Обзор станка 16К20Ф3: характеристики, схемы, паспорт

Этот станок предназначен для различных типов токарной обработки заготовок. Ограничения по диаметру составляют 40 см при наружном обтачивании. При внутреннем точении длина заготовки не должна превышать 100 см.

Главным преимуществом является возможность установки различных типов ЧПУ – замкнутые, разомкнутые и СТС. Для этого в конструкции предусмотрены контактные разъемы. Число управляемых координат при выполнении формообразования ограничено двумя.

Дополнительно наличие автоматического управления позволяет выполнять следующие операции на токарном станке 16К20Ф3, указанные в паспорте:

• автоматический контроль за значением подачи;
• изменение количества оборотов вращения шпинделя;
• возможность формирования резьбы согласно составленной программе.

К этим качествам стоит добавить высокую точность выполняемых работ и хорошие эксплуатационные характеристики. Согласно классификации ГОСТ 8-82 станок 16К20Ф3 имеет показатель точности «П». Для адаптации к конкретному типу выполняемых операций токарное оборудование этого типа может комплектоваться дополнительными модулями и расширенным диапазоном настроек.

В качестве дополнительных компонентов станки могут поставляться с транспортером стружкоудаленеия или без него. Для этого необходимо специальное основание, параметры которого указаны в паспорте.

Из чего состоит?

Технические характеристики 16К20Ф3 обусловлены конструкцией и кинематической схемой станка. Агрегат выполнен в традиционной компоновке, которая соответствует универсальным стандартам, а также допускает производство широкого спектра операций.

Комплектующие элементы оборудования:

• Остов (станина).
• Рама.
• Каретка суппорта.
• Резцедержатель поворотного типа.
• Задняя и шпиндельная бабка.
• Автоматическая передающая коробка.
• Направляющие элементы.
• Электромагнитные муфты.
• Поперечные и продольные приводы.
• Гидравлический усилитель.

Назначение и область применения

Токарный патронно-центровой станок с ЧПУ 16А20Ф3 предназначен для наружной и внутренней обработки средних по размеру заготовок диаметром до 400 мм и длиной 1000 мм. На оборудовании вытачивается ступенчатый и криволинейный профиль со смещением относительно оси вращения. Весь цикл обработки проходит в автоматическом режиме.

Модель 16А20Ф3 выполняет наружную и внутреннюю обработку:

• точение цилиндрических поверхностей в одной оси и со смещением;
• элементы, имеющие конические, сферические и другие сложные профили;
• сверление по торцу и радиусу;
• расточку;
• нарезку резьбы.

Патронно-центровой станок с ЧПУ 16А20Ф3 предназначен для чистовой обработки сложнопрофильных деталей. На нем производят коленвалы, шатуны, серьги и другие изделия единичные и большими партиями.

Аналоги станка

Токарно-винторезный станок 16К20 пришел на смену модели 1К62, превосходя его по всем качественным показателям. После снятия его с производства отечественные и зарубежные производители выпустили многочисленные аналоги станка 16К20 с различными дополнениями. Это МК6056, МК6057 и МК6058 (Красный пролетарий, Москва), 16ВТ20 и 16ВТ20П (Вистан, Витебск), 16Б16, 16Б16П, 16Б16В и 16Б16А (СВЗС, г. Самара) и многие другие модели. Благодаря многим аналогам и высокой унификации деталей нет недостатка в запасных частях и оснастке для обеспечения бесперебойной работы станка 16К20.

Токарно-винторезный станок 16К20

Паспорт станка 16К20 содержит основные пункты и разделы, которые описывают устройство основных узлов, принцип их работы, требования к обслуживанию, ремонту, наладку оборудования. А также в нем описаны технические характеристики 16К20.

В отличие от своего предшественника, токарного станка 1К62, токарному станку 16К20 присущи следующие качества:

• надежность;
• долговечность;
• высокая производительность;
• высокое качество обработки;
• безопасность;
• простая конструкция;
• простота в обслуживании.

Назначение

Токарный станок модели 16К20 проектировался для выполнения разнообразных работ. На нем можно точить наружные и внутренние поверхности в виде цилиндров, конусов, разных профилей; растачивать внутренние поверхности; обрабатывать торцы; нарезать несколько типов наружной и внутренней резьбы; обрабатывать осевым инструментом; отрезать, подрезать и прочие операции.

Главным движением является вращение шпинделя с закрепленной заготовкой в патроне. Инструмент, закрепленный на суппорте в резцедержателе, осуществляет прямолинейное вдоль или поперек станины движение подачи.

