Зигмунд Перля - О станках и калибрах
Еще в начале XX столетия для тончайших измерений в физике понадобилась единица измерения пространства, с помощью которой можно было бы выражать величины расстояний между атомами внутри вещества, длины световых волн и, особенно, рентгеновых лучей. Такая единица измерения была установлена размером в одну десяти-миллионную миллиметра — ее назвали «ангстрем». Так, например, длину волны красного света кадмия, равную 0,644 микрона, удобнее выразить в ангстремах: 6,44 ангстрема. Казалось, что применяемые в технике измерительные приборы никогда не «дойдут» до такой точности. Однако в наше время показания наиболее чувствительных рычажно-оптических приборов и воздушных микрометров можно выразить и в ангстремах. В самом деле, ведь 0,000025 миллиметра — это 250 ангстремов.
Остановилась ли на этом техника измерительного дела в (машиностроении? Практически, да! Даже для самых тонких измерений в промышленности нет нужды в большей точности. Но возможности измерительной техники позволяют еще и еще увеличивать степень точности.
Как-то недавно в американских газетах и журналах появилась крикливая реклама одной фирмы, занимающейся производством измерительных приборов для промышленности. На все лады расхваливался новый рычажно-оптический прибор, в котором изменение проверяемого размера отмечалось перемещением указателя по шкале на расстояние, которое было в 6 000 000 раз больше. Так как глаз опытного наблюдателя-контролера довольно легко мог «отметить» перемещение указателя на 1/4 миллиметра, то это означало, что можно было осуществлять измерения с точностью до 1/24 000 000 миллиметра, или до 0,4 ангстрема (приближенно).
Но так случилось, что и у нас в СССР понадобился прибор такого же назначения, но еще более точный. И в научно-исследовательском бюро взаимозаменяемости было создано измерительное устройство, в котором каждому микроскопическому изменению размера соответствовало перемещение указателя по шкале на расстояние в 12 000 000 раз большее. Американская сверхточность была превзойдена в два раза. Если бы возникла практическая необходимость, советский прибор мог бы измерять с точностью до 1/48 000 000 миллиметра, или до 0,2 ангстрема. Величина этой точности в 1 500 000 раз меньше толщины человеческого волоса. {163}
Так наступило время, когда возможная точность измерения не только не отстает от точности изготовления деталей машин, но и намного опережает ее.
Машиностроители искали и находили много других способов точного измерения, особенно для затруднительных случаев, когда измеряемая величина трудно доступна или вовсе недоступна с помощью обычных инструментов и приборов. Они применяют для этой цели электрические и электромагнитные способы измерения и даже рентгеновские лучи и технику ультразвука. Рассказа обо всех этих чудесах измерительной техники нет в этой книжке. Автор не ставил перед собой цель описывать все виды измерительной техники или подробно растолковывать устройство тех приборов, о которых шла речь. Исключение сделано лишь для очень распространенных измерительных инструментов и приборов, которыми приходится пользоваться на каждом шагу в цехе, в мастерской.
Но о роли электричества в измерительной технике машиностроителей следует рассказать подробнее. Электричество оказалось наибольшей силой в деле создания высокопроизводительных автоматических линий станков. И оно же наилучшим образом приспособило к этим линиям измерительную технику, позволило создать «автоматических контролеров», сверхбыстрых и сверхточных.
Автоматические контролеры
Еще 200 лет назад понадобилось ускорить процесс проверки весов и размеров таких массовых изделий, как снаряды-ядра или монеты. Здесь нельзя было допускать выборочную проверку — надо было взвесить каждую монету или обмерить каждое ядро. А для этого нужно было много контролеров и много времени.
К XVIII столетию относится появление специального станочка для проверки размера ядер с постоянным кольцевым калибром и двумя наклонными поверхностями: если ядро проходило сквозь кольцо, оно тут же скатывалось по одной поверхности в кучу годных, принятых снарядов; если ядро не проходило сквозь кольцо,— легкое движение контролера скатывало его по другой поверхности в кучу негодных, непринятых снарядов. Такое приспособление намного ускоряло работу контролеров. {164}
А в XIX столетии появились проверочные машины для сортировки монет по весу. К этому времени один рабочий контролер сортировал вручную только 8 000 монетных кружков в день, а с помощью машин удалось поднять производительность его труда до 30 000 монет в день.
