Форум

Среди статей такого не нашёл, на форуме вроде тоже не обсуждалось. Сочинил тут небольшую статейку про то, как возможно вручную обеспечить довольно приличную точность при необходимости.

---
Про точность и прямые руки.

Читая многие ресурсы, связанные с любительским машиностроением, особенно станкостроением, часто складывается впечатление, что деталь с нужной точностью возможно сделать исключительно на станке с большей точностью, чем нужна. В свою очередь, изготовление более точного станка на менее точном в принципе невозможно. Соответственно, располагая средневековыми технологиями, нереально сделать станки и машины времён второй индустриальной революции, потому что во время индустриальной революции станки были более точными.
Возникает закономерный вопрос: на каких же станках были сделаны станки индустриальной революции? Вопрос перекликается с вопросами из серии "как примитивные древние технологии позволяли строить пирамиды и каменную кладку, в которую не просунуть лезвие ножа?". Во втором случае объяснение часто привлекает внеземные силы, обладающие нужными технологиями. Но в XIX веке пришельцы, насколько известно, Землю с прогрессорскими целями не посещали. И потомки-"попаданцы" не приволакивали на машине времени высокоточные "Шкоды" или "Тошибы"...
Ответ стар как homo habilis: это делалось руками. И станки, и пирамиды. Есть несколько приёмов, которые позволяют получить весьма большую точность (до микрон), используя довольно простые приспособления и массу ручного труда. Общее название этих способов - ручная притирка и доводка. Ну, и ещё надо знать правило рычага, которое тоже было сформулировано до нашей эры.
Для работы понадобится мелкий абразив, более твёрдый, чем обрабатываемый материал, порошковая краска (сейчас используется синька, но вполне сгодится любая дешёвая минеральная краска, которую можно растереть в тонкий порошок) и острая пластина из твёрдого материала (закалённая сталь, или кремнёвая).
Рассмотрим случай, когда нужно сделать прямые плоские поверхности. Процесс называется "шабрение".
1. Обтёсываем три поверхности до состояния "вроде ровно". Называем их А, Б, В.
2. Мажем насколько можно более тонким слоем густо разведённой в воде краски поверхность А.
3. Прикладываем поверхность Б к поверхности А. Поднимаем.
4. На поверхности Б остались отпечатки краски. Они соответствуют максимальным неровностям как поверхности Б, так и поверхности А. Пластиной (по-другому - "шабером") соскребаем краску с поверхности Б. Пластина твёрдая, поэтому вместе с краской соскабливается немного (доли микрона) материала поверхности с неровностей.
5. Мажем краской поверхность Б.
6. Прикладываем поверхность В к поверхности Б. Остаётся отпечаток неровностей.
7. Соскребаем пятна краски с поверхности В.
8. Мажем краской поверхность В.
9. Прикладываем к поверхности В поверхность А (к этому времени её надо очистить).
10. Соскабливаем пятна с поверхности А.

Затем цикл повторяется снова и снова. Сначала сойдут на нет самые большие неровности. Потом настанет черёд средних. Их будет больше, поэтому число пятен будет расти, и чем мельче будут неровности, тем больше пятен будет на площади поверхности. По числу пятен и оценивают степень обработки - когда их число превысит определённую величину, работа считается законченной.
После завершения шабрения получится 3 плоских плиты (неравномерность поверхности порядка микрона при должном усердии, и это без точного измерительного инструмента). Их берётся как минимум три, потому что при двух поверхностях будет тенденция не выведения плоскости, а подгонки двух плит друг к другу. Хотя есть приём, при котором одна из плит при прикладывании поворачивается каждый раз на 90 градусов в какую-либо сторону.

Метод несложный, но чудовищно трудоёмкий, и трудозатраты растут пропорционально обрабатываемой площади. Так делают поверочные плиты в машиностроении - можете посмотреть в Интернете, сколько они стоят в зависимости от размера.

Но, имея поверочные плиты, мы можем аналогичным способом получать плоские поверхности деталей, пользуясь плитой как образцом.
Шабрением также подгоняют друг к другу плоские направляющие станков. А теперь вспомним японские традиции точения меча и тот факт, что японские станки - одни из лучших в мире 🙂

Шабрить можно и круглые поверхности, но это не очень удобно. Если не требуется настолько большой точности, то хорошо подойдёт метод притирки или пришлифовки. Шлифовать можно и плоские поверхности, но для разнообразия рассмотрим круглую (точнее, коническую).

