книги из ГПНТБ / Сядристый, Н. С. Тайны микротехники

Перед сверлением заготовку кернить нельзя. Сверло под­ вести с едва уловимым, ощущаемым почти интуитивно переко­ сом к центру вращающейся заготовки, и решительно, но пре­ дельно нежно нажать на сверло. Оно, засверливаясь, само ста­ нет в центр заготовки. Но сверло надо вовремя убрать, чтобы оно не успело расточить заготовку и сбиться с центра. Когда центр будет точно намечен, сверло снова подводится к заготов­ ке, но уже строго по центру и без отклонения от оси вращения заготовки. Если станок не имеет никакого биения и точно соблюдены указанные условия, сверло настолько точно само выставляется по центру, что во время сверления его контур остается четким, словно оно находится в состоянии абсолют­ ного покоя. Сверло необходимо периодически вынимать для удаления стружки.

Изготавливалось сверло вручную из высококачественной лобзиковой пилочки. Заточка проводилась при помощи алмаз­ ных брусочков, а также алмазных паст, наносимых на отполиро­ ванные кварцевые пластинки. Окончательно режущие кромки затачивались при помощи алмазной субмикроскопической пудры, наносимой на поверхность стекла, смазанного тонким слоем часового масла.

Угол при вершине сверла равен 85°. Углы, применяемые в обычных переводных сверлах, в данном случае оказываются слишком тупыми: сверло плохо сверлит или сползает в сторону, образовывая под собой подушечку из уплотненного металла.

Готовый корпус обрезался очень острым резцом в два при­ ема. Сначала делался пазик. Стружка в данном случае может и не образовываться, так как происходит пластическое течение металла, резание которого в данных условиях ничем зрительно не отличается от резания мыла или воска. За очень короткое время в нужном месте необходимо углубить резец в блестящую поверхность заготовки до заметного отхода детали от осталь­ ной части заготовки. Но отрезать деталь полностью нельзя. Сначала резцом убирается металл, всплывший по обе стороны пазика, и лишь потом корпус замка отрезается полностью. Если это будет сделано аккуратно, то отрезанная деталь, наэлектри-

60

Замок, размещенный на самом кончи­ ке комариного носа. Увеличено в

22 000 раз

зовавшись при выточке, не упадет, а отскочит и пристанет к лезвию резца. Не притрагиваясь свободной рукой ни к каким железным предметам, необходимо тихо перенести резец под

61

другой микроскоп и снять деталь тонкой стальной иглой. Игла, концентрируя на острие электрические заряды руки, перетянет деталь к себе.

При изготовлении корпуса замка скорость вращения шпин­ деля равнялась 3000 оборотам в минуту.

Читатель, очевидно, заметил, что отверстие в цилиндрекорпусе замка высверливалось сверлом, диаметр которого был равен впоследствии наружному диаметру цилиндра в изготов­ ленном состоянии. Это объясняется тем, что при микровыточке металл очень мягок и оседает при окончательной доводке и обрезке. Отполировать цилиндр подобных размеров практиче­ ски невозможно. Абсолютная чистота его отделки достигалась хорошей заточкой резца. Резец изготовлен из стали английской фирмы «Winkelson». Другие инструментальные стали довести до подобной остроты и чистоты не удалось.

Сборка замка и изготовление других деталей производи­ лось на капроновых подложках. При твердых подложках детали царапаются. Во время работы подложку необходимо перио­ дически протирать ваткой для удаления осевшей микроскопи­ ческой пыли.

Другие детали замка изготавливались стальными резцами неповторяющимися движениями руки. Этим достигается чистота поверхностей. Некоторые срезы производились алмаз­ ными осколками.

Когда изготовление замка было близко к завершению, стало ясно, что можно было уменьшить изделие еще в несколько раз, не применяя никаких сложных приспособлений, опираясь лишь на знание свойств материалов и на точность движений руки. О том, что это возможно, — в следующей главе.

