Причем разработчики не оставляли попыток упростить командоаппараты, и основные надежды они возлагали на обработку поверхностей по шаблону. Этот способ управления траекторией был особенно эффективным прежде всего для поверхностей со сложной формой - снарядов и мин. В этом случае кулачок, управляющий поперечным движением резца, заменялся на шаблон - исчезала необходимость делать свертку образующей поверхность кривой в круговое движение, что существенно упрощало проектирование, изготовление и повышало точность - теперь управляющую поверхность можно было чертить на плоском стальном листе, по лекалам - мы почти сразу получали готовую деталь управления, тогда как с кулачками еще предстояла длительная отладка - тестовые проточки, обмер получившейся детали, подтачивание кулачка, снова тестовая проточка - для первых мин или снарядов мы делали до полусотни таких исправлений, пока не получали нужное движение резца.
И если с самой идеей работы по шаблону все было просто, то исполнение доставило много хлопот. Сложной была передача движения от шаблона к резцу. Ведь, напомню, резец испытывает нагрузки при резании, причем существенные. И если мы хотим автоматически управлять резцом для изготовления поверхностей вращения сложной формы, мы должны иметь возможность оперативно двигать его в поперечном направлении. С кулачками эта проблема была решена - они крепились на толстом жестком валу и находились локально - ехали вместе с суппортом, на него же и на вал и передавали нагрузки, соответственно они распределялись между механизмом вращения управляющего вала и цепью кулачок-резец. А шаблонам выдерживать нагрузки приходилось на гораздо больших расстояниях - собственно, вдоль всей обрабатываемой поверхности детали - попытки делать шаблоны в уменьшенном масштабе натолкнулись на погрешности и изготовления шаблона, которые увеличивались в соответствии с масштабом, и на работу передаточного механизма, так что мы стали делать только шаблоны в натуральную величину, поэтому им приходилось выдерживать нагрузки резания по всей длине - а значит их следовало крепить в надежных, жестких конструкциях. Да и плечо снятия управляющих усилий увеличивалось - шаблон близко к резцу не придвинуть, так как мешает суппорт, а это и увеличивает нагрузки, и вводит дополнительные механические передачи, то есть погрешности - мы попробовали несколько схем и все были как-то не очень. Требовалось разделить снятие траектории и собственно управление резцом. И лучше электричества для таких вещей еще не придумали. По этой схеме мы и пошли.
Первый электрический следящий привод мы сделали еще в середине сорок второго и работал он просто - щуп скользил по шаблону, прижимался к нему пружиной и, если шаблон "уходил" вглубь - то есть деталь становилась тоньше - щуп сдвигался вслед за ним и выступом надвигался на подпружиненный контакт, укрепленный на суппорте. Контакт включал электродвигатель и тот сдвигал суппорт вглубь, контакт вместе с суппортом тоже начинал сдвигаться - и так до тех пор, пока он не выходил из контакта со щупом - тогда двигатель останавливался. Если же шаблон уходил "наружу", щуп натыкался выступом на другой контакт и все повторялось, но в другом направлении.
Вроде бы все просто. Но наконечник щупа имел какую-то толщину, сам щуп двигался по шаблону с трением, так что возникали неточности, а необходимость зазора между выступом щупа и контактами приводила к неточностям перемещений. К тому же из-за толщины щупа криволинейные поверхности получались ступенчатыми, и чем выше подача, тем длиннее ступеньки. И даже на прямолинейных иногда появлялись ступеньки - мелкие неточности изготовления шаблона, дребезг щупа по поверхности шаблона из-за недостатка смазки - и вот появляются ложные срабатывания двигателя поперечной подачи. Да еще и сам двигатель имел инерцию включения-выключения, что требовалось учесть в шаблоне, либо уменьшить скорость продольной подачи - но это уменьшит скорость обработки. То есть стало даже хуже чем с механическими передачами, и народ уже начал было роптать "да нафига нам эта электрика, и без нее нормально все работает". Но я-то помнил что все станки с ЧПУ работали на электрическом приводе, поэтому настаивал на продолжении работ, тем более что занималось-то ими поначалу всего пять энтузиастов, и уж эти-то не роптали, хотя первые неудачи сильно подкосили их дух.
Но - глаза боятся, а руки делают. Сначала мы попытались избавиться от "ступенек", так как криволинейных поверхностей приходилось точить очень много, прежде всего - обтачивать поверхности снарядов на отлитых заготовках. Во втором варианте управляющего механизма мы добавили еще один щуп, двигавшийся на пару миллиметров впереди первого - так мы получили касательную к поверхности шаблона, а суппорт стал управляться разницей сигналов от щупов - выделили на это дело несколько операционных усилителей. Ступеньки сгладились, превратились в наборы конусных и цилиндрических поверхностей с шагом два-три миллиметра. И это была действительно победа - мы попробовали пострелять такими снарядами на полигоне и военные особой разницы не заметили, если только на дальних дистанциях. Для мин такая обточка увеличила разброс процентов на десять, то есть в принципе несущественно. Хотя и неидеально. Главное, что народ воспрял духом - все-таки технология показалась не слишком уж отстойной.
