Черчение и чертежные инструменты
Черчение и чертежные инструменты — Когда изображают предметы приемами Ч., не полагаются на один глазомер и верность руки, а пользуются разными вспомогательными инструментами. Зато от чертежа требуется точное воспроизведение размеров предмета, в определенном "масштабе" (см.), вследствие чего перспективное изображение употребляется весьма редко (так как оно искажает размеры частей) и заменяется "проекциями", по правилам начертательной геометрии (см.). С развитием применений графической статики (см.) при помощи Ч. стали легко и быстро решать множество численных задач, встречающихся при проектировании сооружений и машин и требующих сложных алгебраических выкладок. Под именем: "геометрическое черчение" подразумевают особый подготовительный предмет программы начальных технических училищ: чтобы приступить к изучению искусства Ч. ученикам показывают приемы употребления чертежных инструментов и заставляют решать на бумаге разные геометрические задачи. Начиная с действительно нужных, как проведение параллельных и перпендикулярных прямых, деления прямых и углов на равные части, построения фигур в разных масштабах, доходят до решения довольно сложных частных задач и построения разных плоских кривых и правильных узоров, выбранных лишь с целью "набить руку" и достигнуть некоторой степени геометрического "развития". Затем уже переходят к "проекционному Ч.": практическому изучению начертательной геометрии и разных систем проекций, на ней основанных. Эти научные основы Ч. разрабатываются дальше сообразно специальностям, требующим разнообразных результатов, достигаемых особыми приемами и навыками. Ч. географических и топографических карт (см.), ситуационных и межевых планов (см.) требует соблюдения большой точности в размерах и раскрашивания условными красками и приемами. Архитектурное Ч. пользуется другими условными обозначениями и приемами, но тоже требует точного соблюдения размеров, так как их определяют при пользовании планом непосредственным измерением при помощи циркуля и масштаба. В заводских Ч., даваемых в руки рабочим-исполнителям, большей частью допускается более грубое исполнение, потому что главные размеры обыкновенно надписываются, а самые чертежи часто исполняются в натуральную величину. В старину было принято тщательно отделывать все инженерные, архитектурные и машиностроительные чертежи: вычерчивать тонкими линиями, тщательно раскрашивать и даже оттенять округлые поверхности размыванием туши (см.). В наш практический век эти приемы упрощены, чтобы достигнуть большей скорости и дешевизны исполнения за счет его изящества.
Материалом для Ч. служит почти исключительно бумага. Лучшим сортом считается настоящая английская Ватманская бумага с водяным знаком: J. WHATMAN. Она изготовляется из настоящей тряпки, без примесей суррогатов, и хорошо проклеена; поэтому она нелегко желтеет и выдерживает смывание и подчистку резиной, хлебом и даже скобление. Но она дорога, поэтому существуют и ее плохие, немецкие подделки, а для менее важных Ч. приходится довольствоваться другими сортами. Для школьных упражнений лучше хорошие сорта писчей и почтовой бумаги, предназначаемой для больших конторских книг и поступающие в продажу не сложенными, так называемые "флатовые". Такая бумага, подкрашенная в разные нежные цвета, носит название альбомной, у нас она изготовляется на фабриках Протасьева и "So c zewka" (Эпштейна). Употребительные сорта "александрийской", "слоновой" и "карточной" бумаги на деле оказываются хуже вышеуказанных сортов и, частью, дороже. Для чертежей большого размера приходится пользоваться "аршинными" или "рулонными" бумагами, которые продаются в свертках аршина два и больше шириной и значительной длины, дешево, целыми свертками, и значительно дороже, по аршинам. Главный производитель этого рода чертежной бумаги: германская фирма Шлейхер и Шюль в Дюрене (Schleicher et Schü l in Düren). Ее №№ 41, 762, 456 и 457 могут заменять Ватманскую, а № 758 с одной стороны гладкая, а с другой — рябая, так что на ней незаметны неровности при покрытии краской. Изготовляется и прочная, но дорогая бумага на коленкоре, для больших планов и карт, а также черная — для школьных чертежей белыми штрихами. В свертках же поступает в продажу и клетчатая бумага, для эскизов; она бывает дюймовая, миллиметровая и в сотых сажени. Делают и "профильную" клетчатую бумагу, с продолговатыми клетками, чтобы изображать ординаты и абсциссы в разных масштабах, как принято для профилей железных дорог. Вследствие гигроскопической растяжимости бумаги, от клеток нельзя требовать безусловной правильности, но это мешает мало: стоит только все размеры отсчитывать по клеточкам, а не откладывать большие по масштабу. Исполнительные заводские чертежи в натуральную величину чертят иногда цветными карандашами на белом картоне и даже на досках. Для снимания копий с готовых чертежей служит обыкновенно прозрачный коленкор или "калька". Лицевая сторона бывает глянцевая, почти как стекло, а изнанка матовая, но не слишком шероховатая. На свет калька не должна показывать дырочек, через них будет протекать тушь на оригинал. Дешевле пергаментная калька, английская прочна, но недостаточно прозрачна для тонких чертежей; №№ 788, 785 и 112 фирмы Шлейхер и Шюль годятся для дела. Кальки с чертежей в настоящее время часто служат оригиналами для воспроизведения при помощи светокопирования (см.).
