Кінематична схема токарно-гвинторізного верстата 16К20

Відомості про виробника токарно-гвинторізного верстата 16К20

Виробник токарно-гвинторізного верстата 16К20 – Московський верстатобудівний завод "Червоний пролетар" ім. А.І. Єфремова , заснований у 1857 році.

Перші універсальні токарно-гвинторізні верстати з коробкою швидкостей уперше в СРСР почали випускатися на Московському верстатобудівному заводі "Червоний пролетар" ім. А.І. Єфремова в 1932 році і отримали найменування ДІП-200, ДІП-300, ДІП-400, ДІП-500 ( ДІП - Наздогнати І Перегнати), де 200, 300, 400, 500 - висота центрів над станиною.

Кінематична схема токарно-гвинторізного верстата 16К20

Технічні характеристики, креслення та опис вузлів наведено на сторінці 16К20 .

Токарно-гвинторізний верстат 16К20 замінив у 1972 році легендарний, але застарілий верстат 1К62 . Верстат 16к20 перевершує верстат моделі 1К62 за всіма якісними показниками (продуктивності, точності, довговічності, надійності тощо).

У 1988 році токарний верстат 16к20 був замінений на більш сучасний МК6056, МК6057, МК6758 .

Кінематична схема верстата 16к20 наведена для розуміння зв'язків та взаємодії основних елементів верстата. На виносках проставлені числа зубів (z) шестерень (зірочкою позначено кількість заходів черв'яка).

Кінематична схема токарно-гвинторізного верстата 16К20

Схема кінематична токарно-гвинторізного верстата 16К20. Дивитись у збільшеному масштабі

Кінематична схема шпиндельной бабки токарно-гвинторізного верстата 16К20

Схема кінематична токарно-гвинторізного верстата 16К20. Дивитись у збільшеному масштабі

Структурна схема коробки швидкостей токарно-гвинторізного верстата 16К20

Структурна схема коробки швидкостей токарно-гвинторізного верстата 16К20

Структурна схема коробки швидкостей токарно-гвинторізного верстата 16К20. Дивитись у збільшеному масштабі

Привід головного руху складається з одношвидкісного асинхронного електродвигуна трифазного струму та ступінчастої механічної коробки швидкостей. Від електродвигуна Ml з n _дв = 1460 об/хв (рис. 4.3) через клинопасову передачу з діаметром шківів Ø 140 і Ø 268 мм обертається вал I коробки швидкостей, на якому встановлені зубчасті колеса, що вільно обертаються, з числом зубів z = 56 і z = 51 для прямого обертання шпинделя (за годинниковою стрілкою) та z = 50 для зворотного обертання (проти годинникової стрілки).

Увімкнення прямого або зворотного обертання шпинделя здійснюється за допомогою подвійної фрикційної муфти МФ1.

Вал III отримує дві швидкості обертання через колеса z=34 або z=39.

Далі за допомогою зубчастиних коліс z = 29, z = 21 або z = 38 і зчепляються з одним з відповідних вінців z = 47, z = 55 або z = 38 і утворюють потрійний блок, що приводиться в обертання вал IV.

З валу IV обертання може передаватися безпосередньо на шпиндель: через зубчасті колеса z = 60 або z = 30 на блок з z = 48, z = 60 або через вали V і VI, що утворюють разом із зубчастиними колесами перебірну групу. В цьому випадку обертання передається зубчастиними колесами z = 45 або z = 15 (на валу IV), що зчеплюються з одним з вінців блоку z = 45, z = 60 (на валу V), та парами коліс 18/72 та 30/60.

В шпиндельной бабке помимо коробки швидкостей смонтирован перебор. Под перебором понимается дополнительная зубчатая передача, при помощи которой достигается увеличение количества швидкостей шпинделя. Кроме того, наличие перебора позволяет получать низкие числа оборотів і соответственно высокие значения крутящих моментов на выходном валу коробки.

Минимальная і максимальная частоти прямого обертання шпинделя определяются:

где:

η — коеффициент проскальзывания ременной передачи, в расчетах принимают η = 0,985

n_дв - скорость обертання електродвигуна n_дв = 1460 об/мин

140/268 - отношение диаметра передающего шкива к диаметру принимающего. Диаметр ведущего шкива Ø 140, Диаметр ведомого шкива Ø 268 мм

Следует отметить, что при расчете частоти обертання шпинделя по уравнениям кинематических ланцюгів коробки швидкостей, результат може не совпадать з частотами обертання шпинделя, указанными в технических характеристиках верстата, расчитанных теоретически по законам геометрического ряда (гост 8032-84).