Следующим шагом мы переделали схему снятия траектории - теперь щупы не замыкали-размыкали контакты, а двигали рычаги потенциометров, которыми управлялась разностная схема - уменьшилось сопротивление, то есть щуп сдвинулся вперед - возникает сигнал одной полярности - двигатель суппорта включается в одном направлении. А если сопротивление увеличилось - то есть щуп сдвинулся назад - возникает сигнал другой полярности - двигатель работает в обратном направлении. Отлично. Ступеньки почти сгладились, а когда мы добавили интегрирование - почти совсем исчезли. Точность обработки стала уже треть миллиметра. В сентябре сорок второго на обточке снарядов и мин работало уже три таких станка. "Механические" станки тоже еще продолжали трудиться над такими изделиями, но обработку всех последующих криволинейных корпусов мы теперь стали выполнять только на таких станках, да и механику, по мере износа ее кулачков, мы переделывали на электрику - она оказалась значительно проще в подналадке - в ней и надо-то было подвигать переменные резисторы и конденсаторы - вместо подтачивания, а то и изготовления новых кулачков - изнашиваться в схеме управления было практически нечему, так как нагрузки в ней почти что отсутствовали, разве что на винт поперечной подачи суппорта - но по сравнению с криволинейными кулачками он имел простую, точнее - однотипную - форму поверхности, которую мог изготовить любой более-менее грамотный токарь.
Но хотелось большего. Так что в конце сорок второго к станку встала Ее Величество Цифра.
Как и положено Настоящей Королеве, она не сразу приступила к делу - сначала знакомилась с ситуацией, примеривалась, пробовала, и только потом взялась за дело. Ну а мы как могли ей помогали.
Причем наша помощь началась задолго до того, как мы получили первые цифровые схемы. Сначала мы безо всяко задней мысли насчет цифрового управления просто пытались наладить производство у нас станков. Хоть каких.
Осенью сорок первого мы с моей подачи вознамерились было строить нормальные полноценные станки. Но как посчитали, сколько там потребуется шестеренок для той же коробки передач ... быстро большие объемы не осилим. Так, в советском токарном станке ДИП-200 - Догоним И Перегоним, с высотой центров над станиной 200 миллиметров - мы насчитали порядка сорока шестерен, передававших вращение от главного двигателя на ходовой вал.
Столько шестерен требовалось из-за универсальности станка. Так, он мог нарезать метрическую резьбу с шагом в полмиллиметра в диапазоне от 1 до 12 миллиметров - всего 25 ступеней. А еще - дюймовую резьбу в диапазоне от 2 до 24 ниток - всего 30 ступеней. А еще питчевая резьба, которая измеряется в числах Пи и для получения шага в дюймах Пи надо разделить на число питчей. Ее станок может нарезать с шагом от 7 до 96 питчей - всего 24 ступени. Ну и модульная резьба - с шагом от 0,25 до 3 модулей - всего 12 ступеней. Честно говоря, рехнуться можно. И от количества резьб, и от возможностей станка. Недаром он и назывался "универсальный". И недаром он был сложный. Всего на круг мы насчитали в нем почти 80 шестерен. Восемьдесят ! Там ведь еще шпиндель станка, который имел 23 шестерни и мог выдавать 18 скоростей в прямом вращении и 9 в обратном. И суппорт, где было с десяток шестерен. Думаю, там было с пару десятков метров зубчатых поверхностей. А то и больше.
Это все мы считали еще осенью сорок первого, когда я ляпнул, точнее, выдвинул предложение "Давайте делать свои станки" - было некоторое головокружение от успехов. Вот меня и постарались мягко приземлить. Но вышло другое - я задал следующий вопрос - "А зачем станку так много возможностей ?". Стали показывать и считать детали машин, механизмов, водопроводных и отопительных коммуникаций - получались тысячи, если не десятки тысяч разных деталей и соединений. А я все задавал и задавал вопросы - "А это зачем ?", "А там то же самое ... Не то же ? Ну ведь почти то же ?". В общем, народ сломал голову, пытаясь объяснить мне всю сложность, заключавшуюся в разнообразии применявшихся деталей, а я сломал себе голову, пытаясь понять - "А нафига столько всего и почти что однотипного ?".