Заводская маркировка и обозначение

На основании буквенно-цифрового индекса маркировки станка обозначение можно расшифровать следующим образом:

• 1 — станки токарные;
• 6 — станки винторезные;
• К — прошедший модернизацию;
• 20 — параметр, характеризующий станок — размер высоты центров в сантиметрах.

Технические характеристики

Обрабатываемая деталь:

• окружность детали над направляющими — 400 мм;
• окружность детали над суппортом — 220 мм;
• наибольшая длина заготовки зажатой в центрах — 1500 мм;
• максимальный вес заготовки, зажимаемой в патроне — 300 кг;
• максимальный вес заготовки, закрепляемой в центрах — 1300 кг.

Шпиндель:

• точностной класс — Н согласно ГОСТ 8–82 ;
• посадочный место на шпинделе — 6К согласно ГОСТ 12593–72 ;
• посадочный конус на шпинделе — Морзе 6, М80;
• отверстие в валу шпинделя — 55 мм;
• крутящий момент — 2 тыс. Нм.

Обороты шпинделя:

• количество ступеней — 12;
• частоты прямого вращения — max 12,5 min 2000 об/мин;
• частоты обратного вращения — max 19 min 2420 об/мин.

Подачи:

• вдоль станины — 42;
• поперек станины — 42;
• продольные рабочие — 0,7−4,16 мм/об;
• поперечные рабочие — 0,035−2,08 мм/об.

Резьбы:

• число метрических — 45;
• число дюймовых — 28;
• число модульных — 38;
• число питчевых — 37;
• нарезаемые архимедовой спиралью — 5.

Смещения узлов:

• максимальное продольное перемещение пиноли — 200 мм;
• поперечное смещение передней бабки — ± 15 мм.

Инструмент:

• максимальный размер резца — 25 мм.

Электрооборудование, мощность двигателей:

• главный привод — 10 тыс. Вт;
• привод подач — 705 Вт;
• насос СОЖ — 120 Вт.

Габариты:

• размеры станка (ДхШхВ) — 3200×1166×1324 мм;
• общий вес — 3035 кг.

Конструкция станка

Токарный станок 16К20, технические характеристики которого во многом зависят от механизмов, состоит из:

• бабка шпиндельная (передняя);
• защитное ограждение патрона;
• патрон;
• каретка;
• защитный экран;
• суппорт;
• механизм отключения;
• система СОЖ;
• задняя бабка;
• шкаф с электрооборудованием;
• станина;
• фартук;
• рукоятка переключения прямого и обратного вращения на шпинделе;
• тумба с двигателем главного движения;
• коробка подач;
• гитара.

Для обработки деталей, имеющих большую длину в комплекте, поставляется люнет для токарного станка 16К20, а вообще то два. Неподвижный люнет закрепляется на каретке, а подвижный люнет на станине, на ее направляющих. Они дают возможность поддержки деталей в диапазоне диаметров 20−130 мм.

Технический паспорт на токарный станок содержит электрическую схему управления. В ее состав входят три цепи. Для каждой своя характеристика, имеющая разные параметры:

• управление — 110 В;
• нагрузка — 380 В;
• освещение — 24 В.

Некоторые модели токарных станков комплектуются двигателями, работающими от сети 220 В. О данной конструктивной особенности указывается в обязательном порядке в паспорте станка.

Основные узлы

Коробка скоростей расположена непосредственно в шпиндельной бабке станка. При включении фрикционной муфты вращение от шкива, сидящего на валу, передается на зубчатый венец и далее через двойной скользящий блок на вал. Изменение положения скользящих блоков в коробке скоростей осуществляется рукоятками через соответствующие рычажные системы. Управление главным фрикционом осуществляется с помощью реечной передачи.

Коробка подач станка — унифицированный узел. Типовая конструкция закрытой коробки с валами, обеспечивающими основной ряд подач, содержащей два двойных передвижных зубчатых блоков и три зубчатые муфты, множительного механизма с валами, обеспечивающего изменения основного ряда — получение четырех основных передаточных отношений 1/8, 1/4, 1/2 и 1, механизма передачи вращения на ходовой винт или валик с зубчатой муфтой и муфтой обгона.

В состав суппорта входит каретка, которая перемещается вдоль по направляющим станины. Одна напрявляющая плоская, а другая треугольная, поперечные салазки, поворотная часть, резцовые салазки, резцедержатель. Салазки перемещаются по направляющим каретки типа «ласточкин хвост» посредством передачи винт-гайка или через систему зубчатых передач, либо вручную от маховичка. Резцедержатель поворачивается либо на 90° относительно вертикальной оси и фиксируется рукояткой, либо ее можно закреплять без фиксации в любом промежуточном положении.

