Файл: Сядристый, Н. С. Тайны микротехники.pdf

лиаающиеся стали быстро намагничиваются и плохо размагни­ чиваются. И если мы, например, решили изготовить самый про­ стой микромотор с двухполюсным якорем, то получится неже­ лательное, но вполне закономерное явление: во время работы якорь должен иметь разноименные полюсы, меняющиеся при каждом полуобороте. Но этому изменению будет препятство­ вать остаточный магнетизм стальной оси, которая будет играть роль постоянного магнита. Моторчик не будет работать, даже если соблюдены все прочие правила.

Или скажем о таком. При малых линейных размерах магнит­ ные поля прямых магнитов очень слабы из-за рассеивания и близкого нахождения полюсов друг возле друга, когда они частично как бы замыкаются между собой. Магнит необходимо каким-то образом усиливать, я, например, делал это с помощью специальных экранов, что, в свою очередь, влекло за собой необходимость решения других задач.

Теперь о чисто технической стороне дела. Как и чем изго­ тавливать детали для микромотора? Алмазными и твердосплав­ ными резцами, напильничками разных форм и размеров. Эти напильнички делались из надфилей, лезвий и лобзиковых пило­ чек. Как правило, на каждый паз или вырез детали изготавлива­ ется микронапильник соответствующей формы и размера. Ста­ чивая стальные надфеля на наждачных брусках разной зерни­ стости, можно получать своего рода микронапильники. При этом надо стараться, чтобы плоскости этих напильников были без выпуклостей, а углы не имели микрозаусениц. Время от времени такие напильники «освежаются» повторной переточ­ кой.

Катушки статора и якорь наматывались вручную. Самая большая трудность в этой операции — при намотке чувство­ вать натянутость проволоки. Ведь она не прочнее паутинки. Сначала проволока наматывалась на пустотелые деревянные палочки диаметром около 2 миллиметров, а с них — на детали.

После намотки палочки отрезались. Проволоку необ­ ходимо перерезать, подняв палочку вверх. Если этого не сде­ лать, проволочку можно оборвать раньше, нежели она будет

76

перерезана. Вообще от подобных «мелочей» зависит успех во всякой тонкой работе.

В моторчиках постоянного тока самым сложным является изготовление коллектора. Его части должны быть изолированы от оси и якоря, а также между собой. В то же время надо обес­ печить надежное соединение концов обмоток якоря с коллек­ торными полукольцами. Чтобы представить себе трудность й кропотливость этой работы, напомню, что некоторые собран­ ные коллекторы по диаметру имели 180 микрон, а по толщине равнялись газетному листу.

Каждый раз такие коллекторы изготавливались по-разному. Самый простой способ заключался в следующем. Золотая или платиновая проволока вставлялась в иголку с продольно высверленным отверстием. Свободный конец проволоки лишь незначительно возвышался над торцом иглы. Так удобнее выполнять все последующие операции. Проволока стачивалась по торцу на микронапильнике, изготовленном из лобзиковой пилочки, а потом в торце высверливались отверстия для оси и для выводов якорной обмотки. После этого тонкой пилочкой (ее можно изготовить из утонченного до нескольких микрон лезвия) торец разрезался на части. Когда все эти операции проведены, коллектор укрепляется перед окончательной отрезкой, то есть его детали опять соединяются воедино, но так, чтобы все они были изолированы друг от друга. Для этого применялся эпо­ ксидный лак, затвердевающий при температуре 300°. Лак после затвердения вновь высверливается из тех отверстий, в кото­ рые будут вставляться выводы обмотки. Лишь после этого кол­ лектор можно отрезать от проволочки микропилочкой. Лучше если предварительный паз для этого будет сделан до склеива­ ния деталей, ибо склеенный коллектор легко разрушить. Зуб­ чики микроскопической пилочки время от времени обновляются на микроабразивном оселке.

Оголенные концы якорных обмоток заводились в отверстия коллектора, а потом «расклепывались» микроиглой с «тупым» концом, диаметр которого равнялся 0,01 миллиметра. Чтобы коллектор при этом не рассыпался, он до упора насаживался на

77

Самый маленький в мире синхронный электромотор по сравнению с маленьким лесным рыжим муравьем.

Увеличено в 100 раз

ось и в отдельных местах приклеивался к обмотке эпоксидным лаком.

Выводы якорной обмотки обязательно должны быть разной длины. Это дает возможность сначала вставить в коллектор одну проволоку, потом — другую и т. д. Когда последний (самый короткий) конец обмотки вставлен в коллекторное отверстие, все выводы обрезаются острым ножеподобным рез­ цом и расклепываются. На этом и заканчивается изготовление микроскопического якоря.

