О станках и калибрах - Зигмунд Перля

Стакан, принятый по правильному весу, продолжает свое путешествие к следующей «умной» машине — контролеру-автомату, проверяющему размеры.

Автомат проверяет диаметры стакана в четырех местах, затем длину и расстояние от задней кромки ведущего пояска до переднего среза — всего шесть размеров. Поэтому на машине шесть контрольных позиций, и каждая из них обслуживается механическим «посыльным». Особый рычаг захватывает изделие и после проверки передает его на следующую позицию. Стакан задерживается на 2—3 секунды. За это время автоматические измерительные калибры успевают сделать свое дело. Если размер неправилен, калибры включают электрическое реле; оно приводит в действие специальный механизм и тут же бракует изделие, сбрасывая его в приемник брака.

Такие приемники устроены под каждой позицией, поэтому всегда известно, какие изделия по какому размеру забракованы. Больше этого, каждый приемник разделен на две части, и стаканы, забракованные по слишком большому размеру, падают в одну часть приемника, а забракованные по слишком малому размеру — в другую часть приемника.

Если же стакан благополучно прошел через все шесть позиций, он поступает в приемник годных изделий.

Такие автоматические контролеры идут в ногу с наиболее производительными станками-автоматами. Но появились в нашей стране агрегатные станки, еще более производительные и точные; затем они выстроились в автоматические линии и их производительность увеличилась. Непрерывно возрастают требования и к степени точности изготовления. Скоростная проверка размеров огромных партий деталей с точностью до единичных микронов и даже до долей микрона — вот какие задачи были поставлены именно перед советскими учеными и инженерами-специалистами измерительной техники. И они быстро и точно решили эту задачу путем еще {167} большего привлечения разнообразных электрических устройств в конструкции контрольных механизмов.

Так, например, еще перед Великой Отечественной войной советские изобретатели из Научно-исследовательского бюро взаимозаменяемости откликнулись на появление совершенных станков и поточных линий столь же производительным электромагнитным контрольным автоматом для проверки массовых партии деталей-валиков. Эти детали попадают со станка в магазин, откуда они быстро по одной подаются под головку — щуп измерительного устройства. Если размеры валика остаются в пределах допусков, специальный электрический сортировочный механизм сбрасывает его в приемник годных деталей. А если нет, если допуски не соблюдены? Чтобы ответить на этот вопрос, следует получше вникнуть в устройство автомата. Цилиндрический стержень мерительной головки соединен с опорой качающейся детали, напоминающей коромысло весов. Когда валик проходит под щупом, стержень в зависимости от величины изменения диаметра, детали совершает ничтожные перемещения по своей оси. При этом он «качает» коромысло то в одну, то в другую сторону и оно перекашивается. Пока размер валика остается в пределах допусков, это перекашивание происходит «вхолостую», и валики катятся из-под головки в приемник годных изделий. Но вот диаметр одного из валиков оказался больше допустимого — один край коромысла качнулся побольше и при этом коснулся одного из двух сортировочных контактов. Немедленно срабатывает электромагнитное устройство, открывается заслонка приемника валиков, бракованных по признаку превышения размера, куда и скатывается негодное изделие. Если диаметр валика меньше допустимого, другой край коромысла качнется настолько, что произойдет соприкосновение со вторым сортировочным контактом — откроется другая {168} заслонка, куда скатится изделие, забракованное по» признаку заниженного размера. Получается как будто картина взвешивания на весах с коромыслом, но взвешиваются не граммы или миллиграммы, а миллиметры или микроны. И эта точная сортировка происходит со скоростью в 20 000 валиков за 8 часов — автоматический контролер заменяет нескольких рабочих, не допуская при этом ни одной ошибки. Такой контролер не отстанет от любого станка-автомата или даже от автоматической линии станков, обеспечит их бесперебойную и точную работу.

Мерительная головка автоматического контролера: 1 — контактные винты; 2 — рычаг-коромысло; 3 — мерительный шрифт; 4 — изделие

А вот другой пример. Несколько лет назад, вместе с другими контрольными автоматами, наши машиностроители стали применять созданный советскими изобретателями прибор для проверки 13 размеров поршня двигателя. Сколько размеров — столько же пар световых сигналов на панели прибора. И сколько размеров, столько же подвижных измерительных штифтов «торчат» из своих гнезд. Эти гнезда так расположены по отношению к измеряемому поршню, что когда изделие устанавливается в прибор, оно нажимает на штифты всеми проверяемыми поверхностями.

