Чак (инженерия)

Патрон дрели с зубьями, которые входят в зацепление с ключом.

Патрон используемый – это специальный тип зажима, для удержания объекта с радиальной симметрией , особенно цилиндра . В дрели , фрезерных станках и трансмиссиях удерживается патроном вращающийся инструмент ; в токарном станке он удерживает вращающуюся заготовку.

В патронах обычно используются кулачки для удержания инструмента или заготовки. Челюсти (иногда называемые собаками ) обычно расположены радиально-симметрично, подобно вершинам звезды . Для затягивания или ослабления кулачковых патронов может потребоваться устройство, похожее на гаечный ключ , называемое ключом патрона , но другие кулачковые патроны можно затягивать или ослаблять только вручную, что обеспечивает удобство за счет силы захвата. Патроны на некоторых токарных станках имеют кулачки, которые двигаются независимо, что позволяет им удерживать предметы неправильной формы. Более сложные конструкции могут включать в себя губки особой формы, большее количество губок или быстросъемные механизмы.

Вместо кулачков в патроне могут использоваться магнетизм , вакуум или цанги , которые представляют собой гибкие кольца или втулки, которые плотно прилегают к инструменту или заготовке и захватывают их при сжатии.

Типы

Самоцентрирующийся трехкулачковый патрон и ключ со снятой и перевернутой одной кулачком, с видимыми зубцами, входящими в зацепление со спиральной пластиной. Пластина прокрутки вращается внутри корпуса патрона с помощью ключа, спираль зацепляет зубья на нижней стороне кулачков, что приводит к синхронному перемещению трех кулачков для затягивания или освобождения заготовки.

Зубчатые патроны

Самоцентрирующийся

Самоцентрирующийся патрон , также известный как прокруточный патрон , использует собачки (обычно называемые челюстями ), соединенные между собой через шестерню прокрутки (пластину прокрутки), чтобы удерживать инструмент или заготовку. Поскольку чаще всего они имеют три кулачка, термин « трехкулачковый патрон» без каких-либо других уточнений понимается машинистами как самоцентрирующийся трехкулачковый патрон. Термин «универсальный патрон» также относится к этому типу. Эти патроны лучше всего подходят для захвата изделий круглого или шестиугольного сечения, когда очень быстрое и достаточно точное (±0,005 дюйма [0,125 мм] TIR требуется ) центрирование.

Иногда этот тип патрона имеет четыре или шесть кулачков вместо трех. Четырехкулачковые патроны в первую очередь полезны для захвата материалов квадратной или восьмиугольной формы, а шестикулачковые патроны удерживают тонкостенные трубы и пластиковые материалы с минимальными искажениями.

Существуют также трехкулачковые патроны с независимыми (несамоцентрирующими) кулачками, но они имеют мало преимуществ и встречаются очень редко.

Существуют гибридные самоцентрирующиеся патроны с регулировочными винтами, которые можно использовать для дальнейшего улучшения концентричности после захвата заготовки кулачками. Эта функция призвана объединить скорость и легкость самоцентрирования пластины прокрутки с биением, исключающим управляемость патрона с независимыми кулачками. Наиболее часто используемое название этого типа — торговая марка Set-Tru. Чтобы избежать неправомерного обобщения этого торговой марки, в предложения по родовому названию включена «точная корректировка».

Трехкулачковые патроны часто используются на токарных станках и индексирующих головках .

Сверлильный патрон

Вверху: быстрозажимной патрон в собранном виде. Патрон этого типа затягивается путем скручивания корпуса только с сильным давлением руки. Несмотря на то, что эта функция удобна, она может привести к слишком сильному затягиванию патрона при высокого крутящего момента приложении . Внизу: широко используемый сверлильный патрон с ключом. Беседка . показана отдельно справа Для этих патронов требуется зубчатый ключ, обеспечивающий необходимый крутящий момент для затягивания и ослабления кулачков. Когда ключ поворачивается, его зубья соприкасаются с зубьями патрона, поворачивая внутренний винт, который, в свою очередь, перемещает кулачки с резьбой внутрь или наружу по конической поверхности. Конусность позволяет губкам зажимать хвостовики сверл различного диаметра. Вид с торца показывает три маленькие челюсти, которые скользят внутри тела.

