Концы шпинделей токарных станков

Эскиз шпинделя токарно-винторезного станка

Шпиндель токарного станка должен сообщать крутящий момент детали, обрабатываемой на станке. Для этого к концу шпинделя крепится зажимное устройство, наиболее соответствующее обрабатываемой детали. Зажимных приспособлений существует большое множество, но обычно это трехкулачковый патрон - он обеспечивакет надежность и точность зажима, удобство установки и снятия большинства симметричных деталей.

Конструкция конца шпинделя токарного станка должен удовлетворять следующим требованиям:

  1. Обеспечивать надежность крепления токарного патрона
  2. Обеспечивать точность центровки патрона по отношению к оси шпинделя
  3. Обеспечивать установку и снятие патрона для замены за минимальное время


Разновидности передних концов шпинделей токарных станков

Передний конец шпинделя токарного станка служит для базирования (центрирования) и закрепления токарного патрона, планшайбы или поводкового патрона.

На сегодняшний день существует четыре разновидности передних концов шпинделей универсальных токарных станков:

  1. Резьбовой конец шпинделя - в обязательном порядке требует промежуточный (переходной) фланец, для того чтобы установить на шпиндель патрон или другое зажимное устройство;
  2. Фланцевый конец шпинделя - с конусной посадкой - форма А. Фланец шпинделя имеет резбовые отверстия для непосредственного крепления патрона спереди винтами с внутренними шестигранниками, проходящими сквозь патрон;
  3. Фланцевый конец шпинделя - с конусной посадкой. Фланец шпинделя имеет отверстия для непосредственного крепления патрона с помощью поворотной (байонетной) шайбы - это наиболее распространенный и предпочтительный вид крепления;
  4. Фланцевый конец шпинделя - с конусной посадкой. Фланец шпинделя имеет отверстия для непосредственного крепления патрона с помощью шпилек типа Camlock

В соответствии с четырьмя существующими разновидностями шпинделей на сегодняшний день действует четыре государственных стандарта регламентирующих конструкцию и размеры передних концов шпинделей:

  1. ГОСТ 16868 - Концы шпинделей резьбовые (Взамен ОСТ 428)
  2. ГОСТ 12595 - Концы шпинделей фланцевые типа А и фланцы зажимных устройств
  3. ГОСТ 12593 - Концы шпинделей фланцевые под поворотную шайбу и фланцы зажимных устройств
  4. ГОСТ 26651 - Концы шпинделей фланцевые типа Кэмлокк и зажимные устройства

  5. ГОСТ 3889 - Фланцы промежуточные к самоцентрирующим патронам.

Концы шпинделей резьбовые. ГОСТ 16868 (Взамен ОСТ 428)

ГОСТ 16868-71 Концы шпинделей резьбовые

Крепление патрона на резьбовой конец шпинделя

Крепление патрона на резьбовой конец шпинделя. Смотреть в увеличенном масштабе



ГОСТ 16868 (Концы шпинделей резьбовые) предлагает два типоразмера концов шпинделей:

  1. М39 х 4,0
  2. М45 х 4,5

ГОСТ 16868-71 Концы шпинделей резьбовые

Конец шпинделя резьбовой ГОСТ 16868

В реальности существуют множество моделей станков, выпущенных до начала 60-х годов, с резьбовыми концами шпинделей от М33 до М150. Резьбовой конец шпинделя использовался на токарных станках старых моделей, например, 1А62 (М90 х 6) и в малых токарных станках - учебных и настольных, например, ТВ-7 (М45 х 4,5) и т.д.

Если резьбовой конец шпинделя не соотвтствует ГОСТ 16868 (Концы шпинделей резьбовые) как, например, на станке ТВ-4 (d = М36 х 4), требуется изготовить нестандартный промежуточный фланец, используя посадочные размеры необходимого патрона.

Для того, чтобы на переднем конце шпинделя закрепить токарный патрон, необходимо изготовить или приобрести промежуточный (переходной) фланец, который еще называют планшайбой.

Со стороны шпинделя промежуточный фланец должен навинчиваться на резьбу шпинделя d и очень точно надвигаться на цилиндрический центрирующий поясок диаметром Ø d1 и длиной l мм.

Со стороны токарного патрона промежуточный фланец должен иметь центрирующий поясок - ступеньку D4 для точной установки и центрирования токарного патрона на промежуточном фланце, а также иметь сквозные отверстия для крепления патрона. Очевидно, что для каждого типоразмера токарного патрона должен быть свой промежуточной фланец.

Допускается устанавливать на промежуточном фланце исполнения 1 запорное устройство против самоотвинчивания.