Таблица ЧЕРТЕЖНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ.
1. Простая односторонняя доска.
2. Доска с торцевыми награтками.
3. Американский станок.
4, 5, 6. Угольники.
7, 8. Рейсшины.
9. Хомутик и пружины.
10. Эксцентрическая линейка.
11. Лекала.
12. Лекало для параболы.
13. Штриховальная линейка.
14, 15. Рейсфедеры.
16. Калиберный рейсфедер.
17. Двойной рейсфедер.
18. Криволинейный рейсфедер.
19. Простой циркуль.
20. Державка.
21. Конические ножки циркуля.
22. Волосной циркуль.
23, 24, 25. Круговой циркуль.
26. Складной циркуль.
27. Кронциркуль.
28. Пропорциональный циркуль.
Когда чертеж большой или подлежит раскрашиванию, бумагу для него необходимо натягивать на чертежную доску. Хорошая чертежная доска должна представлять совершенно плоскую гладкую поверхность и быть достаточно мягкой, чтобы в нее легко было вкалывать кнопки для прикалывания бумаги. Поэтому чертежные доски делают из липового, соснового или ольхового дерева, а более твердые сорта не годятся. Дерево, как известно, способно коробиться от высыхания, поэтому для получения хорошей чертежной доски необходимо принимать различные меры. Дерево выбирают прямослойное, по возможности без сучков: по поверхностным трещинам на кромке легко заметить, что волокна в дереве изогнуты почти всегда по винтовой линии, обыкновенно очень крутой. Если доску из такого дерева выстрогать совершенно плоско, то она станет "косой плоскостью", т. е. "параболическим гиперболоидом" (см.), когда подсохнет. Если же она отсыреет, то скрутится в обратную сторону и образует поверхность такого же рода, но неспособную совпадать с первой. Прямослойное же дерево сгибается в цилиндрическую поверхность. На основании этого, выбрав доски, их распиливают вдоль пополам и склеивают в щиты, перевернув каждую на 180° относительно соседних: вследствие этого вместо одной цилиндрической поверхности при короблении получается волнистая, менее удаляющаяся от плоскости. Доски берут полуторадюймовые и с задней стороны забивают "шпонки" (a и b, фиг. 1, табл.) в "награтку" (см.). Кромки острагивают как можно прямее, так как ими пользуются для проведения параллельных линий, а сучки на лицевой стороне выдалбливают и заклеивают кусочками дерева из той же доски. Через несколько месяцев пребывания в отопляемой комнате новая доска сильно покоробится, тогда ее отсылают к столяру для поправки: пока толщина достаточна, он может ее снова выстрогать плоско, но это становится невозможным, если ее очень много "повело". После первой неизбежной поправки доска будет изменяться мало, но все-таки требует по временам перестрагивания. Иногда требуется, чтобы доска была легка: тогда ее делают пустой, наклеивая тонкие щиты с обеих сторон рамки. Такая работа удается лишь при употреблении очень сухого и долго выдержанного дерева. В старину делали доски в виде рамы, заполненной филенкой "заподлицо", но такие доски при высыхании непременно дают щели по бокам, а отсырев, распирают шипы своей рамки. Склеивают также чертежные доски из нескольких слоев перекрещивающихся тонких фанерок, но при всей своей прочности и легкости они становятся неправильно-волнистыми при изменении своей начальной степени сухости. Если надо пользоваться обеими поверхностями доски, то ее делают с "торцовыми награтками" из твердого дерева (табл., фиг. 2), т. е. "фальц" выбирают в самих награтках, а торцовые кромки щита обделывают соответственным образом и забивают в этот фальц. Для Ч. доску кладут на стол так, чтобы свет падал с левой руки работающего и спереди, иначе придется проводить линии по теневой стороне линеек и угольников. При покрытии