Два зажимных патрона. Верхний собран, нижний показывает корпус и носовую крышку в сборе с цангой под ней.

Патрон для дрели — это специализированный самоцентрирующийся трехкулачковый патрон, обычно емкостью 0,5 дюйма (13 мм) или меньше и редко более 1 дюйма (25 мм), используемый для крепления сверл или других вращающихся инструментов. Этот тип патрона используется в самых разных инструментах: от профессионального оборудования до недорогих ручных и электрических дрелей для бытового использования.

В некоторых высокоточных патронах используются упорные шарикоподшипники, позволяющие уменьшить трение в закрывающем механизме и максимизировать крутящий момент сверления. Одна торговая марка этого типа патрона, которая часто используется в разговорной речи, но не в каталогах, — Super Chuck .

Штыревой патрон — это специальный патрон, предназначенный для крепления небольших сверл (диаметром менее 1 мм (0,039 дюйма)), которые невозможно надежно удерживать в обычном патроне для сверл. Сверло вставляется в патрон и затягивается; Штыревой патрон имеет стержень, который затем вставляется в патрон большего размера, чтобы надежно удерживать сверло. Штифтовые патроны также используются с высокоскоростными вращающимися инструментами, отличными от дрелей, такими как прямошлифовальные и координатно-шлифовальные станки .

Независимая челюсть

Независимый четырехкулачковый патрон с независимой установкой кулачков. Ключ используется для регулировки каждой челюсти отдельно.

Более старый и больший четырехкулачковый патрон. Обратите внимание, как он способен захватывать неправильно отрезанный кусок использованного металла. Хотя это не встречается на маленьких патронах, патроны большего размера (тот, что на второй фотографии, был изготовлен около 1900 года и имеет диаметр 24 дюйма) обычно имеют многие особенности лицевой панели . Кулачки ступенчатые с одной стороны и имеют полную высоту. для захвата другого и являются двусторонними. Обычно губки можно использовать для удержания либо снаружи, как показано здесь, либо внутри, как при захвате внутренней части трубы.

На Патрон с независимыми кулачками , каждая кулачка может перемещаться независимо. Поскольку чаще всего они имеют четыре кулачка, термин « четырёхкулачковый патрон без каких-либо других уточнений» понимается машинистами как патрон с четырьмя независимыми кулачками. Независимость кулачков делает эти патроны идеальными для (а) захвата некруглых поперечных сечений и (б) захвата круглых поперечных сечений с предельной точностью (когда необходимо зафиксировать последние несколько сотых миллиметра [или тысячные доли дюйма] биения). удаляется вручную). Несамоцентрирующееся действие независимых губок делает центрирование легко управляемым (для опытного пользователя), но за счет скорости и легкости. Четырехкулачковые патроны практически не используются для крепления инструмента. Четырехкулачковые патроны можно встретить на токарных станках и индексирующих головках.

Также можно приобрести самоцентрирующиеся патроны с четырьмя кулачками. Хотя часто говорят, что они имеют два недостатка: невозможность удерживать шестигранную ложу и плохой захват овальной ложи, верно только последнее. Даже при использовании самоцентрирующихся патронов с тремя кулачками нельзя захватывать детали, которые не имеют равномерного сечения вдоль заготовки (и которые не лишены спиралей или «ветров»), так как кулачки могут быть напряжены, а точность необратимо ухудшится.

Четырехкулачковые патроны могут легко удерживать заготовку эксцентрично, если необходимо обработать эксцентриковые элементы.

Пауки

Паук — это простая, относительно недорогая версия патрона с независимыми кулачками с ограниченными возможностями. Обычно он состоит из металлического кольца с радиально врезанной в него резьбой, в которой винты (с шестигранной головкой, шестигранной головкой с внутренним шестигранником или установочные винты) служат независимыми губками. Пауки могут служить разным целям:

• В качестве вспомогательных элементов, дополняющих основной токарный патрон:
  • Удерживать пруток или заготовку на заднем конце отверстия шпинделя и поддерживать его концентрически, чтобы он не раскачивался и не бился во время вращения шпинделя. Стволы орудий и нефтепроводы являются примерами заготовок, которые приносят пользу.
  • Для удержания прутка или заготовки за конец задней бабки (таким образом служащий люнетом ) или следуя за инструментом (таким образом служа ведомым люнетом ).
• Вместо основного токарного патрона (для определенных заготовок, которые могут оказаться полезными, например, при некоторых оружейных работах)

