16К20Ф1

16К20Ф1 — это модель универсального токарно-винторезного станка с числовым программным управлением (ЧПУ), выпускавшегося в СССР на Рязанском станкостроительном заводе (РСЗ). Станок относится к классу токарных станков средней размерной группы и предназначен для высокоточной обработки деталей типа тел вращения из различных материалов (сталь, чугун, цветные металлы и их сплавы) в условиях мелкосерийного и серийного производства. Модель представляет собой модификацию базового станка 16К20, оснащённую системой ЧПУ класса NC (Numerical Control) и следящим приводом, что позволяет автоматизировать цикл обработки по заданной программе.

История

Разработка станка 16К20Ф1 началась в конце 1960-х годов в рамках программы по модернизации станочного парка СССР и внедрения систем ЧПУ в серийное производство. Базовой моделью послужил широко распространённый токарно-винторезный станок 16К20, выпускавшийся с 1972 года. В 1974 году на Рязанском станкостроительном заводе была освоена опытная партия станков 16К20Ф1, оснащённых устройством ЧПУ «Контур-2ПТ» (позже — «Электроника НЦ-31»). Серийное производство продолжалось до начала 1990-х годов, после чего выпуск был свёрнут в связи с распадом СССР и переходом заводов на рыночные отношения. Всего за период выпуска было изготовлено несколько тысяч единиц этой модели, которые эксплуатировались на машиностроительных предприятиях по всему СССР и странам СЭВ.

Конструкция и устройство

Общая компоновка

Станок 16К20Ф1 выполнен по традиционной для токарных станков компоновке: станина с направляющими, передняя бабка со шпинделем, задняя бабка, суппорт с резцедержателем. Основные отличия от базовой модели 16К20 заключаются в наличии системы ЧПУ, следящего привода подач и отсутствии механической коробки подач (функции подачи реализуются через серводвигатели).

Основные узлы

• Станина — чугунная, коробчатой формы, с закалёнными и шлифованными направляющими типа «ласточкин хвост» для продольного перемещения суппорта.
• Передняя бабка — содержит шпиндельный узел на прецизионных подшипниках (роликовых и упорных). Шпиндель имеет сквозное отверстие диаметром 52 мм (для прутка). Привод главного движения — от электродвигателя через клиноремённую передачу и коробку скоростей с механическим переключением.
• Задняя бабка — пинольного типа, с ручным перемещением пиноли и фиксацией. Может оснащаться центром или патроном для поддержки длинных заготовок.
• Суппорт — продольный и поперечный, с гидравлическим зажимом резцедержателя. На суппорте установлен револьверный резцедержатель на 6 позиций (тип «револьверная головка»), что позволяет автоматически менять инструмент по программе.
• Система ЧПУ — устройство числового программного управления класса NC (например, «Контур-2ПТ», «Электроника НЦ-31»). Программа вводится с перфоленты или с клавиатуры пульта. Система обеспечивает управление двумя координатами (продольная X и поперечная Z) и дискретность перемещения 0,01 мм.
• Привод подач — два серводвигателя постоянного тока с датчиками обратной связи (резольверы или энкодеры), соединённые с ходовыми винтами через муфты. Продольный и поперечный винты имеют шарико-винтовые пары (ШВП) для снижения люфта и повышения точности.
• Гидростанция — обеспечивает смазку направляющих, зажим резцедержателя и работу гидроцилиндров (например, для автоматического зажима заготовки в патроне).

Система управления

Программа обработки задаётся в коде ISO (G-код) или в машинном коде конкретной системы ЧПУ. Оператор вводит программу с пульта или считывает с перфоленты. Система отрабатывает перемещения по двум осям (линейная и круговая интерполяция), управляет скоростью вращения шпинделя (ступенчатое переключение) и сменой инструмента. Ручное управление возможно только в режиме наладки (через маховички).