красками, доску приходится слегка наклонять, чтобы жидкая краска сама стекала в одну сторону, когда же чертеж очень велик, доску удобно очень сильно наклонять и работать стоя, иначе придется ложиться на стол, чтобы дотянуться до более отдаленного края. Придумано много более или менее сложных станков для этой цели; довольно удобен американский (табл., фиг. 3). В нем доска D лежит на козлах, одна рама aca цельная, тогда как другая состоит из неизменяемой части d и переставной bb; цепочки fmf позволяют делать еще меньшие изменения наклона. Для удобства работы на сильно наклоненной чертежной доске необходима особо приспособленная горизонтальная линейка ("винкель"), скользящая параллельно самой себе по направляющим, устроенным по бокам доски, и снабженная закраиной, как школьная черная доска: без этого нельзя выпустить из рук ни одного инструмента, ибо скатится на пол. Для наклеивания бумаги на доску ее изнанку смачивают равномерно водой при помощи чистой губки и кладут этой стороной на доску (изнанку бумаги можно отличить от лица рассматривая ее против света, при скользящем освещении на изнанке виднее отпечатки проволочной ткани, на которой вычерпывали бумажную массу для образования листов). Затем на ширину пальца от края кладут на нее крепкую линейку, отгибают кверху край бумаги и, нажимая на линейку одной рукой, другой намазывают кистью нижнюю поверхность бумаги и доску клейстером или густым раствором гуммиарабика. Притерев намазанный край тряпкой через подложенный лист оберточной бумаги, повторяют то же самое с тремя оставшимися краями листа, стараясь при этом натянуть середину без складок. После этого смачивают и лицевую сторону губкой, не намачивая на этот раз приклеенных краев, и оставляют сохнуть.
Для проведения прямых служат чертежные линейки, угольники и рейсшины или винкели; успех работы зависит от правильности, исправности и целесообразного устройства этих приспособлений. Лучшим материалом служит прямослойное грушевое дерево, но немногие мастера умеют так его выбирать и обрабатывать, чтобы оно впоследствии не изменяло своей формы. Лучшие линейки получаются из Парижа, с клеймами H. Oliverau, Hudelo и E. S. с изображением циркуля, треугольника и транспортира; немецкие изделия не уступают этим в тщательности отделки, но скоро искривляются при работе. Толщина должна быть около 2 мм; направляет собственно верхнее ребро, так как черту всегда проводят немного отступя от линейки; поэтому при очень толстой линейке черта легко выходит волнистой вследствие небольших изменений наклона карандаша, а при очень тонкой тушь легко может пристать к дереву и произвести кляксу. Угольники делают вырезанными из дощечки (табл., фиг. 4, 5), а очень большие в виде рамки (табл., фиг. 6). Вследствие ссыхания дерева, гипотенуза треугольников, вырезанных из сплошной доски, не может сохранить своей первоначальной прямизны, и поэтому надежнее пользоваться одними катетами, когда это возможно. Употребительны углы в 45°, 60° и 30°, но обыкновенно острые углы делают наугад. Медные вставки не приносят никакой пользы, так как не прочны. О правильности линейки можно судить глазом, визируя против света вдоль ее ребра; еще точнее можно проверить три линейки: они не должны пропускать света, когда их накладывают ребрами попарно, одна на другую. Совпадение же ребер только двух линеек может произойти, если они представляют выпуклую и вогнутую дугу одного и того же круга. Маленькие неточности линеек можно исправлять, притирая ребро на листе мелкой стеклянной бумаги, положенном на плоскую доску, а грубые выбоины сострагивают хорошим