Иосиф Ольшаницкий

Российский Промышленный портал: 162. Иосиф Ольшаницкий: Станки для снятия фасок. При этом частота оборотов шпинделя и скорость движений стола ограничены только скоростными возможностями станка. ...

16.05.07.

ТАК БЫЛО (Начало)

Будет ещё и не так!

Заметку «Для самых ленивых» я закончил фразой, которую человек, находящийся в здравом уме, выдать не может. О том, что я, всё же ещё не сумасшедший, можно судить по моим публикациям. Особенно стоит обратить внимание на мою статью «Тупик». Что же тогда имеется в виду в той самой фразе? Как такое может быть возможным, если этого, вроде бы, не может быть даже в принципе!? Выходит, - чудеса всё ж таки иногда случаются. В моей очень скромной жизни неправдоподобное случалось слишком часто.

Когда-то я прочёл художественную книгу личных воспоминаний Норберта Винера «Искуситель». Она произвела на меня должное впечатление и запомнилась лучше многих других книг. Разумеется, я и во сне не мог бы тогда себе представить, что вскоре я и сам окажусь персонажем аналогичного сюжета событий реальных и куда более крупных, уже в масштабах, соответствующих рубежу следующего столетия, следующего тысячелетия.

На днях в Интернете промелькнуло упоминание кем-то выбранных десяти важнейших достижений человечества за все времена его существования. Надо было бы списать это в электронную память, но я этого сразу не сделал и теперь не могу найти ту заметку. Меня, как и комментатора того короткого списка, удивил выбор этих достижений человечества, названных важнейшими из наиважнейших. Ничего впечатляющего, никаких глубоко теоретических идей. Из всей десятки перечисленных достижений мне запомнилось лишь одно упоминание: конвертерное производство стали. Это техническое чудо упомянуто вовсе не последним в той десятке. Само это упоминание (как и весь список) удивил не только меня, но и автора той заметки.

Допустим, что этот способ – производство стали в конвертерах – есть одна из десяти важнейших идей во всей истории и предыстории человечества. Но что стоит вся трудоёмкость только этого производства в сравнении с трудоёмкостью производства во всей хотя бы лишь только одной отрасли промышленности – в металлургии, хотя бы только лишь в чёрной металлургии!

Объём производства чугуна и стали – это, конечно, впечатляющий показатель мощи великой державы. Помнится, в Советском Союзе самой большой гордостью были показатели количества ежегодно выплавляемых ферросплавов: чугуна и стали. По этому главному показателю своей мощи СССР всё старался догнать и перегнать Америку. Технологическими успехами в чёрной металлургии – по освоению кислородного дутья, освоению непрерывной разливки и освоению проката периодического профиля – в Советском Союзе гордились куда больше, чем фундаментальными научными открытиями и системами вооружения. Мощь государства – это, прежде всего, его экономическая мощь. Она особенно наглядна – в показателях производства черной металлургии. Сегодня во всем мире производят – пока – только один миллиард тонн стали, то есть один триллион килограммов, из которых выгрызают металлорежущими резцами триллионы металлических деталей, начиная хотя бы с простейших деталей мелкого крепежа. Кроме стальных сплавов резцами обрабатывают ещё и чугун, и цветные металлы, и всякие неметаллические материалы, например, дерево. Объёмы металлорежущего производства будут и далее расти всё стремительнее, а требования к точности размеров деталей будут всё повышаться

Стоит оглянуться на прошлое, не такое уж далёкое. Давно ли почти всё железо обрабатывалось в основном деревенскими кузнецами на наковальне, и добывалось это железо из болот. Много ли его производилось? А сколько металла потребуется в обозримом будущем! А как возрастёт качество деталей машин, в частности, их точность и прочность! Профессия деревенского кузнеца почти ушла в прошлоё. Сегодня куда более совершенные детали машин выполняются на больших заводах, в основном, кончиками всевозможных резцов, установленных на автоматических металлорежущих станках, высокоточных и высокоскоростных, и на автоматических линиях этих станков.

Выплавлять реки чугуна и стали – это ещё лишь ничто в сравнении с затратами труда на то, чтобы превратить всё это в триллионы сложных металлических деталей. Необходимо выдерживать, иногда вплоть до микронов, нужную точность их неисчислимых размеров и обеспечивать должное качество их поверхностей, вплоть до зеркальной чистоты.

