книги из ГПНТБ / Муслин Е.С. Металл меняет форму
.pdf
тизировать производство. Чтобы идею осуществить, нужно было бы избавить черновые проходы от свойст венных им тяжелых нагрузок. Можно ли это как-нибудь сделать? Оказывается, можно, совместив, например, токарную обработку с газопламенной, вернее с плазмен ной. Вспомните, как легко, почти без всяких усилий газопламенные резаки вырезают детали из толстых сталь ных листов. К сожалению, ацетиленокислородное пла мя бессильно против высокопрочных легированных спла вов и нержавеющих сталей, которые все шире применя ют сейчас машиностроители. Зато плазменные горелки, развивающие температуры до 10—15 тысяч градусов, легко справляются с самыми жаропрочными материа лами. Кстати, у них имеется еще то преимущество, что глубина металлического слоя с поврежденной структу рой при плазменной обработке не превышает полмил лиметра и полностью удаляется после чистового про хода.
Плазменную горелку устанавливают на тот же суп порт, что и резец, только с другой стороны. Расплавлен ные частички металла падают в специальное корыто с водой. Как видно на рисунке, резец расположен чуть позади горелки, так что он идет как бы вслед за ней. Опыты показали, что таким способом на маломощных и нежестких станках можно обрабатывать большие дета ли, снимая за один проход десятимиллиметровые при пуски с подачей порядка четверти метра в минуту. При чем львиную долю работы берет на себя плазменная горелка, на долю резца приходится не более полмилли метра.
Плазменную горелку можно ставить не только на то карные, но и на шлифовальные станки, причем горелка и абразивный круг опять-таки должны находиться по разные стороны от детали. Такая комбинация позволит
5* |
131 |
шлифовщикам снимать за один проход невиданные при пуски.
Выгоден ли описанный метод экономически? Что ка сается электроэнергии, то при обработке мягких конст рукционных сталей токарный резец расходует ее на ку бический сантиметр снятого металла ровно в четыре раза меньше, чем плазменная горелка. Но для жаро прочных и легированных сталей эти цифры становятся почти одинаковыми. Кроме того, требуются гораздо менее мощные станки, ускоряется обработка, значитель ная экономия достигается на зарплате.
Так что и с точки зрения экономики союз резца и плазмы уверенно выдерживает экзамен.
Автоматический технолог
Электронный мозг разрабатывает технологические карты
Кто нужнее всех иа производстве? Рабочие? Станоч ники? Но на новейших заводах-автоматах их уже почти нет. Может быть, наладчики, следящие за исправностью станков и приборов? Опять пет: надежность обо рудования все время растет, и наладчиков будет требо ваться все меньше. И все же есть «неуязвимая» профес сия, которая с каждым днем становится все нужнее. Речь идет о технологах. Действительно, выпускаются ли прокатные станы или детские игрушки, межпланетные корабли или макароны — без технологии не обойтись. Ведь даже чудо-машинам наших дней, автоматическим станкам-с программным управлением, и тем нужна тех нология — своего рода план, вернее расписание после довательности действий, определяющих порядок обра ботки деталей. А станок уже самостоятельно обработает деталь, для этого достаточно вставить в командное
132
устройство соответствующую программу. Если нужной программы под рукой нет, теоретически можно посту пить так: первую деталь из партии поручают изготовить опытному рабочему, мастеру своего дела, а специальные записывающие устройства фиксируют каждое движение станка на магнитной ленте. Эта лента и послужит потом программой для обработки всех остальных деталей. Про сто, но не совсем удобно. Ведь даже самый квалифициро ванный рабочий не сможет изготовить сложную деталь без заранее составленной технологии. А если бы это ему и удалось, то вряд ли выбранные им на глазок скорости резания, подачи, последовательность переходов оказались бы самыми рациональными: из осторожности, чтобы не «запороть» деталь, он снизил бы на всякий случай число оборотов шпинделя; опасаясь вибрации, уменьшил бы глубину резания, словом, не использовал бы до конца всех резервов станка н инструмента. И наверняка после тщательной разработки технологии оказалось бы, что на том же оборудовании деталь можно изготовить по край ней мере в два-три раза быстрее. Значит, наша программа никуда не годится: заложенные в ней непроизводительные режимы обработки сведут на нет все преимущества про граммного управления.
Следовательно, и для станков с программным управле нием необходима детальная разработка технологии. А это очень трудоемкое дело. Так, например, на ленинградском заводе «Полиграфмаш» подсчитали, что для обеспечения программами сотни токарных станков с программным уп равлением требуется около пятидесяти инженеров и тех ников.