фуганком, очень остро выточенным, удобнее всего на "стусле". Для проведения параллельных линий приходится заставлять угольник скользить по неподвижной линейке, удобнее для этого "рейсшина" (табл., фиг. 7): ее поперечная часть толще продольной и скользит по краю чертежной доски. Обыкновенно приходится проводить много горизонтальных и вертикальных линий; если кромки доски аккуратно под прямым углом, можно ими пользоваться при неподвижной поперечной части рейсшины; для наклонных, половину этой части можно поворачивать и закреплять винтом. На фиг. 8 таблицы представлена доска F с рейсшиной АА', которой поперечная часть B скользит по фальцу в кромке ЕЕ доски, в то время как на правую кромку опирается пружина cc хомутика d (табл., фиг. 9). Такое приспособление особенно удобно для Ч. на сильно наклонной доске; для вертикальных линий ставят угольник u (изображенный пунктиром на фиг. 8). Из этой фигуры ясно, что поперечина B должна быть заподлицо с поверхностью доски, а линейка АА' выше, иначе нельзя будет подводить угольник близко к левому краю в удобном для Ч. положении. Существует много конструкций, позволяющих изменять угол винкеля на желаемое число градусов, исправлять его положение микрометрическим винтом и т. п. Почти все это оказалось неудобным или непрочным. При вычерчивании зубчатых колес и т. п. фигур приходится проводить много прямых, сходящихся в одной точке: можно просто вколоть в это место булавку, такой же толщины, как острие карандаша, и прикладывать к ней один конец линейки; удобнее "эксцентрическая линейка" АА (табл., фиг. 10). У одного конца поворачивается и закрепляется винтом N медный рычажок B, снабженный иглой O, которую можно отвернуть сколько угодно и заставить край линейки направиться через центр или проходить на определенном расстоянии от него. Криволинейные линейки называются лекалами; их обыкновенно вырезывают из грушевого дерева и придают очень фантастические формы (табл., фиг. 11), причем, однако, в одном лекале соединяют обыкновенно части однородных геометрически кривых. Изготовляют и систематические подборы для употребительных кривых, например (фиг. 12 таблицы) для параболы. Лекалами пользуются для Ч. кривых по точкам. Когда кривизна плавная, можно изогнуть упругую стальную полоску так, чтобы она проходила через заданные точки и обвести по ее краю; для успеха полоску приходится придерживать помощнику или прижимать особыми грузами. Для дуг круга очень большого радиуса существуют особые механизмы Чебышева и князя Гагарина, изгибающие упругую полосу по заданному радиусу. Опытный чертежник очень скоро делает штриховку параллельными линиями, передвигая угольник по рейсшине от руки, не нуждаясь для этого в особых приспособлениях, который существуют в большом числе. Самое простое изображено на фиг. 13 таблицы: угольник B может скользить по вырезу ab линейки A. Придвинув его к a, проводят черту, придвинув к b, проводят вторую; затем, придержав B, передвигают A вправо, и повторяют прежнее. Многие изобретатели старались с большим или меньшим успехом сделать расстояния между штрихами переменными. Кроме дерева, угольники делают из рогового каучука и из целлулоида. Каучук менее изменчив, чем дерево, он коробится лишь от довольно сильного нагревания, но он черен, грязи и пятен от туши на нем не видно, и поэтому он легко грязнит бумагу. Целлулоид, может быть, окажется удобен, так как в последние годы ему успели придать большую прочность и меньшую возгораемость. Металлические линейки слишком тяжелы, а медные к тому еще сами марают бумагу; стальные употребляются только для обрезки готовых чертежей.
