Choć w procesach obróbczych najistotniejszą rolę odgrywają same maszyny, o sukcesie obróbki decydują w dużej mierze także inne akcesoria towarzyszące. Ważnym elementem są tu m.in. różnego rodzaju uchwyty, które mają zapewnić odpowiednią stabilność obrabianego detalu.

Uchwyty tokarskie – różne rodzaje

W ofercie producentów można spotkać różne typy uchwytów tokarskich różniące się m.in. liczbą i rodzajem szczęk mocujących, rodzajem osadzenia, typem czy rozmiarem. I tak, wyróżniamy uchwyty 2-, 3-, 4-, a nawet 6-szczękowe, uchwyty spiralne i z niezależnym ustawianiem szczęk, samocentrujące, z osadzeniem cylindrycznym lub innym. Zastosowanie konkretnego rozwiązania zależy od wielu czynników, w tym m.in. od geometrii obrabianego detalu. Uchwyty dwuszczękowe służą np. do mocowania przedmiotów prostokątnych, zaś trójszczękowe – do stabilizacji przedmiotów okrągłych.

Według innego podziału wyróżniamy uchwyty z mocowaniem ręcznym bądź mechanicznym. Te pierwsze spotkamy w prostszych urządzeniach, takich jak tokarka czy szlifierka. Mocowania mechaniczne stosowane są na ogół w bardziej zaawansowanych rozwiązaniach, np. w tokarkach sterowanych numerycznie czy też wielofunkcyjnych centrach tokarsko-frezarskich. Okazują się one niezbędne przy produkcji seryjnej: zapewniają stałe parametry zamocowania detalu, skracają czas montażu i demontażu oraz pozwalają uzyskać duże siły zacisku bez większego wysiłku operatora obrabiarki.

Najczęściej stosowanym uchwytem tokarskim w aplikacjach przemysłowych jest uchwyt trójszczękowy samocentrujący. Wśród dostępnych rozwiązań znajdziemy również uchwyty czteroszczękowe, uchwyty samozaciskowe bądź z tuleją zaciskową, a także uchwyty tokarskie mechaniczno-hydrauliczne.

Z czego wykonane są uchwyty tokarskie: stal czy żeliwo

Najczęściej standardowe uchwyty tokarskie wykonane są albo ze stali, albo z żeliwa. Jak wyjaśnia Marek Więsław, prezes zarządu firmy Bison Nowe Technologie, żeliwo wykorzystywane jest tylko do produkcji korpusów uchwytów. Uchwyty z korpusami żeliwnymi mają mniejsze dopuszczalne prędkości obrotowe, mniejszą dokładność centrowania, ale za to większe możliwości tłumienia drgań niż uchwyty z korpusami stalowymi. Pozostałe elementy składowe uchwytów samocentrujących i niezależnych, takie jak szczęki, tarcze zębate, kółka zębate czy śruby napędowe, są wykonywane ze stali i poddawane procesowi obróbki cieplnej – głównie nawęglaniu i hartowaniu. Rodzaj materiału, z jakiego wykonany jest korpus uchwytu, przekłada się na jego zastosowanie: do obróbki zgrubnej mniej precyzyjnych detali wykorzystywane są uchwyty z korpusami żeliwnymi, natomiast tam, gdzie potrzebna jest duża precyzja i większa wydajność obróbki, stosuje się uchwyty z korpusami stalowymi.

– Dobór materiału zależy także od warunków, w jakich dany uchwyt będzie pracował. Np. w środowisku kwaśnym stosuje się uchwyty wykonane ze stali kwasoodpornej lub nierdzewnej, a tam, gdzie ważna jest redukcja masy lub brak magnetyzmu – uchwyty z aluminium – dodaje Marek Więsław. 

Nowe wymagania konstrukcyjne

Wprawdzie konstrukcja standardowych uchwytów tokarskich zarówno z mocowaniem ręcznym, jak i mechanicznym na przestrzeni ostatnich lat nie uległa diametralnej zmianie, ale można zaobserwować pewną ewolucję w tym obszarze. Według Adama Bojaczuka, głównego konstruktora w firmie Bison, do najważniejszych wymagań, które napędzają rozwój konstrukcji uchwytów tokarskich, należą:
    • zwiększenie dokładności i powtarzalności mocowania detali,
    • zwiększenie siły mocowania uchwytu,
    • obróbka wielkogabarytowych detali (uchwyty o średnicy 1400-2000 mm i większe),
    • mocowanie detali o znacznie większym ciężarze niż dopuszczają konstrukcje standardowe (uchwyty typu HD),
    • mocowanie detali cienkościennych, ograniczenie odkształcenia mocowanego detalu (uchwyty 8- i więcej szczękowe),
    • szybka wymiana szczęk w uchwycie, skrócenie czasu potrzebnego na przezbrojenie uchwytu,
    • ograniczenie możliwości dostawania się zanieczyszczeń do wnętrza uchwytu, co zapobiega jego uszkodzeniu i wydłuża jego żywotność, a jednocześnie skraca czas potrzebny na oczyszczenie przestrzeni obróbkowej przed zamocowaniem kolejnego detalu (uchwyty uszczelniane i pyłoszczelne pracujące w trudnych warunkach).

