Научные школы

Научная школа Автоматизированное управление в технологии машиностроения

Год создания - 1968.

Основатель школы – доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки и техники РФ Станислав Николаевич Корчак. Им создана теория обрабатываемости сталей и сплавов в процессах абразивной обработки.

На базе выявленной физической природы обрабатываемости металлов в процессах абразивной обработки разработана математическая модель производительности шлифования. Для численной оценки сопротивляемости обрабатываемого материала разрушению в зоне шлифования предложена температурно-скоростная прочностная характеристика металла. Сформулированы физические основы классификации материалов по обрабатываемости в процессах абразивной обработки и сформированы группы обрабатываемости промышленных сталей и сплавов для существующих видов шлифования. Практическую реализацию разработанная теория получила в комплексе общемашиностроительных нормативов режимов резания для процессов абразивной обработки.

Опубликованы:

2 монографии;
учебник для вузов;
разработано 4 ГОСТа;
подготовлены и изданы 19 справочников – «Общемашиностроительные нормативы режимов резания для нормирования работ на металлорежущих станках».

С 1976 по 2001 год С.Н. Корчак был председателем диссертационного совета по специальности «Технология машиностроения».

На протяжении 12-ти лет он являлся членом Экспертного Совета ВАК. С.Н. Корчак награжден орденом «Знак почета», медалью «За доблестный труд», почетным знаком Минвуза СССР «За отличные успехи в работе».

Под его руководством защищено 25 кандидатских и 4 докторских диссертаций.

По его инициативе в школе начаты исследования по математическому моделированию технологических процессов их алгоритмизации и управлению на стадии проектирования.

Будучи реалистом С.Н. Корчак обладал развитым чувством нового и предвидения будущих тенденций. Поэтому еще в 1968 году он активно начал проводить работы по компьютерным технологиям в машиностроении и вовлечение этих технологий в учебный процесс. Впервые в стране были разработаны новые курсы дисциплин: «САПР технологических процессов», «Технология обработки заготовок на станках с ЧПУ», «Математическое моделирование технологических процессов», которые в дальнейшем вошли в образовательные стандарты и стали обязательными для всех вузов.

Широкий круг охватываемых научных задач, решаемых школой, привел к выделению трех направлений, каждое из которых возглавили ученики С.Н. Корчака.

Направление: Управление процессами абразивной обработки

Руководитель направления - к.т.н., доцент Буторин Г.И.

В рамках этого направления работают два доктора технических наук П.П. Переверзев и А.А. Николаенко.

Разработана теория отделочных процессов абразивной обработки: хонингование, суперфиниширование, притирка (Г.И. Буторин, Е.Ф. Кожемякин, Ю.Г. Миков, Ю.И. Свиридов) и впервые введен раздел режимов резания по этим видам в Общемашиностроительные нормативы.

Совместно с УралВНИИАШ проведены исследования ленточного шлифования (Н.В. Сырейщикова), а также впервые разработаны рекомендации по режимам, включенным в Общемашиностроительные нормативы.

П.П. Переверзевым разработана теория циклов шлифования.

Разработке теории процесса глубинного шлифования посвящены исследования А.А. Николаенко.

Многоинструментальные наладки при торцовом шлифовании предложил С.А. Фадюшин и разработал методики их проектирования.

А.В. Жученко разработал методику проектирования совмещенных процессов шлифования (на примере круглошлифовальной обработки).

Разработка математических моделей влияния структуры абразивного инструмента на показатели процесса обработки с выходом на многопараметрическое управление начата О.С. Фадюшиным.

