Кто — кого? - [48]

Образно говоря, «на глазах регулятора» может начинаться авария, требующая немедленной остановки двигателя, а он будет тупо вести двигатель к неминуемой катастрофе, до последнего мгновения стремясь поддерживать постоянную скорость вращения.

По-разному действуют машинист и регулятор, выполняя задачу регулирования оборотов. И вместе с тем они реализуют один и тот же принцип управления, в основе которого лежит идея обратной связи.

Сердце машиностроения

Мельчайшие части часов и приборов, гигантские роторы турбин, множество деталей всех машин обрабатывают на металлорежущих станках. И детали самих станков также обрабатывают на станках.

Станкостроение — сердце машиностроения. И нет, пожалуй, ни одной отрасли техники, которая бы могла похвалиться таким многообразием типов, конструкций и размеров машин.

Устройство простого токарного станка известно почти каждому. Обрабатываемое изделие вращается, резец вместе с суппортом продольной подачи движется вдоль оси станка, а вместе с суппортом поперечной подачи — в поперечном направлении. Движением суппортов можно управлять вручную, вращая маховички, соединенные с винтами подач. А если включить автоматическую подачу суппортов, то они будут равномерно двигаться вдоль или поперек оси станка, резец — обрабатывать различные гладкие и ступенчатые валики, втулки, цилиндры.

Остановив обрабатываемое изделие и заменив резец на вращающуюся фрезу, превратим токарный станок в фрезерный. Перемещая стол станка вручную или включая автоматическую подачу в одном, двух, трех направлениях, на нем можно обработать квадрат и куб, косые и наклонные грани.

Заменив резец или фрезу на шлифовальный круг, получим шлифовальный станок; заменив их на сверло — сверлильный станок. Так выглядят четыре основных типа металлорежущих станков, составляющих основную массу станочного парка, обрабатывающего подавляющую часть изделий машиностроения.

Когда эти изделия просты по форме, их обработка никаких трудностей не представляет.

Ну, а как быть, если нужно, например, обработать цилиндрическое изделие с криволинейным профилем? Для решения этой задачи больше всего подходит токарный станок. В нем равномерное движение резца вдоль оси изделия должно сочетаться с переменным движением в поперечном направлении.

Попытка вручную передвигать продольный и поперечный суппорты заранее обречена на провал. Никакому самому квалифицированному токарю не удастся так плавно и точно поворачивать рукоятки, как это необходимо для изготовления качественного изделия. И тем более не удастся от раза к разу повторять эти движения, если надо обработать несколько одинаковых изделий.

Существуют два способа решения этой задачи. Первый — связать движения обоих суппортов специальным механизмом, например шарнирным. При движении продольного суппорта придет в движение поперечный, перемещая резец относительно обрабатываемого изделия.

Только следует так подобрать размеры звеньев механизма, чтобы хоть одна из их точек (конструктору надо знать, какая именно!) двигалась точно так, как надо, для обработки заданного профиля. Это очень неприятная задача. Достаточно сказать, что ею занимаются еще со времен Уатта, а исчерпывающего решения нет до сих пор. И самое неприятное то, что если профиль обрабатываемого изделия нужно изменить, то всю процедуру проектирования механизма и его изготовления нужно повторить в полном объеме с самого начала.

Задачу обработки криволинейного профиля решают и по-другому — примерно так, как это сделал около двухсот лет назад русский изобретатель Андрей Нартов, механизировав изготовление ряда одинаковых изделий путем копирования образца.

Как это выглядит, известно многим. Продольный суппорт движется, как обычно, вдоль заготовки. В это время ролик обкатывает образец, называемый копиром, и тянет за собой поперечный суппорт с резцом. Резец обтачивает заготовку так, что получается изделие, похожее на копир. Чтобы изготовить деталь другого профиля, нужно только заменить копир на новый. Но, конечно, этот новый копир нужно сначала изготовить — ведь без него обойтись совершенно невозможно. Невозможно ли? Подумайте, пожалуйста, сами. Позже нам придется вернуться к этому вопросу.

Методы копирования прижились, и в цехах можно встретить много копировальных станков: токарных, фрезерных и других — вплоть до гигантов, обрабатывающих изделия двадцатиметровой длины.

В предыдущей главе речь шла о руках машины — ее механизмах. Но вы, наверное, уже обратили внимание, что там ни словом не упомянулось об обратной связи, а в этой главе термин «обратная связь» встречается почти так же часто, как табачные киоски на пути человека, решившего бросить курить.

Это недоумение легко разъяснится, как только познакомимся с двумя механизмами, применяющимися в копировально-фрезерных станках.

Вот первый из них.

На столе станка, кроме заготовки, устанавливается копир — точная модель того изделия, какое должно быть изготовлено. Заготовка и копир приводятся во вращение с одинаковой скоростью. В постоянном соприкосновении с копиром находится ролик, который в процессе вращения копира катится по его профилю, в точности следуя очертаниям последнего. Движение ролика повторяет связанная с ним фреза. Она движется относительно заготовки, «перенося» на нее размеры и конфигурацию модели.