Задняя бабка крепится на направляющих станины с помощью планки при повороте рукоятки. Перемещение пиноли с центром осуществляется при вращении винта с помощью маховичка. При этом гайка жестко связана с пинолью. Пиноль может быть закреплена в требуемом положении поворотом рукоятки. Заднюю бабку можно перемещать механически, соединение ее специальным прихватом с кареткой суппорта.

Принцип работы

Деталь закрепляют в патроне. Круговое вращение коробка скоростей получает через ременную передачу, связанную с валом электродвигателя. Двигатель расположен в передней тумбе станины. Обрабатывающий инструмент устанавливается в поворотный резцедержатель, который закрепляется на суппорте. Он получает продольное и поперечное перемещения от ходового винта (при нарезании резьбы резцом) или ходового валика через коробку подач и фартук.

Коробка подач предназначена для включения, выключения, реверсирования и регулирования величины подач. А фартук преобразовывает вращательное движение ходового винта или валика в продольное, поступательное перемещение суппорта.

Задняя бабка предназначена для поддержания заготовки. А также в ней закрепляется и перемещается осевой инструмент, который предназначен для обработки отверстий.

Органы управления

За какие функции отвечают органы управления станка:

• включение подачи для нарезания резьбы;
• выбор оборотов шпинделя;
• выбор шага резьбы;
• выбор нарезания резьбы (правая, левая);
• установка оборотов шпинделя;
• подключение рейки для нарезания резьбы;
• зажим резцовой головки;
• поперечная подача;
• кнопки «Пуск», «Стоп»;
• перемещение верхнего суппорта;
• ускоренное перемещение;
• зажим пиноли;
• включение СОЖ;
• силовой переключатель;
• фиксация задней бабки;
• освещение;
• перемещение пиноли;
• реверс шпинделя;
• подключение маточной гайки;
• продольное перемещение;
• включение вращения шпинделя;
• установка подачи.

Эксплуатация

Перед началом использования станка 16К20 необходимо изучить руководство по эксплуатации. В нем говорится, что станок должен эксплуатироваться при:

• влажности 80%;
• температуре 10−30 °C;
• типе производства — мелкосерийном, штучном.

Ремонт

За время длительной эксплуатации должен проводиться ремонт станка 16К20 согласно установленного графика. Рекомендуемый цикл для двусменной работы — 5 лет (до капитального ремонта). Межремонтный цикл включает в себя: осмотр — 10, малый ремонт — 5, средний ремонт — 2. Перечень проводимых работ можно найти в паспорте станка.

1 Назначение, функциональные возможности

16К20 производился Московским станкостроительным заводом «Красный Пролетарий» в период с 1971 по 1986 год. Это одна из наиболее удачных моделей советского станкостроительства, которая стала основой множества модификаций, таких как 16К25, 16К20М, 16К20М и более современных версий с ЧПУ управлением — станок 16К20ФЗ, 16А20Ф3, 16К20Т1.

Данный агрегат способен выполнять следующие технические операции:

• обточка;
• расточка;
• подрезка торцов;
• сверление;
• развертывание;
• зенкерование;
• нарезание резьб (метрической, модульной, питчевой, дюймовой).

Среди эксплуатационных преимуществ данного агрегата в сравнении с тогдашними аналогами выделим надежность, точность обработки, простоту обслуживания, выносливость и высокую производительность.

Общий вид станка 16К20

Универсальный станок 16К20 обладает следующими характерными особенностями:

• жесткую конструкцию станины, которая имеет коробчатую форму и стоит на основании в виде монолитной плиты, станина укомплектована направляющими из каленой стали;
• возможность фиксации обрабатываемых заготовок в патроне либо в центрах;
• усиленная конструкция резцедержателя, обеспечивающая максимально надежную фиксацию рабочего инструмента;
• установленный на прецизионных подшипниках качения шпиндель;
• оснастка множеством ограничительных и блокирующих механизмов, за счет которых достигается безопасность работы;
• наличие масштабных линеек с визирами, дающих возможность оператору выставить резцовые салазки предельно точно;
• комплектация устройством отключения подачи суппорта.

Советскими предприятиями производились аналоги данной модели, наиболее распространенными из которых являются: ЖА-805, МК6058, КА-280 и 16ВТ20.
к меню ↑

1.1 Технические характеристики

Рассмотрим основные параметры токарного станка 16К20:

• группа точности (в соответствии с ГОСТ №8-82) — Н;
• максимальные диаметры обработки: над станиной — 400 мм, над суппортом — 220 мм;
• высота центров над направляющими — 215 мм;
• длина обрабатываемых деталей при установке в центрах: от 710 до 2000 мм;
• расстояние от центров до резцедержателя — до 225 мм;
• вес обрабатываемых заготовок: в центре — до 130 кг, в патроне — до 200 кг.