Для того чтобы намотать обмотку на корпус якоря и произ­ вести другие операции, необходимо как-то решить задачу кре­ пления якоря. Ведь брать его пинцетом так же рискованно, как большим пневматическим прессом закрывать ручные часы.

78

Поэтому лучше всего якорь не отрезать от заготовки до тех пор, пока он не, будет полностью изготовлен. Местом последнего отреза лучше всего выбрать один из полюсов якоря.

В последнее время мне удалось создать еще более миниа­ тюрный электромотор, ПО объему не превышающий Узоо куби­ ческого миллиметра. На фото он показан в сравнении с ма­ леньким рыжим муравьем. Моторчик свободно размещается на торце волоска.

В МАКОВОМ ЗЕРНЕ

Весной 1965 года в прессе появилась статья о балалайке длиной 1,9 миллиметра, которую сделал Михаил Григорьевич Маслюк. Толщина ее стенок —0,06 миллиметра, то есть равна толщине человеческого волоса. Вместо струн мастер использо­ вал паутину, а подставку изготовил из утонченного волоска.

Рассмотреть такую балалайку можно только сквозь систему линз. Корпус балалайки равен маковому зерну. Инструмент собран из 15 деталей. В статье приводились слова мастера: «Я был бы очень рад, если бы кто-нибудь захотел посоревно­ ваться со мной».

Вызов хоть и выглядел самонадеянно, но был небезоснова­ тельным. Если микроминиатюру нелегко изготовить из металла или пластмассы, то сделать ее из дерева еще труднее. Ибо крепость дерева при таких размерах — как крепость снежинки. Мало того, ведь изделие состоит из 15 деталей, которые подо­ гнаны друг к другу по размерам.

Однажды я был в командировке. День выдался неудачный и чрезвычайно утомительный. Поздно вечером, придя в гостини­ цу, машинально включил радио. «Полька» Рахманинова, испол­ няемая на балалайке, мелодичная и чистая, заполнила комнату. Мне нравилось это прозрачное и оптимистическое произведе­ ние. Его мастерски исполнял на домбре в нашей студенческой комнате харьковчанин Михаил Васильев, в свое время получив-

79

Портрет композитора В. В. Андреева и балалайка в футляре, размещенные в маковом зерне. Увеличено в 1 000 раз

ший на Международном конкурсе исполнителей в Вене Золотую медаль.

По радио шла передача о композиторе-балалаечнике В. В. Андрееве, жизнь которого была действительно подвиж­ нической. Талант этого самобытного композитора, исполни­ теля-виртуоза на балалайке высоко ценили Л. Н. Толстой, Максим Горький, И. Е. Репин, П. И.Чайковский, Н. А. РимскийКорсаков, Ф. И. Шаляпин и другие выдающиеся представители русской культуры. Виртуозной игре Андреева рукоплескали Париж и Нью-Йорк... Он принадлежал к представителям той русской интеллигенции, которые, не раздумывая, стали на сторону Октябрьской революции. Именем В. В. Андреева в Ленинграде назван основанный им оркестр народных инстру­ ментов, известный у нас и за рубежом.

Приехав домой, перечитал все об Андрееве и с большим внутренним подъемом выполнил новую миниатюру. Вот как выглядит она в готовом виде. Маковое зерно разрезано попо­ лам. Содержимое половинок выбрано, и они скреплены золо-

80

тыми петельками. Таким образом, зернышко стало крохотной шкатулкой. В одну половинку вставлено стекло, на котором выгравирован портрет Василия Васильевича Андреева. Под портретом надпись «Андреев В. В.». В другой половинке сво­ бодно лежит черный, отполированный до зеркального блеска раскрытый футляр, в который и уложена балалайка — точная копия обычного инструмента. Балалайка состоит из 40 частей. Ее корпус склеен из 10 отдельно изготовленных сегментов. Углы корпуса инкрустированы. Гриф имеет ладки, «кнопочки». Струны в десятки раз тоньше человеческого волоса и в несколько раз тоньше обыкновенной паутинки. Внутри бала­ лайки есть дата изготовления и цеховой знак автора.

Средняя толщина всего инструмента 0,06 миллиметра. Она равна одной стенке балалайки Маслюка, внутри которой могло бы разместиться десять подобных инструментов.

