«Зрячие» станки

We use cookies. Read the Privacy and Cookie Policy

«Зрячие» станки

Больше двух столетий назад супорт заменил руки рабочего-станочника. Резец зажала механическая рука {67} станка. Она, мы уже знаем, оказалась выносливей руки человека. Затем число механических рук станка было умножено, число инструментов в супорте увеличено, даже число супортов удвоилось и утроилось — станок стал многоруким. И, наконец, удалось автоматизировать движение этих механических рук. Движения их стали еще более быстрыми и точными, производительность возросла, а качество изделий стало еще лучше. В наше время во многих случаях рукам рабочего-станочника отведена скромная роль: во-время нажать кнопку управления станком, либо добавить материал в питатель станка, либо убрать уже обработанные станком детали.

Автоматизация освободила руки рабочего, но не его глаза. Во многих случаях только они должны подсказать рабочему, как вести обработку, чтобы точно были выдержаны размеры детали по чертежу, и достаточно ли качественно изготовляется деталь. Но и самый наметанный глаз квалифицированного станочника может ошибиться, когда изделия обрабатываются с точностью до тысячных долей миллиметра.

Но если глаза даже не ошиблись и точно уловили мгновение, когда следовало остановить инструмент, все равно возможна ошибка.

Ведь как ни быстро происходят мыслительные процессы в мозгу человека, все же, пока глаза передадут свои впечатления мозгу, пока он передаст приказ рукам и руки его выполнят, пройдут какие-то мгновения. А в течение этого ничтожного времени обработка изделия будет продолжаться, размеры и очертания его будут изменяться.

Заменить глаза станочника механическим «глазом», который бы точно, без ошибки улавливал размеры, очертания изделия и автоматически управлял движением инструмента во времени, — вот новая задача, которая встала перед станочниками.

Существует ли такой механический «глаз» или его нужно изобрести? Оказывается, существует и уже широко применяется в технике. Оставалось лишь как можно лучше приспособить его к станку, создать «зрячий» станок.

В технике этот «глаз» называется не «механическим»,— а «фотоэлектрическим». Существа дела это не меняет: так как свои приказы глаз передает через систему механизмов, — значит, его можно назвать и «механическим». {68}

Это — особый прибор, который называется фотоэлементом. Свет, падающий на фотоэлемент, возбуждает в электрической цепи прибора электрический ток, который течет по проводам все время, пока продолжается освещение прибора. Сила тока возрастает или падает в зависимости от большей или меньшей освещенности фотоэлемента. Вот на этом свойстве фотоэлемента и основано устройство механического глаза.

Фотоэлемент широко применяется в нашей жизни. Звуковое кино, передача изображений на расстояние, автоматическая сигнализация — во всем этом фотоэлемент нашел свое применение.

Рабочие механизмы связаны с очень чувствительным реле — электромагнитным прибором, настроенным так, что с уменьшением или увеличением тока до определенного уровня реле тут же «срабатывает». Это слово означает, что прибор либо замкнет, либо разомкнет электрическую цепь. В первом случае начнет действовать механизм управления каким-либо движением, во втором случае этот механизм выключится и движение либо изменится, либо прекратится.

Применяя фотоэлемент, конструкторы добиваются необъяснимых, чудесных, на первый взгляд, явлений.

Ползун быстроходного пресса, штампующего детали кузова автомобиля или самолета, работает с большой скоростью. Отдельные металлические листы, служащие заготовками, подаются под штамп вручную. Рабочий должен успеть, пока ползун взлетает вверх, подать на стол пресса новый лист. Это движение нужно сделать очень быстро и очень осторожно, чтобы руки рабочего не оказались слишком близко к ползуну. Один миг запоздания — и могучий ползун расплющит руки рабочего. Рассчитывать только на внимание нельзя, на работе возможны всякие случайности: что-то на мгновение задержит движение рабочего, и несчастье неизбежно. Конечно, можно оградить опасное место так, чтобы руки рабочего не могли попасть под ползун. Но такое ограждение, несомненно, помешает работе. Значит, надо придумать какую-то иную ограду, которая надежно охраняла бы руки рабочего и в то же время не мешала работе. И тут на помощь работникам техники безопасности пришла техника фотоэлемента. {69}