В итоге пришли в некоторому компромиссу, что капиталисты, думающие только о своей прибыли, придумывают свои конструкции - и от незнания того, что делается у "соседа", и от желания привязать потребителя к своей продукции - чтобы тот покупал запчасти только у него, да и подсадить на свою продукцию не помешает - если уж начали ее использовать, то обучаются работе именно на ней, и если понадобится что-то еще - наверняка прикупят у того же производителя. С видами резьб почти такая же ситуация - сначала каждый городил кто во что горазд, потом не смогли договориться в мировом масштабе о единой системе - ведь тогда кому-то придется менять свою инфраструктуру, а она уже была немаленькой. Так и тащили этот "воз" дальше - совсем как со старым кодом в программах - вроде бы и надо переписать, чтобы упростить поддержку и модификацию, но и времени не хватает, и стремно - снова все менять и отлаживать. Дело знакомое.
Но у нас с инфраструктурой все было хорошо, в том плане что ее практически не было - те несколько десятков километров городских сетей, что присутствовали в БССР, все-равно скоро придется менять. Ну а производственные сети сами себя смогут переделать. Так что волевым решением мы приняли поддержку только метрической резьбы - где могли, стали отрезать старое и нарезать новую резьбу, а где все-таки требовалась именно стыковка со старой - ставили переходники, благо универсальные станки никуда не делись. Но и в остальных областях мы ввели строгую унификацию - по набору валов, шестерен, гаек, тяг, втулок и прочих фитингов. Правда, еще и сейчас эта работа не была закончена, так что для старой техники мы еще выпускали запчасти. Но - на универсальных станках.
А для новых деталей мы стали выпускать узкоспециализированные станки - очень быстро нам стало понятно, что "настоящую" промышленность мы не потянем. Скажем, одни станки могли обрабатывать детали длиной до сорока сантиметров и диаметром до десяти - как раз для всякой мелочевки. И стали должны использоваться конструкционные, то есть сравнительно мягкие, позволяющие работать на высоких оборотах без создания слишком жестких конструкций станков и применения мощных моторов. А уж для деталей из более твердой стали мы делали станки повышенной прочности и мощности. Ну и универсальные никуда не девались и были готовы обрабатывать заготовки, которые окажутся не по зубам нашим недо-станкам.
Эти ограничения по области применения станков позволяли существенно упростить коробки передач. Для совсем уж простых деталей было вообще достаточно ременной передачи со сменными шкивами - нужна другая скорость - переставляешь шкивы нужных размеров и точишь. Да и для более сложных деталей нами часто применялась такая же схема, только со сменными зубчатыми колесами, чтобы исключить проскакивание и обеспечить жесткость передачи - это позволило не тратиться на изготовление коробок передач для станков - как-то я не припомню, чтобы для обточки одной и той же детали требовались частые переключения - обычно основная обработка шла на одной скорости подачи и вращения, а чистовая - на другой. Ну так можно сначала обработать группу деталей начерно, затем вручную поменять скорость вращения шпинделя - и обточить их начисто. Да, будут потери - и времени из-за необходимости снимать крышку, менять зубчатые колеса или шкивы, закрывать крышку, и точности, времени - из-за переустановки деталей - так-то при обработке детали шкалы и нониусы выставлены под конкретную деталь, а когда ее снимают а затем ставят заново - требуется снова выставлять нули под конкретный вылет детали из бабки - он всегда будет немного различаться. Всегда да не всегда - вскоре рабочие просто начали применять упоры, по которым и выставлялись детали при повторных установках. По чистоте поверхности тоже все получалось не так уж плохо - зачастую было достаточно на последних проходах уменьшить подачу - и тогда точность детали и чистота поверхности удовлетворяли в большинстве вариантов. В общем, подобными мерами можно было решить многие проблемы - за счет некоторых потерь времени при перенастройке мы смогли получить много новых станков.
И такие станки были в основном без возможности вытачивания винтовых поверхностей - для того у нас были другие станки, специализированные именно на такой обработке, и конечно же с ограничениями по диапазонам обработки - скажем, шаг винтовой поверхности - от 1 до 6 миллиметров с шагом по миллиметру - то есть всего 6 ступеней вместо 12. И безо всяких дюймовых, питчевых и модульных резьб - только метрическая. А другой тип станка - наоборот, вытачивал резьбы с шагом от 7 до 12 миллиметров, и тоже через миллиметр - снова 6 ступеней, и снова - только метрическая резьба. Вот пусть конструкторы укладываются в такие жесткие рамки, ибо нефиг. Зато это требовало в каждом из станков всего по десятку шестеренок - тут уже без коробки скоростей не обошлось, так как снимать винтовую заготовку и потом ее устанавливать так, чтобы попасть витком в начало обработки - дело сложное и муторное, винтовые поверхности лучше обтачивать за одну установку. К тому же для вытачивания винтовых поверхностей требовалось согласованное вращение шпинделя и ходового винта, и связка должна быть жесткой, без проскальзываний. Так что тут без шестеренок - никуда.
