Тогда каждое из этих положений можно задать числом, характеризующим, скажем, расстояние между центром фрезы и центром обрабатываемого изделия. А совокупность таких дискретных чисел, задающих ряд опорных точек траектории, будет представлять собой программу работы станка, выраженную в цифровом виде.
В промежутках между опорными точками фреза, конечно, не будет перемещаться строго по заданной траектории. Но если опорных точек достаточно много и если вся система в целом правильно рассчитана и сконструирована, то отклонения фактической траектории от заданной будут меньше некоторой обусловленной величины, и изделие будет обработано с необходимой степенью точности. Представить всю программу работы автомата в виде ряда чисел — в этом состояла идея решения поставленной задачи.
Как же записать эти числа так, чтобы запись была достаточно удобна, не занимала много места и в то же время чтобы те устройства автомата, которым предстоит ее «прочитать» и «понять», были бы максимально простыми и надежными?
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.
…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.
Вторые сказали, что лента — это ухудшенный вариант копира и ее применение привело бы к большому и абсолютно ненужному усложнению метода копирования.
Третьи сказали, что использование лент, магнитов, зубчатых колес, черточек, а также перфолент, перфокарт, магнитных лент уже давно и хорошо известно: например, в телеграфных и других автоматах. Так что если предложение авторов и заслуживает внимания по существу, то, уж во всяком случае, не обладает никакой новизной.
Никто из экспертов не питал личной неприязни к авторам нового автомата. Каждый честно излагал свое мнение об этом предложении. Но все эти мнения решительно расходились как между собой, так и с мнением четвертых экспертов и рецензентов, считавших, что в предложении есть новое и разумное зерно и вполне целесообразно провести его опытную проверку.
Это не так уж удивительно. Каждое действительно новое изобретение несет элементы неизвестного, непроверенного, рискованного. Оно требует изменить привычные взгляды, отказаться от установившихся процессов, которые кажутся не такими уж плохими. А кроме того, в нем очень многое действительно несовершенно и требует доработок, переделок, опытной проверки. В этом смысле каждому изобретению свойствен ряд недостатков. Только в сознании авторов все эти недостатки полностью заслонены предполагаемыми преимуществами. В глазах же экспертов преимущества и недостатки стоят плотной толпой, крепко держась друг за друга. И эксперты смотрят на эту толпу с разных точек зрения, видят разное и по-разному оценивают увиденное.
Заколдованный треугольник действовал в точном соответствии со схемой «невозможно», «не нужно», «не ново».
Сложный и громоздкий механизм рассмотрения заявок на изобретения работал на холостом ходу. На отказ признать предложение изобретением авторы писали возражения, обоснованные с их точки зрения и необоснованные с точки зрения тех, кому они были адресованы. Вновь следовал отказ — по старым и новым мотивам, и снова — возражения. Отказ — возражения…
А в это время в цехе небольшого заводика, не имеющего отношения к станкостроению, кипела работа. Представьте себе, что вы решили из старой мясорубки, поломанного будильника, карманного фонаря, скоросшивателя, «вечной ручки», кастрюли и нескольких метров старой киноленты построить агрегат, полностью автоматизирующий все процессы приготовления фарша. Тогда вы получите приблизительное представление о том, что делалось в одном из углов цеха — там, куда переставили старый фрезерный станок, потерявший свой лоск и свою точность и уже давно оставшийся без дела.
Вокруг него иногда днем, а обычно вечером сновали конструктор в очках с толстыми стеклами, на плечи которого легла вся тяжесть задачи превратить израненного ветерана в чудо техники, и два-три энтузиаста, умиравших от любопытства узнать, возможно ли в действительности такое превращение. В ход шло все, и все средства считались годными. Редуктор от старой полиграфической машины, магнитные муфты, полузаконным методом добытые с соседнего станкостроительного завода, фотоэлементы и электромагниты, взятые в долг в соседних лабораториях.
Большинство слесарей и станочников, работавших в этом цехе, приблизительно знали, над чем шла работа, и видели, с каким энтузиазмом она делалась. Энтузиазм заразителен, и многие рабочие были всегда готовы помочь, когда нужно было изготовить недостающие детали и даже целые новые узлы, когда нужно было разбирать сморщенную и почерневшую от старости машину и собирать «чудо-автомат».
Всему приходит конец, и однажды наступил день, когда работа была окончена. Это было странное на вид сооружение. Вместо маховичка, которым обычно вручную поворачивали винт подачи, была укреплена большая металлическая коробка, а за станком высился деревянный ящик, из которого высовывались ролики с надетой на них кинолентой.
Окружающие, дабы не уязвлять самолюбия авторов, тактично называли это сооружение макетом станка. Как мало этот макет напоминал то, что рисовалось в проектах авторов и в их возбужденном воображении! Но одно оставалось незыблемым — идея нового изобретения.