Для этого миллиарды тонн металла надо превратить в триллионы заготовок деталей машин.

Затем их надо ОБСКОБЛИТЬ на всевозможных станках КОНЧИКАМИ РАЗЛИЧНЫХ РЕЗЦОВ до получения деталей по чертежу. Иногда деталь имеет такую сложную форму, такую проблемную точность неисчислимых размеров и такую чистоту поверхностей должной твёрдости, что не только выполнить требования по чертежу, но даже прочесть чертёж детали может не каждый мастер.

Стальную стружку, по сути, соскабливают резцами, а стружку древесную, по сути, скалывают. Не лучше ли и стальную стружку скалывать, а не соскабливать?! Возможно ли это? Оказывается, возможно! Обдирать металл можно быстрее, чем дерево!

С резцами человек имеет дело ещё раньше, чем с тех пор, как слез с дерева. Его и не его зубы, ногти, когти – это тоже резцы. Каменые рубила, заострённые палки и кости – все эти древнейшие орудия труда, самозащиты и нападения – это тоже резцы. Можно ли сегодня сделать такое научное открытие в области геометрии резцов, чтобы это послужило причиной революции в техническом оснащении человечества?! Оказывается, можно!

Но, если даже такое можно себе хотя бы вообразить, то, как может быть допущена провокация «эффекта домино», столь запретная в соответствии с реальными законами развития техники?! (См. «Тупик»).

Оказалось, и этот запрет подпал под исключение из правил. И кто же виновник случившегося, спровоцировавший такой всемирный «эффект домино»?! Смешно. Не так ли?

Представим себе одинакового размера оконное стекло, стальной лист и кусок фанеры. Каждый из них требуется разрезать пополам. Как?

Распилить фанеру – материал сравнительно мягкий – не представляет большого труда. Достаточно положить этот лист на табурет, прижать его ногой и в течение нескольких минут одной рукой разрезать его пополам энергичными движениями с помощью примитивной ножовки, легко выковыривающей своими крупными, но тонкими зубьями, разведёнными через один, довольно крупные опилки вдоль линии разреза фанеры.

Чтобы таким же приёмом распилить стальной лист, потребуются, пожалуй, годы изнурительного труда с использованием мелкозубого, ножовочного полотна, изготовленного куда более аккуратно, разумеется, из более твёрдой стали.

Оконное стекло, в принципе, можно разрезать таким же приёмом, используя покрытые алмазной пылью обычные пилки для ногтей. На этот труд вряд ли хватит срока всей жизни.

В электронной промышленности силиконовые (кремнийорганические, похожие на стеклянные) пластины именно распиливают аналогичным способом. Такую пластину диаметром в шесть дюймов разрезают на тысячи электронных чипов с микросхемами, нанесенными напылением до этого уже на пластину. Разумеется, силиконовую пластину распиливают не вручную, а разрезают глубинным шлифованием, применяя гибкий диск из алмазной пудры. Его диаметр – три дюйма, а толщина – всего две сотых миллиметра.

Я участвовал в разработке этого оборудования, и «разработанный» мной специальный подшипник для этой машины долгое время и, вероятно, по сей день, по нескольку раз в год периодически рекламировал американский журнал «MACHINE DESIGN» в качестве весьма значимого примера возможностей современной подшипниковой промышленности. Моему подшипнику нашли куда более широкое применение, чем для производства электронных чипов. Его рекомендовали в конструкцию компьютеров для узла, вращающего диски, - различные носители электронной памяти. Как там встроен тот подшипник и как он видоизменился с тех пор, я всё ещё не поинтересовался. В тот год только появились персональные компьютеры. Как ни лестна должна была бы для меня честь быть создателем такого подшипника, я не чувствую профессиональной гордости его создателя. Просто кому-то «наверху» понравился мой чертёж, точнее, просто эскиз заказанного мною специального подшипника. Эту историю, когда будет уместно, я ещё расскажу чуть подробнее. Я не чувствую себя его создателем, и картинка моего подшипника, случайно увиденная мной в упомянутом журнале, не произвела на меня большого впечатления. Мне было бы куда интереснее, если бы та иностранная фирма имела бы полномочия заняться и теми интегральными подшипниками, предложенными тогда же мной по теме моих личных разработок, с которыми я к той фирме тогда же заодно обратился, - по своей личной инициативе.