Кинематические ланцюги прямого і обратного обертання шпинделя

График оборотів шпинделя токарно-гвинторізного верстата 16к20

В зависимости от варіантівувімкнення зубчатых колес в коробке швидкостей можно получить 22 различных значения частот обертання шпинделя.

Рух подач і резьбонарезание

Привід подач включает в себя наступні ланцюги і вузли (см.кинематическую схему):

• Звено увеличения шага різьби - обеспечивает увеличение выходной частоти обертання по отношению к частоте обертання шпинделя в соотношении: 1:2, 1:8, 1:32. Обеспечивает двойной блок в шпиндельной бабке при подкючении z = 45/45;
• Механізм реверса - служит для изменение направления руху суппорта при одном і том же направлении вращении шпинделя. Осуществляется подкючением промежуточной шестерни - трензеля;
• Гітара сменных колес - включает сменные шестерни K, L, M, N. Служит для сравнительно редкой переналаштування чисел оборотів;
• Коробка подач - коробка подач получает рух от шпиндельной бабки через гітару і задаёт различные скорости обертання ходового вала і ходового гвинта;
• Механізм подач - преобразует вращение ходового вала в поступательное рух суппорта продольное, поперечное или резцовых салазок. Ходовой винт при етом должен быть отключен.
• Механізм подач при нарезании різьби резцом - преобразует вращение ходового гвинта в поступательное продольное рух суппорта.

Кінематична схема суппорта і фартука верстата 16К20

Схема кінематична суппорта і фартука токарно-гвинторізного верстата 16К20. Дивитись у збільшеному масштабі

Структурна схема подач і резьбонарізання токарно-гвинторізного верстата 16к20

Структурна схема подач і резьбонарізання токарно-гвинторізного верстата 16к20. Скачать в увеличенном масштабе

Рух подач заимствуется в шпиндельной бабке от шпинделя при работающей паре z = 60/60.

При необходимости увеличения шага рух заимствуется от вала III при включенной передаче z = 45/45. В етом случае подача і шаг різьби увеличиваются в зависимости от положения блоков в 2; 8 і 32 раза.

Механізм реверса обеспечивает правое вращение ходового гвинта через пару z = 30/45, левое — через передачу z = 30/25·25/45.

В гітарі сменных колес K/L, M/N при отправке верстата з завода устанавливают шестерни з числом зубъев z = 40/86, z = 86/64. Такая комбинация обеспечивает подачі, нарезание метрических і дюймовых різьб з шагами, величины которых указаны в талице закрепленной на станке.

Кинематическая ланцюг продольных і поперечных подач суппорта

Кинематическая ланцюг подачі согласовывает вращение шпинделя з переміщенням суппорта в продольном или поперечном направлениях: за 1 оборот шпинделя супорт должен переместиться на величину S.

Кинематическая ланцюг продольных подач суппорта

Рівняння кинематического баланса ланцюги поздовжньої подачі имеет вид:

S = 1об.шп. · z1/z2 · π · m · z мм/об,

где:

• z1/z2 - передаточное отношение приводу подачі от шпинделя до реечного колеса;
• π·m·z - длина делительной окружности реечного колеса. π·m·z = 3,1416 · 3 · 10 = 94,248;
• m - модуль зубчатой рейки, m = 3 мм ;
• z - число зубъев реечного колеса, z = 10.

Універсальная коробка подач 16Б20П.070 обеспечивает продольные подачі (22 шт), мм/об:

• 0,05; 0,06; 0,075; 0,09; 0,1; 0,125; 0,15; 0,175; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 1; 1,6; 2; 2,4; 2,8; 2,4; 2,8

Рівняння кінематичної ланцюги для получения минимальной поздовжньої подачі можно записать в следующем виде:

Кинематическая ланцюг поперечных подач суппорта

Рівняння кинематического баланса ланцюги поперечної подачі имеет вид:

S = 1об.шп. · z1/z2 · р мм/об,

где:

• z1/z2 - передаточное отношение приводу подачі от шпинделя до реечного колеса;
• р - шаг ходового гвинта поперечної подачі, р = 5 мм

Полное рівняння кинематического баланса для ланцюги минимальной поперечної подачі:

Соответственно кінематична ланцюг поперечної подачі согласовывает вращение шпинделя і поперечного ходового гвинта; величина поперечної подачі при одной і той же наладке верстата составляет 1/2 поздовжньої.