В рамках данного направления были защищены следующие диссертации:

Г.И.Буторин, 1969, дис. канд. «Исследование обрабатываемости сталей на отделочных операциях».
Ю.Н. Свиридов «Исследование процессов притирки деталей плунжерных насосов».
В.Ю.Шамин, 1973, дис. канд. «Исследование производительности процесса и износа кругов при электрохимическом шлифовании разных сталей».
А.А.Кошин, 1974, дис. канд. «Исследование функциональных связей между предельными режимами и тепловыми критериями процессов алмазно-абразивной обработки»
Е.Ф.Кожемякин,1975, дис. канд. «Исследование процесса зубохонингования шестерен».
С.А.Фадюшин, 1976, дис. канд. «Исследование процесса прерывистого ступенчатого торцового шлифования».
В.И.Сурков, дис. канд. 1978, «Исследование технологической надежности средств активного контроля на круглошлифовальных станках».
Ю.Г.Миков, 1978, дис. канд. «Исследование путей оптимизации процесса зубохонингования».
В.И.Клочко, 1984, дис. канд. «Эффективность высокоскоростного шлифования разных сталей и сплавов с учетом точности и качества обработки».
В.Л.Кулыгин, 1986, дис. канд. «Повышение производительности круглого наружного шлифования с продольной подачей при обеспечении заданной точности».
А.В.Жученко, 1988, дис. канд. «Разработка высокопроизводительных автоматических циклов по комплексу ограничений для совместного шлифования цилиндрических и торцовых поверхностей».
Н.В.Сырейщикова, 1989, дис. канд. «Повышение эффективности обработки гибким абразивным инструментом на операциях плоского шлифования».
В.А.Шереметьев 1989, дис. канд. «Разработка высокопроизводительных автоматических циклов для заданной точности бесцентрового наружного шлифования».
В.М.Исаков, 1991, дис. канд. «Оптимизация автоматических циклов шлифования, обеспечивающих требуемую шероховатость поверхностей».
О.С.Фадюшин, 1992, дис. канд. «Разработка расчетной методики назначения характеристики шлифовального круга по типовому ограничению для автоатизированного проектирования операций шлифования».
М.И.Кандалов, дис. канд. «Исследование процессов резьбошлифования многониточными кругами»
И.Л.Худобин, дис. канд. «Влияние технологических жидкостей на динамику процесса шлифования»
П.П.Переверзев, дис. докт. «Теория и методика расчета оптимальных циклов обработки деталей на круглошлифовальных станках с программным управлением»
А.А.Николаенко, дис. докт. «Моделирование и расчет высокопроизводительных автоматических циклов плоского глубинного профильного шлифования для станков с ЧПУ»
Д.В.Исаков, 2000, дис. канд. «Проектирование производительных шлифовальных операций на основе расчетного определения эксплуатационных показателей шлифовальных кругов».

В настоящее время в этом направлении ведутся работы по созданию эксплуатационных технологических паспортов абразивного инструмента, которые станут базой для разработки режимов резания на станках с программным управлением.

Направление: Алгоритмизация технологического проектирования

Руководитель направления - доктор технических наук, профессор А. А. Кошин

Кандидатская диссертация – «Исследование функциональных связей между предельными режимами и тепловыми критериями процессов алмазно-абразивной обработки» (1974 г.).

Докторская диссертация – «Теория точности и оптимизация многоинструментной токарной обработки» (1997 г.).

Научная деятельность

Разработан комплекс математических моделей нелинейных процессов теплопередачи для основных видов шлифования, в которых выявлен пульсирующий характер температурного поля в зоне шлифования, выделены его импульсная и фоновая составляющие, предложена система тепловых критериев для управления процессом шлифования.

Разработана теория точности токарной многоинструментной обработки и основанный на этой базе комплекс алгоритмических методик проектирования и оптимизации основных видов токарно-автоматных операций.

Создана кинематическая деформационная модель процесса свободного прямоугольного резания, описывающая закономерности деформирования и разрушения обрабатываемого материала в зоне резания в зависимости от перемещения режущего клина. Модель позволила выявить природу нестационарности процесса резания и рассчитать его показатели (зону сдвига, параметры элемента стружки и т.д.). Предложена аналитическая модель угла сдвига, позволяющая рассчитать его значение в зависимости от условий резания и свойств обрабатываемого материала. Для несвободного резания разработан комплекс аналитических моделей сил резания, где показан кусочно-аналитический характер зависимостей для реальных условий обработки. Для использования аналитических моделей сил резания в задачах управления разработан метод аппроксимации их простейшими степенными зависимостями на интервале с размытыми границами.

