Зажимной патрон

Зажимно́й патро́н (тока́рный патро́н, сверли́льный патро́н, ца́нговый патро́н) — специальное устройство для крепления деталей или инструмента на оси шпинделя.

Токарный патрон

Токарный самоцентрирующий трёхкулачковый патрон с ключом.

Токарный самоцентрирующий трёхкулачковый патрон на шпинделе токарного станка.

Обычно используется в составе передней бабки (шпинделя) токарного станка для зажима обрабатываемой детали. Иногда используется в составе поворотных столов и делительных головок.

Различают самоцентрирующиеся патроны (для установки осесимметричных деталей) и патроны с независимыми кулачками (для несимметричных деталей).

На оси шпинделя патрон может крепиться:

• тип 1 — с цилиндрическим центрирующим пояском и с креплением через промежуточный фланец (в простонародье «планшайба»);
• тип 2 — с креплением непосредственно на фланцевые концы шпинделей под поворотную шайбу по ГОСТ 12593 (конус);
• тип 3 — с креплением непосредственно на фланцевые концы шпинделей по ГОСТ 12595 (конус, сквозное крепление).

Патрон имеет три гнезда для ключа, однако для работы используется всегда один, помеченный «0». Обычно, если нулевое гнездо расположить сверху, то внизу будет 1-й кулачок (или 3-й в некоторых импортных патронах). Номер кулачков обычно помечен на их нерабочей части, так же его можно узнать, первый имеет самую близкую к центру гребенку, второй — на шаг дальше и т. д.

Цанговый патрон

Цанговый патрон для ручной дрели

Цанговые патроны применяют главным образом для закрепления холоднотянутого прутка или для повторного зажима заготовок по предварительно обработанной поверхности. По конструкции различают патроны с втягиваемой, выдвижной, и неподвижной цангами. По назначению цанги делятся на подающие и зажимные.

Подающая цанга представляет собой стальную закаленную втулку, имеющую три неполных разреза, образующих пружинящие лепестки, концы которых поджаты друг к другу. Форма и размеры отверстия подающей цанги должны соответствовать профилю прутка. Подающая цанга навинчивается на подающую трубу, которая получает осевое перемещение и осуществляет подачу расположенного в ней прутка от кулачкового механизма или от гидромеханического привода. При загрузке станка пруток проталкивается между лепестками подающей цанги и раздвигает их. Лепестки прижимаются силой своей упругости к поверхности прутка. При перемещении подающей трубы лепестки подающей цанги под действием сил трения сжимаются и увеличивают силу сцепления при подаче прутка.

Зажимная цельная цанга выполняется в виде втулки с пружинящими лепестками. Цанга с тремя лепестками применяется при обработке заготовок диаметром до 3 мм, с четырьмя — диаметром до 80 мм, и с шестью — диаметром свыше 80 мм. Угол при вершине конуса цанги обычно равен 30 градусам. Для обработки заготовок малого диаметра применяют зажимные разъемные цанги, у которых кулачки разводятся пружинами. В некоторых случаях применяют разъемные цанги со сменными вкладышами, форма и размеры которых зависят от формы и размеров обрабатываемого прутка.

Цанговый патрон также служит для крепления концевого режущего инструмента (сверла, фрезы, метчики) с небольшим диаметром хвостовика. Инструмент в таком патроне фиксируется в сменной цанге, которая, в свою очередь, фиксируется в патроне гайкой. При закручивании гайки цанга вдавливается внутрь патрона и, за счет своей формы, упруго деформируется, обжимая инструмент.

Недостатком такого патрона является то, что для инструмента с различным диаметром хвостовиков требуются разные цанги. Несмотря на это, цанговый патрон получил очень широкое распространение благодаря своей простоте и надежности. Наиболее широко распространены патроны с цангами типа ER.

В автоматах продольного точения цанговый патрон служит по существу вместо токарного, то есть в него зажимается обрабатываемая деталь. Причина такого решения заключается в малом диаметре обрабатываемых деталей. Цанги для автоматов продольного точения существенно отличаются по конструкции от обычных цанг. При этом на таком станке наряду со специальными цангами для зажима детали могут использовать стандартные для зажима инструменты.

Сверлильный патрон

Как и следует из названия, такой патрон применяется для закрепления сверла на оси шпинделя станка. Эти патроны используются также в ручных дрелях.

Достоинством сверлильного патрона является возможность зажимать инструмент в очень широком диапазоне диаметров. Недостатком является высокая стоимость (в станках используются прецизионные сверлильные патроны, которые намного дороже используемых в ручных дрелях). Другой минус: неспособность воспринимать радиальную нагрузку, что делает невозможным его применение для фрезерования.