Недостаток шпинделей с резьбой в том, что при торможении или реверсировании быстроходного станка патрон по инерции может соскочить со шпинделя. Кроме того, токарные патроны, устанавливаемые на этих шпинделях по посадке скольжения, не вполне точно центрируются. На точность центрирования оказывает влияние зазор. При частом навинчивании и свинчивании патронов зазор из-за износа сопрягаемых поверхностей увеличивается. В этих условиях даже плотные соединения со временем теряют свою первоначальную точность, и возникает потребность в ремонте головки шпинделя.


В средних и крупных токарных станках используются фланцевые концы шпинделей с центрирующим коротким конусом (7°7′30″). Конические направляющие обеспечивающют более точное центрирование при установке патронов и планшайб.


Концы шпинделей фланцевые типа А ГОСТ 12595

ГОСТ 12595-2003 (DIN 55026, ИСО 702-1:2001). (Взамен ГОСТ 2570-58). Станки металлорежущие. Концы шпинделей фланцевые типа А и фланцы зажимных устройств. Основные и присоединительные размеры.

Настоящий стандарт распространяется на фланцевые концы шпинделей с коротким конусом 1:4 (7°7′30″) типа А для токарных и шлифовальных станков, а также на фланцы зажимных устройств, устанавливаемых на концы шпинделей.

Фланцевые концы шпинделей типа А имеют резьбовые крепежные отверстия по окружности фланца, которые служат для для крепления патрона винтами с внутренними шестигранниками. Для концов шпинделей такого типа (А) должны использаваться зажимные патроны 2 типа по ГОСТ 2675-80 Тип 2.



Концы шпинделей фланцевые типа А

Крепление патрона на фланцевый конец шпинделя типа А

Крепление патрона на фланцевый конец шпинделя типа А. Смотреть в увеличенном масштабе



ГОСТ 12595 Станки металлорежущие. Концы шпинделей фланцевые типа А

Концы шпинделей фланцевые типа А по ГОСТ 12595

ГОСТ 12595 Станки металлорежущие. Концы шпинделей фланцевые типа А

Условные размеры концов шпинделей типа А по ГОСТ 12595


Всего предусмотрено девять условных размеров концов шпинделей (3, 4, 5, 6, 8, 11, 15, 20, 28) с номинальным наружным диаметром 92, 108, 133, 165, 210, 280, 380, 520, 725 мм.

Фланец шпинделя снабжен коротким конусом 1:4 (7°7′30″), обеспечивающим надежное центрирование патрона. Допуски на конусы назначаются с таким расчетом, чтобы при установке патрона от руки между торцевыми поверхностями шпинделя и патрона оставался небольшой зазор, при затягивании крепежных винтов зазор ликвидируется, а конусы сопрягаются по посадке, близкой к прессовой. Вследствие большого угла конуса патрон после освобождения винтов легко снимается. Вылет патрона минимальный.

Фланцевые концы типа А могут изготавливаться в двух исполнениях.

  1. Крепежные отверстия расположены на делительных окружностях диаметров D1 и D2;
  2. Крепежные отверстия расположены только на делительной окружности диаметром D2. Исполнение 2 следует применять для концов шпинделей условного размера №3 и №4;

Исполнения 1 и 2 - следует применять для концов шпинделей условного размера от №5 до №28.

Для крепления токарного патрона на фланцевом шпинделе необходимо установить его на центрирующем конусе шпинделя, пропустить крепежные винты сквозь устанавливаемый токарный патрон в торцевые крепежные отверстия фланца шпинделя, затянуть винты.


Концы шпинделей фланцевые под поворотную шайбу ГОСТ 12593

ГОСТ 12593-93 (DIN 55027, ИСО 702-3-75). (Взамен ГОСТ 2570-58). Станки металлорежущие. Концы шпинделей фланцевые под поворотную шайбу и фланцы зажимных устройств.

Настоящий стандарт распространяется на фланцевые концы шпинделей с коротким конусом 1:4 (7°7′30″) и поворотной шайбой для токарных станков и на фланцы зажимных устройств, устанавливаемых на концы шпинделей. ГОСТ 12593-93 представляет собой полный аутентичный текст ИСО 702-3-75 "Станки. Концы шпинделей и планшайбы. Размеры для взаимозаменяемости. Часть III. Байонетный тип".

Фланцевые концы шпинделей типа Б имеют сквозные крепежные отверстия по окружности фланца и байонетную поворотную шайбу которые служат для для крепления патрона без свинчивания крепежных гаек, что позволяет быстро закреплять и снимать патроны. Для концов шпинделей такого типа (Б) должны использаваться зажимные быстросменные патроны 3 типа по ГОСТ 2675-80 Тип 3.



