Технические характеристики, принцип работы и схемы токарного станка 16К20

Предшественниками токарного станка 16к20, выпускаемого советскими машиностроителями, был ряд токарно-винторезных станков, оснащенных шестеренчатой коробкой перемены передач. Эти металлорежущие машины носили наименования от ДИП-200 до ДИП-500. Аббревиатура названий говорила о стремлении руководства, поддерживая лозунг 1-й пятилетки догнать и перегнать лидеров капитализма.

Число, следующие за буквенной частью названия соответствовало высоте центров станка относительно станины в мм. Станки с такими наименованиями выпускались с 32 по 37 год прошлого века. Смена названий произошла вследствие разработки и утверждения «Единой системы условных обозначений станков» (ЕСУОС). Согласно принятому документу родоначальник поколения изменил название ДИП-200 на 1Д62. Однако устаревшее наименование до сих пор используется как обобщенное название токарных станков с высотой центров около 200 мм.

Назначение станка

В начале 70-х советский машзавод «Красный пролетарий» после нескольких модификаций моделей ДИП запустил в серию выпуск токарно-винторезного 16к20. Который в 1972 г. получил золотую медаль на международной ярмарке в Лейпциге.

Предназначаясь для проведения разнообразных токарных работ, он позволял выполнять точение различных простых и сложных поверхностей в патроне, на планшайбе и в центрах. А кроме того, растачивание, торцевание, отрезку, и нарезку всевозможной резьбы. Его конструкция получилась столь удачной, что в СССР он долго считался лучшим оборудованием своего типа. От прочих представителей токарной группы винторезные отличаются большей универсальностью.

Поэтому их применение рациональнее в мелкосерийном или штучном производстве.

Заводская маркировка и обозначения

В соответствии с ЕСУОС обозначение станка или его индекс состоит из нескольких цифр и букв. Первый символ – это номер группы. Токарному оборудованию присвоен №1. Второй обозначает разновидность или тип устройства в группе, например, 6 соответствует универсальному токарно-винторезному оборудованию. Далее размещается число, характеризующее важнейший размерный параметр. У токарных им является высота центров над плоскостью основания.

Буква, расположенная между первой и второй цифрой индекса, говорит о том, что модель получена путем усовершенствования ее предшественника. Расположение буквы в конце обозначения указывает на то, что эта модель является результатом модификации базовой. Литера, расположенная посередине – признак того, что это модель базовая и служит именем поколения. Таким образом, индекс 16к20 имеет базовая модель токарно-винторезного станка нового поколения «К» с высотой центров 200 мм.

Обозначение точности

По допускам работы токарное оборудование принято делить на такие категории:

1. Н – нормальная точность;
2. П – повышенная;
3. В – высокая;
4. А – особо высокая.
5. С – особо точные (мастер).

Технические характеристики

• Группа точности – Н.
• Высота центров (мм) – 215.
• Ø штатного патрона – 200 либо 250 мм.
• Диапазон скоростей вращения шпиндельного вала прямого направления (об_/мин) – 12,5–1,6_*10³. Регулировка дискретная число передач 24.

Причем как в прямом, так и в обратном направлении имеется по 2 передачи с частотой 500 и 630 об/мин. Поэтому некоторые источники говорят о 22 передачах прямого и 11 обратного направления.

• Диапазон скоростей вращения шпиндельного вала обратного направления (об/мин) – 19–1,9_*10³. Регулировка дискретная количество передач 12.
• Интервал значений подач (мм_/об): вдоль оси – 0,05–2,8; поперек 0,025–1,4.
• Диапазон шагов метрической резьбы – 0,5–112 мм.
• Диапазон шагов модульной резьбы – 0,5–112 модулей.
• Диапазон шагов дюймовой резьбы – 56–0,5 ниток/дюйм.
• Диапазон шагов питчевой резьбы – 56–0,5 питчей.

Предельные параметры

• Максимально-допустимый диаметр заготовки вида «диск», обтачиваемой над станиной – 400 мм.
• Максимальный диаметр заготовки вида «вал», обтачиваемой над суппортом – 220 мм.
• Предельная длина обтачиваемой заготовки (мм) – 710, 1000, 1400, 2000.
• Предельная длина обтачивания (мм) – 645,935, 1335, 1935.
• Ø заготовки типа «пруток» не более – 50 мм.
• Вес заготовки, фиксируемой для обработки в центрах (не более) – 460, 650, 900, 1300 кг.
• Вес болванки, фиксируемой для обработки в патроне (не более) – 200 кг.
• Сила, развиваемая узлом подачи в упоре (не более) – вдоль оси 800 кгс, поперек 460 кгс.
• Сила, развиваемая узлом подачи на резце (не более) – вдоль оси 600 кгс, поперек 360 кгс.