Параметры шпиндельного узла 16К20:

• диаметр отверстия — 52 мм;
• диаметр прутка — 50 мм;
• частота вращения шпинделя — от 12 до 1600 об, на реверсном ходу — от 19 до 1900 об/мин;
• количество скоростей шпинделя: на прямом ходу — 22, на реверсном — 11;
• тип конуса шпинделя — Морзе 6К;
• тип конца шпинделя — 6К;
• фланец шпинделя — Ø170;
• максимальный крутящий момент — 1000 Нм.

Конструкция станка 16К20

• длина перемещений: продольного — от 646 до 1935 мм, поперечного — 300 мм;
• скорость перемещений: продольного — 3800, поперечного — 1900 мм/мин;
• диапазон подач: продольных — от 0.05 до 2.9, поперечных — 0.025 до 1.4 мм/об;
• количество подач в обеих направлениях — 42;
• максимальные усилия подачи: продольной — 5584, поперечно — 3530 Н.

Параметры резцовых салазок:

• длина перемещения салазок — 150 мм;
• шаг перемещение на одно деление — 0.05 мм;
• угол поворота — до 90 градусов;
• сечение фиксатора резца — 25*25 мм;
• количество резцов в одной салазке — 4 шт.

Параметры задней бабки:

• тип конуса бабки — Морзе 5;
• максимальное перемещение пиноли — 150 мм;
• шаг перемещения бабки на 1 деление лимба — 0.1;
• величина смещения бабки в поперечном направлении — 15 мм.

На станок установлены 3 электродвигателя: основной — мощностью 11 кВт, мотор насоса подачи СОЖ — 0.125 кВт и привод быстрой подачи шпинделя — 0.12 кВт. Габариты 16К20 составляют 279*119*150 см, полный вес агрегата — 3010 кг.
к меню ↑

Маркировка имеет следующие обозначения:

• 1 – токарный;
• 6 – токарно-винторезный;
• К – период производства;
• 20 – высота центров (в см);
• ФЗ – оснащение системой ЧПУ.

Оборудование данного класса обычно имеет потребительскую мощность 10 — 11 кВт, класс точности при обработке по ГОСТ 8-82 –П, габаритные размеры 3700×2210×1650, вес 4000 кг и технические характеристики соответствующие данному классу устройств (схема и описание прилагаются).

Система ЧПУ

Токарный станок 16К20Ф3 оснащается различными системами ЧПУ. Модификации станка в зависимости от комплектации устройством ЧПУ имеют разные индексы (например, 16К20Ф3С32). Контурная система ЧПУ обеспечивает движение формообразования, изменение в цикле обработки значений подач и частот вращения шпинделя, индексацию поворотного резцедержателя, нарезание резьбы по программе. Число одновременно управляемых координат – 2, всего управляемых координат – 2. Дискретность задания поперечных перемещений подачи (по оси Х) – 0,005 мм, продольных перемещений (по оси Z) – 0,01 мм. Станок 16К20Ф3 с устройством ЧПУ 2Р22 оснащен главным приводом КЕМРОН и приводом подач КЕМТОК по оси Z и X.

Буквенно-цифирный индекс станка 16К20Ф3 обозначает следующее: цифра 1 — это токарный станок; цифра 6 – обозначает токарно-винторезный станок, буква К – поколение станка, цифра 20 – высота центров (200 мм). Наличие «Ф3» в конце индекса говорит о наличии ЧПУ — числового программного управления.

Высокопрочная станина станка 16К20Ф3 выполнена литьем из чугуна марки СЧ20 с термообработанными шлифованными направляющими обеспечивают длительный срок службы и повышенную точность обработки. Привод главного движения, включающий главный двигатель 11 кВт и шпиндельную бабку обеспечивает наибольший крутящий момент до 800 Нм. Высокоточный шпиндель с отверстием 55 мм (по заказу 64 мм), позволяющий обрабатывать детали из пруткового материала. Зона обработки может быть оснащена как линейной наладкой, так и револьверной головкой, в зависимости от требований покупателя. Надежная защита шарико-винтовых пар обеспечивает долговечность работы механизмов перемещения по координатам X и Z. Станок 16К20Ф3 оснащается системами ЧПУ и электроприводами как отечественного производства, так и производства зарубежных фирм. Датчики обратной связи и резьбонарезания модели ВТМ-1М.

