О станках и калибрах - Перля Зигмунд Наумович (бесплатные серии книг .TXT) 📗
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.
Освоение производства плиток высшей точности является огромным достижением металлообрабатывающей и измерительной техники XX века. В нашей стране успешно решена задача машинного изготовления плиток.
Мерительные плитки обеспечивают достижение в производстве точностей, выражаемых долями миллиметра, до микронов включительно. Из этого следует, что сами плитки должны отличаться исключительно высокой точностью размеров. При их изготовлении допускаются лишь отклонения, которые выражаются десятыми долями микрона или десятитысячными долями миллиметра. Но те измерительные приборы, которые могут улавливать такие отклонения, в свою очередь должны отличаться еще более разительной точностью. Тут уже нужно располагать точностями порядка стотысячных долей миллиметра. В следующем рассказе мы познакомимся с устройством измерительных приборов, применяемых для измерения мельчайших долей миллиметра. {171}
Как проверяются измерительные плитки
Для проверки правильности размеров и гладкости плоскостей особо точных калибров, в частности, плиток, недостаточно точности, обеспечиваемой рычажными и обыкновенными оптическими приборами. Здесь нужна точность до 0,00001 миллиметра и выше. Эта исключительная точность достигается с помощью приборов, в устройстве которых также использованы законы оптики, а именно законы интерференции световых волн. Такие приборы называются интерферометрами.
Из тех сведений об измерительных плитках, которые приведены выше, мы уже знаем, что мерительные поверхности плиток должны представлять собой правильные плоскости, и фактическое расстояние между мерительными поверхностями должно точно равняться проставленному на плитке числу, выражающему величину этого расстояния в миллиметрах.
На практике, однако, редко удается удовлетворить все эти требования. Всегда случаются отклонения от идеальной точности. Величина допускаемых отклонений рассчитывается заранее. Производство плиток налаживается таким образом, чтобы не выходить за пределы этих отклонений, величины которых выражаются десятитысячными долями миллиметра.
100-миллиметровая плитка может иметь отклонение от размера в одну или в другую сторону не больше чем на 0,6 микрона, т. е. это отклонение должно приближаться к длине волны красного луча света из солнечного спектра. Чем меньше размер плитки, тем меньше и допускаемое отклонение. В плитках длиной в 70 миллиметров допускается отклонение не больше 0,45 микрона, т. е. примерно на величину длины волны фиолетового луча света. Самое малое отклонение для наименьших размеров не превышает 0,2 микрона. Наряду с допусками на неточность размера существуют еще допуски на отклонение от параллельности. Эти допуски еще меньше. Наибольший равен 0,4 микрона, наименьший — 0,1 микрона.