Специальные типы челюстей (двух-, шести-, восьмичелюстные; другие)

Патрон с шестью кулачками

Для специальных целей выпускаются патроны с шестью или восемью кулачками. Обычно они имеют самоцентрирующуюся конструкцию и могут быть изготовлены с очень высокими стандартами точности. Однако ошибочно полагать, что такие патроны обязательно обеспечивают большую точность удержания твердых заготовок, чем обычные трехкулачковые самоцентрирующиеся патроны. Действительно, горячекатаные или другие неидеально круглые заготовки могут ненадежно «балансировать» между противоположными кулачками спиральных патронов, имеющих четное количество кулачков, точно так же, как табурет на четырех ножках балансирует на неровном полу, а табурет на трех ножках никогда этого не делает. . Основное назначение шести- и восьмикулачковых патронов — удержание тонкостенных труб с минимальной деформацией. Имея вдвое больше точек зажима, шестикулачковый патрон вызывает вдвое меньшую деформацию при зажиме тонкостенной заготовки по сравнению с трехкулачковым патроном.

двухкулачковые патроны Доступны , которые можно использовать с мягкими кулачками (обычно из алюминиевого сплава), которые можно обрабатывать на станке в соответствии с конкретной заготовкой. Это небольшой концептуальный переход от них к лицевым панелям , на которых закреплены специальные приспособления, в которых деталь располагается на фиксированных упорах и удерживается там с помощью коленно-рычажных или пальцевых зажимов.

Конструкция челюсти

Многие патроны имеют съемные кулачки (часто верхняя часть является съемной, при этом основание или «основная кулачка» собраны со спиралью), что позволяет пользователю заменять их новыми кулачками, специальными кулачками или мягкими кулачками. Мягкие губки изготавливаются из мягких материалов, таких как мягкий (незакаленный) металл, пластик или дерево. Их можно обрабатывать по мере необходимости для конкретных установок. Типичный интерфейс между основной и съемной губками представляет собой пару зубчатых поверхностей, которые, будучи зажаты крепежными винтами, не могут допускать относительного проскальзывания между двумя частями.

цанга

Основная статья: Колле

Цанга, один из типов патрона, представляет собой втулку с (обычно) цилиндрической внутренней поверхностью и конической внешней поверхностью. Цангу можно прижать к соответствующему конусу так, чтобы ее внутренняя поверхность сжималась до немного меньшего диаметра, сжимая инструмент или заготовку, надежное удержание которой желательно. Чаще всего это достигается с помощью пружинной цанги, изготовленной из пружинной стали , с одним или несколькими пропилами по длине, позволяющими ей расширяться и сжиматься. Альтернативная конструкция цанги состоит из нескольких конических стальных блоков (по сути, конических мерных блоков ), удерживаемых в круглом положении (например, острия звезды или даже кулачков кулачкового патрона) с помощью гибкого связующего материала (обычно синтетического или натурального каучука) . ). Торговая марка Jacobs Rubber-Flex — это название, знакомое большинству станочников для этого типа системы цанговых патронов.

Независимо от конструкции цанги принцип работы один и тот же: прижимайте цангу радиально к удерживаемому инструменту или заготовке, что приводит к высокому статическому трению . В правильных условиях он держится достаточно надежно. Почти все цанговые патроны обеспечивают радиальное сжатие за счет перемещения одной или нескольких пар конических (конических) поверхностей «папа-мама» в осевом направлении, что обеспечивает радиальное сжатие в высокой концентрической форме. В зависимости от конструкции цанги ее можно либо вытянуть (через резьбовую часть в задней части цанги), либо вставить (через резьбовую крышку со вторым конусом) в подходящее коническое гнездо для достижения зажимного действия. Когда цанга вставляется в коническое гнездо, она сжимается, захватывая содержимое внутреннего цилиндра. (Однако осевое перемещение конусов не является обязательным; разрезная втулка, сжимаемая радиально с помощью линейной силы, например, установочного винта, соленоида, пружинного зажима, пневматического или гидравлического цилиндра, - обеспечивает тот же принцип без конусов; но концентричность может быть только Таким образом, это обычное явление только в инструментальных цехах, таких как создание и настройка станков.)

