Сергей Суханов - Перелом. Часть 3 [СИ]

Вибрации ! Резание создавало вибрации, которые передавались на решетку и она гоняла импульсы туда-сюда, причем интенсивными пакетами - дернет вперед - пошли импульсы одного направления, дернет назад - другого. Причем импульсы бегали настолько быстро, что часть импульсов пакета проскакивала мимо схемы - она просто не успевала их отработать, так как шел перенос от предыдущего импульса, и новый попадал между тактами, поэтому измеренное передвижение получалось небольшим, меньше чем фактический сдвиг от вибрации. А от других пакетов все импульсы успевали отработаться, так как толчок от вибрации был медленнее - и вот каретка отъезжала на большее расстояние.

Ну, "дребезг клавиш" был для меня не пустым звуком. Ввели соответствующую схему - поставили стандартную схему на триггерах и RC-цепочке. Н-н-ну-у-у-у ... да-а-а-а, количество импульсов снизилось, хотя что-то все-равно порой проскакивало мимо кассы. В общем - импульсы из-за вибрации - все-таки не дребезг - они и в самом деле показывают положение инструмента. Вот только надо их как-то фильтровать - считать, но не использовать. В итоге пока поставили обычный сдвиговый регистр - в нем не было переноса разрядов, поэтому он работал гораздо быстрее счетчика и успевал отработать все имупльсы. А уже его выход поступал на счетчик. То есть счетчик теперь считал импульсы не непосредственно от решетки, а от сдвигового регистра - последний как бы делил количество импульсов на количество своих разрядов - скажем, работает в нем четыре разряда - и частота тиков будет в четыре раза меньше. Это снижало точность измерений в те же четыре раза.

Но иногда и этого не хватало. Вроде бы начнешь работу - четырех разрядов достаточно, а поработаешь - и снова начинается дребезг, приходится увеличивать количество разрядов - вначале просто перепаивали проводники, потом поставили штырьковые перемычки и меняли разрядность их переставлением, потом тупо добавили регистр, в котором задавалась маска для нужного разряда - чтобы управлять программно, хотя необходимость переключения пока отслеживали вручную. В итоге недели через три кто-то заметил, что меньше разрядов требуется на новом резце, а когда он поработает - количество разрядов требуется увеличить.

- Ха ! - сказали наши разработчики - Так это из-за изношенности резца ! Он притупляется, точение начинает идти хуже - вот и возрастают вибрации !!!

- Ну молодцы. И как это отслеживать автоматически ?

В итоге пришли к следующему. Нам ведь известно, куда движется станок. И если поступают импульсы обратного значения - значит, это вибрация. Вот и стали считать такие импульсы - как только они начинали "зашкаливать" за текущую разрядность сдвигового регистра - программа просто увеличивала количество его разрядов - так-то его разрядность была уже восемь бит, а с какого конкретно бита брать сигнал переноса и зацикливания - за это отвечал отдельный регистр-маска. Заодно мы научились программным способом отслеживать износ инструмента -подизносился - и уменьшаем подачу, а то и сигнализируем оператору, что пора менять резец.

А в конце мая сорок третьего я как-то зашел к ЧПУшникам - а у них на станке какой-то короб длиной десять сантиметров.

- Что это ?

- Оптическая линейка ! - а сами сияют от радости.

Оказалось, к ним как-то зашли микроэлектронщики чтобы пошушукаться насчет автоматического управления перемещением исполнительных органов - благо и у тех и других такого хватало с избытком, да и общались плотно, так как станочникам постоянно требовались дополнительные элементы для блока управления станком, вот они и бегали к электронщикам, ну а те мало того что предоставляли нужные микросхемы, так еще и помогали составлять принципиальные схемы узлов, а потом их отлаживать. Так что контакт был плотным. Вот и дообщались до того, что электронщики сделали закрашенную стеклянную полосу, но с прорезями. Вдоль нее ездила каретка со стеклянной пластиной, тоже с прорезями, но короткая. Прорези то оказывались друг напротив друга, то нет - соответственно, просвет то возникал, то пропадал. И через эту систему прорезей то проходил то не проходил свет от ламп, который ловился фотоэлементами. Ну понятно - они развернули "колесико мышки" в длинную планку.

- А в чем выгода ?

- Так пропадает колесико ! Отсутствует механическая передача, соответственно, нет люфта, износа - каретка просто ездит вдоль планки.

- Ну и как ?

- Да отлично ! Правда, мы кое-что усовершенствовали.

А усовершенствования заключались в добавлении второй решетки и дифференцирующих схем. Прорези решеток были сдвинуты на половину Пи, с них снимали четыре прямоугольных сигнала, три из которых сдвинуты на половину Пи, с их фронтов - нарастающего и убывающего - получали дифференцированные короткие сигналы, и через схему совпадения получали импульсы и направление движения.

Первая простенькая схема выдавала разрешение в половину шага растра, то есть при шаге в сто микрометров - одну десятую миллиметра - получали точность измерений в пятьдесят микрометров - уже в два раза лучше, чем со старым колесиком. Так дополнительным усложнением схемы совпадения сигналов точность была повышена сначала до четверти шага решетки, а потом и до восьмой части, так что вскоре эта же линейка с шагом в сто микрометров выдавала точность уже 12,5 микрометра. А этого достаточно уже для 95% всех поверхностей обработки, а по ряду деталей - и для 100%.

Так, точность изготовления валов "пляшет" от так называемой единицы допуска - кубического корня из диаметра вала, но в микрометрах. Например, для вала диаметром восемь миллиметров единица допуска равна двум (кубический корень из восьми), но микрометрам, а для вала диаметром 27 миллиметров - три микрометра. И уже для каждого класса точности принимается определенное количество этих единиц. Например, для первого класса количество единиц допуска - не более 3,5, то есть для вала диаметром 8 миллиметров максимальное отклонение для первого класса - 2 х 3,5 = 7 микрометров, а для вала диаметром 27 миллиметров - 3 х 3,5 = 11,5 микрометров. Для второго класса точности количество единиц уже 4,8 - то есть для наших валов максимальное отклонение от диаметра будет уже 2 х 4,8 = 9,6 и 3 х 4,8 = 14,4 микрометра соответственно. Класс 2а требует 7,5 единиц, 3 - 15, 3а - 30 - и так далее до 9го класса, у которого уже 475 единиц - то есть для вала диаметром 8 миллиметров допустимое отклонение в таком классе будет 2 х 475 = 950 микрометров - почти миллиметр. Вряд ли, конечно, конструктор назначит такой допуск для такого сравнительно тонкого вала - но как знать.

Причем микроэлектронщики твердо обещали станочникам сделать планки с шагом уже в пятьдесят микрометров - а это точность измерений уже 6,3 микрона. И начали подумывать - как бы делать планки с шагом в двадцать микрон, что даст точность 2,5 микрона. Правда, пока все эти планки были короткими, всего пять сантиметров, то есть подходили для небольших измерений - либо поперечного хода суппорта, либо небольших продольных ходов. Впрочем, этого было достаточно для многих ответственных деталей - тех же пуансонов для выдавливания гильз, да и многих других деталей, требовавших повышенной точности - мы пока решили сосредоточиться на станках для таких небольших изделий, а для более габаритных использовать эти планки с растром только для измерения поперечных перемещений, а для продольных - датчики перемещения на колесиках - для большинства деталей диаметр обработки гораздо важнее чем длины - допуски совершенно различны.