аспектах машиностроения. Например, в чертежах есть свои специальные символы, обозначения, стандартные элементы, закреплённые в ГОСТ, металлы имеют свои группы и классификации, хвостовики ПАТРОНОВ и ОПРАВОК имеют свои наименования и стандарты. Но как быть, как раз, с этими патронами и оправками?
При обычном общении на производстве, при написании документов типа «Техпроцесс», в других ситуациях часто используются понятия, которые специалистами разного уровня воспринимаются не совсем корректно, а иногда и вовсе неправильно. Именно из-за того, что люди воспринимают один и тот же термин по-разному и происходят нестыковки, недопонимания, ошибки. Технолог в Техпроцессе, формулируя структуру перехода, использует специальный термин, который иногда и сам понимает неправильно, а склад и оператор на станке понимают его по-своему или не понимают вовсе и действуют в соответствии со своими собственными измышлениями.
Очень много ошибок и разночтений в каталогах инструментальных компаний. Очень часто неправильно описывают те или иные материалы, технологические операции, элементы инструмента.
Например, как многие воспринимают термин «центровка»?
В толковых словарях этот термин расшифровывается так:
Центровка – определенное расположение центра тяжести чего- либо (механизма, сооружения и т.п.) относительно геометрических осей.
Хотя большинство технарей при слове «центровка» представляют что-то подобное:
Конечно, никто не собирается использовать центровочные свёрла только для формирования центров на валах. Благодаря своей жёсткой конструкции они повсеместно используются для предварительной разметки перед сверлением. А в современном мире ЧПУ рынок предлагает и совершенно не похожий на изначальный инструмент, который тоже называют «центровкой» или «центровочным сверлом».
По сути это выполненное максимально жёстким обычное сверло 
И, на мой взгляд, второй вариант предпочтительнее, так как задаёт похожую на геометрию сверла точку касания, из-за чего рабочее сверло гарантированно идёт туда куда нужно.
На самом же деле, элементы оснастки, описываемые этими терминами, сильно отличаются. Возможно, для кого-то эти различия очевидны, но всё же поясню.
ОПРАВКА – это элемент, крепление к которому или крепление на который или крепление с помощью которого происходит за его внешние элементы. То есть на конус оправки, на цилиндр оправки, на плоскость оправки.
ПАТРОН же удерживает инструмент или деталь в большинстве случаев с использованием своих внутренних поверхностей, отверстий, сжимающихся кулачков.
Оправка для насадной фрезы Оправка с конусом Оправка для детали
Но это правило, основанное на моих наблюдения, очень часто нарушается. В каталогах ПАТРОНЫ под Weldon очень часто называют ОПРАВКАМИ под Weldon, и это уже никого не смущает и не напрягает. Но многие продолжают путать эти понятия и применяют их не к месту.
Курс лекций по дисциплине ОП.09 «Технологическая оснастка » Лекция 27. «Токарные патроны, оправки».
продолжение Курса лекций по дисциплине ОП.09 «Технологическая оснастка »
Просмотр содержимого документа
«Курс лекций по дисциплине ОП.09 «Технологическая оснастка » Лекция 27. «Токарные патроны, оправки».»
Курс лекций по дисциплине
ОП.09 «Технологическая оснастка »
Данный элемент оснастки изготавливается из прочных марок чугуна или закаленной инструментальной стали, имеет различные варианты исполнения, обеспечивающие широкие возможности обработки деталей различной конфигурации.
Назначение и основные параметры
Данный тип зажима устанавливается на переднюю бабку станка. Передача вращения осуществляется от электромотора через коробку передач и раздаточную коробку. Для обеспечения производства деталей необходимо несколько токарных патронов, которые подбираются с учетом основных эксплуатационных и технических параметров:
Вариант исполнения и количество кулачков (зажимных элементов) – определяет возможность фиксации того или иного типа заготовок, расположение кулачков, возможность установки нескольких заготовок.
Рабочий диаметр патрона. Это наружный размер, диаметр присоединительного пояска, а также расположение и параметры крепежных отверстий.
Параметры заготовки. Необходимо учесть наибольший и наименьший диаметры, учесть способ крепления – наружный или внутренний через обратные кулачки. Также необходимо учесть и допустимую массу детали.
Диаметр отверстия в корпусе патрона. Необходим при обработке длинного прутка.
Максимальное значение частот вращения.
Основные варианты конструкции
Токарные патроны изготавливаются из прочного чугуна маркой не менее СЧ-30 или инструментальных марок стали прочностью не менее 500 МПа.
