Наиболее широко распространенными приспособлениями для токарных и шлифовальных работ являются центры, кулачковые и цанговые патроны, которые применяют также и при других работах (например, сверлильных).
На рис. 122 показаны конструкции центров токарного станка: нормальные (рис. 122, α), со сферическим концом (рис. 122, б), применяемые при смещении осевой линии заготовки относительно линии центров станка, полуцентры (рис. 122, в), позволяющие совмещать наружное продольное точение и подрезку торцов. Для повышения износостойкости центров их армируют твердым сплавом или металлизируют поверхность конуса.
Из-за нагрева в процессе резания, вызывающего удлинение обрабатываемой заготовки, изменяется сила зажима. Для того чтобы зажимная сила была постоянна, в задней бабке располагают компенсаторы различных конструкций: пружинные, пневматические и гидравлические, которые позволяют несколько смещать пиноль при нагреве заготовки. Такие компенсаторы обычно используют при закреплении заготовки во вращающихся центрах.
Чтобы предотвратить прогиб нежестких заготовок валов, в качестве дополнительных опор применяют люнеты подвижного или неподвижного типа. Обычные конструкции неподвижных универсальных люнетов не отвечают требованиям скоростной обработки, так как кулачки люнета, изготовленные из бронзы или чугуна, быстро изнашиваются и в их сопряжении с деталью образуется зазор, что приводит к вибрациям. В. К. Семинский предложил модернизировать люнет (рис. 123).
В основании 1 люнета вместо кулачков 7 устанавливают шарикоподшипники, а гнездо под кулачок в крышке 2 растачивают и вставляют в него стержень 4 с пружиной 5. На стержне закреплена серьга 6 с двумя шарикоподшипниками. Шарикоподшипники основания люнета настраивают на диаметр по контрольному валику, устанавливаемому в центрах, или по самой обрабатываемой заготовке.
Затем накидывают крышку 2 люнета и гайкой 3 регулируют положение стержня 4 с таким расчетом, чтобы зазор между основанием и крышкой составлял 3…5 мм, после этого эксцентриком 8 прижимают крышку. При этом пружина 5 сжимается и шарикоподшипники, установленные в серьге, с силой начинают прижимать обрабатываемую деталь к шарикоподшипникам основания.
Биение из-за овальности и неодинаковой толщины различных участков обрабатываемой заготовки при данной конструкции люнета воспринимается пружиной 5, которая работает как амортизатор.
Наиболее распространенными устройствами передачи крутящего момента обрабатываемым заготовкам на шпинделе передней бабки являются поводковые устройства: хомутики, скобы, поводковые оправки, поводковые планшайбы, поводковые патроны, кулачковые патроны, цанговые зажимные устройства.
Обычные и самозажимные хомутики имеют ограниченное применение, так как требуют значительного времени для установки, поэтому чаще применяют самозажимные поводковые оправки. Устанавливать и снимать заготовки в этом случае можно при вращении шпинделя. Установленную в центрах заготовку перемещают влево поджимом пиноли, задней бабки, при этом в торец заготовки вдавливают зубья поводка, что обеспечивает передачу крутящего момента от шпинделя к заготовке.
Из патронов, применяющихся для установки и закрепления заготовок на токарных станках, наиболее распространены самоцентрирующие трехкулачковые патроны. Для закрепления несимметричных заготовок применяют обычно четырехкулачковые патроны с независимым перемещением каждого кулачка с помощью винта.
При базировании обрабатываемой заготовки по внутренней поверхности применяют разжимные оправки с пневматическим приводом. Наиболее характерной конструкцией пневматического поводкового патрона является патрон, показанный на рис, 124. В этой конструкции устанавливать и снимать заготовку можно не останавливая шпиндель станка. Патрон снабжен автоматически запирающимся плавающим центром. В отверстиях корпуса приспособления установлены плунжеры 7, в пазах которых находятся зубчатые колеса 5, вращающиеся на запрессованных в плунжеры 7 осях 6. Зубчатые колеса 5 находятся в зацеплении с реечными клиньями 8, которые своими скосами с помощью крестообразных вкладышей 4, находящихся в пазах колодок 3, перемещают колодки с эксцентриковыми кулачками зажимаемой заготовке. Кулачки 1 вращаются на осях 2, закрепленных в колодках 3. В середине патрона находится втулка 14 с плавающим патроном 16, жестко связанным с корпусом патрона. Головка 10 связана со штоком пневматического цилиндра качалки 9.
При зажиме головка 10 толкает плунжеры 7 и подает вперед втулку 15, сидящую на втулке 14. Кулачки 1 пружинными плунжерами 11 прижимаются к упорным винтам 12, которые обеспечивают касание средней части поверхности кулачка и зажимаемой заготовки. При упирании кулачков 1 в обрабатываемую заготовку зубчатые колеса 5, перекатываясь по зубьям реечных клиньев 8, перемещают втулку 15, которая своим корпусом и тремя шариками зажимает центр 16. Колодки 3 с кулачками 1 в нерабочем состоянии удерживаются пружинными плунжерами 13 на одинаковом расстоянии от центра патрона.