Главным орудием чертежника служит чертежное перо или "рейсфедер" (табл., фиг. 14 и 15). Он состоит из двух пружинящихся створок aa, винта c и ручки b (фиг. 14), между створками жидкая тушь держится вследствие капиллярности; если обе створки хорошо прилегают к бумаге, то тушь пристает к ней между ними, черта выходит резко ограниченная. Новейший тип, изготовляемый Керном и Гизи в Швейцарии, а также Герлахом в Варшаве (фиг. 15), короче и крепче, чтобы устранить суживание щели от надавливания на линейку; он вытачивается из одного куска, снабжается продольным прорезом и винтом a для укрепления в ручке. Для тонких линий концы закругляют острее, а для толстых — тупее, чтобы между широкими створками держалось побольше чернил. В старину делали одну створку на шарнире, чтобы удобнее чистить, но шарнир очень скоро расшатывается, а вычистить и так не трудно бумажкой, смочив рейсфедер в воде. Линии толще 1 мм трудно провести сразу, обыкновенно проводят много лишь тонких линий. Поэтому для хорошего рейсфедера нужны следующие качества: обе его створки должны прикасаться одновременно к бумаге; когда черта проводится на удобном расстоянии от линейки, края створок должны быть гладки и тонки, но не резать бумаги. К ширине щели прибавляется и ширина прикасающихся краев створок, так что для тонкой черты они должны быть тонки, но не остры. Щель между створками клинообразна, а сбоку они заточены округло, значит, черта будет выходить тоньше, когда рейсфедер держат вертикально, и тем шире, чем он наклоннее. Но по устройству руки человеческой наклон этот сам собой меняется, когда ведут длинную черту, и чертежнику надо много навыка, чтобы избежать этого недостатка. Поэтому самые кончики должны быть изнутри немного отогнуты, чтобы при обычной ширине черты их внутренние поверхности были близки к параллельности. Несознательное соблюдение этого условия и делает то, что иной рейсфедер работает лучше других. От употребления рейсфедеры скоро тупятся, но чертежник легко может исправлять их сам; для литографов концы створок закаливают, в таком случае их надо притачивать на бруске, а обыкновенным, мягким можно возвратить прежнюю форму мелким напилком. Сначала, свинтив створки до взаимного прикосновения, кончики обтачивают с боков, не обращая внимания на то, что края становятся толще. Сделав это, рейсфедер раскрывают на обычную ширину и удостоверяются, что обе створки прикасаются, когда черта проводится на удобном расстоянии от линейки. После этого можно восстановить параллелизм внутренних поверхностей створок у самого конца для наибольшего их сближения и тщательно их сгладить наждачной бумагой. Если при этом слишком округлятся края с внутренней стороны, их следует снова подточить по бокам. Тогда надо внимательно подточить створки снаружи, пока их кромки не станут почти остры. Чтобы они не резали бумагу, надо взять кусочек самой мелкой наждачной бумаги, положить его на довольно мягкую подкладку, например на толстую пропускную бумагу, и провести по ней раскрытым рейсфедером раза два, намеренно много меняя его наклон по ту и другую сторону вертикальной линии. Неровности краев сгладятся, и рейсфедер станет чертить чисто и мягко. Если он еще режет бумагу, надо повторить прием, но осторожно, а то внутренние края слишком округлятся и тонкие черты нельзя будет проводить. Для быстрой установки на заданную толщину черты удобен "калиберный" рейсфедер (табл., фиг. 16); для толстых линий — двойные рейсфедеры (табл., фиг. 17): можно запустить тушь в концы 1 и 3 рейсфедеров a и b и, проведя сразу двойную черту, заполнить промежуток между ними кисточкой, или же, сблизив винтом Роба концы, ввести тушь и в промежуток 2. При этом для очень широких линий туши не хватает, и легко сделать кляксу. Для облегчения Ч. по лекалам рейсфедер делают искривленным (c фиг. 18 таблицы); когда гайка A отпущена, он поворачивается около оси ручки, в B. Для пунктирных линий придумано много приспособлений, но все они не годятся или работают слишком медленно.