Сверлильный патрон, как правило, используется при необходимости зажать сверло небольшого диаметра, чаще всего цельнотвердосплавное или из быстрорежущей стали.

Патрон перфоратора

Строительные перфораторы имеют специальный патрон под специальное сверло. Современная массовая конструкция разработана Bosch в 1975 году.

Термопатрон

Термопатрон применяется для тех же целей, что и цанговый патрон. Отличие заключается в принципе зажима инструмента: в термопатроне для этого применяется горячая посадка. Патрон разогревается в специальном устройстве, и его отверстие увеличивается за счет термического расширения. Затем в него вставляется инструмент, и патрон охлаждают (на воздухе либо в специальном устройстве). Разжим происходит аналогично.

Достоинство термопатрона — в высоком усилии зажима, которого невозможно достичь в цанговом и тем более сверлильном патроне. Применение такого патрона позволяет снизить вибрацию и существенно повысить стойкость инструмента.

Недостатки: для инструмента разных диаметров нужны разные патроны; постоянные циклы нагрева и охлаждения приводят к сильному износу патрона; необходимо специальное оборудование для смены инструмента.

Гидропатрон

Гидропатрон — технология, альтернативная термопатрону. В гидропатроне зажим инструмента осуществляется за счет давления жидкости. Для зажима/разжима патрона достаточно повернуть винт в боковой поверхности. Инструмент может зажиматься как непосредственно в патрон, так и через переходную карандашную цангу (что позволяет использовать один патрон для большой номенклатуры инструмента). При этом усилие зажима намного выше, чем в цанговом патроне, а жидкость внутри одновременно способствует гашению вибраций.

Гидропатрон стоит существенно дороже цангового, но не требует специального устройства, как термопатрон, и более универсален.

Недостатками (по сравнению с термопатроном) являются: невысокое усилие зажима, невозможность использования с инструментом, имеющим weldon- и whistle notch-хвостовики, опасность поломки при зажиме вхолостую по ошибке.

В новых, усиленных моделях гидропатронов эти недостатки устранены. Однако гидропатроны по-прежнему не предусматривают возможности использования с балансировочной машиной. Кроме того, их нельзя использовать при высокоскоростной обработке без охлаждающей жидкости, так как жидкость внутри патрона может закипеть.

Weldon-патроны

Применяется для инструмента с Weldon-хвостовиком. Принцип действия прост: хвостовик инструмента имеет лыску, зажатие осуществляет закручиванием винта, винт упирается в площадку лыски, надежно фиксируя инструмент.

Достоинства: большая, по сравнению с цанговым патроном, жёсткость, простота.

Недостатки: для инструментов с различным диаметром хвостовика нужны разные патроны.

На практике инструмент с хвостовиком Weldon часто зажимают в другие типы патронов. Это допускается, но ведет к некоторым проблемам:

1. Асимметрия инструмента с Weldon-хвостовиком увеличивает дисбаланс. Теоретически эта проблема легко решается путём балансировки оправок с инструментом, однако в действительности балансировочные машины редко встречаются на российских предприятиях.
2. Гидропатрон можно сломать, зажав в него инструмент с хвостовиком Weldon.

Наиболее широко Weldon применяется для зажима инструментов с большим диаметром хвостовика (20 мм и более). Как правило, это сверла, фрезы и расточки со сменными пластинами. Единственной альтернативой данной технологии в этой области являются модульные системы оснастки.

Патроны whistle notch

Сходен с Weldon, имеет все описанные достоинства и недостатки последнего. Единственное отличие: лыска на инструменте и зажимной винт выполняются под углом, таким образом, винт не только прижимает инструмент к стенке патрона, но и затягивает его внутрь. Несмотря на некоторые преимущества, в России применяется редко.