Снизив трудоемкость изготовления деталей на станках, мы резко повысили долю необходимой инженерной подго товки производства. Действительно, при широком исполь зовании программного управления узким местом стала
133
разработка технологии, сдерживающая темпы освоения новых изделий. Создалось парадоксальное положение, когда быстрому и автоматическому изготовлению деталей на станках неизбежно предшествует длительная и кро потливая подготовка программ, требующая колоссаль ных затрат квалифицированного труда. И объем этого труда неумолимо растет с каждым годом: с одной сторо ны увеличивается число типов выпускаемых машин и при боров, с другой стороны соответственно повышаются тре бования к разработке технологии изготовления массовых изделий, «тираж» которых также увеличивается. Как най ти выход из этого положения? Как ускорить проектирова ние технологических процессов?
Единственный выход из тупика — разработку техноло гии тоже перепоручить машинам. Первая в мире машина
такого |
рода — «автоматический технолог» — сконструи |
рована |
в Киевском институте автоматики при Госплане |
УССР. Эта машина — специалист по токарным и револь верным работам.
Чтобы понять, как машину «научили», инженерному делу, присмотримся сначала к работе технолога.
Получив чертеж, он прежде всего определяет, достаточ но ли в нем данных. Не пропущены ли какие-нибудь раз меры, знаки, указывающие чистоту поверхности, и другие сведения, которые понадобятся при изготовлении детали. Затем, зная возможности имеющегося оборудования, тех нолог решает, можно ли вообще изготовить на заводе подобную деталь. И только после этого, руководствуясь определенными правилами и накопленным опытом, он выбирает заготовку, намечает последовательность пере ходов, подбирает режущий инструмент, прикидывает ре жимы резания и подсчитывает время обработки. Кроме всего прочего, силы резания, например, должны соответ ствовать жесткости станка, инструмента и детали, а вы-
134
Являющееся тепло не должно приводить к недопустимым температурным деформациям, к размягчению материала режущей кромки и т. д. Как видите, составление техно
логии действительно |
чрезвычайно кропотливое |
дело. |
С другой стороны, для |
какого-либо определенного |
типа |
деталей, например, ступенчатых валиков, технология со ставляется по раз навсегда выработанным правилам и в определенной последовательности. Значит, в электронновычислительную машину можно ввести тщательно и под робно разработанную на основе опыта лучших технологов совокупность таких правил или алгоритм. Кроме того, пусть в памяти машины хранятся формулы, коэффициен ты, всевозможные константы, необходимые для определе ния режимов резания. Остается «показать» ей чертеж, и автоматический технолог может приступить к делу. Конечно, чертеж ему не показывают, просто оператор переносит все данные с чертежа в специальную таблич ку, которая и вводится в машину. Испытания показали, что машина неплохо справляется со своими новыми обя занностями. Так, технологию обработки довольно слож ной детали она составила за 3 минуты — примерно в 100 раз быстрее человека. И эта технология оказалась гораз до качественней обычной, ведь машине благодаря ее быстродействию доступны все те более совершенные математические методы, которые пока не получили рас пространения из-за своей громоздкости. Так что автома тический технолог уже в ближайшем будущем сможет заметно повысить производительность целых предприя тий. Первая машина разбирается только в токарных и револьверных работах. Но нет никаких принципиальных препятствий к тому, чтобы «познакомить» ее с технологи ей литья, сварки, кузнечно-прессовой обработки, с эконо микой и географией. Колоссальный объем памяти позво лит ей изучить оборудование не только своего, а целого
ряда заводов. Учитывая дальность перевозок, стоимость электроэнергии, положение с рабочей силой, близость от источников сырья и сбыта, хорошо зная производствен ную базу предприятий, такие машины смогут совмещать до сих пор несовмещавшиеся функции технологов и эко номистов. На основе глубокого и всестороннего анализа техники и экономики они будут управлять целыми отрас лями промышленности, распределять работу между от дельными заводами и намечать производство изделий там, где это наиболее выгодно для всего народного хозяй ства.
Станок для „чистки апельсинов"
Новый метод черновой обдирки. Вращающиеся ролики — инструмент без износа
Оригинальный способ ротационного строгания враща ющимися роликами разработали недавно инженеры аме риканской фирмы «Додж знд Шипли». Новый способ на зван «Флоу-пиилинг» — «снятие кожуры». Дело в том, что снимаемая роликами с детали массивная стружка, достигающая шестимиллиметровой толщины, по виду дей ствительно напоминает дольки апельсиновой кожуры.
Внешне станок похож на гидравлический пресс. Тяже лую металлическую болванку метровой длины и диамет ром до 30 сантиметров закрепляют в вертикальном поло жении на медленно вращающемся столе. Тотчас ее зажи мают с двух сторон заостренные массивные ролики, похожие на небольшие турбинные диски. Опускаясь вместе с кареткой, на которой они закреплены, ролики со скоростью 760 метров в минуту скатывают с детали тол стую стружку. Поскольку ролики вращаются и место их контакта с заготовкой все время меняется, их стойкость
136
по сравнению с обычными резцами во много раз выше да и греются они гораздо меньше.