На рис. 125 приведена конструкция задней бабки токарного станка с встроенным вращающимся центром и пневматическим цилиндром для перемещения пиноли. Это устройство позволяет уменьшить затраты времени на перемещение пиноли. Пиноль 2 перемещается с вращающимся центром 1 посредством штока 3 и поршня 5 пневмоцилиндра 4. Когда сжатый воздух поступает в правую полость цилиндра, поршень, перемещаясь влево, толкает штоком пиноль к обрабатываемой заготовке.
Пневмоцилиндр 4 жестко закреплен на корпусе задней бабки. С помощью распределительного крана 6 осуществляют управление приводом.
Для обработки заготовок на токарных станках применяют пневматические трехкулачковые патроны с регулируемыми кулачками. Применение регулируемых кулачков обусловлено необходимостью обработки заготовок различных размеров. Частые перестановки кулачков (или накладок) вызывают необходимость их протачивать или шлифовать, что, естественно, затрудняет переналадку, особенно в течение рабочего дня. Показанная на рис. 126 конструкция позволяет не только регулировать кулачки в зависимости от формы заготовки или ее размеров, но и быстро переналаживать патрон для работы в. центрах. В корпусе 2 патрона находится муфта 1, соединенная резьбой с тягой пневматического привода. В проточку муфты входят длинные концы трех рычагов 3, а их короткие концы — в пазы ползушек 4, соединенных винтами 5 с кулачками 6. На торцевую поверхность патрона нанесена кольцевая риска 7, а на кулачках имеются деления, позволяющие предварительно устанавливать кулачки. При переналадке патрона для работ в центрах в центральное отверстие вставляют переходную втулку с нормальным центром, а один из кулачков используют в качестве поводка.
В некоторых случаях обрабатываемые заготовки с буртиками или фланцами целесообразно центрировать на коротких жестких пальцах или в выточках и зажимать вдоль оси. На рис. 127 показана конструкция пневматического приспособления для осевого зажима тонкостенной втулки с буртиком. Втулку центрируют в выточке диска 7, прикрепленного к корпусу 1, и зажимают вдоль оси тремя рычагами 6, посаженными на оси 5. Рычаги приводят в действие тягой, соединенной с винтом 2, при перемещении которой передвигается коромыслом 4 вместе с рычагами 6, зажимающими обрабатываемую заготовку. При движении тяги слева направо винт 2 посредством гайки 3 перемещает в сторону коромысло 4 с рычагами 6. Пальцы, на которые посажены рычаги 6, скользят по косым пазам диска 7 и таким образом при раскреплении обработанной заготовки несколько приподнимаются (как показано тонкой линией), позволяя освободить обработанную деталь и установить новую заготовку.
Закрепление по буртику позволяет обрабатывать как наружные, так и внутренние поверхности.
На предприятиях применяют также пневматические устройства со сменными зажимными рычагами, обеспечивающими концентричность наружной и внутренней обрабатываемых поверхностей. Конструкция такого приспособления приведена на рис. 128 и представляет собой корпус 5, внутри которого на шарнирных осях установлены рычаги 2 и 4. Короткие концы рычагов выступают наружу, а длинные установлены в прямоугольном пазу штока 3. В резьбовое отверстие штока ввернута тяга 1, соединенная со штоком пневмоцилиндра (на рисунке не показан). Корпус приспособления центрируется на планшайбе 7 станка втулкой 6.
При движении тяги 1 со штоком 3 справа налево короткие концы рычагов 2 и 4 зажимают заготовку.
Применяют также патроны с установкой заготовок по обработанным базам. На рис. 129 показана конструкция патрона с установкой заготовки по центральному отверстию и зажимом за фланец. При креплении кулачки 3, сидящие на концах штоков 1, своими выступами опираются на планку 2, разгружая штоки от изгибающих сил. При раскреплении обработанной детали кулачки 3 нижними наружными выступами 4 упираются в планку 2, освобождая деталь, а внутренними выступами 5 сталкивают ее с установочного пальца.
Для обработки на оправках применяют различные виды разжимных пневматических устройств. На рис. 130 показана конструкция трех кулачковой разжимной оправки. Она состоит из корпуса 2 с чугунной резьбовой втулкой 3, навинченной на шпиндель станка. Заготовку зажимают тремя кулачками 4, расположенными под углом 120° в отверстиях корпуса оправки и выдвигаемыми с помощью втулки 5 с тремя клиньями. Втулка перемещается тягой 1 от пневматического привода. Кулачки 4 возвращаются в исходное положение при освобождении обработанной детали пружинными кольцами 6.
Основным недостатком размещения пневматического привода на заднем конце шпинделя является невозможность обработки прутковых заготовок. На рис. 131 показана конструкция пневматического цангового патрона, который позволяет обрабатывать заготовки из прутка, проходящего через отверстия шпинделя станка. В данной конструкции сжатый воздух поступает через распределительную коробку, укрепленную на заднем конце шпинделя станка. Воздуховод от распределительной коробки к патрону расположен в двух металлических трубках 1, впаянных в канавки трубы 2.
При зажиме заготовки сжатый воздух направляется в правую полость патрона, перемещая поршень 3 с привернутым в нему кольцом 5. Это кольцо, надавливая на кулачки 6, перемещает их по конической поверхности втулки 4, зажимая тем самым заготовку. Для раскрепления обработанной детали сжатый воздух направляется в левую полость патрона, сдвигая поршень 3 вправо, при этом кулачки 6 под воздействием пружинного кольца 7 расходятся.