См. также

• Планшайба токарная
• Цанга
• Конус инструментальный

Отрывок, характеризующий Зажимной патрон

– Вот видите ли, моя милая княжна и кузина, Катерина Семеновна, – продолжал князь Василий, видимо, не без внутренней борьбы приступая к продолжению своей речи, – в такие минуты, как теперь, обо всём надо подумать. Надо подумать о будущем, о вас… Я вас всех люблю, как своих детей, ты это знаешь.
Княжна так же тускло и неподвижно смотрела на него.
– Наконец, надо подумать и о моем семействе, – сердито отталкивая от себя столик и не глядя на нее, продолжал князь Василий, – ты знаешь, Катишь, что вы, три сестры Мамонтовы, да еще моя жена, мы одни прямые наследники графа. Знаю, знаю, как тебе тяжело говорить и думать о таких вещах. И мне не легче; но, друг мой, мне шестой десяток, надо быть ко всему готовым. Ты знаешь ли, что я послал за Пьером, и что граф, прямо указывая на его портрет, требовал его к себе?
Князь Василий вопросительно посмотрел на княжну, но не мог понять, соображала ли она то, что он ей сказал, или просто смотрела на него…
– Я об одном не перестаю молить Бога, mon cousin, – отвечала она, – чтоб он помиловал его и дал бы его прекрасной душе спокойно покинуть эту…
– Да, это так, – нетерпеливо продолжал князь Василий, потирая лысину и опять с злобой придвигая к себе отодвинутый столик, – но, наконец…наконец дело в том, ты сама знаешь, что прошлою зимой граф написал завещание, по которому он всё имение, помимо прямых наследников и нас, отдавал Пьеру.
– Мало ли он писал завещаний! – спокойно сказала княжна. – Но Пьеру он не мог завещать. Пьер незаконный.
– Ma chere, – сказал вдруг князь Василий, прижав к себе столик, оживившись и начав говорить скорей, – но что, ежели письмо написано государю, и граф просит усыновить Пьера? Понимаешь, по заслугам графа его просьба будет уважена…
Княжна улыбнулась, как улыбаются люди, которые думают что знают дело больше, чем те, с кем разговаривают.
– Я тебе скажу больше, – продолжал князь Василий, хватая ее за руку, – письмо было написано, хотя и не отослано, и государь знал о нем. Вопрос только в том, уничтожено ли оно, или нет. Ежели нет, то как скоро всё кончится , – князь Василий вздохнул, давая этим понять, что он разумел под словами всё кончится , – и вскроют бумаги графа, завещание с письмом будет передано государю, и просьба его, наверно, будет уважена. Пьер, как законный сын, получит всё.
– А наша часть? – спросила княжна, иронически улыбаясь так, как будто всё, но только не это, могло случиться.
– Mais, ma pauvre Catiche, c'est clair, comme le jour. [Но, моя дорогая Катишь, это ясно, как день.] Он один тогда законный наследник всего, а вы не получите ни вот этого. Ты должна знать, моя милая, были ли написаны завещание и письмо, и уничтожены ли они. И ежели почему нибудь они забыты, то ты должна знать, где они, и найти их, потому что…
– Этого только недоставало! – перебила его княжна, сардонически улыбаясь и не изменяя выражения глаз. – Я женщина; по вашему мы все глупы; но я настолько знаю, что незаконный сын не может наследовать… Un batard, [Незаконный,] – прибавила она, полагая этим переводом окончательно показать князю его неосновательность.
– Как ты не понимаешь, наконец, Катишь! Ты так умна: как ты не понимаешь, – ежели граф написал письмо государю, в котором просит его признать сына законным, стало быть, Пьер уж будет не Пьер, а граф Безухой, и тогда он по завещанию получит всё? И ежели завещание с письмом не уничтожены, то тебе, кроме утешения, что ты была добродетельна et tout ce qui s'en suit, [и всего, что отсюда вытекает,] ничего не останется. Это верно.
– Я знаю, что завещание написано; но знаю тоже, что оно недействительно, и вы меня, кажется, считаете за совершенную дуру, mon cousin, – сказала княжна с тем выражением, с которым говорят женщины, полагающие, что они сказали нечто остроумное и оскорбительное.
– Милая ты моя княжна Катерина Семеновна, – нетерпеливо заговорил князь Василий. – Я пришел к тебе не за тем, чтобы пикироваться с тобой, а за тем, чтобы как с родной, хорошею, доброю, истинною родной, поговорить о твоих же интересах. Я тебе говорю десятый раз, что ежели письмо к государю и завещание в пользу Пьера есть в бумагах графа, то ты, моя голубушка, и с сестрами, не наследница. Ежели ты мне не веришь, то поверь людям знающим: я сейчас говорил с Дмитрием Онуфриичем (это был адвокат дома), он то же сказал.
Видимо, что то вдруг изменилось в мыслях княжны; тонкие губы побледнели (глаза остались те же), и голос, в то время как она заговорила, прорывался такими раскатами, каких она, видимо, сама не ожидала.
– Это было бы хорошо, – сказала она. – Я ничего не хотела и не хочу.
Она сбросила свою собачку с колен и оправила складки платья.
– Вот благодарность, вот признательность людям, которые всем пожертвовали для него, – сказала она. – Прекрасно! Очень хорошо! Мне ничего не нужно, князь.
– Да, но ты не одна, у тебя сестры, – ответил князь Василий.
Но княжна не слушала его.
– Да, я это давно знала, но забыла, что, кроме низости, обмана, зависти, интриг, кроме неблагодарности, самой черной неблагодарности, я ничего не могла ожидать в этом доме…
– Знаешь ли ты или не знаешь, где это завещание? – спрашивал князь Василий еще с большим, чем прежде, подергиванием щек.
– Да, я была глупа, я еще верила в людей и любила их и жертвовала собой. А успевают только те, которые подлы и гадки. Я знаю, чьи это интриги.
Княжна хотела встать, но князь удержал ее за руку. Княжна имела вид человека, вдруг разочаровавшегося во всем человеческом роде; она злобно смотрела на своего собеседника.
– Еще есть время, мой друг. Ты помни, Катишь, что всё это сделалось нечаянно, в минуту гнева, болезни, и потом забыто. Наша обязанность, моя милая, исправить его ошибку, облегчить его последние минуты тем, чтобы не допустить его сделать этой несправедливости, не дать ему умереть в мыслях, что он сделал несчастными тех людей…
– Тех людей, которые всем пожертвовали для него, – подхватила княжна, порываясь опять встать, но князь не пустил ее, – чего он никогда не умел ценить. Нет, mon cousin, – прибавила она со вздохом, – я буду помнить, что на этом свете нельзя ждать награды, что на этом свете нет ни чести, ни справедливости. На этом свете надо быть хитрою и злою.
– Ну, voyons, [послушай,] успокойся; я знаю твое прекрасное сердце.
– Нет, у меня злое сердце.
– Я знаю твое сердце, – повторил князь, – ценю твою дружбу и желал бы, чтобы ты была обо мне того же мнения. Успокойся и parlons raison, [поговорим толком,] пока есть время – может, сутки, может, час; расскажи мне всё, что ты знаешь о завещании, и, главное, где оно: ты должна знать. Мы теперь же возьмем его и покажем графу. Он, верно, забыл уже про него и захочет его уничтожить. Ты понимаешь, что мое одно желание – свято исполнить его волю; я затем только и приехал сюда. Я здесь только затем, чтобы помогать ему и вам.
– Теперь я всё поняла. Я знаю, чьи это интриги. Я знаю, – говорила княжна.
– Hе в том дело, моя душа.
– Это ваша protegee, [любимица,] ваша милая княгиня Друбецкая, Анна Михайловна, которую я не желала бы иметь горничной, эту мерзкую, гадкую женщину.
– Ne perdons point de temps. [Не будем терять время.]
– Ax, не говорите! Прошлую зиму она втерлась сюда и такие гадости, такие скверности наговорила графу на всех нас, особенно Sophie, – я повторить не могу, – что граф сделался болен и две недели не хотел нас видеть. В это время, я знаю, что он написал эту гадкую, мерзкую бумагу; но я думала, что эта бумага ничего не значит.
– Nous у voila, [В этом то и дело.] отчего же ты прежде ничего не сказала мне?
– В мозаиковом портфеле, который он держит под подушкой. Теперь я знаю, – сказала княжна, не отвечая. – Да, ежели есть за мной грех, большой грех, то это ненависть к этой мерзавке, – почти прокричала княжна, совершенно изменившись. – И зачем она втирается сюда? Но я ей выскажу всё, всё. Придет время!