Классический "циркуль" (табл., фиг. 19) сильно изменился в последнее время. Форма его головки A не особенно удобна для поворачивания, а стальные концы CB и C1B1 своими острыми ребрами размалывают центры в бумаге. Поэтому к шарниру стали приделывать цилиндрическую державку (табл., фиг. 20), а кончики стали делать коническими (табл., фиг. 21). Для удобства установки в "волосном" циркуле (табл., фиг. 22) одну ножку AC1 укрепляют на пружине, сгибаемой винтом B до положения C. Трехконечный циркуль (фиг. 22) употребляется редко, хотя он довольно удобен для перечерчивания небольших чертежей: две ножки остаются неизменными, а третью ставят в переносимую точку чертежа, когда первые две воткнуты на старых местах. Круговой циркуль нового типа, с переменными ножками (табл., фиг. 23), трубчатого типа и вставки держатся одним трением. Для центра вставляется особая булавка, изображенная в увеличенном виде на фиг. 24 таблицы: заплечико m и мешает острию рейсфедера рвать и растирать бумагу. В другую ножку можно вставлять карандаш, или рейсфедер, или же удлиняющее колено для тех же принадлежностей. Круговой рейсфедер снабжается шарниром, чтобы его можно было устанавливать под тем же углом наклона к бумаге при разных раскрытиях циркуля. Делают и складные, карманные циркули; на фиг. 26 таблицы изображен "русский циркуль", как его называют французы. Для очень маленьких кружков приходится употреблять "кронциркуль" (табл., фиг. 27); его делают и с карандашной трубкой. При снимании копии чертежа в измененном масштабе удобен пропорциональный циркуль (табл., фиг. 28). У него концы Aa и Bb загнуты вбок; этим достигается вертикальность накола и неизменяемость отношения плеч, когда приходится подтачивать концы. Ящик с чертежными инструментами носит название "готовальни".
Об самом исполнении чертежей немного можно сообщить словами. Так как приходится проводить много вспомогательных линий, то работу начинают карандашом. Для тонких чертежей берут A. W. Faber НННННН или НННН, для обыкновенных — Hartmuth № 3 и 4 или Карнац № 3 и 4, а для чертежей, остающихся "в карандаше", нужны более темные Карнаца № 1890, № 2 и 3 или A. W. Faber FВ, B и F. Для грубых чертежей на картоне и дереве служат "столярные карандаши" A. W. Faber № 3 и 2. Когда все вычерчено, обводят тушью и весь карандаш стирают резиной, не сильно нажимая и не торопясь. Если надо счистить тушь, то можно смывать ее водой, скоблить же удобно лишь на чертежах, не подлежащих окраске, потому что краска ложится иначе на подскобленных местах. Хорошо подскабливать мелкой стеклянной "шкуркой", она действует глаже и ровнее ножика. Тушь надо брать жидкую, если затем придется раскрашивать, потому что густые черты при этом расплываются; после окраски контуры снова обводят тушью, чтобы прикрыть неровности, оставленные кистью. Китайская тушь остается еще самым лучшим материалом, но продажная жидкая тушь, так называемый "инк", очень удобна для более грубых работ, так как всегда готова, а тушь, натертая даже на прокипяченной воде, скоро загнивает и портится. Краски для раскрашивания чертежей употребляются те же, что для акварели (см. это слово и Живопись); когда надо покрыть равномерно большие поверхности, бумагу надо после чистки смыть водой и дать высохнуть, затем, положив доску наклонно и натерев достаточный запас краски, начинают покрывать большой "сочной" кистью с верхнего края, сгоняя краску постепенно книзу. Если работать, не давая краске подсохнуть, в одном положении, то удается покрыть равномерно. Пятна удается сгладить, смывая осторожно темные места кистью и подтеняя светлые маленькими тычками почти сухой кисти с очень жидкой краской. Вообще, чертеж приобретает рельефность, если утолстить немного нижние и правые линии контуров, что соответствует предположению, что свет падает слева и сверху. Разрезы покрываются условной штриховкой, когда чертеж не раскрашен, или условной краской, равномерно или с условными обозначениями. Условные обозначения еще не установились окончательно; в спб. технологическом институте приняты обозначения, изображенные на фигурах 1-16.
На раскрашенных чертежах эти материалы покрывают следующими красками:
Материалы
Краски фабрики Windsor & Newton в Лондоне
ПРИМЕЧАНИЕ
Neutraltint
Prussian Blue
Mauve
Crimson Lake
Deep Chrome
Chrome Yellow
Payne's Grey