Конструкция станка

Основой устройства является прочная станина П-образного сечения с 2 закаленными отшлифованными направляющими сверху. Она устанавливается на тумбах в литую металлическую опору, использующуюся как корыто для эмульсии и сбора стружки. В тумбе со стороны бабки изделия располагается основной электропривод.

Габариты токарно-винторезного станка 16К20

Размеры станка: длина 2505, 2795, 3195 или 3795 мм; ширина 1190 мм; высота 1500 мм. Вес станка зависит от его длины и может быть 2,835; 3,005; 3,225 или 3,685 на 10³ кг.

Основные узлы

К станине крепятся перечисленные ниже узлы и агрегаты, входящие в состав станка.

Шпиндель

Шпиндельный вал стальной со сквозным продольным отверстием, сквозь которое пропускают пруток, используемый как заготовку, или выколотку при выбивании переднего центра. Для вращения шпинделя в этом станке применяются специализированные прецизионные подшипники трения качения. Они отличаются высокой точностью изготовления и износостойкостью, поэтому не требуют периодической регулировки во время техобслуживаний в эксплуатационный период.

Смазывание опор вала происходит маслом, подающимся на них под давлением насоса. Передний конец шпиндельного вала сделан соответственно ГОСТ 12593 – с коротким центрующим конусом 1:4.

Шпиндельная бабка

Передняя бабка или бабка изделия служит для фиксации одного конца заготовки и передачи на нее вращающего момента. В ней размещаются шпиндель, переборная коробка и другие компоненты. Снаружи на ней находятся рычаги переключения переборной коробки.

Выходной вал бабки изделия через шестерни связан с редуктором подач. Последний позволяет суппорту выполнять движение подачи при помощи ходового вала при точении. Или посредством ходового винта для нарезания резьбы. Который при этом может подключаться к коробке подач без промежуточных звеньев.

Фартук

Этот агрегат необходим для передвижения суппорта с резцедержателем как вдоль, так и поперек оси вращения детали. Он преобразует вращательное движение винта в линейное смещение суппорта. Перемещать последний можно не только вручную, но и отбирая часть момента вращения от шпинделя. Фартук этого станка комплектуется устройством отключения подачи высокой точности срабатывания на упоре, не встречавшейся ранее конструкции.

Суппорт

Предназначен для удержания резцедержателя с закрепленным в нем резцом у обрабатываемой детали. Обладая несколькими степенями свободы, он может перемещаться под воздействием фартука для формирования нужного характера поверхности детали резцом. Для контроля величины перемещения узел оснащен масштабными линейками с визирными устройствами, повышающими точность и удобство считывания показаний.

Задняя бабка

Она же упорная бабка. Устанавливается на направляющих, позволяющих ей двигаться вдоль станка. Имеет конусное отверстие соосное выходному валу передней бабки. Которое позволяет установить центр для опоры второго конца болванки. Или развертку, метчик, сверло и другое подобное им для выполнения операций со стороны открытого торца заготовки.

Схема электрическая принципиальная

В электрическом оборудовании действует 3 рабочих напряжения:

1. Питание двигателей –380В.
2. Автоматика – 110В.
3. Освещение рабочего места – 24В.

Перечень компонентов электрооборудования станка:

• Р – Индикатор нагрузки Э38022 (амперметр _~20А).
• F1 – Автомат защиты по току АЕ-20-43-12.
• F2 – Автомат АЕ-20-33-10.
• F3, F4 – Е2782—6/380 – плавкая вставка в предохранитель.
• F5 – ТРН-40 – электротепловая защита.
• F6, F7 – ТРН-10 – электротепловая защита.
• Н1 – устройство предохранительное светосигнальное УПС-3.
• Н2 – НКСО1Х100/П00-09 – электросветильник с лампой С24-25.
• Н3 – КМ24-90 – коммутационная лампа.
• К1 – ПАЕ-312 – дистанционный магнитный пускатель.
• К2 – ПМЕ-012 – дистанционный пускатель.
• КЗ – РВП72-3121-00У4 – реле выдержки времени (Лимит работы электромотора главного движения без нагрузки).
• К4 – РПК-1—111 – пускатель двигателя.
• М1 – Электродвигатель главного движения 4А132 М4, номинальной мощностью 11 кВт.
• М2 – 4А71В4 – электродвигатель (ускоренное смещение суппорта).
• М3 – Помпа электрическая ПА-22 (подача эмульсии).
• М4 – 4А80А4УЗ – асинхронный электродвигатель.
• S1 – ВПК-4240 – концевой выключатель (Дверца распределительного устройства).
• S2 – ПЕ-041 – поворотный переключатель управления (деблокирующий S1).
• S3 и S4 – ПКЕ-622-2 – блок управления кнопочный.
• S5 – МП-1203 – микровыключатель.
• S6 – ВПК-2111 – концевой выключатель нажимной.
• S7 – ПЕ-011 – поворотный переключатель управления.
• S8 – ВПК-2010 концевой выключатель нажимной.
• Т – ТБСЗ-0,16 – трансформатор понижающий.