Тем более что с шестеренками и вообще зубчатыми поверхностями дело понемногу налаживалось. Так, в ноябре сорок первого для их производства мы приспособили строгальный станок. Сначала на нем мы вытачивали длинные зубчатые рейки. Причем в первом варианте резец был только один, фасонный - за несколько проходов он протачивал одну впадину между зубцами, потом рейка сдвигалась - снова несколько проходов резцом, снова сдвигалась - где-то часа за два можно было таким образом создать метр зубчатой рейки. Ну, это мы вначале пробовали обрабатывать рейки по одной - уже скоро мы начали устанавливать сначала по две, потом по три, пять, семь реек - станок был мощным, из депо, где он вообще обтачивал паровозные и вагонные рамы, так что все харчил за милую душу.
Дальше - больше. Мы стали применять протяжки, в которых несколько резцов последовательно стачивали свои объемы металла, все больше и больше приближая выемку к нужному профилю - объем снимаемого металла определялся формой резца, и если первые стачивали только небольшую борозду, то последние уже начисто рихтовали прилегающие друг к другу стороны двух зубьев - в итоге протяжка длиной двадцать сантиметров с шестнадцатью резцами за один проход протачивала все что нужно, и на метр зубчатой рейки уходило всего пятнадцать минут. Но для данного станка это было уже пределом - мощности не хватало, мы даже уменьшили количество одновременно устанавливаемых реек до четырех, иначе нагрузки при резании сразу несколькими зубцами получались слишком большими. И это при том, что мы использовали мягкую сталь, которую потом поверхностно упрочняли - токами высокой частоты и износостойким напылением. К тому же в наших станках мы применяли в основном мелкие зубцы для повышения точности, ну а уж где требовалась передача большой мощности, там нарезали зубцы по взрослому - на зуборезных станках. Но для обычных станков рейки мы стали делать именно так - строганием.
По этой же технологии мы вскоре стали нарезать и шестерни, только их закрепляли в поворачивающейся головке, да и зубцы протяжки, особенно последние, финишные, имели другую форму - ведь зубья шестерни располагались на окружности, а не на прямой, как в рейках. Но работа шла быстро, общие трудозатраты и затраты станочного времени существенно снизились, даже несмотря на всю эту возню с протяжками, точнее - их резцами, особенно последними, финишными - они должны были придавать окончательную форму зубьям, которые различались в зависимости от шага зубцов и диаметра шестерни, поэтому их следовало обтачивать с особенной точностью, так что работы инструментальщикам хватало, хотя они понемногу делали спецприспособления, рассчитанные на обточку зубьев нужной формы - начали с самых востребованных и постепенно расширяли номенклатуру приспособлений.
В итоге к концу сорок второго мы вышли на объем производства более чем в две тысячи станков в месяц - а это в пересчете на годовое производство - двадцать пять тысяч станков в год. Напомню, перед войной СССР всего выпустил 58 тысяч станков. За весь сороковой год. Весь СССР. То есть мы как минимум по количеству работали уже почти как половина Союза. Справедливости ради отмечу, что таких успехов мы смогли достичь только за счет упрощения конструкций станков и только после освобождения в начале сорок второго Минска и Могилева с их развитой промышленностью, в том числе станкостроительной. Минский завод имени Кирова с его протяжными, центровальными, ножовочными гидравлическими станками, станкостроительный имени Ворошилова - сверлильные, токарные. Ну и так далее - над станками работали более двадцати предприятий, что мы восстановили с освобождением большей части БССР, причем не обязательно именно станкостроительных - скажем, если где-то хорошо налажено литье крупногабаритных чугунных изделий - там начинают заниматься отливками станин. Летом к нашему станкостроению "подключилась" промышленность Восточной Пруссии во главе с Кенигсбергом - помимо непосредственно станков и металлообрабатывающих производств мы получили много опытных наставников и рабочих. Так что такие объемы были неудивительны.
Правда, в Союзе была и шире номенклатура станков, и сами они были зачастую сложнее, мы же ориентировались на специализированные станки, которые имели свои ограничения наподобие упомянутых выше, а то и были заточены на изготовление одной детали - например, на обработку затвора АК-42 - обточка боковых поверхностей ведущего выступа, верхней поверхности боевого выступа обрабатывались на специальном продольно-фрезерном станке. Его "специальность" заключалась лишь в ограниченности хода стола - всего десять сантиметров по горизонтали, причем ход был только продольный, без поперечного, и полсантиметра по вертикали - только чтобы была возможность немного компенсировать неточность изготовления фрез и износ резцов. И всего одна скорость вращения - так мы сэкономили шестерни, а также длину и количество винтовых подач, размер стола - этот спецстанок по трудоемкости был раз в десять проще универсального продольно-фрезерного. И раз в двадцать меньше - его можно было бы поставить и на стол.