Детали инструмента изготавливались из тонкой дощечки, вырезанной из скорлупы грецкого ореха. Участки скорлупы с крупными клетками нежелательны, так как они менее прочны. Доска сначала выпиливалась лобзиком, потом утончалась рез­ цами до толщины в несколько микрон. Кромка резцов должна быть безукоризненна по чистоте. Лишь в таком случае на месте соскабливания будет ровная блестящая поверхность. Так как при состругивании происходит микроскопическая пластическая деформация поверхности, пластинка при определенной тол­ щине начнет выгибаться. Поэтому пластинку под конец сле­ дует утончать то с одной стороны, то с другой. Когда доска-пла­ стинка станет почти прозрачной, ее можно считать готовой. Доска изготавливалась несколько больших размеров, нежели требовалось для балалайки. Лишняя часть служила местом при­ клеивания при дальнейшей обработке. Приклеивалась заго­ товка к рабочему столику клеем БФ-2. Впоследствии место при­

клеивания отрезалось.

Гриф балалайки, состоящей из 20 деталей, настолько тонок, что в несколько раз слабее, чем, скажем, ножка комара или волос. Обыкновенная натянутая паутинка может согнуть его в дугу или сломать. Так как было решено, что балалаечка должна

81

быть изготовлена из дерева, гриф тоже сделан из косточки. Для крепости я пропитал его стиракрилом, предварительно вымочив в спирте и эфире.

Конечно, о каком-либо креплении деталей при таких разме­ рах не может быть и речи. Они отрезались от заготовок лишь по мере последовательного приклеивания к корпусу балалайки. Каждая деталь при этом клалась на самую кромку пластмас­ совой пластинки так, что балалайка находилась в воздухе, ни к чему не прикасаясь. И при отрезании усилие нажима приходи­ лось на уже ненужную часть заготовки. Этот простой прием очень удобен, так как обеспечивает сохранность изделия. Но до этого можно и не додуматься. Поскольку в жизни мы поступаем как раз наоборот.

Когда балалайка была готова, возникла неожиданная про­ блема: как сделать струны? Обычный волосок по сравнению с грифом, как колода, паутина тоже груба. Даже казалось стран­ ным, что в быту трудно найти столь тонкий материал.

Вспомнил, что клеи при вытягивании дают очень тонкие нити. Это явление часто затрудняет применение быстровысыхающих клеев при микроклейке. Особо тонко вытягиваются цапонлак, клей БФ-2 и плексиглас, растворенный в дихлорэта­ не. Добавив в дихлорэтан стружку плексигласа и краситель, получил быстровысыхающую клеевую массу. Из нее и изгото­ вил струны. Эти паутинки клея настолько тонки, что, положив на любую чистую поверхность, их уже нельзя снять. Поверхност­ ная влага и электростатические заряды при снятии разрывают паутинку на части. Такие струны в несколько десятков раз тоньше человеческого волоса и в несколько раз тоньше обык­ новенной паутинки. Поэтому после образования они прямо с воздуха «становились» на балалайку. Делалось это так. Паутин­ ка, образовавшаяся между двумя спичками при растягивании капельки клеевой массы, с помощью тех же спичек вносилась в поле зрения микроскопа. Спички медленно разводились по сторонам, пока выбранная для струны паутина переставала плавать в воздухе. В натянутом состоянии она ложилась на

82

балалайку, закреплялась, а ее концы обрезались колотым сте­ клом.

Первая балалайка была утеряна. Положив на стекло, я накрыл ее сверху стеклянным колпачком. А когда снял колпа­ чок, изделия на прежнем месте не оказалось. Балалаечка уле­ тела, увлеченная потоком воздуха, образовавшимся при снятии колпака. Пришлось все начинать сначала.

Через два года при замене струны, оборвавшейся при сня­ тии пылинки, балалайка, несмотря на исключительную осторож­ ность, вновь была утеряна. Под действием электрических заря­ дов, стекаемых с руки через иголку-манипулятор, балалаечка при приближении к ней иголки «прыснула» в сторону, исчезнув из поля зрения микроскопа. Двухдневные поиски оказались напрасными.

Ничего не поделаешь... Изделия повторено вновь, так как уже было внесено в план экспозиции Советского павильона на Всемирной выставке «ЭКСПО-67» в Монреале. Герметически и надежно укрепленная в пластмассовом прозрачном коробке с вмонтированной в нем оптикой, миниатюра в числе других ра­ бот благополучно пересекла Атлантический океан, а после выставки вновь возвратилась домой.

СКРИПКИ-ЛИЛИПУТЫ

Наверное, у каждого человека бывают в жизни более или менее продолжительные увлечения каким-нибудь делом. В одних случаях эти увлечения даже определяют будущую про­ фессию, в других — остаются воспоминанием. Иногда же слу­ чай вновь сводит человека с давним увлечением. И человек, неожиданно для посторонних и даже для самого себя, меняет профессию, удивляя впоследствии успехами на новом поприще, к которому, казалось, не имел склонности.

Таким увлечением может быть что угодно: игра в шахматы, страсть к изобретательству, катание на коньках и т. д.

У меня тоже было увлечение. Несколько лет изучал искус­

83