Одним из следствий конического действия является то, что цанги могут немного вытягивать заготовку в осевом направлении при закрытии. Системы цанговых патронов, в которых не предусмотрены меры для предотвращения этого втягивания, часто называются цанговыми патронами с втягиванием, в отличие от систем, которые обходят это движение, обычно путем подталкивания конического замыкающего кольца к цанге, а не втягивания цанги в кольцо. Такие невтягивающиеся патроны часто называют цанговыми патронами с «мертвой длиной» или «невтягивающими». Втягивание не всегда является проблемой, но его избежание может быть полезно в некоторых работах, где неучет этого может привести к неточности в определении общей длины детали, длины плеч и т. д.

Цанги чаще всего встречаются на фрезерных станках , токарных станках , фрезерных станках по дереву , прецизионных шлифовальных станках и некоторых ручных электроинструментах, таких как шлифовальные станки и вращающиеся инструменты . Существует множество различных систем, распространенными примерами являются системы ER , 5C и R8 . Также можно приобрести цанги, подходящие к Морзе или Брауна и Шарпа головкам с конусом .

Обычно цанги обеспечивают более высокий уровень точности и аккуратности, чем самоцентрирующиеся патроны, и имеют более короткое время настройки, чем патроны с независимыми кулачками. Недостатком является то, что большинство цанг могут вместить заготовку только одного размера. Исключением является цанга ER, рабочий диапазон которой обычно составляет 1 мм (около 0,04 дюйма).

Цанги обычно предназначены для удержания цилиндрических заготовок, но доступны и для удержания квадратных, шестиугольных или восьмиугольных заготовок. Хотя большинство цанг закалены, доступны «аварийные» цанги, которые пользователь может обработать до специальных размеров или форм. Эти цанги могут быть изготовлены из стали, латуни или нейлона. Доступны ступенчатые цанги, которые можно подвергать механической обработке, что позволяет удерживать короткие заготовки, размеры которых превышают возможности обычных цанг.

Специальная прямая система (SDS)

Схема патрона SDS

См. также: Хвостовик сверл (хвостовик SDS).

разработанная компанией Bosch в 1975 году для ударных дрелей , Система SDS, использует хвостовик SDS , который представляет собой цилиндрический хвостовик с углублениями, которые удерживается патроном. Инструмент вставляется в патрон и фиксируется на месте до тех пор, пока замок не будет снят. Вращающее усилие передается через клинья, которые входят в два или три открытых паза. Бит может свободно перемещаться на небольшое расстояние, а ударный механизм перемещает бит вверх и вниз внутри патрона. Два подпружиненных шарика входят в закрытые канавки, обеспечивая движение и удерживая насадку. Существует четыре стандартных размера с различным диаметром хвостовика:

SDS Быстрый

Хвостовик диаметром 6 мм с двумя открытыми канавками, взаимодействующими с ведущими клиньями, и двумя закрытыми канавками, удерживаемыми стопорными шариками. Это новейший размер, представленный в 2011 году в серии Bosch Uneo, который подходит для сверл по бетону диаметром до 10 мм.

СДС-Плюс

Хвостовик диаметром 10 мм с двумя открытыми канавками, взаимодействующими с ведущими клиньями, и двумя закрытыми канавками, удерживаемыми стопорными шариками. Это самый распространенный размер, на него можно взять молоток весом до 4 кг. Клинья захватывают площадь 75 мм. ² (0,116 кв. дюйма), а хвостовик вставляется в патрон на 40 мм.

SDS-топ

Хвостовик 14 мм, аналогичный SDS-plus, рассчитан на молотки от 2 до 5 кг. Площадь захвата увеличена до 212 мм. ² (0,329 кв. дюйма) и хвостовик вставлен на 70 мм. Этот размер остался необычным и был снят с производства в 2009 году.