МЕЖДУ УДАРАМИ СЕРДЦА

В 1961 году после только что окончившегося матчареванша чемпиону мира по шахматам Михаилу Ботвиннику в торжественной обстановке вручили маленький кубик, внутри

62

которого под лупой можно было рассмотреть серебряный шах­ матный столик с выставленными на нем 32 шахматными фигур­ ками, сделанными из синей и белой пластмассы. Автор этих работ — уральский мастер Александр Матвеевич Сысолятин. Диаметр фигур равен 0,3 миллиметра, а высота короля и ферзя —0,6 миллиметра.

Посылая подарок Ботвиннику, мастер нарочно поменял местами белого короля и белого ферзя. И хотя фигурки были не больше песчинок, чемпион мира, любуясь изделием, заметил ошибку в расстановке фигур. В благодарственном письме автору шахмат он написал об этом. Тот ответил, что переставил фигурки умышленно, чтобы проверить, насколько внимательно Ботвинник будет рассматривать микроминиатюру. Сообщил также, что фигурки легко поменять местами, так как они стоят на тоненьком слое машинного масла. А не отрываются от доски потому, что почти не имеют веса.

История создания этих шахмат такова. Среди уникальных произведений индийских мастеров есть так называемая «ин­ дийская горошина». Изготавливалась она очень долго. Ее диа­ метр — 17 миллиметров. Горошина полая внутри и разделена на две половинки. Внутри горошины — 40 слоников. Индийцы считают это произведение почти священным.

Уральский мастер решил сделать подобную работу, но еще более изящную, по принципу русской матрешки. В коробочке из органического стекла разместил шарик, равный по диаметру «индийской горошине». Внутри шарика была другая коробочка, а в ней стоял столик с шахматами. Работу мастер начал с наиболее трудного — изготовления фигур. Высота пешек полу­ чилась 0,3 миллиметра, королей и ферзей — 0,6 миллиметра, остальных фигур —0,4 миллиметра.

Микроминиатюра демонстрировалась в Москве на Выстав­ ке достижений народного хозяйства. Как-то на выставку приехали индийские гости. Долго рассматривали фигурки, кото­ рые даже под увеличительным стеклом были едва различимы. Гости были поражены, узнав, что сделал это потомственный шахтер. Они спросили через переводчика: «Наша горошина

63

прячет 40 слоников, а сколько могло бы поместиться в ней таких фигурок?» Сысолятин, присутствовавший при разговоре, при­ кинув на глаз, ответил: «Тысяч шесть, семь». Но стоящий позади индусов парень неожиданно сказал: «Неправильно, товарищ Сысолятин! Я подсчитал. В горошине поместится не меньше 21 тысячи пешек или же 1б тысяч коней — целый

табун!» Но эти шахматы были не единственными. В Харькове

известный украинский мастер Анатолий Петрович Васюренко изготовил подобные шахматы из мамонтовой кости и золота. Не менее удивительным был и тонко выточенный миниатюрный столик, на котором располагались фигуры. Все изделие можно было накрыть колпачком авторучки. Мне посчастливилось уви­ деть эти шахматы после их изготовления. В то время я только начинал заниматься микроминиатюрами, и эта работа произ­ вела на меня незабываемое впечатление. Сейчас же, когда пишутся эти строки, размерная изящность микроскопических изделий, вследствие многолетней работы над ними, уже не поражает воображение так, как когда-то. Могу конкретно пред­ ставить, что эта деталь имеет столько-то микрон, а та — столько-то. Более того, в некоторых случаях микроскопические детали мне изготовить легче, нежели крупные. Ибо, как уже говорилось, при микрообработке легко создаются колоссаль­ ные давления на малых участках обрабатываемой поверхности, то есть обработка производится на очень высоком физико­ механическом уровне.

