Текст книги "О станках и калибрах"

Автор книги: Зигмунд Перля

сообщить о нарушении

Текущая страница: 6 (всего у книги 14 страниц)

Автоматы-помощники

Чтобы превратить обработанную заготовку, вышедшую из токарного автомата, в готовое изделие, нужно {66} отшлифовать торец его днища, затем самый корпус, потом отфрезеровать внутреннюю резьбу, надеть и запрессовать на изделие кольцо и, наконец, обточить это кольцо. Все эти операции тоже в значительной степени автоматизированы. Наиболее ярко такая автоматизация показана в операциях запрессовки и обточки колец.

Станок, предназначенный для первой операции – запрессовки, оборудован двумя магазинными питателями. В одном из них находятся обработанные заготовки, в другом – медные кольца. Рабочий только загружает и подгружает питатели.

Питатели одновременно подают кольцо и изделие навстречу друг другу. В то мгновение, когда они встречаются, специальный толкатель вгоняет изделие в кольцо, которое как бы наползает на свою канавку; тут же приходят в движение восемь обжимающих губок: они обжимают кольцо и вминают его в глубину канавки.

Во время этой операции изделие неподвижно. Но как только обжимные губки закончат свою работу, оно как бы оживает. Подгоняемое толкателем, оно проходит через особое приспособление – протяжную матрицу с отверстием под окончательный размер кольца. Теперь уж кольцо плотно «усаживается» в свою канавку. Но изделие не останавливается, так как все тот же толкатель продолжает его гнать, выталкивает из матрицы и посылает в приемник.

Теперь надо обточить запрессованное кольцо. На помощь приходит очередной станок-автомат. Питатель его устроен наподобие механической руки. Эта рука подает изделия к патрону станка. Сжатый воздух закрепляет изделие на шпинделе. Затем сжатый воздух автоматически выключается, а рука-питатель возвращается в прежнее положение. За это короткое время обточка кольца заканчивается, прекращается вращение изделия. Патрон, в котором оно было зажато, освобождает его, а сжатый воздух выталкивает готовое изделие из патрона в наклонный жолоб. И пока изделие скользит по жолобу в приемник, рука-питатель неутомимо продолжает свою работу, резец обтачивает кольцо и весь цикл обработки повторяется без малейшего вмешательства человека.

«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.

Глава IV. ЧУДЕСНЫЕ ЛИНИИ

Следующий шаг

Итак, машиностроители сначала обзавелись механическим «помощником», не так уже давно – электромеханическим, и, наконец, появился «помощник» автоматический. Но потребность в увеличении производительности снова резко возросла. Великая Отечественная война и затем всенародная борьба за выполнение грандиозного плана послевоенной пятилетки требовали решительного улучшения средств производства и нового, еще большего увеличения производительности труда. На основе широко развернувшегося социалистического соревнования большие победы в этой области одержаны отрядом советских станочников и станкостроителей-новаторов.

Если на станках работали одиночные резцы, рационализаторы увеличивали их число и включали в одновременную работу несколько одинаковых или различных инструментов.

Если на станке обрабатывалась только одна деталь, рационализаторы изобретали и прилаживали к станку приспособления, которые умножали число обрабатываемых изделий.

Если станки не были автоматическими, рационализаторы показывали, как простейшие добавления к устройству станка – зажимные приспособления, упоры-остановы, механические пускатели – частично автоматизируют станок, освобождают руки, глаза, внимание рабочего для другой работы.

Можно привести великое множество примеров, когда стахановцы-рационализаторы и изобретатели сами совершенствовали свои станки, многократно увеличивали их производительность. Они доказали, что и самый {74} обыкновенный станок можно сделать чудесной машиной. Нужно только пытливо изучать все возможности станка, тщательно их продумать и затем повседневно, настойчиво искать пути увеличения производительности станка и своей собственной работы.

Во многих случаях стахановцы-станочники совершенствовали устройство станков-полуавтоматов, превращая их в полные автоматы. В таких станках вся обработка изделия выполнялась автоматически, но зажимать изделие для обработки и снимать его со станка приходилось рабочему. То, чего не смогли сделать конструкторы, создавшие эти станки, сделали разум и умелые руки стахановцев-изобретателей и рационализаторов.