Причем разработчики не оставляли попыток упростить командоаппараты, и основные надежды они возлагали на обработку поверхностей по шаблону. Этот способ управления траекторией был особенно эффективным прежде всего для поверхностей со сложной формой - снарядов и мин. В этом случае кулачок, управляющий поперечным движением резца, заменялся на шаблон - исчезала необходимость делать свертку образующей поверхность кривой в круговое движение, что существенно упрощало проектирование, изготовление и повышало точность - теперь управляющую поверхность можно было чертить на плоском стальном листе, по лекалам - мы почти сразу получали готовую деталь управления, тогда как с кулачками еще предстояла длительная отладка - тестовые проточки, обмер получившейся детали, подтачивание кулачка, снова тестовая проточка - для первых мин или снарядов мы делали до полусотни таких исправлений, пока не получали нужное движение резца.
И если с самой идеей работы по шаблону все было просто, то исполнение доставило много хлопот. Сложной была передача движения от шаблона к резцу. Ведь, напомню, резец испытывает нагрузки при резании, причем существенные. И если мы хотим автоматически управлять резцом для изготовления поверхностей вращения сложной формы, мы должны иметь возможность оперативно двигать его в поперечном направлении. С кулачками эта проблема была решена - они крепились на толстом жестком валу и находились локально - ехали вместе с суппортом, на него же и на вал и передавали нагрузки, соответственно они распределялись между механизмом вращения управляющего вала и цепью кулачок-резец. А шаблонам выдерживать нагрузки приходилось на гораздо больших расстояниях - собственно, вдоль всей обрабатываемой поверхности детали - попытки делать шаблоны в уменьшенном масштабе натолкнулись на погрешности и изготовления шаблона, которые увеличивались в соответствии с масштабом, и на работу передаточного механизма, так что мы стали делать только шаблоны в натуральную величину, поэтому им приходилось выдерживать нагрузки резания по всей длине - а значит их следовало крепить в надежных, жестких конструкциях. Да и плечо снятия управляющих усилий увеличивалось - шаблон близко к резцу не придвинуть, так как мешает суппорт, а это и увеличивает нагрузки, и вводит дополнительные механические передачи, то есть погрешности - мы попробовали несколько схем и все были как-то не очень. Требовалось разделить снятие траектории и собственно управление резцом. И лучше электричества для таких вещей еще не придумали. По этой схеме мы и пошли.
Первый электрический следящий привод мы сделали еще в середине сорок второго и работал он просто - щуп скользил по шаблону, прижимался к нему пружиной и, если шаблон "уходил" вглубь - то есть деталь становилась тоньше - щуп сдвигался вслед за ним и выступом надвигался на подпружиненный контакт, укрепленный на суппорте. Контакт включал электродвигатель и тот сдвигал суппорт вглубь, контакт вместе с суппортом тоже начинал сдвигаться - и так до тех пор, пока он не выходил из контакта со щупом - тогда двигатель останавливался. Если же шаблон уходил "наружу", щуп натыкался выступом на другой контакт и все повторялось, но в другом направлении.
Вроде бы все просто. Но наконечник щупа имел какую-то толщину, сам щуп двигался по шаблону с трением, так что возникали неточности, а необходимость зазора между выступом щупа и контактами приводила к неточностям перемещений. К тому же из-за толщины щупа криволинейные поверхности получались ступенчатыми, и чем выше подача, тем длиннее ступеньки. И даже на прямолинейных иногда появлялись ступеньки - мелкие неточности изготовления шаблона, дребезг щупа по поверхности шаблона из-за недостатка смазки - и вот появляются ложные срабатывания двигателя поперечной подачи. Да еще и сам двигатель имел инерцию включения-выключения, что требовалось учесть в шаблоне, либо уменьшить скорость продольной подачи - но это уменьшит скорость обработки. То есть стало даже хуже чем с механическими передачами, и народ уже начал было роптать "да нафига нам эта электрика, и без нее нормально все работает". Но я-то помнил что все станки с ЧПУ работали на электрическом приводе, поэтому настаивал на продолжении работ, тем более что занималось-то ими поначалу всего пять энтузиастов, и уж эти-то не роптали, хотя первые неудачи сильно подкосили их дух.
Но - глаза боятся, а руки делают. Сначала мы попытались избавиться от "ступенек", так как криволинейных поверхностей приходилось точить очень много, прежде всего - обтачивать поверхности снарядов на отлитых заготовках. Во втором варианте управляющего механизма мы добавили еще один щуп, двигавшийся на пару миллиметров впереди первого - так мы получили касательную к поверхности шаблона, а суппорт стал управляться разницей сигналов от щупов - выделили на это дело несколько операционных усилителей. Ступеньки сгладились, превратились в наборы конусных и цилиндрических поверхностей с шагом два-три миллиметра. И это была действительно победа - мы попробовали пострелять такими снарядами на полигоне и военные особой разницы не заметили, если только на дальних дистанциях. Для мин такая обточка увеличила разброс процентов на десять, то есть в принципе несущественно. Хотя и неидеально. Главное, что народ воспрял духом - все-таки технология показалась не слишком уж отстойной.