В то время как такие разговоры происходили в приемной и в княжниной комнатах, карета с Пьером (за которым было послано) и с Анной Михайловной (которая нашла нужным ехать с ним) въезжала во двор графа Безухого. Когда колеса кареты мягко зазвучали по соломе, настланной под окнами, Анна Михайловна, обратившись к своему спутнику с утешительными словами, убедилась в том, что он спит в углу кареты, и разбудила его. Очнувшись, Пьер за Анною Михайловной вышел из кареты и тут только подумал о том свидании с умирающим отцом, которое его ожидало. Он заметил, что они подъехали не к парадному, а к заднему подъезду. В то время как он сходил с подножки, два человека в мещанской одежде торопливо отбежали от подъезда в тень стены. Приостановившись, Пьер разглядел в тени дома с обеих сторон еще несколько таких же людей. Но ни Анна Михайловна, ни лакей, ни кучер, которые не могли не видеть этих людей, не обратили на них внимания. Стало быть, это так нужно, решил сам с собой Пьер и прошел за Анною Михайловной. Анна Михайловна поспешными шагами шла вверх по слабо освещенной узкой каменной лестнице, подзывая отстававшего за ней Пьера, который, хотя и не понимал, для чего ему надо было вообще итти к графу, и еще меньше, зачем ему надо было итти по задней лестнице, но, судя по уверенности и поспешности Анны Михайловны, решил про себя, что это было необходимо нужно. На половине лестницы чуть не сбили их с ног какие то люди с ведрами, которые, стуча сапогами, сбегали им навстречу. Люди эти прижались к стене, чтобы пропустить Пьера с Анной Михайловной, и не показали ни малейшего удивления при виде их.
– Здесь на половину княжен? – спросила Анна Михайловна одного из них…
– Здесь, – отвечал лакей смелым, громким голосом, как будто теперь всё уже было можно, – дверь налево, матушка.