В цехах многих машиностроительных и металлообрабатывающих заводов нашей страны неавтоматические станки составляли большинство. Поэтому творческая работа изобретателей и рационализаторов имела (и имеет) огромное значение: она большими шагами двинула вперед советское машиностроение. Наши конструкторы создали десятки новейших станков. На этих станках возрастали скорости обработки, множилось количество одновременно работающих инструментов, увеличивалось число обрабатываемых изделий, и все меньше и меньше в работе станка участвовали руки рабочего.

И тогда советские станочники сделали следующий шаг в области автоматической обработки.

Представим себе, что все станки в цехе работают автоматически. Как будто тогда и весь цех можно назвать автоматическим! Верно ли это? Нет, неверно! Ведь по-прежнему нужно, чтобы за каждым из этих станков или за небольшой группой станков наблюдал рабочий, чтобы он подавал заготовки, а другие рабочие передавали изделия от станка к станку и следили, чтобы ничто не тормозило работы станка, не создавало затора. Нужно было сделать так, чтобы станки обслуживались приборами, чтобы эти приборы даже «наблюдали» за ними, чтобы целые линии станков работали как один огромный автомат, от начала до конца изготовляющий сложное изделие.

Этот, следующий, шаг к новым чудесам в станочной обработке уже сделали станочники-рационализаторы нашей страны.

Началось с того, что рабочие, передовики социалистического соревнования, мастера своего дела, путем разумной {75} и тщательной организации своего рабочего места и труда добились возможности обслуживать не один, а два и более станков.

Этот опыт быстро распространился на предприятиях нашей страны. И тогда из среды станочников выдвинулись особо талантливые люди, творцы-изобретатели, стремящиеся увеличить число обслуживаемых станков, поуже не только за счет рационализации труда, а за счет усовершенствования станков и механизации связи между ними.

На шарикоподшипниковом заводе имени Л. М. Кагановича кольца подшипников обрабатывались на токарных полуавтоматах. Это первоклассные станки. Каждый такой станок без вмешательства человека выполняет девять сложных операций – девять инструментов по очереди обрабатывают изделие. Но заготовка кольца надевалась на шпиндель рабочим; ему же приходилось снимать изделие со станка.

Тогда один из работников этого завода приспособил к станкам «механические руки», которые ставят на место заготовку кольца, снимают обработанное изделие, передают его и надевают на шпиндель второго станка для окончательной обработки. Они же снимают уже изготовленное кольцо и подают в приемный жолоб-лоток.

На том же заводе четыре шлифовальных станка последовательно обрабатывали ролики подшипников. На каждом станке выполнялась только одна операция. Ролики передавались от станка к станку вручную. В процессе работы было замечено, что ролики не падали в приемник изделий, а по инерции, полученной от вращения, выбрасывались с большой силой. Оседлать эту силу, заставить ее помогать станкам – такую задачу поставил перед собой изобретатель. И решил ее с успехом. Он соединил четыре станка трубками. Ролик, выброшенный из-под шлифовального инструмента первого станка, попадал в трубку, соединенную со вторым станком. Один за другим изделия набивались в трубку, толкали передние ролики, заставляя их двигаться от станка к станку. Так четыре станка как бы срослись в один.

Так получилось, что многостаночники в конце концов превращали ряд станков, занятых различными операциями изготовления одного изделия, как бы в единый огромный станок. {76}

Движение многостаночников, возникшее незадолго до начала Отечественной войны, широко развернулось в машиностроительной промышленности.

Все смелее становились наши многостаночники, их техническое новаторство делалось все более дерзким и глубоким.