Крепление патрона на фланцевый конец шпинделя под поворотную шайбу

Крепление патрона на фланцевый конец шпинделя под поворотную шайбу

Крепление патрона на фланцевый конец шпинделя под поворотную шайбу. Смотреть в увеличенном масштабе



Пример применения фланцевых концов шпинделей под поворотную шайбу

Пример применения фланцевых концов шпинделей под поворотную шайбу


Исполнения фланцевых концов шпинделей под поворотную шайбу

Исполнения фланцевых концов шпинделей под поворотную шайбу

Исполнения фланцевых концов шпинделей под поворотную шайбу. Смотреть в увеличенном масштабе



Размеры фланцевых концов шпинделей под поворотную шайбу

Размеры фланцевых концов шпинделей под поворотную шайбу


Токарный патрон по ГОСТ 2675-80 Тип 3 для установки c поворотной шайбой

Токарный патрон по ГОСТ 2675-80 Тип 3 для установки c поворотной шайбой


Фланцы для быстросменных патронов (тип Б) с посадкой на конус 1:4 (7°7′30″) под поворотную шайбу выполняются восьми условных размеров (3, 4, 5, 6, 8, 11, 15, 20) с номинальным наружным диаметром 102, 112, 135, 170, 220, 290, 400, 540 мм.

Фланцевые концы шпинделей с поворотной шайбой могут изготавливаться в трех исполнениях:

  1. Условный размер конца шпинделя 3 и 4;
  2. Условный размер конца шпинделя 5, 6, 8;
  3. Условный размер конца шпинделя 11, 15, 20.

На рисунке показана установка быстросменного токарного патрона 2 на фланцевом шпинделе с помощью байонетной поворотной шайбы 1. Шпильки 5, имеющие в средней части цилиндрическое утолщение с лыской под ключ, завинчиваются в торец патрона и при установке пропускаются через отверстие фланца и поворотной шайбы 1. После этого шайбу поворачивают по часовой стрелке и гайками 6 зажимают патрон на конусе шпинделя.

Сама поворотная шайба крепится к фланцу шпинделя с помощью втулки 3 и винта 4 (вариант 1) или только винтом 7 (вариант 2), при этом она остается подвижной и может вращаться на шпинделе в пределах вытянутого крепежного отверстия.

Крепление на фланцевом шпинделе с поворотной шайбой отнимает немного времени, вместе с тем фланцевое соединение обеспечивает высокую точность центрирования (отсутствует зазор), полную надежность при больших оборотах шпинделя.


Концы шпинделей фланцевые типа Кэмлок ГОСТ 26651

Концы шпинделей фланцевые типа Кэмлок ГОСТ 26651-85 (DIN 55029, ИСО 702/II-75) Станки металлорежущие. Концы шпинделей фланцевые типа Кэмлок и зажимные устройства.

Настоящий стандарт распространяется на фланцевые концы шпинделей с коротким конусом типа Кэмлок (Camlock) для токарных станков и зажимные устройства, устанавливаемые на концы шпинделей. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 4853-84 и ИСО 702/II-75.



Крепление патрона на фланцевый конец шпинделя типа Кэмлок

Крепление патрона на фланцевый конец шпинделя типа Кэмлок

Крепление патрона на фланцевый конец шпинделя типа Кэмлок. Смотреть в увеличенном масштабе



Фланцевые концы шпинделей типа Кэмлок с посадкой на конус 1:4 предусмотрены восьми условных размеров (3, 4, 5, 6, 8, 11, 15, 20).

Эксцентриковые зажимы Кэмлок существенно ускоряют установку токарного патрона, поэтому устанавливаются там, где требуется частая смена патрона.


Фланцы промежуточные к самоцентрирующим патронам ГОСТ 3889-80

Настоящий стандарт распространяется на промежуточные фланцы, предназначенные для установки на концы шпинделей металлорежущих станков самоцентрирующих патронов общего назначения.

Промежуточные фланцы (их называют еще План-шайбы) необходим для центрирования и крепления патронов с центрирующим пояском (ГОСТ 2675 тип 1) на любой из 4-х типов концов шпинделей токарных станков.

ГОСТ 3889-80 (DIN 6350) Фланцы должны изготавливаться исполнений:

  1. Исполнение 1 - устанавливаемое на резьбовые концы шпинделей по ГОСТ 16868;
  2. Исполнение 2 - устанавливаемое на фланцевые концы шпинделей по ГОСТ 12593 под поворотную шайбу;
  3. Исполнение 3 - устанавливаемое на фланцевые концы шпинделей по ГОСТ 12595 исполнения 1;
  4. Исполнение 4 - устанавливаемое на фланцевые концы шпинделей по ГОСТ 12595 исполнения 3.