Если допуски соблюдены, сигналы на панели «молчат». Но вот один из штифтов глубже «дозволенного» ушел в свое гнездо. Это значит, что данный размер недопустимо «полнее» назначенной чертежом величины. Немедленно вспыхивает тот из соответствующей пары сигналов, который как бы предупреждает: «внимание, этот размер больше верхнего допуска!». А если контрольный штифт под «нажимом» проверяемого размера недостаточно «ушел», это значит, что данный размер меньше нижнего допуска; тогда вспыхнет другой из пары сигналов и предупредит, что поршень забракован. Такой прибор заменяет 10—15 контролеров.

До сих пор речь шла о таких автоматических контролерах, которые проверяют уже изготовленную деталь. Они уличают станки в плохой работе уже после того, как эта работа завершена, и недостатки бывает либо трудно, либо вовсе нельзя устранить. Но советские конструкторы измерительных автоматов особенно потрудились над тем, «чтобы создать более «разумных» автоматических контролеров, которые обеспечивали бы точность соблюдения {169} размеров в процессе обработки на станках, чтобы исключить брак готовых изделий.

Существует металлообрабатывающий станок узко специального назначения — на нем шлифуется канавка-жолоб на поверхностях колец для шариковых подшипников. Такой станок так и называется жолобошлифовальный. Точность размеров готового изделия — в пределах до 5 микронов. Очень важно поэтому, чтобы станок, на котором выполняется и начальная «черновая» и отделочная «чистовая» обработка, точно выполнял каждую операцию, не снимая лишнего, пусть самого ничтожного слоя металла. Советские изобретатели приспособили к этому станку контрольный прибор-автомат, который управляет обработкой, «зорко следит» за инструментом, в надлежащее мгновение автоматически переключает станок с черновой обработки на чистовую и выключает его, как только достигнута наилучшая степень точности изготовления.

И когда после этого проверяются размеры кольца, оказывается, что желоба обработаны с поражающей воображение точностью — до 2 микронов.

В 1951 году группа советских инженеров была удостоена высокой награды — Сталинской премии — за создание автоматических контролеров для проверки размеров и сортировки конических роликов.

Плитки — «ловцы» микронов

Строжайшие контролеры всех измерительных средств машиностроителей, инструментов и приборов,— это мерительные плитки.

Для примера возьмем случай проверки переставной предельной скобы.

Двумя наборами плиток составляем оба предельных размера: верхний и нижний. Если скоба правильно отрегулирована, то оба набора плотно войдут в пространство между мерительными стержнями и удержатся в нем. Если промежуток между губками скобы недостаточен, соответствующий набор не пройдет, а если, наоборот, промежуток велик, то набор не удержится и выпадет. С помощью соответствующего набора плиток и специального держателя можно «составить» для пробки точную проверочную скобу, а для кольца — радиусный калибр.

Плитками можно также проверить точность микрометра, миниметра, оптического прибора, воздушного микрометра и контрольных автоматов. {170}

При изготовлении очень точных изделий встречается необходимость в такой же точной их разметке. Для этого изготовляют специальные чертилки. Их опорные поверхности обработаны так же, как и мерительные поверхности калибров. Разметку производят на специально точной плите с помощью набора из тех же плиток.

Получается, что именно мерительные плитки служат машиностроителям, как самые надежные «ловцы» микронов. Как обеспечивается такая высокая надежность?

Мерительные плитки еще больше, чем калибры, боятся колебаний температуры. Специальными нагревательными и охлаждающими установками температура помещений, где изготовляются плитки, регулируется с отклонением не более чем в 1 градус от принятой в качестве нормальной (при производстве точных измерений) температуры в 20 градусов. Но и этого бывает недостаточно для особо точных измерений, так как колебания температуры, меньшие 1 градуса вызывают изменения размеров. В таких случаях приходится определять температуру изделий с точностью до 0,01 градуса и путем расчета вносить поправки в результаты измерения. Даже теплота человеческого тела, передающаяся плиткам во время их изготовления, тоже оказывает заметное влияние на их размеры. Если не принять этого во внимание, то изготовленная плитка пойдет в брак.