На втором опытном образце Т-60 вместо ДШК установили скорострельную 20-мм пушку ШВАК-танковая с длиной ствола 82,4 калибра, созданную в рекордно короткий срок в ОКБ-15 совместно с ОКБ-16 на основе крыльевого и турельного вариантов авиапушки ШВАК-20. В ее конструкции использовалась схема вооружения, разработанная в ОКБ-16 для 37-мм авиапушки НС-37, а ствол был заимствован от мотор-пушки МП-20.
Легкий танк Т-60.
Технический контроль изготовленных танков на заводе № 38. Киров, 1942 год.
Доработка пушки, в том числе и по результатам фронтового применения, продолжалась параллельно с развитием ее производства. Поэтому официально ее приняли на вооружение только 1 декабря, а 1 января 1942 года она получила обозначение ТНШ-1 (танковая Нудельмана — Шпитального) или ТНШ-20, как ее стали называть позже. Разрабатывался и вариант THLU-2 с большей мощностью выстрела, но его не довели до производства.
Для удобства наведения пушка размещалась в башне со значительным смещением от ее оси вправо, что заставило вводить поправки в показания телескопического прицела ТМФП-1. Табличная дальность прямого выстрела достигала 2500 м, прицельная — 7000 м, темп стрельбы—до 750 выстр/мин, масса секундного залпа бронебойными снарядами — 1,208 кг. При определенных навыках можно было вести и одиночную стрельбу. Пушка имела ленточное питание емкостью 754 снаряда (13 коробок). Выброс стреляных гильз из башни наружу осуществлялся через трубку газоотвода под бронировку ствола, а звеньев лент — по направляющей на днище танка, при этом они рассыпались и практически не могли заклинить системы управления. В состав боекомплекта входили осколочно-трассирующие и осколочно-зажигательные снаряды со взрывателем мгновенного действия и бронебойно-зажигательные снаряды с карбидовольфрамовым сердечником и высокой начальной скоростью V>0=815 м/с, что позволяло эффективно поражать легко- и среднебронированные цели, а также пулеметные точки, противотанковые пушки и живую силу врага. Введение впоследствии подкалиберного бронебойно-зажигательного снаряда повысило бронепробиваемость до 35 мм. Как следствие, Т-60 мог бороться на малых дистанциях с немецкими средними танками Pz.HI и Pz.IV ранних вариантов при стрельбе в борт, а на дистанциях до 1000 м — с бронетранспортерами и легкими САУ.
Не сразу удалось добиться безотказности работы пушки из-за перекоса снарядов и заклинивания ленты в питающем рукаве. Этой проблемой в условиях острого дефицита времени занимались на заводе № 37 Н.А.Астров, Н.А.Попов, А.А.Тарасов. Решить ее удалось буквально за несколько дней. Испытания усовершенствованной пушки ШВАК-танковая на Т-60 в сентябре 1941 года прошли успешно.