Следующим шагом мы переделали схему снятия траектории - теперь щупы не замыкали-размыкали контакты, а двигали рычаги потенциометров, которыми управлялась разностная схема - уменьшилось сопротивление, то есть щуп сдвинулся вперед - возникает сигнал одной полярности - двигатель суппорта включается в одном направлении. А если сопротивление увеличилось - то есть щуп сдвинулся назад - возникает сигнал другой полярности - двигатель работает в обратном направлении. Отлично. Ступеньки почти сгладились, а когда мы добавили интегрирование - почти совсем исчезли. Точность обработки стала уже треть миллиметра. В сентябре сорок второго на обточке снарядов и мин работало уже три таких станка. "Механические" станки тоже еще продолжали трудиться над такими изделиями, но обработку всех последующих криволинейных корпусов мы теперь стали выполнять только на таких станках, да и механику, по мере износа ее кулачков, мы переделывали на электрику - она оказалась значительно проще в подналадке - в ней и надо-то было подвигать переменные резисторы и конденсаторы - вместо подтачивания, а то и изготовления новых кулачков - изнашиваться в схеме управления было практически нечему, так как нагрузки в ней почти что отсутствовали, разве что на винт поперечной подачи суппорта - но по сравнению с криволинейными кулачками он имел простую, точнее - однотипную - форму поверхности, которую мог изготовить любой более-менее грамотный токарь.
Но хотелось большего. Так что в конце сорок второго к станку встала Ее Величество Цифра.
Как и положено Настоящей Королеве, она не сразу приступила к делу - сначала знакомилась с ситуацией, примеривалась, пробовала, и только потом взялась за дело. Ну а мы как могли ей помогали.
Причем наша помощь началась задолго до того, как мы получили первые цифровые схемы. Сначала мы безо всяко задней мысли насчет цифрового управления просто пытались наладить производство у нас станков. Хоть каких.
Осенью сорок первого мы с моей подачи вознамерились было строить нормальные полноценные станки. Но как посчитали, сколько там потребуется шестеренок для той же коробки передач ... быстро большие объемы не осилим. Так, в советском токарном станке ДИП-200 - Догоним И Перегоним, с высотой центров над станиной 200 миллиметров - мы насчитали порядка сорока шестерен, передававших вращение от главного двигателя на ходовой вал.
Столько шестерен требовалось из-за универсальности станка. Так, он мог нарезать метрическую резьбу с шагом в полмиллиметра в диапазоне от 1 до 12 миллиметров - всего 25 ступеней. А еще - дюймовую резьбу в диапазоне от 2 до 24 ниток - всего 30 ступеней. А еще питчевая резьба, которая измеряется в числах Пи и для получения шага в дюймах Пи надо разделить на число питчей. Ее станок может нарезать с шагом от 7 до 96 питчей - всего 24 ступени. Ну и модульная резьба - с шагом от 0,25 до 3 модулей - всего 12 ступеней. Честно говоря, рехнуться можно. И от количества резьб, и от возможностей станка. Недаром он и назывался "универсальный". И недаром он был сложный. Всего на круг мы насчитали в нем почти 80 шестерен. Восемьдесят ! Там ведь еще шпиндель станка, который имел 23 шестерни и мог выдавать 18 скоростей в прямом вращении и 9 в обратном. И суппорт, где было с десяток шестерен. Думаю, там было с пару десятков метров зубчатых поверхностей. А то и больше.
Это все мы считали еще осенью сорок первого, когда я ляпнул, точнее, выдвинул предложение "Давайте делать свои станки" - было некоторое головокружение от успехов. Вот меня и постарались мягко приземлить. Но вышло другое - я задал следующий вопрос - "А зачем станку так много возможностей ?". Стали показывать и считать детали машин, механизмов, водопроводных и отопительных коммуникаций - получались тысячи, если не десятки тысяч разных деталей и соединений. А я все задавал и задавал вопросы - "А это зачем ?", "А там то же самое ... Не то же ? Ну ведь почти то же ?". В общем, народ сломал голову, пытаясь объяснить мне всю сложность, заключавшуюся в разнообразии применявшихся деталей, а я сломал себе голову, пытаясь понять - "А нафига столько всего и почти что однотипного ?".