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Produkcja mechaniczna

Pewny uchwyt, bo z magnesem

Stabilne i precyzyjne zamontowanie obrabianego bądź przenoszonego elementu jest niezwykle istotne z punktu widzenia bezpieczeństwa operatora i samego przedmiotu. Z drugiej strony czas montażu oraz przezbrojenia odgrywa niebagatelną rolę, a niekiedy i decyduje o efektywności danego systemu. Te skrajne cechy, tj. stabilność i dokładność oraz czas mocowania, godzą magnetyczne systemy mocujące.

Produkcja mechaniczna

Automaty tokarskie typu szwajcarskiego

Wykorzystywane procesach toczenia obrabiarki można podzielić na wiele różnych typów. Wśród dostępnych maszyn ciekawą alternatywą są automaty tokarskie typu szwajcarskiego. Od tradycyjnych tokarek różnią się przede wszystkim konstrukcją i sposobem toczenia, a także możliwością wykonania precyzyjnej obróbki długich i skomplikowanych części.

Nowatorskie konstrukcje obejmują także uchwyty ze szczękami umieszczonymi niesymetrycznie w korpusie (np. uchwyt 4-szczękowy, w którym kąt między szczękami jest różny niż 90°), uchwyty z mocowaniem mechanicznym zintegrowane z cylindrem pneumatycznym, a także rozwiązania specjalne tworzone stricte na potrzeby danego klienta.

Na co zwracać uwagę przy wyborze uchwytu tokarskiego

Różnorodność uchwytów tokarskich dostępnych na rynku sprawia, że przed ich zakupem warto dokonać dokładniejszej analizy potrzeb i wymagań stawianych tym urządzeniom. Marek Więsław, wymieniając elementy, które należy uwzględnić przy wyborze uchwytu tokarskiego, zwraca uwagę przede wszystkim na typ maszyny. Istotne jest m.in., czy mamy do czynienia z maszyną konwencjonalną czy sterowaną numerycznie oraz czy jest ona wyposażona w cylinder hydrauliczny, pneumatyczny czy elektryczny. Odpowiedzi na te pytania pozwolą ustalić, czy powinniśmy rozważyć zakup uchwytu ręcznego czy mechanicznego. Z kolei rodzaj końcówki wrzeciona w maszynie definiuje sposób mocowania i rodzaj osadzenia w uchwycie. Jeżeli poruszamy się w grupie uchwytów mechanicznych, należy dobrać do nich odpowiedni cylinder hydrauliczny (jeżeli nie ma go w maszynie), tj. określić jego wielkość, skok tłoka, gwint cięgna oraz parametry maksymalne siły pchającej i ciągnącej.

Istotny wpływ na dobór konkretnego rozwiązania mają także gabaryty i masa detalu mocowanego w uchwycie. Będą one decydowały o wielkości uchwytu, sile, z jaką należy zamocować detal, parametrach obróbki oraz sposobie mocowania (tylko w szczękach lub w szczękach z podtrzymką bądź konikiem).

Kolejnym ważnym elementem jest materiał, z jakiego wykonany jest detal. Jak podkreśla Marek Więsław, w zależności od niego dobieramy sposób mocowania uchwytu (samocentrujący/niezależny), liczbę szczęk, rodzaj szczęk (twarde/miękkie) i dokładność centrowania uchwytu. Np. do mocowania pręta do obróbki zgrubnej stosujemy uchwyt samocentrujący trójszczękowy z twardymi szczękami. W obróbce zgrubnej detali o nieregularnych kształtach sprawdzi się z kolei uchwyt niezależny czteroszczękowy ze szczękami twardymi. Natomiast w procesach obróbki wykańczającej detali cienkościennych typu pierścień zastosujemy uchwyt samocentrujący sześcioszczękowy z miękkimi szczękami.