Надежным ограждением служит пучок света, направленный на фотоэлемент. Ограждение расположено так, что под ним свободно проходит заготовка. Но если руки рабочего последуют за ней слишком далеко и окажутся в угрожающей близости от уже летящего вниз ползуна, луч света разорвется, освещенность фотоэлемента мгновенно уменьшится, реле в цепи фотоэлемента сработает, двигатель станка выключится, и ползун замрет, будто перед невидимым препятствием. Так работает механический глаз.

Применение фотоэлемента для контроля и сигнализации многообразно: фотоэлемент как привратник-невидимка раскрывает ворота гаража перед быстро въезжающим автомобилем, распахивает двери перед посетителем, останавливает поезда перед внезапно возникшим препятствием, считает и сортирует изделия... Естественно, что у станочников возникла мысль: нельзя ли приспособить фотоэлемент к станку так, чтобы он заменил глаза рабочего, чтобы станок сделался «зрячим»?

Изобретатели и конструкторы стали создавать одну за другой конструкции «зрячих» приспособлений и станков. Это чудесные «умные» механизмы и машины, автоматически выполняющие такие работы, которые казались немыслимыми без вмешательства человека.

До сих пор речь шла об изготовлении деталей с прямыми очертаниями — цилиндров, плоскостей, конусов. Движения инструмента или изделия при такой обработке довольно просты. Но не всегда детали машин бывают такими простыми: бывает нужда и в изделиях с криволинейными фасонными очертаниями. В таких случаях приходится так приспосабливать движения супорта с инструментом или стола станка, чтобы в разных местах с поверхности изделия снимались и разные по толщине слои металла. Изделия с фасонными очертаниями приходится обрабатывать на разных станках — на токарных и фрезерных. Специальные приспособления — шаблон или копир — заставляют инструмент повторять очертания изделия по чертежу и точно его обрабатывать. Станки эти называются копировальными. Им дали такое название потому, что инструмент в своем движении копирует линию профиля шаблона или копира. Именно такой станок впервые был создан А. К. Нартовым. Следуя по линии профиля копира, резец снимает стружку и воспроизводит на {70} заготовке такие же очертания, копирует их. Но тут возможны всякие погрешности: и пружина может неточно сработать, и кромка копира износится, и очертания изделия могут получиться неправильными. А рабочий не заметит этой неправильности, будет продолжать обработку, изделие выйдет в брак.

Чтобы избежать этого, станкостроители прибегли к помощи фотоэлемента, который управляет движением резца и как бы следит за тем, чтобы очертания изделия точно совпадали с очертаниями копира.

На салазках супорта в застекленной рамке помещается копир, изготовленный из непрозрачного материала. Сверху от источника света на кромку копира направляется световой кружок очень малого диаметра — яркая световая точка. Под рамкой находится фотоэлемент, электрическая цепь которого связана с механизмом движения супорта.

Пучок световых лучей падает на рамку в точку начала профиля копира. Яркий глазок внимательно следит за линией профиля, послушно следуя всем его изменениям. А резец или иной инструмент станка так же послушно обрабатывает изделие, точно воспроизводя все извилины фасонного профиля.

Существуют, ставшие уже обычными, копировально-фрезерные станки. Эти станки не «зрячие», скорее, наоборот, их можно назвать «слепыми». «Палец» копирующего механизма, точно ощупывающая рука слепого, скользит по контурам образца-эталона изделия. Все движения «пальца» через систему рычагов передаются фрезе, и она воспроизводит из металла заготовки точно такое же изделие. Копировальный станок тоже следует отнести к «умным» машинам. Но еще «умнее» копировально-фрезерный станок с механическим глазом, не «слепой», а «зрячий» станок.

