16К20Ф3

16К20Ф3 — это модель токарно-винторезного станка с числовым программным управлением (ЧПУ), выпускавшаяся в СССР и странах СЭВ. Станок относится к классу универсальных токарных станков повышенной точности и предназначен для обработки деталей типа тел вращения из различных материалов (сталь, чугун, цветные металлы) в условиях мелкосерийного и серийного производства. Модель является модификацией базового станка 16К20, оснащённой системой ЧПУ.

История создания

Разработка токарно-винторезных станков серии 16К20 началась в 1970-х годах на Московском станкостроительном заводе «Красный пролетарий» (впоследствии — ОАО «Станкостроительный завод «Красный пролетарий»). Базовая модель 16К20 была создана как замена устаревшим станкам 1К62 и 16К20П. В 1980-х годах на её основе была разработана версия с ЧПУ — 16К20Ф3. Индекс «Ф3» обозначал наличие системы числового программного управления третьего поколения (например, «Электроника НЦ-31» или «2Р22»). Станок выпускался серийно до середины 1990-х годов, после чего производство было прекращено в связи с распадом СССР и переходом на импортное оборудование.

Конструкция и устройство

Основные узлы

Станок 16К20Ф3 конструктивно базируется на механической части станка 16К20, но отличается наличием системы ЧПУ, шаговых или серводвигателей, а также датчиков обратной связи. Основные элементы:

• Станина — литая чугунная, коробчатой формы, с направляющими качения или скольжения. Обеспечивает жёсткость и точность обработки.
• Шпиндельная бабка — содержит шпиндель, установленный на прецизионных подшипниках. Шпиндель имеет сквозное отверстие диаметром 52 мм (для модели 16К20Ф3) или 72 мм (для модификации 16К20Ф3С). Привод шпинделя — от электродвигателя через клиноремённую передачу и коробку скоростей.
• Суппорт — продольный и поперечный, с гидравлическим или механическим зажимом. Перемещение суппорта осуществляется по направляющим станины с помощью ходовых винтов, приводимых в движение шаговыми двигателями.
• Резцедержатель — револьверная головка на 4 или 6 позиций (в зависимости от модификации). Позволяет автоматически устанавливать необходимый режущий инструмент.
• Задняя бабка — с пинолью для центровки деталей. Может быть оснащена гидравлическим или пневматическим зажимом.
• Система ЧПУ — блок управления, пульт оператора, датчики положения и исполнительные механизмы. В советских моделях использовались системы «Электроника НЦ-31», «2Р22», «CNC-2000» (производства ГДР).

Система ЧПУ

Система числового программного управления станка 16К20Ф3 обеспечивает автоматическое управление перемещениями суппорта по двум координатам (X — поперечная, Z — продольная). Управление осуществляется по программе, записанной на перфоленте (в ранних моделях) или в памяти устройства (в более поздних версиях). Система позволяет задавать:

• линейные и круговые интерполяции;
• автоматическую смену инструмента;
• управление частотой вращения шпинделя (бесступенчатое регулирование в диапазоне 12,5–2000 об/мин);
• контроль подачи охлаждающей жидкости.

Технические характеристики

Основные параметры станка 16К20Ф3 (по данным заводских паспортов):

Модификации

На базе 16К20Ф3 выпускалось несколько модификаций, отличающихся длиной станины, типом системы ЧПУ и дополнительным оснащением:

• 16К20Ф3С — станок с увеличенным отверстием шпинделя (72 мм) для обработки труб и длинных деталей.
• 16К20Ф3-01 — версия с системой ЧПУ «2Р22» и возможностью работы в автоматическом цикле.
• 16К20Ф3-02 — модификация с револьверной головкой на 6 позиций и увеличенной точностью.
• 16К20Ф3-03 — станок с дополнительным приводом для обработки деталей из нержавеющих сталей.

Применение

Станок 16К20Ф3 использовался в машиностроении, приборостроении, авиационной и оборонной промышленности СССР. Он применялся для:

• токарной обработки валов, втулок, фланцев, шестерён;
• нарезания резьбы (метрической, дюймовой, модульной);
• сверления, растачивания и зенкерования отверстий;
• обработки деталей из труднообрабатываемых материалов (титановые сплавы, жаропрочные стали).

Благодаря высокой точности и автоматизации, станок позволял сократить время на обработку деталей по сравнению с ручными станками и повысить повторяемость размеров.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Высокая точность обработки (до 7-го квалитета по ГОСТ 25347-82).
• Возможность автоматизации цикла обработки.
• Надёжность и ремонтопригодность (многие узлы унифицированы с базовой моделью 16К20).
• Доступность запасных частей (производство продолжалось до 1990-х годов).

Недостатки

• Устаревшая система ЧПУ (ограниченные возможности по сравнению с современными контроллерами).
• Отсутствие возможности обработки сложных криволинейных поверхностей (только 2-координатная обработка).
• Высокое энергопотребление (главный двигатель мощностью 11 кВт).
• Необходимость ручной настройки и обслуживания (гидравлика, механика).

Современное состояние

В настоящее время станки 16К20Ф3 считаются устаревшими, но всё ещё используются на предприятиях СНГ, особенно в условиях мелкосерийного и ремонтного производства. Многие из них были модернизированы: вместо штатных систем ЧПУ устанавливаются современные контроллеры (например, на базе LinuxCNC или Siemens), а также серводвигатели. Встречаются также станки, переоборудованные в ручные (без ЧПУ) или оснащённые системой ЧПУ с ЧПУ-пультом.

Интересные факты

• Станок 16К20Ф3 был одним из первых советских токарных станков с ЧПУ, получивших широкое распространение в промышленности.
• На базе 16К20Ф3 создавались учебные стенды для обучения операторов станков с ЧПУ в техникумах и вузах.
• В 1980-х годах станок экспортировался в страны СЭВ (ГДР, Польша, Чехословакия, Болгария) и некоторые развивающиеся страны.

Источники

• Паспорт станка 16К20Ф3. — М.: Московский станкостроительный завод «Красный пролетарий», 1985.
• ГОСТ 22267-76. Станки металлорежущие. Нормы точности и методы проверки. — М.: Издательство стандартов, 1976.
• Кучер А. М. Металлорежущие станки: учебник для техникумов. — 4-е изд., перераб. и доп. — Л.: Машиностроение, 1985. — 544 с.
• Чернов В. И. Токарные станки с ЧПУ: устройство и эксплуатация. — М.: Машиностроение, 1988. — 256 с.