Рівняння кінематичної ланцюги для получения максимально поперечної подачі можно записать в следующем виде:

В коробке подач токарно-гвинторізного верстата 16к20 подачі расположены не по геометрическому ряду, поетому налаштування верстата на необходимую подачу производят по таблицам, расположенным на панелі передньої бабки.

В случае нарізання точных різьб вращение може быть передано от гітари сменных колес непосредственно на ходовой винт з шагом t = 12 мм через валы XII, XVII, XXIII при включенных зубчатых муфтах М2 і М5, минуя механізм коробки подач.

и подачі поперечные (24 шт), мм/об:

• 0,025; 0,03; 0,0375; 0,045; 0,05; 0,0625; 0,075; 0,0875; 0,1; 0,125; 0,15; 0,175; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 1; 1,2; 1,4

Кинематическая ланцюг нарізання метрической різьби

При нарезании різьби за один оборот шпинделя супорт (різець) должен переместиться на шаг різьби Рр.

Рівняння кинематического баланса ланцюги нарізання метрической різьби имеет вид:

S = Рм = 1об.шп. · z1/z2 · Рх мм/об,

где:

• z1/z2 - передаточное отношение приводу подачі от шпинделя до ходового гвинта;
• Рх - шаг ходового гвинта верстата в мм (Pх = 12 мм).

Рівняння кинематического баланса для нарізання метрической різьби з минимальным шагом:

Кинематическая ланцюг при нарезании дюймовых резьб

При нарезании дюймовых різьб шаг задается числом ниток на дюйм, все параметри різьби выражены в дюймах, (дюйм = 25,4 мм).

Для трубной дюймовой різьби  размер в дюймах характеризует условно просвет в трубе, а наружный диаметр, на самом деле, существенно больше.

Шаг дюймовой різьби в милиметрах:

Pд = 25,4/k мм/об,

где:

• k - число ниток на один дюйм різьби (1" = 25,4 мм).;

Рівняння кинематического баланса для нарізання дюймовой різьби з минимальным шагом:

Кинематическая ланцюг при нарезании модульных резьб

Модульные різьби используют, обычно, при нарезании червяков.

Шаг модульной різьби выражается через модуль - число кратное пи (3,14).

Шаг модульной різьби в милиметрах:

Pм = 3,14 · m мм,

где:

• m - шаг різьби в модулях;

Кинематическая ланцюг при нарезании питчевых резьб

Модульна і питчевая резьба применяется при нарезании червяка червячной передачи. Профиль витка модульного червяка  архимедовой спирали, евольвенты окружности, удлинённой или укороченной евольвенты і трапеции.

Питчевая резьба задается диаметральным питчем П.

Формула для определения шага нарезаемой питчевой різьби имеет вид:

Pп = (25,4 · π) / П мм,

где:

• П - число питчей нарезаемой різьби.

Таблиця подач і шагов нарезаемой різьби верстата 16к20

Таблиця подач і шагов нарезаемой різьби токарно-гвинторізного верстата 16к20. Скачать в увеличенном масштабе

Конструкція шпиндельной (передньої) бабки з коробкой швидкостей

Коробка швидкостей токарно-гвинторізного верстата 16к20

1. Керування коробкой швидкостей токарно-гвинторізного верстата 16к20. Скачать в увеличенном масштабе

2. Таблиця різьб і швидкостей токарно-гвинторізного верстата 16К20. Скачать в увеличенном масштабе

Шпиндельная бабка токарно-гвинторізного верстата 16к20

1. Шпиндельная бабка токарного верстата 16К20. Развертка. Скачать в увеличенном масштабе

2. Шпиндельная бабка токарно-гвинторізного верстата 16К20. Разрез Б-Б, В-В, Г-Г, Д-Д

3. Шпиндельная бабка токарно-гвинторізного верстата 16К20. Разрез Е-Е, Ж-Ж, З-З, И-И

4. Креслення шпинделя в сборе

Все валы коробки швидкостей і шпиндель вращаются на опорах качения, которые смазываются как разбрызгиванием (коробка залита маслом), так і принудительно, з помощью насоса. Рух подачі от шпинделя передається валу трензеля і далее — на механізм подач.

Числа оборотів шпинделя в минуту - прямое вращение (22 шт): 12,5-16-20-25-31,5-40-50-63-80-100-125-160-200-250-315-400-500-630-800-1000-1250-1600.

Числа оборотів шпинделя в минуту - обратное вращение (11 шт): 19-30-48-75-120-190-300-476-753-1200-1900.

Шпиндель і все валы установлены на опорах качения. В передньої опоре шпинделя находится радиальный двухрядный роликовый подшипник, в котором предварительный натяг создается благодаря посадке внутреннего кольца на коническую шейку шпинделя. Если надвигать гайкой кольцо на конус, то оно расширяется і давит на ролики.