Моим предложениям там присвоили номера проектов таинственного Мистера «Х», но не более того. Их двустрочные номера, предназначенные, разумеется, не для моих глаз, мне неким образом всё ж таки стали известны. Эти темы упомянуты мной в статьях «Тупик» и «Что бы это такое могло быть?» (Sin X = Sin nX).

Точно так же на меня когда-то не произвёло впечатления моё первое авторское свидетельство на некое служебное изобретение, хотя я там, как положено в таком случае, указан в моём типографском экземпляре первым из соавторов в том их длинном списке. То авторское свидетельство я потерял, а номера его не помню. Изобретение называется: Механизм для автоматической укладки савелитовых плит на вагонетку. Тогда я конструировал другую, верхнюю половину этого же оборудования и не считаю себя действительным соавтором того изобретения. Поэтому просто из пренебрежения к незаслуженному мной авторскому свидетельству, я не потрудился прочесть его описание, даже и по сей день. Хотя всякие мои служебные разработки, разумеется, где-то реализованы, и они по сей день, должно быть, используются во многих местах, я многие из своих личных разработок считаю куда более значимыми, даже если они ещё не были реализованы и выглядят с первого взгляда вовсе не так впечатляюще.

Куда более интересна мне, например, смехотворная своей простотой, одна из первых, почти случайно увиденная мной в одном из толстых промышленных каталогов, рекламирующих режущие инструменты всего лишь для дерева, МОЯ КАРТИНКА МОЕГО ИНСТРУМЕНТА, предназначенного пока только для притупления кромок у фрезерованных поверхностей. Та «ЦАРАПАЛКА» и является началом реализации «СМЕШНОЙ ИДЕИ», одной из величайших в истории техники, как по своей перспективной, так и по уже реализованной ценности.

Оконное стекло не режут шлифовальным кругом, а фанеру и стальной лист не режут ручной ножовкой, прижимая материал лишь просто ногой или рукой.

Мебельное производство сегодня построено по принципам машиностроения. Древесные материалы ныне обрабатывают не столярными инструментами, а резцами фрез на станках с весьма сложной оснасткой.

Металлорежущие станки должны быть куда более жёсткими. Инструменты для обработки дерева выполняются из материалов более твёрдых и хрупких, чем инструменты для резания черных металлов. Хорошо было бы и легированные сплавы обрабатывать сверхтвёрдыми резцами, но это считалось невозможным. Кромки сверхтвёрдых резцов крошатся, если ими режут сталь. Сверхтвёрдые, поэтому слишком хрупкие материалы более приемлемы для обработки древесины, мягких неметаллических материалов и не твёрдых сплавов цветных металлов. Но до чего заманчиво желание резать хотя бы мягкие сплавы сверхтвёрдыми резцами так, как режут древесину стальными резцами! Учитывая соотношение твёрдости инструмента и обрабатываемого материала, почему бы не резать хотя бы мягкие металлы так, как затачивают деревянный карандаш стальной бритвой?!

Стальной лист резать труднее, чем фанеру потому, что сталь твёрже древесины. А стекло, хотя оно и твёрже, чем сталь, но легко разрезается алмазом в мгновение ока, причём без необходимости применять сложную оснастку для жесткого закрепления обрабатываемого так материала. В чем дело? А дело в физике процесса резания.

Оконный лист разрезать легче, чем лист стальной. Но попробуйте из стекла выточить рюмочку или фрезеровать стекло. Невозможно. (А всё же стекло оптических линз иногда тонко обтачивают. Алмазным резцом. Получается чистота поверхности, недостижимая иными способами).

А сталь и другие труднообрабатываемые сплавы металлов, оказывается, можно обрабатывать фрезой или другими режущими инструментами так же легко, как разрезать оконноё стекло лишь прикосновением к нему вершиной алмаза! Надо для этого «всего лишь» обеспечить необходимые условия резания, - хотя бы за счёт соответствующей геометрии резца. Тогда открываются фантастические перспективы в отношении очень многого в технологии машиностроения.