Итак, точим коническую пробку на имеющемся токарном станке (да хотя бы и лучковом). По пробке подгоняем режущую кромку плоского сверла и сверлим коническое отверстие в толще материала. Разводим абразив в воде до состояния кашицы, прикрепляем к пробке стержень по оси конуса и делаем так:
1. В отверстие на стенки наносим тонким слоем кашицу из абразива.
2. Вставляем пробку и крутим за стержень (руками или луком) туда-сюда.
3. Время от времени вынимаем пробку и подкладываем абразив.
4. Периодически смываем абразив с пробки и отверстия, наносим полоску краски на пробку и проворачиваем её в отверстии. Если краска размазалась ровным тонким слоем, то завершаем работу.

Такая шлифовка намного производительнее шабрения, но точность прилегания будет поменьше - неровности будут сравнимы по размерам с зёрнами абразива и образующая конуса (его боковая поверхность) будет неровной, а волнистой - просто подогнанной к прилегающей поверхности. Но чаще всего этого будет достаточно - главное, чтобы пробка не болталась.

Имея же подогнанные конусы и смазку, можно сделать шпиндель станка с минимальным биением и отсутствием люфта. Причём по мере износа конуса для устранения люфта его достаточно подтянуть. На этом принципе работают часовые станки, на которых делают тончайшие и при этом точные детали.

Вообще, говоря о точности станка, в первую очередь имеют ввиду жёсткость и отсутствие люфтов. Шабрение и шлифовка позволяют получить безлюфтовое скольжение на жёстких материалах (гранитная станина станка вполне реальна).
Используя такие методы, вполне реально за несколько лет получить довольно точный универсальный станок даже во времена фараонов. Впрочем, тогда такие станки были незачем, и пришлифовывать предпочитали здоровенные камни, из которых делали храмы. А могли бы и поршневые двигатели делать...

Безлюфтовое соединение также позволит сделать масштабирующий пантограф. А это тоже довольно интересная штуковина, которая позволяет сначала начертить плоскую деталь в увеличенном масштабе, а потом при необходимости вырезать её уменьшенную копию (да, это то самое правило рычага). Жёсткое безлюфтовое соединение сделает масштабную копию точной, избавив изобретателя от корпения над маленькой деталью с резцом и лупой.
Ну, а кроме этого, безлюфтовый рычаг позволит производить измерения, отличные от глазомерных. Принцип тот же, но наоборот - меньшим концом проводим измерение, а к большему приделываем шкалу. По которой уже и смотрим мелкие размеры, которые рычаг превратил в различимые глазом. Даже примитивный аналоговый калькулятор можно сделать.

Напоследок повторюсь - методы эти, несмотря на простоту и хорошие результаты, очень трудозатратные и требуют некоторой квалификации работника.
Кроме того, надо обязательно иметь систему мер - метрическую, имперскую или даже самостоятельно разработанную, потому что без неё оценить размеры становится уже невозможно, да и работа инженера без размеров нереальна.

В статье "Борьба за точность" - не совсем то, что я предлагаю к размещению. Самих методов там не описано, указаны только ограничения и обозначено, что ничего у попаданца не выйдет, но путей обхода имеющихся ограничений не указано, просто написано, что со временем станки становились точнее. Как это достигалось - по большей части остаётся за кадром (пресловутый вопрос: как делали точные станки, а главное, инструменты для измерения?). Насчёт обсуждений - там всё несколько раздёргано. Почему бы не иметь статью, в которой вопрос рассматривается более подробно и в одном месте?

Только называться статья должна Шабрение или чтото вроде того, а не Обеспечение точности.

И историю неплохо бы покопать, а то обнаружится что технологию еще египтяне знали.

Есть метод измерения с точностью, превышающей точность используемого прибора. И измерения не размеров. Метод проб. Берём, например, весы. Измеряем с их помощью вес предмета. Нечто получили, теперь добавляем гирю и снова измеряем вес. Убираем предмет и измеряем вес уже гири. А потом решаем систему уравнений, ошибка этого решения меньше ошибки весов. А вот было бы интересно узнать, как точно градуировать сами инструменты, когда вообще нет готовых эталонов, даже готовой точной гири. Линейки, транспортиры, шкалы на суппортах, основные и нониусные шкалы штангенциркулей, весы. Как, не имея готовых эталонов, сделать точные гири.

Впечатление не может читать.