Например, подкову для блохи я теперь могу изготовить быстрее, чем в кузнице сделают настоящую подкову для коня. Ибо приемы изготовления настоящей подковы, ввиду ее вели­ чины и недостаточно высокого уровня технических средств, в обычной кузнице более примитивны и менее экономичны по расходу энергии. То же самое можно сказать и о шахматах, изготовление которых для меня даже облегчается с уменьше­ нием размера. Ибо при этом я не испытываю особенных трудно­ стей а обращении с деталями, размеры которых малы, а прочность металла до неузнаваемости ослабевает в тех услови­

64

ях, которые создаются при микроскопических масштабах. Поэтому трудности при изготовлении микроскопических шах­ мат появляются лишь при размерах, когда жесткость вытачи­ ваемых фигурок приблизится к тому напряжению, которое воз­ никает на кончике резца при микровыточке. Но такие фигурки уже будут сверхминиатюрными. Под лупой они невидимы.

Но много лет назад, когда для меня существовала трудность обращения с маленькими деталями, а точность руки была недо­ статочна, шахматы Васюренко казались мне чудом. До сих пор помню то удивление и восхищение человеческими возмож­ ностями, которые испытывал, глядя на филигранную миниатюру.

В просторном зале Харьковского Дома народного творче; ства было светло — на улице выпал первый снег. Медленно переводил взгляд с одной художественной работы на другую, мысленно отмечая про себя ту особую, почти всегда присущую произведениям самостоятельных начинающих художников не­ много наивную непосредственность, которую, совершенствуя свое мастерство, стараются сохранить и настоящие профес­ сионалы. Об этой непосредственности у Делакруа есть точное и поэтическое высказывание: «счастливое равнодушие к условностям».

У окна, на красивом столике стоял изящный пластмассовый коробок, хрустально чистый, словно наполненный светом. Вну­ три его на подставке можно было разглядеть выточенный из кости и золота столик величиной с ноготь, а на нем — шахматы. Маленькие фигурки словно растворялись в воздухе. Они излу­ чали тонкий снежный блеск, будто бы предупредительно демон­ стрируя безукоризненность своих едва различимых форм. От всей работы веяло величавым самодостоинством. И даже воз­ дух, окружавший изделие, словно гасил все посторонние звуки, могущие помешать созерцанию этого чуда.

Именно тогда я понял, что любая вещь, с любовью, вдохно­ венно выполненная человеком, приобретает нечто большее, чем ее практическое назначение. Такая вещь приобретает силу нравственного воздействия даже в том случае, если она не имеет прямого отношения к искусству.

65

Позже Васюренко изготовил шахматы еще меньших разме­ ров со столь же удивительным изяществом. Он поместил их в шкатулочку, изготовленную из косточки вишни.

А через полгода я сделал из перламутра и пластмассы шахматную доску с фигурками, расставленными так, что они изображали один из этюдов М. И. Чигорина. Доска с фигур­ ками разместилась в скорлупе просяного зернышка, укреплен­ ной на кончике иглы.

Через шесть лет бакинский мастер, зубной техник по про­ фессии, Акрем Гаджиев тоже изготовил шахматную компози­ цию. На мраморной подставке виден серебряный король, окру­ женный тремя золотыми пешками. На короне короля — две шахматные доски, одна размером в 1 квадратный миллиметр, другая побольше, с полным набором фигур, которые по разме­ рам близки к фигуркам, ранее изготовленным Сысолятиным и Васюренко. Кроме того, Гаджиеву удалось изготовить 8 золо­ тых пешек высотой 0,3 миллиметра каждая. Над композицией он работал три года.

Позже мне удалось изготовить шахматы намного меньших размеров. Вся доска с фигурами может поместиться на одной клетке любой из досок, ранее изготовленных другими микроми­ ниатюристами. Доска свободно могла бы разместиться на торце волоса. Фигурки изготовлены из золота. Их диаметр у основания —14 микрон, то есть 0,014 миллиметра. В современ­ ной технике объемные детали подобных размеров пока не изго­ тавливаются. Фигурки вытачивались при помощи стальных и рубиновых резцов. В маковом зернышке может поместиться свыше 100 тысяч подобных фигурок.