СДС-макс

Хвостовик диаметром 18 мм с тремя открытыми канавками и фиксирующими сегментами вместо шариков. Он предназначен для молотков весом более 5 кг. Клинья захватывают площадь 389 мм. ² (0,603 кв. дюйма) и хвостовик вставлен на 90 мм.

Многие сверла SDS имеют настройку «выключение вращения», что позволяет использовать сверло для долбления. Название SDS происходит от немецкого Steck-Dreh-Sitz ( вставка-сверло-прикрепление ). В немецкоязычных странах аббревиатура Spannen durch System также использовалась (система зажима), хотя теперь Bosch использует специальную систему Direct System на международном уровне.

Патроны со сменным позиционированием и сменным зажимом

В настоящее время в промышленной обработке используются все более совершенные патроны, которые имеют не только индексируемое позиционирование, но и индексируемый зажим. Обе функции обычно управляются гидравлически . Зажим часто осуществляется с помощью каждой пары губок, состоящей из одной неподвижной губки и одной подвижной губки (с гидравлическим приводом), что тематически аналогично усовершенствованным фрезерным тискам . Этот метод зажима обеспечивает высокую точность и повторяемость таких тисков при зажиме. Такие патроны обеспечивают точность центрирования традиционных патронов с независимыми кулачками, а также скорость и простоту зажима традиционных трехкулачковых самоцентрирующихся спиральных патронов. У них высокая первоначальная стоимость (по сравнению с традиционными патронами), но такая первоначальная стоимость окупается, а затем снижает текущие предельные затраты в условиях коммерческого производства.

В настоящее время также возможно создавать патроны с ЧПУ, в которых положение и давление зажима каждой губки можно точно контролировать с помощью ЧПУ посредством позиционирования с обратной связью и мониторинга нагрузки. По сути, каждая челюсть представляет собой одну независимую ось ЧПУ, каретку станка с ходовым винтом , и все четыре или шесть из них могут действовать согласованно друг с другом. Хотя эта идея концептуально интересна, более простые зажимные системы, упомянутые в предыдущем абзаце, вероятно, окажутся более выигрышными на рынке по сравнению с этой альтернативой для большинства приложений, поскольку они предоставляют те же возможности через более простое и менее дорогое решение.

Магнитный

Основная статья: Магнитное переключаемое устройство

используемый для удержания ферромагнитных заготовок, Магнитный патрон, состоит из точно центрированной поверхности постоянного магнита . Электромагниты или постоянные магниты контактируют с неподвижными железными пластинами или полюсными наконечниками , содержащимися внутри корпуса. Эти полюсные наконечники обычно находятся на одном уровне с поверхностью корпуса. Удерживаемая деталь (заготовка) образует замыкание магнитной петли или пути на этих фиксированных пластинах, обеспечивая надежное крепление заготовки.

Электростатический

обычно используемый для удержания кремниевых пластин во время процессов литографии, Электростатический патрон, состоит из металлической опорной пластины и тонкого диэлектрического слоя; металлическая опорная пластина поддерживается под высоким напряжением относительно пластины, и поэтому электростатическая сила прижимает пластину к ней. Электростатические патроны могут иметь штыри или мезы, высота которых включена в указанную толщину диэлектрика; В конструкции Национальной лаборатории Сандия для формирования контактов используется узорчатый диэлектрик из диоксида кремния.

Вакуум

Вакуумный патрон в основном используется для обработки цветных металлов, таких как медь, бронза, алюминий, титан, пластик и камень. В вакуумном патроне воздух накачивается из полости позади заготовки, а удерживающую силу обеспечивает атмосферное давление. Вакуум создает прижимное давление 14,7 фунтов на квадратный дюйм (101 кПа) на уровне моря, которое уменьшается на больших высотах, где атмосферное давление ниже. Уменьшение удерживающего давления составляет примерно 0,5 фунтов на квадратный дюйм на 1000 футов над уровнем моря.

Способы монтажа

Соединение патронов со шпинделями или столами станков или электроинструментов на протяжении многих лет осуществлялось разными способами.