ГОСТ 3889 Исполнение 1. Фланцы промежуточные на резьбовые концы шпинделей

ГОСТ 3889-80 (СТ СЭВ 4852-84) Фланцы промежуточные к самоцентрирующим патронам. Конструкция и размеры

ГОСТ 3889 Фланцы промежуточные на резьбовые концы шпинделей

ГОСТ 3889-80 (СТ СЭВ 4852-84) Фланцы промежуточные к самоцентрирующим патронам. Конструкция и размеры

Для того, чтобы на переднем конце шпинделя закрепить токарный патрон, необходимо изготовить или приобрести промежуточный (переходной) фланец, который еще называют планшайбой.

Со стороны шпинделя промежуточный фланец должен навинчиваться на резьбу шпинделя d и очень точно надвигаться на центрирующий поясок - цилиндр диаметром Ø d1 и длиной l мм.

Со стороны токарного патрона промежуточный фланец должен иметь центрирующий поясок - ступеньку D4 для точной установки и центрирования токарного патрона на промежуточном фланце, а также иметь сквозные отверстия для крепления патрона. Очевидно, что для каждого типоразмера токарного патрона должен быть свой промежуточной фланец.

Допускается устанавливать на промежуточном фланце исполнения 1 запорное устройство против самоотвинчивания.

Процесс установки токарного патрона состоит из следующих этапов:

  • Промежуточный фланец навинчивается на резьбу шпинделя до упора. Отверстие во фланце должно плотно садиться на поясок шпинделя
  • Закручиваются винты запорного устройства против самоотвинчивания
  • Проверяется биение центрирующего пояска на фланце (D1) и опорной торцевой поверхности со стороны патрона
  • На центрирующий поясок (D1) устанавливается патрон и крепится болтами
  • Проверяется радиальное и торцевое биение патрона

Пример: фланец промежуточный к токарному станку ТВ-4

Фланец промежуточный к токарному станку ТВ-4

Фланец промежуточный к токарному станку ТВ-4



Пример условного обозначения фланца исполнения 1, диаметром 100 мм:


Фланец 7081-0592 ГОСТ 3889-80


Пример условного обозначения фланца исполнения 1, диаметром 125 мм:


Фланец 7081-0593 ГОСТ 3889-80


Фланец промежуточный к токарному станку с резьбовым концом шпинделя

ГОСТ 3889-80 (СТ СЭВ 4852-84) Фланцы промежуточные к самоцентрирующим патронам. Конструкция и размеры



ГОСТ 3889-80 Исполнение 2. Фланцы промежуточные под фланцевые концы шпинделей под поворотную шайбу (ГОСТ 12593)

ГОСТ 3889-80 (СТ СЭВ 4852-84) Фланцы промежуточные к самоцентрирующим патронам. Конструкция и размеры

ГОСТ 3889-80 Фланцы промежуточные под поворотную шайбу

ГОСТ 3889-80 (СТ СЭВ 4852-84) Фланцы промежуточные к самоцентрирующим патронам. Конструкция и размеры


ГОСТ 3889-80 Исполнение 3. Фланцы промежуточные под фланцевые концы шпинделей исполнения 1 по ГОСТ 12595

ГОСТ 3889-80 (СТ СЭВ 4852-84) Фланцы промежуточные к самоцентрирующим патронам. Конструкция и размеры

ГОСТ 3889-80 Фланцы промежуточные к концам шпинделей типа А. Исполнение 1

ГОСТ 3889-80 (СТ СЭВ 4852-84) Фланцы промежуточные к самоцентрирующим патронам. Конструкция и размеры


ГОСТ 3889-80 Исполнение 4. Фланцы промежуточные под фланцевые концы шпинделей исполнения 3 по ГОСТ 12595

ГОСТ 3889-80 (СТ СЭВ 4852-84) Фланцы промежуточные к самоцентрирующим патронам. Конструкция и размеры

ГОСТ 3889-80 Фланцы промежуточные к концам шпинделей типа А. Исполнение 3



Видеоролик: Разборка и сборка токарного патрона

Видеоролик: Установка токарного патрона и проверка точности центрирования токарного станка





Связанные ссылки. Дополнительная информация

  • Станина токарного станка. Ремонт направляющих станины токарного станкаа
  • Передняя бабка токарного станка. Устройство и ремонт передней бабки
  • Задняя бабка токарного станка. Устройство и технология ремонта
  • Фартук токарного станка. Устройство фартука токарного станка
  • Коробка подач токарного станка. Чертежи коробки подач токарного станка
  • Методика проверки и испытания токарно-винторезных станков на точность