Чем больше совершенствовался и ускорялся процесс металлообработки, тем острее становилась потребность в ускорении и повышении точности проверки изделий. Чаще появлялись все более удачные самодействующие механические устройства для проверки массовых металлических изделий, таких, например, как шарики, гильзы ружейных патронов.
В XX столетии, когда появились станки-автоматы, положение стало еще более трудным. Ведь контролер, «вооруженный» предельным калибром или каким-нибудь универсальным измерительным инструментом, никак не мог справиться с измерением быстро накапливающихся изделий, требующих придирчивой точной проверки. Но дело не только в скорости проверки, но и в ее точности. Даже самый квалифицированный контролер может ошибиться — ему и зрение изменит, и рука дрогнет, и усталость скажется. Нет-нет, а проскочит в партию годных негодная деталь и повлечет за собой заторы в сборке или — еще хуже — перебой, аварию в работе машины. И тогда наиболее остро понадобились автоматические контролеры.
Чисто механические устройства уже не могли решить задачу — столь быстрая и точная работа требовалась от автоматических контролеров. На помощь таким устройствам пришла мгновенная и точная чувствительность, электрического тока. Электромеханические измерительные автоматы были поставлены рядом со станками-автоматами и полностью решили задачу быстрого и точного контроля.
Так, например, при изготовлении снарядных стаканов важно проверить не только размеры готового изделия, но и его вес: лишний грамм или нехватка одного-двух граммов отразится на качестве выстрела. Снаряд даст перелет или недолет, и выстрел будет сделан напрасно.
И тут на помощь пришли автоматические контролеры, работающие с такой же скоростью, как и автомат-станок.
За последним станкам, участвующим в обработке снарядов, стоит автомат-контролер веса снарядов. По {165} внешнему виду эта машина напоминает обыкновенную карусель. Вокруг центральной, неподвижной стойки карусели вращаются коромысла весов. На внешнем конце каждого коромысла длинная «люлька». Коромысло снабжено указателем, острие которого входит в спиральные направляющие канавки на центральной стойке карусели. Таких канавок три. Они-то и заменяют гири весов.
Вот внешний конец коромысла проходит мимо питателя. В этот миг из жолоба в люльку коромысла падает готовый снаряд. Люльки следуют безостановочно друг за другом и в каждую из них автоматически подается очередной снаряд.
Почти одновременно второй конец коромысла входит в одну из трех канавок. Если вес стакана не больше и не меньше заданной величины, указатель коромысла выбирает среднюю канавку-«гирю»; если вес превышает норму, указатель поднимется выше и войдет в верхнюю канавку; если же вес стакана окажется ниже, указатель опустится в нижнюю канавку.
Что же происходит после того как острие указателя войдет в спиральную канавку? Теперь уже коромысло полностью подчинено «гирям»-канавкам: указатель скользит по ним, и угол наклона коромысла зависит от того, куда указатель направлен. Там, где кончаются канавки, находится и место разгрузки люлек от стаканов.
В нижней части каждой люльки торчит стержень-палец. На конечном участке канавок этот палец встречает на своем пути три механических сбрасывателя. Они расположены в нижней части карусели. Первый — ниже двух следующих, и тут же под ними пристроен жолоб для приемки снарядов слишком большого веса. Второй слегка выше первого, и именно под ним находится жолоб, принимающий годные снаряды. Третий слегка выше второго, а под ним — жолоб для приемки снарядов слишком малого веса.
Предположим, что указатель скользит по верхней канавке. Это значит, что внешний конец коромысла опустит люльку в самое нижнее положение. На полной скорости палец споткнется о первый сбрасыватель, люлька повернется книзу, стакан выпадет... в жолоб для изделий, бракуемых по слишком большому весу. Если указатель скользит по средней канавке, палец пронесется над «первым сбрасывателем, но споткнется о второй: годный {166} стакан упадет в главный жолоб и покатится к следующей контрольной машине. Если же указатель скользит по нижней канавке, палец не заденет ни первый, ни второй сбрасыватели, но споткнется о третий и вывалит стакан из люльки в жолоб для изделий, бракуемых по малому весу.