В задньої опоре шпинделя установлены два радиально-упорных шарикопідшипника, воспринимающих радиальные і осевые нагрузки; предварительный натяг регулируют гайкой, стягивающей внутренние кольца.

Валы II...V коробки швидкостей смонтированы на конических роликопідшипниках, что удобно для сборки і разборки; предварительный натяг регулируют нажимными гвинтами 3. Так как валы III і IV — длинные, для них предусмотрена средняя опора.

В левой частини фрикционной муфты 13, реверсирующей рух шпинделя, находится большое число дисков, так как при прямом направлении обертання требуются большие крутящие моменты. Особенностью блоков зубчатых колес є клеевые соединения венцов со ступицами.

Ступица колеса Z= 60 на валу III является диском ленточного тормоза; тяга механізма керування, устанавливая муфту в нейтральное положение, включает тормоз (нажимом на ролик 1).

Конструкція коробки подач токарно-гвинторізного верстата 16К20

Коробка подач верстата - унифицированный узел 16Б20П.070 і является типовой конструкцией закрытой коробки з передвижными блоками.

Связь шпинделя і суппорта верстата для обеспечения оптимального режима різання осуществляется з помощью механізма подач, состоящего из реверсирующего пристроя (трензеля) і гітари, которые осуществляют изменение направления і скорости переміщення суппорта.

Коробка подач закреплена на станине ниже шпиндельной (передньої) бабки і имеет несколько валов, на которых установлены подвижные блоки зубчатых колес і переключаемые зубчасті муфты. В правом положении муфты получает вращение ходовой винт, а в левом її положении (как показано на рисунке) через муфту обгона вращается ходовой вал.

Креслення коробки подач токарного верстата 16к20

1. Коробка подач токарно-гвинторізного верстата 16К20. Скачать в увеличенном масштабе

2. Коробка подач токарно-гвинторізного верстата 16К20. Разрез Б-Б

3. Коробка подач токарно-гвинторізного верстата 16К20. Разрез Г-Г

Схема коробки подач токарного верстата 16к20

Схема коробки подач токарного верстата 16к20. Скачать в увеличенном масштабе

Регулювання коробки подач верстата 16К20

При ремонтi верстата особое внимание следует обратить на правильность монтажа механізма переключения зубчатых колес, смонтированного на плите 38, которая крепится к корпусу 3, коробки подач. Во избежание нарушения порядка сцепления зубчатых колес коробки подач при сборке нужно совместить риски, нанесенные на шестернях 51 і 52.

Коробка передач (сменные шестерни, гітара)

Коробка передач служит для передачи обертання от выходного вала (ось I) шпиндельной бабки на выходной вал (ось II) коробки подач з помощью установки комбинаций сменных шестерен в соответствии со схемами таблицы (рис. 10). Верстат можно налаживать на нарезание различных резьб.

Сменные шестерни К і N монтируются на шлицевых валах і закрепляются болтами 9 через шайбы 8.

Промежуточные шестерни L і М устанавливаются на шлицевой втулке 10 оси 13, закрепляемой при помощи ключа в требуемом месте паза кронштейна 3, который фиксируется гайкой 6.

На торцах сменных шестерен К, L, М, N нанесены (см. упаковочный лист), число зубьев z і модуль т.

При закреплении кронштейна 3 і оси 13 нужно установить сменные шестерни з минимальным радиальным зазором.

Нельзя забывать о регулярной смазке (см. п. 6.2. «Карта змазки») сменных шестерен і втулки 10, которая смазывается через колпачковую масленку 12.

Станина, рейки, ходовой винт, ходовой вал і привід быстрых перемещений суппорта

Натяжение ремня приводу быстрых перемещений суппорта осуществляется регулировочным винтом 3, который контрится гайкой 2.

При чистке ходового гвинта 13 і ходового вала 14 необходимо снять щитки 9 і 10. Для етого нужно отпустить винты 19 і вынуть щитки со стороны заднего кронштейна 18.

Токарно-гвинторізний універсальний верстат 16К20. Відеоролик.