Программа перемещений инструмента, управление главным приводом и вспомогательные команды вводятся в память системы управления с клавиатуры пульта оператора, а так же с кассеты внешней памяти и могут корректироваться с пульта оператора ЧПУ с визуализацией на панели цифровой индикации.

Автоматическая инструментальная головка

Токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3 оснащается 6-, 8- или 12-позиционной автоматической универсальной головкой (УГ9321, УГ9324, УГ9325) с горизонтальной осью поворота. Головка имеет инструментальный диск на 6 радиальных и 3 осевых инструмента (6-позиционная) или на 8 блоков под радиальные и осевые инструменты (8-позиционная) или 12 блоков под радиальные и осевые инструменты, комбинированные при наладке на деталь (12-позиционные).

Программируемый блок

Совокупность числового управления на токарном станке с работой специальных датчиков, отвечает за программирование функций:

• нарезки резьбы;
• изменения числа оборотов шпинделя;
• контроля формообразующих перемещений (двух координат одновременно);
• индексацию нарезающих устройств;
• коррекцию числа подач.

Запустить станок можно, пользуясь пультом управления или получая команды от программируемого комплекса. А в его электросхеме предусмотрели блокировку, запрещающую выполнение некорректных команд (при неправильном составлении УП):

Система смазки подобных устройств, запускается одновременно с включением оборудования. УЧПУ способно самостоятельно определять цикл подачи состава для смазки на узлы станка, если он эксплуатируется длительное время.

Чтобы расширить функционал токарных станков, при их комплектации можно применять разнообразные ЧПУ комплексы. Соответственно смонтированным устройствам, агрегату присваивают определенный индекс.

Используя числовое программное обеспечение, заготовки обрабатывают с помощью ранее установленных программ. К тому же, можно корректировать информацию, которая подается с пульта оператора, возможно использование объемов памяти на кассетах. Вся информация отображается на дисплее. Проанализировав ее, можно настраивать последующие процессы.

3 Электрооборудование агрегата с ЧПУ

Главный двигатель станка имеет мощность 11 киловатт. Он запускается с пульта управления либо при получении команды от программного комплекса. В электрической схеме установки предусмотрено наличие ряда блокировок, которые запрещают:

• запускать двигатель держателя резца в обратном и прямом направлении одновременно;
• включать в авторежиме шпиндельный узел тогда, когда не смонтировано его наружное ограждение;
• запускать основной двигатель в двух направлениях;
• включать в одно и то же время пускатели (магнитные) разжима и зажима детали;
• включать одновременно две электромагнитные муфты в то время, когда производится изменение скорости вращения шпинделя.

Также есть блокировка, которая ограничивает возможность передвижения суппорта и каретки в предельные (недопустимые) положения. Из указанных положений при необходимости каретка выводится оператором вручную при помощи специальных кнопок.

Отметим и тот факт, что вводный автомат станка незамедлительно отключается (автоматически), если на управляющем шкафе открываются двери. При этом шпиндель начинает процесс торможения. Выполнять техническое обслуживание либо наладку агрегата допускается лишь при включении деблокирующей кнопки внутри электрошкафа.

Скорость шпинделя выбирается таким образом:

• кодовые реле воспринимают сигналы о переключении скоростей;
• на выходе релейного дешифратора запускается требуемая муфта, работающая по электромагнитной схеме.

Как только реле отключаются, шпиндель начинает останавливаться. Допускается задавать режим толчкового движения шпиндельного механизма при выключенных реле. Для этого оператору следует нажать кнопку, которая запускает такой режим. При это шпиндель движется только прямо на минимальной скорости.

Поворот держателя резцов на нужную оператору позицию выполняется после того, как реле позиции рабочего инструмента и его смены получают соответствующий сигнал. В данном случае происходит включение гидравлического мотора или же непосредственно электрического двигателя агрегата. Суть механизма поворота базируется на совпадении дух позиций: той, которая устанавливается концевым выключателем станка, и заданной.

Если указанного совпадения нет, реверс держателя резца блокируется. А после завершения поворотного цикла запускается (автоматически) реле обратной связи. От него на числовую программную систему приходит команда о том, что рабочая программа может быть продолжена в требуемом (заданном) режиме.

Система смазки станка, состоящая из нескольких отдельных агрегатов, запускается при включении оборудования. ЧПУ при длительной эксплуатации токарной установки самостоятельно определяет цикл подачи смазочного состава на узлы станка. При возникновении необходимости запустить механизм смазки вручную оператор пользуется толчковой кнопкой. При этом запрограммированный смазочный цикл не нарушается.