Технические характеристики

Классификация и модификации

По типу управления

16К20Ф1 относится к станкам с контурным управлением (NC), где программа задаётся жёстко и не может корректироваться в процессе обработки без остановки. В отличие от станков с ЧПУ класса CNC (Computer Numerical Control), в этой модели используется аппаратное устройство управления без встроенного компьютера.

Основные модификации

• 16К20Ф1 — базовая модель с устройством ЧПУ «Контур-2ПТ» (или «Электроника НЦ-31») и револьверным резцедержателем на 6 позиций.
• 16К20Ф1С — модификация с системой ЧПУ «Электроника НЦ-31С» (с расширенной памятью и возможностью коррекции).
• 16К20Ф1-01 — вариант с увеличенным расстоянием между центрами (1500 мм).
• 16К20Ф1-02 — исполнение с гидравлическим зажимом прутка и автоматическим податчиком (для работы в автоматическом цикле).
• 16К20Ф1-04 — станок с устройством ЧПУ «Контур-2ПТ-04» (с возможностью отработки круговой интерполяции).

Применение

Станок 16К20Ф1 использовался на предприятиях машиностроения, приборостроения, авиационной и оборонной промышленности для обработки деталей средней сложности: валов, втулок, фланцев, шестерён, корпусов небольших размеров. Благодаря автоматизации цикла, он позволял повысить производительность труда в 2–4 раза по сравнению с ручным управлением на станках 16К20, особенно в условиях мелкосерийного производства. Основные операции:

• черновое и чистовое точение наружных и внутренних поверхностей;
• растачивание отверстий;
• нарезание резьбы (метрической, дюймовой, модульной) с помощью резца;
• подрезка торцов;
• обработка фасонных поверхностей (по программе).

В настоящее время станки 16К20Ф1 в значительной степени вытеснены более современными моделями с ЧПУ (например, 16К20Ф3, 16К20Т1, а также импортными аналогами), однако на многих предприятиях они продолжают эксплуатироваться в качестве вспомогательного оборудования или в учебных целях.

Достоинства и недостатки

Достоинства

• Высокая точность обработки (квалитет 6–7) при условии исправного состояния.
• Возможность автоматизации цикла без участия оператора (после наладки).
• Относительно низкая стоимость (по сравнению с зарубежными аналогами того же периода).
• Простота обслуживания и ремонта (большая часть узлов унифицирована с 16К20).
• Наличие револьверного резцедержателя (сокращение времени на смену инструмента).

Недостатки

• Устаревшая система ЧПУ (NC) без возможности коррекции программы в процессе обработки.
• Низкая скорость быстрых перемещений (до 4 м/мин) по сравнению с современными станками.
• Ограниченные возможности по обработке сложных контуров (только линейная и круговая интерполяция).
• Отсутствие системы автоматической смены инструмента (только револьверная головка).
• Необходимость высокой квалификации наладчика для ввода программы с перфоленты.

Интересные факты

• Станок 16К20Ф1 стал одной из первых серийных моделей токарных станков с ЧПУ в СССР, выпускавшихся крупными партиями.
• На базе этой модели в 1980-х годах разрабатывались учебные стенды для подготовки операторов станков с ЧПУ в профессионально-технических училищах.
• В некоторых модификациях (16К20Ф1-02) применялась гидравлическая система зажима прутка, что позволяло работать в полностью автоматическом цикле без участия оператора.
• Станок 16К20Ф1 до сих пор встречается в эксплуатации на предприятиях стран бывшего СССР, а также в Китае и Индии, куда поставлялся по линии технической помощи.

Источники

• Технический паспорт станка 16К20Ф1. Рязанский станкостроительный завод, 1978.
• Станочное оборудование: справочник / под ред. В. К. Тепинкичиева. — М.: Машиностроение, 1985.
• Каталог «Токарные станки с ЧПУ». — М.: ВНИИТЭМР, 1981.
• ГОСТ 21662-76 «Станки токарные с ЧПУ. Основные параметры и размеры».
• Материалы отраслевого архива Рязанского станкостроительного завода (1970–1990 гг.).