Технічні характеристики токарного верстата 16К20

Наименование параметра	16К20	16К20П
Основні параметри верстата
Класс точності по ГОСТ 8-82	Н	П
Наибольший диаметр заготовки устанавливаемой над станиной, мм	400	400
Высота оси центров над плоскими направляющими станины, мм	215	215
Наибольший диаметр заготовки обрабатываемой над суппортом, мм	220	220
Наибольшая длина заготовки, устанавливаемой в центрах (РМЦ), мм	710, 1000, 1400, 2000	710, 1000
Наибольшее расстояние от оси центров до кромки резцедержателя, мм	225	225
Наибольший диаметр сверла при сверлении стальных деталей, мм	25	25
Наибольшая масса заготовки, обрабатываемой в центрах, кг	460..1300	460..1300
Наибольшая масса заготовки, обрабатываемой в патроне, кг	200	200
Шпиндель
Диаметр отверстия в шпинделе, мм	52	52
Наибольший диаметр прутка, проходящий через отверстие в шпинделе, мм	50	50
Частота обертання шпинделя в прямом направлении, об/мин	12,5..1600	12,5..1600
Частота обертання шпинделя в обратном направлении, об/мин	19..1900	19..1900
Количество прямых швидкостей шпинделя	22	22
Количество обратных швидкостей шпинделя	11	11
Кінець шпинделя по ГОСТ 12593-72	6К	6К
Коническое отверстие шпинделя по ГОСТ 2847-67	Морзе 6	Морзе 6
Диаметр фланца шпинделя, мм	170	170
Наибольший крутящий момент на шпинделе, Нм	1000	1000
Суппорт. Подачи
Наибольшая длина продольного переміщення, мм	645, 935, 1335, 1935	645, 935
Наибольшая длина поперечного переміщення, мм	300	300
Скорость быстрых продольных перемещений, мм/мин	3800	3800
Скорость быстрых поперечных перемещений, мм/мин	1900	1900
Максимально допустимая скорость перемещений при работе по упорам, мм/мин	250	250
Минимально допустимая скорость переміщення каретки (суппорта), мм/мин	10	10
Цена деления лимба продольного переміщення, мм	1	1
Цена деления лимба поперечного переміщення, мм	0,05	0,05
Диапазон продольных подач, мм/об	0,05..2,8	0,05..2,8
Диапазон поперечных подач, мм/об	0,025..1,4	0,025..1,4
Количество подач продольных	42	42
Количество подач поперечных	42	42
Количество нарезаемых різьб - метрических
Количество нарезаемых різьб - модульных
Количество нарезаемых різьб - дюймовых
Количество нарезаемых різьб - питчевых
Пределы шагов метрических резьб, мм	0,5..112	0,5..112
Пределы шагов дюймовых резьб, ниток/дюйм	56..0,5	56..0,5
Пределы шагов модульных резьб, модуль	0,5..112	0,5..112
Пределы шагов питчевых резьб, питч диаметральный	56..0,5	56..0,5
Наибольшее усилие, допускаемое механізмом подач на резце - продольное, Н	5884	5884
Наибольшее усилие, допускаемое механізмом подач на резце - поперечное, Н	3530	3530
Резцовые салазки
Наибольшее перемещение резцовых салазок, мм	150	150
Перемещение резцовых салазок на одно деление лимба, мм	0,05	0,05
Наибольший угол поворота резцовых салазок, град	±90°	±90°
Цена деления шкалы поворота резцовых салазок, град	1°	1°
Наибольшее сечение державки резца, мм	25 × 25	25 × 25
Высота от опорной поверхности резца до оси центров (высота резца), мм	25	25
Число резцов в резцовой головке	4	4
Задня бабка
Диаметр пиноли задньої бабки, мм
Конус отверстия в пиноли задньої бабки по ГОСТ 2847-67	Морзе 5	Морзе 5
Наибольшее перемещение пиноли, мм	150	150
Перемещение пиноли на одно деление лимба, мм	0,1	0,1
Величина поперечного смещения корпуса бабки, мм	±15	±15
Електроустаткування
Електродвигун головного привода, кВт	11	11
Електродвигун приводу быстрых перемещений, кВт	0,12	0,12
Електродвигун насоса СОЖ, кВт	0,125	0,125
Габарити і масса верстата
Габарити верстата (длина ширина высота) РМЦ=1000, мм	2795 × 1190 × 1500	2795 × 1190 × 1500
Масса верстата, кг	3010	3010

Полезные ссылки по теме. Дополнительная информация

  16К20, 16К20Г Паспорт токарно-гвинторізного верстата, (pdf) 3,6 Мб, Скачать

  16К20 Ремонт токарно-гвинторізного верстата 16К20. Часть 1. Общее опис і чертежи вузлів

  16К20 Ремонт токарно-гвинторізного верстата 16К20. Частина 2. Технологічний процес ремонту верстата

  16К20 Ремонт токарно-гвинторізного верстата 16К20. Часть 3. Сменяемые детали