Монтаж сверлильных патронов

• Резьбовая оправка может ввинчиваться в корпус патрона.
• ( Коническую оправку с самоудерживающимся конусом ) можно запрессовать в корпус патрона.
  • Удаление и установка могут включать различные инструменты или методы:
    • Инструменты: тиски (особенно со сделанным для этой цели деревянным шаблоном или мягкой губкой); молоток (особенно нецарапающий молоток или резиновый молоток); оправочный пресс или цеховой пресс (последние два требуют навыков, чтобы не повредить патрон).
    • Методы: нагрев (с помощью тепловых пушек , паяльных ламп или духовок) и охлаждение (с помощью кухонных морозильников, зимней погоды или декомпрессии сжатого воздуха или азота).
• Сверлильный патрон может иметь полый корпус, который навинчивается непосредственно на резьбовую головку шпинделя токарного станка. (Такие довольно редки, особенно в наши дни.)

Монтаж патронов с большими кулачками

Коническая головка шпинделя с резьбовым креплением. Стопорное кольцо откручивается гаечным ключом.

• Затыльник с резьбой может навинчиваться на резьбовую головку шпинделя (при токарных работах) или на переходную пластину с такой же выступом для установки на стол фрезерных или плоскошлифовальных станков . Этот тип крепления с «резьбовой головкой шпинделя» был типичным методом в 19-1930-х годах. Это просто и полезно, но степень контроля концентричности недостаточно хороша, чтобы обеспечить надежность при высокоскоростной и высокоточной работе (высокая точность может быть достигнута, но время и навыки, необходимые для настройки, делают его плохим выбор теперь, когда существуют лучшие варианты, такие как торцы шпинделя с кулачковым замком, описанные ниже). Резьбовые головки шпинделей по-прежнему изготавливаются на новых станках, но только на низкокачественных станках (любители, ТОиР с наименьшими затратами и т. д.). Производство с высокими капиталовложениями (где высокие первоначальные затраты обеспечивают минимальные затраты на единицу продукции для средне- и крупносерийных высокоточных деталей) отошло от этого типа монтажа. Концепция точной регулировки (Set-Tru) – это один из способов с некоторой относительной легкостью добиться высокой концентричности торцов шпинделя с резьбой.
• Распространенным решением на токарных станках меньшего размера является конец шпинделя с широким фланцем и концентрической приподнятой круглой регистровкой, соответствующей выемке в патроне или его задней пластине. Регистр обычно неглубокий, с параллельными сторонами и легко вставляется в охватывающий регистр патрона. Патрон удерживается болтами через зазорные отверстия, не влияющие на соосность, которая полностью обеспечивается приводом. Эта схема имеет превосходную повторяемость, но в производственной ситуации работает медленно.
• Задняя пластина с охватывающим (саморазъемным) конусом может располагаться на соответствующем охватывающем конусе конической головки шпинделя (для токарных работ) или на переходной пластине с такой же выступающей частью для установки на стол. Эта система улучшает повторяемость монтажной соосности до очень малого значения общего индикаторного биения (TIR). Подтипы:
  • Патрон можно удерживать на конусе с помощью стопорного кольца с резьбой (большая тонкая гайка ), которое обычно закручивается гаечным ключом со штифтом или крючком. Пик популярности изготовления шпинделя этого типа пришелся на 1940-е и 1950-е годы.
  • Патрон можно удерживать на конусе с помощью кулачковых стоек, которые вклиниваются в положение фиксации. Стандартная конструкция головки шпинделя обеспечивает широкую взаимозаменяемость . Эта система передней части шпинделя с кулачковым замком заменила более ранние системы на большинстве станков 1960-х годов.

Монтаж цанговых патронов

• Для цанговых патронов, установленных на задних пластинах, применимы все описанные выше методы.
• Многие токарные станки, на которых используются цанговые патроны, имеют специальные устройства для цангового закрывания , при которых задняя пластина отсутствует, а носовая часть шпинделя содержит охватывающий конус либо для охватываемого внешнего конуса цанги, либо для втулки, которая будет его удерживать. Полое дышло проходит через переднюю бабку на ее заднюю сторону, где установлен доводочный механизм. Последнее позволяет легко и быстро открывать и закрывать цангу. Внутренний диаметр дышла определяет пропускную стержня способность токарного станка по диаметру через шпиндель. Некоторые цанговые системы даже позволяют открывать и закрывать без остановки вращения шпинделя. Доводчик на ручном токарном станке бывает рычажным или маховиком. Доводчик на токарном станке с ЧПУ имеет привод (электрический, гидравлический или пневматический), и им можно управлять с помощью различных средств: ножной педали, которую оператор нажимает при желании; строка в программе (для открытия и закрытия под управлением программы); или кнопку на панели управления.