Хотя станок предназначен для черновой обточки горя чекованых слитков перед их экструдированием на прес сах, точность обработки составляет 8—10 сотых долей миллиметра, а высота неровностей не достигает и микро на. Ролики легко берут не только конструкционные угле родистые стали, алюминий, латунь, но и труднообрабаты ваемые нержавеющие никелевые и кобальтовые сплавы.
Изобретатели считают, что «флоу-пиилинг», применяю щийся сейчас для обтачивания цилиндрических поверхно стей, можно будет использовать и для обработки сложных конфигураций тел вращения, плоскостей, отверстий и торцов.
Кричащий станок
По тону громкоговорителя можно судить об оставшемся припуске
На одном японском заводе делали сверхювелирную по тонкости работу: шлифовали изнутри стенки отверстия диаметром в полмиллиметра. Для такой операции изго товили миниатюрный инструмент — шлифовальник диа метром в две десятых миллиметра, да еще обсыпанный алмазной пылью. Инструментах этот вращала пневмати ческая турбинка со скоростью 1000 оборотов в секунду! Кроме того, шлифовальник двигался по контуру отвер стия, обходя его каждую минуту 150 раз. К сожалению, все усилия инструментальщиков и технологов пропадали зря. Рабочий был не в силах проникнуть взглядом в зону обработки, он просто не мог уловить момент, когда кро хотный инструмент касался детали и, таким образом, то затягивал процесс обработки, то кончал его слишком рано. «Пересол» и «недосол» одинаково шли в брак.
137
Собирались уже конструировать уникальный станокавтомат. Но один мастер подсказал простой выход: деталь изолировали от станка, а затем присоединили к ней один полюс электробатарейки, другой полюс подвели к станку. В цепь включили еще усилитель и громкогово ритель. Теперь, как только инструмент касался детали, громкоговоритель «вскрикивал». Кричащий станок изда вал звуки, по которым можно было судить не только о том, когда началась шлифовка, но и о том, как она про ходит, — тональность звука менялась.
Шлифовка расплавлением
Твердый сплав вместо абразивного круга. Сгорающий припуск. Вечный инструмент
Сделать деталь из закаленной стали по высокому клас су точности — поистине труднейшая задача металлообра ботки. Конечно, с гладкой плитой или каким-нибудь вали ком легко справятся плоско- и круглошлифовальные стан ки. Но стоит конструктору показать на чертеже пару точ ных сопряженных кривых, как деталь сразу превращает ся в головоломку. Действительно, прошлифовать плос кость или цилиндр нетрудно по той причине, что здесь точность детали, ее геометрия, контур почти не зависят от точности шлифовального круга. Они порождаются самим движением инструмента и заготовки. Другое дело, когда профиль детали фасонный. В этом случае он полностью определяется профилем шлифовального круга. Ну, а круг быстро изнашивается, меняет форму. И если детали твер дые, каленые, то часто круга не хватает и на одну штуку. По этой причине не получают распространения, например, эффективные конструкции планетарно-цевочных редукто ров: шлифованием невозможно обработать каленые эпи-
138
циклоидальные профили с точностью порядка одной сотой миллиметра. Для этой цели необходим неизнашивающийся инструмент. На первый взгляд задача, если и не неразрешимая, то исключительно трудная, требующая каких-то сверхсложных решений. В самом деле, уже сот ни лет люди шлифуют металл, а до такого никто еще не додумался. Но, как говорил писатель Михаил Пришвин, «никогда не останавливайся перед чем-нибудь только изза того, что другие за это брались и среди них были люди, может быть, и способней тебя. Это неверно! Твой кончик счастья виден только для тебя, и за него потянуть можно только тебе одному». На сей раз за кончик потянул ленинградский инженер Николай Васильевич Мокин и вытянул авторское свидетельство на новый способ метал лообработки (авторское свидетельство 155742). От тра диционного шлифования этот способ отличается как буд то бы незначительно: вместо абразивного круга на шпин дель насаживается просто маленький диск из твердого сплава. Остальное делается по-старому: диск приводится во вращение со скоростью 15 000 оборотов в минуту и прижимается к обрабатываемой детали, неторопливо вра щающейся в трехкулачковом патроне. Однако прижи мается он не чуть-чуть, как при шлифовании, а с большой силой, и в этом все дело. Если шлифовка — это царапание металла крупинками абразива, то здесь снятие материала идет за счет тепла, возникающего при трении в месте кон такта твердосплавного круга с деталью. При шлифовке тепло вредно, оно приводит к прижогам, к порче структу ры металла, и его выделение стремятся уменьшить. Здесь же, наоборот, тепло — основа процесса. Оно расплавляет тончайшую пленку металла на поверхности детали, и этот расплав, сгорая, выносится из зоны обработки. Происхо дит как бы «шлифовка расплавлением». Чистота обрабо танной поверхности может достигать 8-го, 9-го класса и
139