Схема органов управления токарным станком

Схема кинематическая

Чертеж на рисунке отображает механические связи между ключевыми компонентами и наглядно показывает их взаимодействие. Условные обозначения общепринятые. Под выноской рядом со звездочкой указано число заходов червяка, а над ним количество зубьев шестерни.

Принцип работы станка

Изготовление деталей на этом станке происходит методом обработки резанием. Он состоит в том, что с поверхности заготовки снимается верхний слой металла, называемый припуском. Результатом будет изделие, являющееся телом вращения необходимой формы. Для этого зафиксированную заготовку вращают, а режущей инструмент перемещают вдоль оси ее вращения, при необходимости меняя глубину резания.

Эксплуатация

Небольшое увеличение зазоров между сопряженными деталями, приводящее к снижению точности обработки, устраняется регулировкой. А значительный износ требует ремонта или замены деталей. Для сокращения изнашивания и предупреждения механических поломок при работе необходимо выполнять правила ухода за оборудованием.

Главное движение

Так как процесс резания происходит за счет энергии вращения болванки его принято называть главным движением оборудования токарной группы. Привод главного движения состоит из односкоростного асинхронного электродвигателя трехфазного тока, укомплектованного механической коробкой передач.

Движение подачи

Поступательное перемещение инструмента, обеспечивающее контакт резца с поверхностью заготовки в нужной точке, называют движением подачи. Его привод переключается в зависимости от выполняемой задачи и может быть ручной или механический за счет мощности главного привода.

Подачи и главное движение являются основными движениями оборудования токарной группы.

Продольная и поперечная подачи суппорта

Для перемещения суппорта вдоль и поперек оси вращения болванки служат соответственно продольные и поперечные салазки. Каждые из них оснащены своим направляющими и винтовым приводом. Поперечная подача позволяет менять глубину резания и в комбинации с продольной формировать необходимую поверхность детали.

Нарезание многозаходной резьбы

Подбор сменных шестерен делается также как для нарезки однозаходной резьбы. С той разницей, что для определения хода резьбы ее шаг нужно умножить на число заходов. Если привод верхних салазок суппорта не слишком изношен, деление на заходы можно сделать, установив последние параллельно оси вращения детали. После нарезки канавки первого захода резец, отведенный от металла, возвращают к ее началу. Затем отводят резец на расстояние равное шагу резьбы от первого захода. После чего начинают резать второй.

Обработка фасонных поверхностей

производство изделий со сложными поверхностями возможно несколькими способами:

1. Обычными резцами при помощи чередования продольной и поперечной ручной подачи. Способ имеет низкую точность и производительность. Требует отработанной техники исполнения.
2. Специальными фасонными резцами. Метод высокопроизводительный, но требует наличия нестандартных резцов.
3. Обычными резцами с помощью копиров или приспособлений для круговой подачи. Метод высокопроизводительный, но требует изготовления или наличия приспособлений.

Профилактика и ремонт

Мероприятия ежедневного ухода

Перед началом работы:

• Осмотр станка.
• Смазка ходового винта и валика.
• Контроль количества масла.
• Включение с проверкой узлов без нагрузки.

Во время работы:

• Переключать подачи и передачи только после окончательной остановки движущихся узлов.
• Работая с чугуном или абразивными материалами накрывать направляющие плотной тканью.

После окончания рабочего времени: отключить электропитание, убрать стружку, протереть ветошью, смоченной в керосине, и смазать маслом открытые направляющие.

Неисправности и их устранение

Незначительное увеличение зазоров суппорта устраняется регулировкой клиньями в направляющих поперечных или верхних салазках, и юстировочными винтами задней направляющей продольных салазок. Затем отводя салазки на максимальное расстояние, убеждаются в плавности их перемещения. Неплотность винтового привода поперечных салазок устраняют регулировкой винтами, находящимися за площадкой резцедержателя.

Аналоги токарно-винторезного станка 16К20

Удачная конструкция 16К20 способствовала тому, что машиностроительной промышленностью СССР, а позднее и России часто выпускалось идентичное ему оборудование. Это и современники, например, 1К62, 1В62, 1К625, 1В625, 16В20, ГС526. И его преемник TRENS SN 50C выпуск, которого начался после снятия с производства 16К20.