В итоге пришли в некоторому компромиссу, что капиталисты, думающие только о своей прибыли, придумывают свои конструкции - и от незнания того, что делается у "соседа", и от желания привязать потребителя к своей продукции - чтобы тот покупал запчасти только у него, да и подсадить на свою продукцию не помешает - если уж начали ее использовать, то обучаются работе именно на ней, и если понадобится что-то еще - наверняка прикупят у того же производителя. С видами резьб почти такая же ситуация - сначала каждый городил кто во что горазд, потом не смогли договориться в мировом масштабе о единой системе - ведь тогда кому-то придется менять свою инфраструктуру, а она уже была немаленькой. Так и тащили этот "воз" дальше - совсем как со старым кодом в программах - вроде бы и надо переписать, чтобы упростить поддержку и модификацию, но и времени не хватает, и стремно - снова все менять и отлаживать. Дело знакомое.
Но у нас с инфраструктурой все было хорошо, в том плане что ее практически не было - те несколько десятков километров городских сетей, что присутствовали в БССР, все-равно скоро придется менять. Ну а производственные сети сами себя смогут переделать. Так что волевым решением мы приняли поддержку только метрической резьбы - где могли, стали отрезать старое и нарезать новую резьбу, а где все-таки требовалась именно стыковка со старой - ставили переходники, благо универсальные станки никуда не делись. Но и в остальных областях мы ввели строгую унификацию - по набору валов, шестерен, гаек, тяг, втулок и прочих фитингов. Правда, еще и сейчас эта работа не была закончена, так что для старой техники мы еще выпускали запчасти. Но - на универсальных станках.
А для новых деталей мы стали выпускать узкоспециализированные станки - очень быстро нам стало понятно, что "настоящую" промышленность мы не потянем. Скажем, одни станки могли обрабатывать детали длиной до сорока сантиметров и диаметром до десяти - как раз для всякой мелочевки. И стали должны использоваться конструкционные, то есть сравнительно мягкие, позволяющие работать на высоких оборотах без создания слишком жестких конструкций станков и применения мощных моторов. А уж для деталей из более твердой стали мы делали станки повышенной прочности и мощности. Ну и универсальные никуда не девались и были готовы обрабатывать заготовки, которые окажутся не по зубам нашим недо-станкам.
Эти ограничения по области применения станков позволяли существенно упростить коробки передач. Для совсем уж простых деталей было вообще достаточно ременной передачи со сменными шкивами - нужна другая скорость - переставляешь шкивы нужных размеров и точишь. Да и для более сложных деталей нами часто применялась такая же схема, только со сменными зубчатыми колесами, чтобы исключить проскакивание и обеспечить жесткость передачи - это позволило не тратиться на изготовление коробок передач для станков - как-то я не припомню, чтобы для обточки одной и той же детали требовались частые переключения - обычно основная обработка шла на одной скорости подачи и вращения, а чистовая - на другой. Ну так можно сначала обработать группу деталей начерно, затем вручную поменять скорость вращения шпинделя - и обточить их начисто. Да, будут потери - и времени из-за необходимости снимать крышку, менять зубчатые колеса или шкивы, закрывать крышку, и точности, времени - из-за переустановки деталей - так-то при обработке детали шкалы и нониусы выставлены под конкретную деталь, а когда ее снимают а затем ставят заново - требуется снова выставлять нули под конкретный вылет детали из бабки - он всегда будет немного различаться. Всегда да не всегда - вскоре рабочие просто начали применять упоры, по которым и выставлялись детали при повторных установках. По чистоте поверхности тоже все получалось не так уж плохо - зачастую было достаточно на последних проходах уменьшить подачу - и тогда точность детали и чистота поверхности удовлетворяли в большинстве вариантов. В общем, подобными мерами можно было решить многие проблемы - за счет некоторых потерь времени при перенастройке мы смогли получить много новых станков.
И такие станки были в основном без возможности вытачивания винтовых поверхностей - для того у нас были другие станки, специализированные именно на такой обработке, и конечно же с ограничениями по диапазонам обработки - скажем, шаг винтовой поверхности - от 1 до 6 миллиметров с шагом по миллиметру - то есть всего 6 ступеней вместо 12. И безо всяких дюймовых, питчевых и модульных резьб - только метрическая. А другой тип станка - наоборот, вытачивал резьбы с шагом от 7 до 12 миллиметров, и тоже через миллиметр - снова 6 ступеней, и снова - только метрическая резьба. Вот пусть конструкторы укладываются в такие жесткие рамки, ибо нефиг. Зато это требовало в каждом из станков всего по десятку шестеренок - тут уже без коробки скоростей не обошлось, так как снимать винтовую заготовку и потом ее устанавливать так, чтобы попасть витком в начало обработки - дело сложное и муторное, винтовые поверхности лучше обтачивать за одну установку. К тому же для вытачивания винтовых поверхностей требовалось согласованное вращение шпинделя и ходового винта, и связка должна быть жесткой, без проскальзываний. Так что тут без шестеренок - никуда.