В предвоенные годы на Сталинградском тракторном заводе рабочий И. Иночкин обратил внимание на то, что многочисленные, но однообразные вспомогательные операции обработки на пяти разобщенных станках одной из деталей гусеницы трактора требуют слишком большого времени и физического труда. Иночкин поставил перед собой трудную задачу – превратить все пять станков в единое, автоматически работающее устройство, которое без промежуточного вмешательства человека, а значит и без потерь времени и затраты физического труда, обрабатывало бы самую ступицу, насаживало бы на нее другую деталь – бандажное кольцо, затем выполняло следующие конечные операции и выпускало {77} изделие в готовом виде. И он решил эту задачу, превратил все пять обычных станков своего участка в «разумные» машины, механически принимающие обработанные изделия из промежуточных магазинов, выполняющие очередные операции обработки и передающие их от одной к другой. По сути дела, связанные воедино, эти пять станков представляли собой первую в мире автоматическую линию – небольшой цех-автомат, обслуживаемый одним рабочим и одним наладчиком.

На помощь передовым станочникам пришли инженеры-новаторы. Опираясь на опыт рационализаторов, они конструировали новые и новые приспособления и устройства.

Так, например, еще в годы войны на Уральском вагоностроительном заводе появился «автоподручный» – на редкость простое и «умное» электрическое устройство, позволяющее рабочему-многостаночнику на расстоянии видеть и наблюдать за работой многих обслуживаемых станков. Этот электрический помощник станочника был создан молодыми советскими инженерами.

Основа этого прибора – светофор, оборудованный звуковой сигнализацией, своего рода «зеркало» работающей группы станков. Оно соединено с электрическими механизмами-регистрами, смонтированными на каждом станке. «Автоподручный» управляет всеми движениями станка, меняет число оборотов шпинделя, переключает ход, останавливает станок. Рабочий только закрепляет изделие (если станок неавтоматический), подводит режущий инструмент и настраивает регистр на обработку по заданным размерам. Остается только включить двигатель станка, и «автоподручный» сам будет следить, чтобы все было в порядке.

Вот тут-то и начинается работа «зеркала». Регистр все время сигнализирует светофору-«зеркалу», как идет работа. Если все в порядке, «зеркало» ничего не отражает и светофор «молчит». Только за 30 секунд до окончания операции раздается громкий сигнал, и тут же в «зеркале» загорается зеленая цифра – номер станка. Это значит, что за оставшиеся полминуты рабочий обязан подойти к станку, снять изделие и установить заготовку. Если рабочий опоздает, то в момент окончания операции прозвучит еще один сигнал – спокойный зеленый цвет номера станка на светофоре изменится на тревожный {78} красный, точно упрекая рабочего в невнимании. Станок замрет, перестанет работать.

В те же годы большие успехи наших станочников и специалистов автоматики позволили шагнуть далеко вперед по пути к полной автоматизации машиностроения. Уже существовал цех, в котором отдельные станки были установлены так, что каждое изделие в процессе обработки совершало свой путь по определенной кратчайшей линии. Над линией – мост-эстакада, по которому передвигались электрифицированные механические «руки». Они «внимательно» стерегли момент, когда станок закончит операцию. В то же мгновение «руки» цепка схватывали деталь и точным движением устанавливали его на следующем станке. И так от станка к станку...

В начале линии подающий лоток «отпускал» первому станку грубую заготовку, а в ее конце – с последнего станка – сходила и укладывалась в приемный магазин, полностью изготовленная деталь.

Но разве где-нибудь в линии не могла произойти какая-нибудь неточность и вызвать брак по размерам ил» по весу?

Конечно, могла! Только такому изделию не суждено было дойти до конца линии. Оно автоматически выключалось из процесса обработки. И делали это удивительные машины, автоматические контролеры, о которых будет рассказано ниже.

Система световых и звуковых сигналов помогала диспетчеру и наладчикам управлять линиями станков, обеспечивать бесперебойность их работы.

* * *

Но несмотря на все эти успехи еще многого надо было добиться для наиболее совершенной автоматизации металлообработки и машиностроения. Ведь во всех случаях, с которыми мы ознакомились, автоматизация коснулась лишь подачи заготовок, крепления их на рабочих позициях, передачи с одной позиции на другую и приема готовых изделий. Но станки оставались те же, их только по возможности приспосабливали к условиям работы в единой автоматической линии. А эти условия требовали, большего, именно – специально устроенных станков, на много более производительных. Все устройство этих новых станков должно было заранее быть приспособлено {79} к участию в автоматическом производственном процессе. И советские инженеры создали такие совершенные машины.