Кто — кого?

Условимся снимать наш кинофильм так, чтобы от кадра к кадру обрабатываемая заготовка поворачивалась каждый раз на одну и ту же величину, скажем, на 1°. При этом каждый раз будем определять расстояние, на которое за время очередного поворота должна сместиться фреза, чтобы нужным образом обработать соответствующий участок профиля. Эти расстояния и будут характеризовать опорные точки траектории инструмента. Мы получим программу работы станка в форме таблицы, состоящей из двух столбцов. В первом столбце будут указаны углы поворота заготовки; во втором — приращения расстояния между центром заготовки и центром фрезы.

Выберем какую-либо достаточно мелкую единицу перемещения, например 0,01 миллиметра, и поделим на нее величины приращений, стоящие во втором столбце таблицы. Выполнив это действие, запишем в третьем столбце таблицы программу в виде совокупности неименованных чисел; другими словами, запишем ее в цифровом виде.

А теперь возьмем прозрачную киноленту и станем ее равномерно перематывать с одного валика на другой по мере поворота заготовки. На каждом отрезке ленты, соответствующем повороту заготовки на 1°, нанесем черные черточки; причем число их каждый раз будем выбирать равным соответствующему числу, написанному в третьем столбце таблицы.

Понятно, что число черточек будет различным на различных участках ленты. Однако в пределах каждого из этих участков распределим их равномерно. В результате программа работы станка окажется записанной на ленте в виде совокупности черточек, определенным образом расположенных вдоль по ее длине.

Мы уже знаем, что такой способ записи чисел называют унитарным кодом. И еще надо предусмотреть на программной ленте сигнал, который бы говорил, в каком направлении (к заготовке или от заготовки) должен двигаться инструмент на том или ином участке обработки. Для этого, кроме строчки черточек, можно нанести вторую строчку с прозрачными или зачерненными участками в зависимости от нужного направления движения.

Теперь остается спроектировать станок так, чтобы каждая черточка на ленте вызывала перемещение инструмента на обусловленную величину и в нужном направлении. Тогда при равномерном вращении заготовки инструмент будет шаг за шагом двигаться то в одну, то в другую сторону, обрабатывая профиль. Какой бы сложной поверхностью ни обладало обрабатываемое изделие, программу его обработки всегда можно представить в виде строчек, несущих простые черточки, гуще или реже расположенные вдоль по ленте.

А теперь очень кратко о станке, конструкция которого была порождена этой идеей, обдуманной долгими осенними вечерами.

Программная лента склеивается в замкнутое кольцо так, что по окончании обработки одного изделия можно сразу приступить к обработке следующего.

Станок оснащен специальным лентопротяжным устройством. Продвижение ленты синхронизировано с вращением стола, несущего обрабатываемую заготовку.

Лента движется непрерывно, перемещаясь на один кадр при повороте стола на один условный интервал. При этом она проходит через считывающее устройство, состоящее из блока двух фотоэлементов и осветителя.

Специальный фонарь посылает луч света, освещающего обе строчки на программной ленте. В зависимости от того, попадает ли свет на черточки или промежутки, на прозрачные или непрозрачные участки, он проходит либо не проходит через ленту; соответствующие фотоэлементы либо дают, либо не дают импульс тока.

Затем эти электрические сигналы направляются в специальный исполнительный механизм — шаговый двигатель, который понадобилось сконструировать, чтобы обеспечить шаговые перемещения стола в соответствии с программными сигналами. Шаговый двигатель устроен так, что каждый из программных сигналов-черточек вызывает перемещение стола станка на один шаг. Черточку за черточкой считывает фотоэлемент — шаг за шагом движется стол.

Так шаговый двигатель обеспечивает подачу стола в любом направлении с переменным числом шаговых перемещений. В это время заготовка равномерно вращается, фреза ее обрабатывает.

Задачи системы управления в шаговой системе, как видите, чрезвычайно просты. Они сводятся фактически к усилению считанных сигналов и их адресованию механизмам обработки шагов и муфтам реверса. Вся система управления этим станком работает по простой разомкнутой схеме.

Что произошло потом

…Спустя полгода после памятной беседы проект станка был готов. А затем началось его обсуждение в различных инстанциях.

И как это всегда бывает при обсуждении сколько-нибудь сложного вопроса, мнения экспертов и рецензентов разделились.

Одни из них сказали, что цифровую систему управления использовать невозможно потому, что программа обработки детали потребует много километров ленты, а подготовка программы займет недели и месяцы расчетной работы. Кроме того, шаговый двигатель очень тихоходен и не позволит создать высокопроизводительный автомат. Они утверждали, что построить целесообразную шаговую систему цифрового управления станками невозможно.