Существуют различные варианты конструкции токарных патронов, остановимся на наиболее часто используемых в современном производстве:
Патрон рычажный. Зажим происходит благодаря смещению кулачков с зажимами благодаря действию двухплечевого рычага. Основной характеристикой является количество кулачков и степень смещения на рабочем диске. К недостаткам можно отнести сложность настройки, особенно при проведении нетиповых операций. Кулачки могут настраиваться путем одновременного смещения посредством ключа или отдельной регулировкой каждого зажима. Данный тип оснастки, как правило, применяется для черновой или получистовой обработки.
Клиновые токарные патроны – это усовершенствованный вариант конструкции рычажного зажима. Высокую точность фиксации обеспечивает наличие собственного механического или пневмопривода для каждого кулачка. Имеет возможность фиксации заготовки со смещением относительно центра вращения, что позволяет производить обработку деталей сложной конфигурации.
Мембранные токарные патроны. Обеспечивают наиболее высокую точность фиксации благодаря мембранам из упругого материала. Заготовка фиксируется путем отключения гидропривода, что приводит к расширению мембраны. Характерными особенностями конструкции является большое количество зажимов при сравнительно низком усилии сжатия. Поэтому основной сферой применения данного типа оснастки является чистовая обработка деталей на малых скоростях вращения.
Виды и классификация токарных патронов
Одним из основных параметров классификации патронов, определяющим возможности обработки тех или иных заготовок, является количество и конструкция кулачков. По количеству зажимов патроны подразделяются на:
Двухкулачковые патроны. Оптимальны для зажима заготовок небольшого размера несимметричной формы – поковок, арматуры и т. д.
Трёхкулачковые патроны самоцентрирующиеся. Используются для крепления заготовок круглой и шестигранной форм. Обеспечивает возможность быстрой центровки и фиксации.
Четырехкулачковые патроны с независимой фиксацией зажимов. Данный тип оснастки применяется для установки заготовок прямоугольной и нессиметричной формы, квадратных прутков.
Шестикулачковые патроны самоцентрирующиеся. Оптимальны для работы с тонкостенными деталями благодаря минимальному усилию смятия. Шесть кулачков обеспечивают равномерное распределение усилий сжатия.
По типу зажима кулачков патроны подразделяются на прямые и обратные. Первые обеспечивают зажим по наружной поверхности, обратные – по внутреннему отверстию. Применение обратных кулачков позволяет обработать всю поверхность детали.
По классу точности данный тип оснастки подразделяется на 5 ступеней:
Основные размеры и обозначения
Если взять наиболее распространенные трехкулачковые патроны (ГОСТ 2675-80) то действующим стандартом предусмотрено десять типоразмеров определяемых общим диаметром оснастки: 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500 и 630 мм (см. табл. 1)
В зависимости от способа установки на шпиндель оснастка подразделяется на три типа:
С пояском и фиксацией посредством вспомогательного фланца (Тип 1);
С фиксацией через фланец на конце шпинделя под поворотную шайбу (Тип 2);
С фиксацией через фланец на конце шпинделя (Тип 3).
Существует единая система обозначений основных параметров патрона состоящая из 8 цифр и буквы указывающей класс точности оснастки. Воспользовавшись таблицей в ГОСТ 2675—80 по маркировке изделия можно определить:
Тип крепления оснастки на шпиндель;
Регулирует параметры токарных патронов ГОСТ 1654-86. В нём регламентируются технические условия патронов общего назначения. Также действует множество других стандартов. Так, самоцентрирующиеся 3-кулачковые патроны регулируются ГОСТ 2675-80. На двухкулачковые зажимы с самостоятельной центровкой действует ГОСТ 14903-69.
Оправка с разжимными кулачками
Многие оправки, используемые ныне в производстве, имеют кулачки, диаметр которых выполнен по размеру базового отверстия детали. Вследствие погрешностей изготовления такие кулачки практически контактируют лишь отдельными участками своей поверхности с поверхностью детали, что уменьшает передаваемый оправкой крутящий момент, особенно при закреплении детали с малым базовым отверстием. В оправке, предложенной новаторами И. С. Малкиным, В. М. Бессудовым и другими (авт. свид. № 426670), с целью обеспечения лучшего контакта кулачки выполнены в виде упругих полугильз, радиус наружной рабочей поверхности которых больше радиуса базового отверстия. Кроме того, в кулачках по центру рабочей поверхности имеются продольные пазы, обеспечивающие увеличение податливости при зажиме.