История

Патрон типа Джейкобса с тремя сходящимися шлицами или кулачками, пожалуй, самая распространенная конструкция. Этот затягивается ключом, но некоторые типы можно затянуть вручную.

Первоначальными формами крепления на токарных станках были межцентровые крепления и специальные крепления к шпинделю передней бабки. Центры с шипами, которые до сих пор используются на токарных станках по дереву, представляют собой древний метод. Специальные методы крепления в прошлые века включали в себя все, от скрепления до сжатия или заклинивания; забивание гвоздей; крепление шнурами из кожи или волокна; рывок вниз (опять же, включающий зажатие/заклинивание/сжатие); или другие типы. Лицевые панели, вероятно, существовали как минимум со времен средневековых часовщиков.

Инструменты, подобные сегодняшним патронам, вероятно, произошли от работы с планшайбами, поскольку рабочие, использующие планшайбы для повторяющихся работ, начали представлять себе типы зажимов или собачек для планшайбы, которые можно было бы открывать и закрывать более удобными способами, чем повторяющаяся полная разборка и повторная сборка. Изначально чурка представляла собой просто кусок дерева. Однако к 1703 году это могли быть «… чурки, принадлежащие Винт-Оправке». К 1807 году это слово изменилось на более привычное « патрон » : «На конце шпинделя... привинчен... универсальный патрон для выполнения любых работ».

В конце 1818 или начале 1819 года Общество поощрения искусств, мануфактур и торговли наградило серебряной медалью и 10 гиней (10,50 фунтов стерлингов, что эквивалентно 1006 фунтам стерлингов в 2023 году). ) г-ну Александру Беллу за трехкулачковый токарный патрон:

Инструмент можно ввинчивать в… оправку токарного станка, он имеет три шпильки, выступающие из его плоской поверхности, образующие равносторонний треугольник, и могут равномерно перемещаться к его центру или от него.

Неясно, как они перемещались «равномерно», с помощью свитка или каким-либо другим способом. Позже, в 1819 году, та же организация наградила г-на Т. Хака еще одной серебряной медалью за четырехкулачковый патрон. В Соединенных Штатах Саймон Фэйрман (1792–1857) разработал узнаваемый современный спиральный патрон, используемый на токарных станках. Патент относится к техническим особенностям сборки, он не претендует на изобретение спирали («свернутые канавки»). Его зять Остин Ф. Кушман (1830–1914) развил эти идеи и продал патроны через свой бизнес Cushman Industries.

Джейкобс Чак

Артур Ирвинг Джейкобс (1858–1918)

В начале 20 века Артур Ирвинг Джейкобс разработал современный сверлильный патрон. Повредив костяшки пальцев об один из старомодных сверлильных патронов, регулируемых гаечным ключом, он разработал патрон, в котором кулачки перемещались в осевом направлении в наклонных пазах. Его патент 1902 года подробно описывает механизм. Термин «сверлильный патрон» явно не принадлежит ему, но его новый тип сверлильного патрона давно вытеснил все более ранние типы, в которых отсутствовало угловое движение кулачка и внешняя втулка, которые теперь имеются во всех обычных сверлильных патронах.

Оценка эффективности

Национальные и международные стандарты используются для стандартизации определений, требований и методов испытаний, используемых для оценки производительности патронов. Выбор используемого стандарта является соглашением между поставщиком и пользователем и имеет определенное значение при проектировании патрона. В Соединенных Штатах ASME разработал стандарт B5.60 под названием «Зажимные патроны: кулачковые патроны», который устанавливает требования и методы для определения и тестирования характеристик зажимных патронов, используемых в основном при токарных операциях.

См. также

• цанга
• Хвостовик сверла
• Планшайба токарного станка
• Оправка
• Механический карандаш
• Точение по дереву
• гаечный ключ

Библиография

• Браун, Крис (25 апреля 2011 г.), «Внимательный взгляд на сменные патроны» , Production Machining .