Конструкция его разработана советскими инженерами. Световой «глазок», как и в токарно-копировальном станке, на этот раз скользит не по кромке шаблона, а по линиям чертежа изделия. Станок «читает» чертеж. Все «зрячее» устройство станка жестко связано с фрезой, которая и воспроизводит контуры изделия. «Глаз» станка устроен так, что при малейшей попытке светового кружка уклониться от линии чертежа механизм срабатывает, заставляя кружок вернуться на точный путь, указанный ему глазом. {71}

Советские станкостроители одержали много побед на пути к созданию наиболее совершенных станков. В 1951 году еще одна группа советских инженеров была удостоена высшей награды — Сталинской премии за создание уникального электрокопировального токарно-винторезного станка.

Советский копировально-фрезерный полуавтомат. Управление работой станка с помощью электронных устройств по системе, созданной советскими изобретателями

Изобретатели-станочники постепенно вооружают механическим глазом многие станки. Конструкторы добиваются того, что станок замечает микроскопически малые неровности, оставшиеся на точных плоскостям, и снимает их, сглаживая поверхность. Тот же прибор на шлифовальных и других доводочных станках улавливает момент, когда нужно выключить инструмент, чтобы не «запороть» деталь. Доводочной обработкой снимают тончайшие стружки; достаточно, например, допустить лишних два-три оборота шлифовального круга, и изделие выйдет в брак. Рабочему то и дело приходится останавливать станок {72} и проверять размеры детали. Механический «глаз» освобождает рабочего от такой потери времени, неотступно следит за размером изделия и стережет, чтобы не было отступления от чертежа. В то мгновение, когда этот размер достигнут, прибор выключает движение инструмента. Точность, с которой в этом случае механический глаз измеряет изделие, доходит до одного микрона.

*  *  *

Все эти удивительные достижения техники станкостроения, основанные на всесторонней электрификации и автоматизации рабочих процессов, наиболее полно выражены только в конструкциях советских станков. В западных странах капиталисты-промышленники стремятся предельно увеличить свои прибыли путем выжимания из станка наибольшей производительности за счет сил и здоровья рабочих. Это стремление выражено и в конструкциях станков.

Совсем недавно в цехах некоторых американских машиностроительных заводов можно было наблюдать более чем странную картину перед станком «танцевал» рабочий. Извиваясь всем корпусом, он выделывал руками и ногами повторяющиеся движения какой-то судорожной пляски. Эти движения следовали одно за другим с невероятной быстротой, струйки пота стекали с лица рабочего.

И только при ближайшем рассмотрении оказывалось, что рабочий «танцует» по самой настоящей неволе. Вместо пояса на нем был надет... обыкновенный хомут, связанный с револьверным супортом станка. Станок работал, руки и ноги рабочего управляли многочисленными рукоятками и педалями, которые в свою очередь управляли, движениями различных частей машины. Рабочий-станочник превратился в механический придаток машины, в ее раба. Рабочие окрестили этот станок «чарльстоном» — так называется американский танец, состоящий из нелепых, быстрых и судорожных движений.

Совсем другое дело — советские станки. Рабочий у полностью электрифицированного и автоматизированного станка — подлинный хозяин машины. Он заботливо и внимательно наблюдает за ее работой, тщательно следит за стрелками-указателями приборов, во-время предупреждает возможность брака или перебоя в работе. Ему не {73} приходится физически напрягаться, работать через силу. Управление современным советским станком — это работа ума, а не силы. Нужно только знать станок, все его механизмы, чтобы лучше видеть пути для улучшения и ускорения работы станков, для увеличения их производительности. И советские станочники решают эти задачи наилучшим образом. Успехи советских станкостроителей позволили изготовлять с высокой производительностью и точностью самые сложные изделия.