Конструкция оправки и схема зажима детали показаны на рис. 11, а. В центральном отверстии корпуса 2 оправки находится тяга 4, имеющая на правом конце два диаметрально противоположных выступа 6. Этими выступами тяга соединена с двумя кулачками 7, в которых предусмотрены соответствующие прямоугольные окна. Кулачки скреплены пружинным или резиновым кольцом 8 и поэтому не распадаются при эксплуатации. Упругая часть кулачков 10 в сборе образует конусное отверстие, взаимодействующее с наружным конусом корпуса, и наружную цилиндрическую поверхность с диаметром, большим диаметра посадочного отверстия устанавливаемой детали 9. Сменное кольцо 3 служит осевой базой для детали и имеет соответствующую конфигурацию.
Рис. 11. Оправка с разжимными кулачками
Оправка хвостовиком устанавливается в шпиндель 1 станка, а тяга присоединяется к приводу зажима.
При установке детали на оправку кулачки несколько сжимаются, а между базовыми поверхностями кулачков и детали образуются зазоры 11 и 12 (рис. 11, б), так как радиус отверстия меньше радиуса кулачков. С целью облегчения установки детали на кулачках с двух сторон предусмотрены лыски 13. В процессе зажима упругая часть 10 кулачков благодаря наличию пазов 5 принимает форму отверстия, как показано на рис. II, в, и надежно закрепляет деталь на оправке.
При закреплении детали с базовым отверстием до 30 мм оправка может передавать крутящий момент свыше 1200 Н·м. При этом она обеспечивает высокую точность базирования.
Оправки для токарных станков
Есть ряд правил использования токарных оправок, способствующих повышению точности и чистоты обработки:
Точность посадочного отверстия для установки державки не должна быть ниже седьмого квалитета, чистота поверхности — не хуже Ra 1,0.
Позиционировать инструмент необходимо по оси центров станка.
Поверхность контакта токарной оправки и гнезда станка должна быть максимальной. Это достигается при установке цилиндрической оправки в разрезной (цанговый) держатель.
Для исключения деформаций и отжима инструмента в процессе резания, твердость материала, из которого изготовлена цанга держателя, не должна быть менее 43…47 HRC.
Чем больше вылет оправки, тем надежней и точней должно быть ее закрепление. Крепить длинномерные державки с помощью поджатия винтами к V-образной или цилиндрической поверхности недопустимо. Для установки длинномерных оправок используют дополнительные опорные приспособления.
Корректность обработки заготовки зависит и от точности самого токарного оборудования. Тестирование и диагностика проводится с помощью контрольной оправки для проверки токарного станка. Она представляет собой цилиндрическую деталь, выполненную с высокой степенью точности. Контрольный образец, как правило, устанавливается в центры передней и задней бабок, затем индикатором, установленным на суппорт станка и передвигающимся вдоль оправки, определяется точность оборудования, сравнивается с допустимыми значениями, регламентированными стандартом.
Выбор расточной оправки для токарного станка с ЧПУ влияет на производительность операции, точность размеров и геометрических параметров заготовки, чистоту получаемой поверхности. При вылете оправки на расстояние до 4-х ее диаметров (D) применяют классические расточные державки из стали с режущей кромкой из твердого сплава. При большем вылете инструмента (до 10D) используют антивибрационные токарные оправки. Если режущая кромка отстоит от места закрепления державки на расстояние до 14D, оправдано применение усиленных антивибрационных приспособлений из твердого сплава. Именно они дают наименьшее отжатие инструмента в процесса резания и высокие антивибрационные характеристики.
Рядом производителей предлагаются антивибрационные оправки, оснащенные сменными резцедержками, которые применяются для операции растачивания заготовок. Такая конструкция дает возможность замены головки с поврежденной постелью для твердосплавной пластины на другую без демонтажа инструмента.
Антивибрационные головки используются для операций растачивания, формирования канавок, отрезки, проточки и нарезания резьбовых элементов. Диаметры рабочей части приспособления могут быть до 600 мм и выше, а длина составлять 10-14 таких диаметров.
Цилиндрические оправки для антивибрационной обработки деталей могут крепиться с помощью быстроразъемных соединений.
При растачивании сравнительно глубоких каналов вероятность вибраций особенно велика, а размер сечения державки ограничен диаметром отверстия. В таком случае технической литературой рекомендуется использовать оправку с минимально возможным вылетом и максимальным диаметром.
Для проведения операций нарезания резьбы или оформления внутренних канавок (именно в этом случае радиальная составляющая усилия резания выше) оправдано применение усиленных твердосплавных державок. Жесткость такого приспособления в 2-3 раза превышает жесткость обычной стальной оправки. Повысить динамическую жесткость державки можно с помощью демпфирующего механизма (оправки специальной конструкции). В этом случае можно увеличить вылет инструмента.
Применяемость расточных оправок в зависимости от выполняемых операций и глубины обработки:
Расточная оправка с пластинами твердого сплава
Антивибрационная оправка из стали
Усиленная твердосплавная антивибрационная оправка