Тем более что с шестеренками и вообще зубчатыми поверхностями дело понемногу налаживалось. Так, в ноябре сорок первого для их производства мы приспособили строгальный станок. Сначала на нем мы вытачивали длинные зубчатые рейки. Причем в первом варианте резец был только один, фасонный - за несколько проходов он протачивал одну впадину между зубцами, потом рейка сдвигалась - снова несколько проходов резцом, снова сдвигалась - где-то часа за два можно было таким образом создать метр зубчатой рейки. Ну, это мы вначале пробовали обрабатывать рейки по одной - уже скоро мы начали устанавливать сначала по две, потом по три, пять, семь реек - станок был мощным, из депо, где он вообще обтачивал паровозные и вагонные рамы, так что все харчил за милую душу.
Дальше - больше. Мы стали применять протяжки, в которых несколько резцов последовательно стачивали свои объемы металла, все больше и больше приближая выемку к нужному профилю - объем снимаемого металла определялся формой резца, и если первые стачивали только небольшую борозду, то последние уже начисто рихтовали прилегающие друг к другу стороны двух зубьев - в итоге протяжка длиной двадцать сантиметров с шестнадцатью резцами за один проход протачивала все что нужно, и на метр зубчатой рейки уходило всего пятнадцать минут. Но для данного станка это было уже пределом - мощности не хватало, мы даже уменьшили количество одновременно устанавливаемых реек до четырех, иначе нагрузки при резании сразу несколькими зубцами получались слишком большими. И это при том, что мы использовали мягкую сталь, которую потом поверхностно упрочняли - токами высокой частоты и износостойким напылением. К тому же в наших станках мы применяли в основном мелкие зубцы для повышения точности, ну а уж где требовалась передача большой мощности, там нарезали зубцы по взрослому - на зуборезных станках. Но для обычных станков рейки мы стали делать именно так - строганием.
По этой же технологии мы вскоре стали нарезать и шестерни, только их закрепляли в поворачивающейся головке, да и зубцы протяжки, особенно последние, финишные, имели другую форму - ведь зубья шестерни располагались на окружности, а не на прямой, как в рейках. Но работа шла быстро, общие трудозатраты и затраты станочного времени существенно снизились, даже несмотря на всю эту возню с протяжками, точнее - их резцами, особенно последними, финишными - они должны были придавать окончательную форму зубьям, которые различались в зависимости от шага зубцов и диаметра шестерни, поэтому их следовало обтачивать с особенной точностью, так что работы инструментальщикам хватало, хотя они понемногу делали спецприспособления, рассчитанные на обточку зубьев нужной формы - начали с самых востребованных и постепенно расширяли номенклатуру приспособлений.
В итоге к концу сорок второго мы вышли на объем производства более чем в две тысячи станков в месяц - а это в пересчете на годовое производство - двадцать пять тысяч станков в год. Напомню, перед войной СССР всего выпустил 58 тысяч станков. За весь сороковой год. Весь СССР. То есть мы как минимум по количеству работали уже почти как половина Союза. Справедливости ради отмечу, что таких успехов мы смогли достичь только за счет упрощения конструкций станков и только после освобождения в начале сорок второго Минска и Могилева с их развитой промышленностью, в том числе станкостроительной. Минский завод имени Кирова с его протяжными, центровальными, ножовочными гидравлическими станками, станкостроительный имени Ворошилова - сверлильные, токарные. Ну и так далее - над станками работали более двадцати предприятий, что мы восстановили с освобождением большей части БССР, причем не обязательно именно станкостроительных - скажем, если где-то хорошо налажено литье крупногабаритных чугунных изделий - там начинают заниматься отливками станин. Летом к нашему станкостроению "подключилась" промышленность Восточной Пруссии во главе с Кенигсбергом - помимо непосредственно станков и металлообрабатывающих производств мы получили много опытных наставников и рабочих. Так что такие объемы были неудивительны.
Правда, в Союзе была и шире номенклатура станков, и сами они были зачастую сложнее, мы же ориентировались на специализированные станки, которые имели свои ограничения наподобие упомянутых выше, а то и были заточены на изготовление одной детали - например, на обработку затвора АК-42 - обточка боковых поверхностей ведущего выступа, верхней поверхности боевого выступа обрабатывались на специальном продольно-фрезерном станке. Его "специальность" заключалась лишь в ограниченности хода стола - всего десять сантиметров по горизонтали, причем ход был только продольный, без поперечного, и полсантиметра по вертикали - только чтобы была возможность немного компенсировать неточность изготовления фрез и износ резцов. И всего одна скорость вращения - так мы сэкономили шестерни, а также длину и количество винтовых подач, размер стола - этот спецстанок по трудоемкости был раз в десять проще универсального продольно-фрезерного. И раз в двадцать меньше - его можно было бы поставить и на стол.