Несколько таких фигурок сделаны исключительно вручную, без часового станка. Для этого золотая микроскопически тон­ кая проволока разрезалась стальным резцом на кружочки и цилиндрики, из которых потом собирались фигурки. Такую про­ волоку разных диаметров легко изготовить, вытягивая ее на огне в стеклянных капиллярных трубочках. Потом стекло страв­ ливается плавиковой кислотой, а проволока остается. Золотые шарики безукоризненной формы можно получить, сжигая на

66

огне спиртовки мелкие золотые опилки. Такие шарики служили для изготовления верхних частей шахматных фигурок. Склеива­ лись фигурки эпоксидным лаком.

Сборку пришлось проводить с учетом пульса. Дело вот в чем. Если положить руку с резцом под объектив микроскопа и сосредоточиться, не затаивая дыхания, чтобы исчезли все посторонние колебания руки, резец будет ритмично колебаться в такт пульсу. Используя лишь часть этих колебаний (ибо по линейным размерам и они в данном случае слишком велики), можно передвигать и собирать детали. Движения руки от пульса надо использовать при самом затухании движения, осторожно, но без закрепощения, пододвигая тикающий резец или манипуляторную иголочку к детали.

Манипуляторы изготавливались из клеток бамбуковой дре­ весины, так как металлические и пластмассовые иголочки наводят электрические поля и микроскопические детали или прыгают в сторону от иголочки или, наоборот, прилипают к ней настолько сильно, что снять их без повреждения невозможно.

Собирая столь микроскопические детали, нельзя надевать на себя синтетическую одежду, так как она усиливает накопле­ ние электрических зарядов в теле и на предметах, к которым прикасаешься. Все предметы и инструменты на столе должны быть заземлены через столик. Подсветки закрываются тепло­ выми фильтрами. Нагрев окружающих деталей и предметного столика сопровождается возникновением движущихся на поверхности предметов микроэлектрических зарядов. И микро­ детали начинают прыгать при прикосновении к ним.

В последнее время, руководствуясь чисто техническим инте­ ресом, я изготовил несколько шахматных фигурок диаметром у основания 6 микрон (0,006 миллиметра) и высотой 8 микрон (0,008 миллиметра). Некоторые микроорганизмы крупнее, чем эти фигурки. Человек, не работающий с микровеличинами, даже не может представить себе подобных габаритов. На фото видна одна из таких фигурок, размещенная на торце обыкно­ венной швейной иглы. Фигурка настолько мала, что кончик иглы выглядит по сравнению с фигуркой как еле округлая сфера.

67

Перламутровая шахматная доска, размещен­ ная в скорлупе проса — просторное поле для шахматной баталии. Вверху—головка спич­

ки. Увеличено в 100 раз.

Фигурка в 3 миллиона раз меньше макового зерна. На 1 милли­ метре длины можно выставить в ряд 166 таких пешек. Простой расчет показывает, что из 1 грамма золота могло бы получиться по одной фигурке почти для всех жителей нашей страны. Совре­ менная техника пока не в силах изготовить подобные объемные детали ни серийно, ни поштучно.

Фигурки вытачивались стальными и рубиновыми резцами собственного изготовления. Резцы на станочке подводились вручную, без суппорта. Рубин затачивался на быстровраща-

68

Самое маленькое на Земле изделие — шахматная фигурка, размещенная на острие швейной иглы. Кончик иглы выглядит как едва округлая сфера. Фигурка по объему более чем в 3 миллиона раз меньше макового зерна. Увеличено по площади в

10 000 раз.

ющемся кожаном диске, смазанном масляной краской (окисью хрома). Диаметр диска — 10 сантиметров, скорость вращения 10 000 оборотов в минуту.

Практически из всех материалов, встречающихся в быту, вручную лишь при помощи микроскопа можно изготавливать фантастически малые детали и изделия, приближаясь к тому пределу, когда изготовление еще более мелких деталей стано­ вится невозможным из-за физико-механических и химических свойств самих материалов. Изготовленная деталь или погибает на глазах из-за окисления, или же ее невозможно перенести даже с места на место, не повредив, так как она уже не имеет никакой жесткости и размазывается, словно маргарин. При микровеличинах размазываются все существующие в быту металлы. И даже стекло по твердости напоминает воск.

69