· Допустимые скорости резания увеличиваются, в принципе, почти беспредельно. Резец не может обогнать должным образом направленную и достаточную ТРЕЩИНУ, которую он образует впереди себя.

· Чем больше подача резца, тем меньше сопротивление резанию. Изменился сам вид снимаемой стружки. Стружка не сминается, не выдавливается и поэтому не греется, а легко СКАЛЫВАЕТСЯ.

· Получающаяся чистота поверхности не требует последующего шлифования.

· Приповерхностная структура материала, обработанного таким резцом, делает обработанную им поверхность нержавеющей.

· Инструмент испытывает очень малое сопротивление резанию, мало нагревается, НЕ КРОШИТСЯ и НЕ ЗАТУПЛЯЕТСЯ.

· РАНЕЕ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫЕ сплавы обрабатывать стало легче, чем сплавы, сравнительно вязкие, считавшиеся легко обрабатываемыми.

· Вследствие существенного УМЕНЬШЕНИЯ РАСХОДА инструмента и значительного увеличения его производительности теперь становится оправданным применение таких материалов для инструментов, такого качества изготовления и таких конструкций инструмента, какие до этого БЫЛИ СЛИШКОМ ДОРОГО СТОЯЩИМИ.

· Неслыханные ранее скорости резания потребовали того, что были (и, тем более, будут) СОЗДАНЫ особо скоростные металлорежущие станки различного назначения.

· Изменилось СООТНОШЕНИЕ требуемого числа станков различного назначения. СОКРАЩАЕТСЯ потребность в шлифовальных станках. Изменяется ОСНАСТКА станков. В дальнейшем будет всё заметнее меняться внешний вид станков и характер их технологической связи. РЕЗКО расширилось МНОГООБРАЗИЕ инструментов новых конструкций и новых геометрий.

· Силовая обработка резанием будет УСТУПАТЬ тенденции сверхскоростного резания. Размеры инструментов и станков, принципы их работы, внешний облик заводского оборудования и организация технологических потоков в машиностроении будут всё заметнее и БЫСТРЕЕ ВИДОИЗМЕНЯТЬСЯ.

· Теперь даже крупная стальная стружка КАК БЫ САМА слетает с заготовки, - она, как будто лишь стряхивается с обрабатываемой детали – всего лишь как от лёгкого прикосновения инструмента (под действием возникающей концентрации внутренних напряжений в трещине). Таким же образом оконное стекло как бы само раскалывается под действием возникающих внутренних напряжений в стекле от сравнительно лёгкого прикосновения к нему вершиной алмаза.

· В следующем поколении режущих инструментов аналогичного принципа действия снимаемый слой даже упругой стали должен, в основном, РАССЫПАТЬСЯ в крупицы и пылинки, удаляемые от резца струёй охлаждающего газа или жидкости.

Вспоминаю своё давнее прошлое.

После окончания школы я провалился на вступительных экзаменах в Станкин (Московский станкоинструментальный институт). До следующих вступительных экзаменов я проработал год в заготовительной мастерской стройбата при какой-то воинской части под Москвой. Из всяких подсобных работ, на которых я потел в той мастерской, мне сейчас вспоминается обтачивание кривых жердей, использовавшихся там в качестве черенков для лопат. Требовалось на списанном в негодность токарном станке лишь так ободрать кривую палку, чтобы на неё можно было хоть как-то насадить, например, совковую лопату. Поставили меня на эту работу за тот станок, допотопного года изготовления. Резец к нему для обдирки тех жердей мне пришлось сообразить и изготовить самому. Я нашёл в мусоре какую-то пластину из быстрорежущей стали и попросил кого-то припаять её к найденной там же оправке бывшего токарного резца. Свой инструмент я заточил, придав ему форму наподобие бритвы, и стал его концом рассекать поперёк (точнее говоря, грубо ломать) древесные волокна в тех кривых жердях, сваливаемых около меня всё растущей горой. Суппорт станка я гонял вручную с подачей несколько миллиметров на каждый оборот шпинделя. Древесная стружка сыпалась кубиками. Остающиеся залысины в ободранных так жердях, любая получающаяся толщина этих палок и ворсистость их поверхности моему &#