Разработана методология технологически ориентированного нормативного справочника с равномерной точностью по всему полю нормативных таблиц и минимальным количеством поправочных коэффициентов.

Разработаны основы алгоритмического обеспечения САПР на базе командных строк, обеспечивающие его инвариантность относительно основных единиц проектирования и позволяющие производить адаптацию САПР не только по базам данных, но и по проектирующим алгоритмам. Новый метод построения САПР обеспечивает при внедрении ее адаптируемость по алгоритмам и позволяет вписаться в любую схему организации проектных работ на предприятии.

Теория многоинструментной обработки практически реализована в виде 5 нормативных справочников, включая 3 справочника общемашиностроительных нормативов, разработанных по заданию Центрального бюро нормативов по труду при Министерстве труда РФ.

Разработана гамма САПР технологического назначения, работающих на промышленных предприятиях и включенных в ОФАП:

пакеты прикладных программ для проектирования операций, выполняемых на токарных многошпиндельных горизонтальных автоматах (ППП Топаз, 5 версий);

САПР маршрутно-операционных технологических процессов (ППП МТД, 5 версий).

Созданы первые в стране системы автоматизированного нормирования общемашиностроительного применения:

ППП ТАО - общемашиностроительная система нормирования операций абразивной обработки;

ППП Норма - общемашиностроительная система нормирования и проектирования станочных операций, выполняемых на металлорежущих станках.

Применение в учебном процессе:

подготовлены три типовые учебные программы по курсу «САПР технологических процессов»,
написан и издан учебник для вузов по этому курсу для специальности «Технология машиностроения»,
разработан компьютерный учебник «САПР технологических процессов», прошедший регистрацию в ОФАП НИИ ВШ.

Оказывалась методическая помощь другим вузам в постановке курса «САПР технологических процессов»:

на протяжении двух лет осуществлялось (выездное) чтение курса лекций и проведение лабораторного практикума по САПР ТП в университете Дружбы народов им. Патриса Лумумбы (УДН),
методические разработки по запросам переданы в 42 вуза,
прошли стажировку по постановке курса САПР сотрудники различных вузов (16 человек).
Комплекс работ по постановке курса «САПР технологических процессов» удостоен премии Госкомобразования СССР в 1989 г.

Работы по направлению «Алгоритмизация технологического проектирования» в основном направлены на две проблемы:

Многоинструментная обработка;
САПР технологического назначения.

В рамках проблемы «Многоинструментная обработка» вырос ряд учеников, защитивших кандидатские диссертации, в которых решены вопросы алгоритмизации проектирования и оптимизации конкретных видов токарно-автоматных операций:

Шаламова И. А. «Повышение точности и производительности многоинструментных токарных операций на стадии проектирования» (1980 г.).
Ефимов Е. Ю. «Повышение производительности и точности токарно-автоматных операций на основе управления технологическими параметрами двухсуппортных многоинструментных наладок» (1987 г.).
Богатенков С. А. «Оптимизация плана обработки поверхностей на токарных многошпиндельных горизонтальных автоматах по критерию производительности» (1989 г.).
Кулиев М. А. «Разработка расчетного метода размерно-точностного проектирования многоинструментной односуппортной обработки» (1992 г.).
Юсубов Н. Д. «Оптимизация планов обработки поверхности на токарно-револьверных автоматах по критерию производительности» (1992 г.).
Сазонова Н. С. «Повышение производительности и точности обработки на токарных многошпиндельных вертикальных полуавтоматах путем управления технологическими параметрами» (1996 г.).

Школа является базой ЦБНТ для разработки Общемашиностроительных нормативов по многоинструментным станочным работам.

В рамках проблемы «САПР технологического назначения» в школе сформулированы принципы и разработаны первые версии Общемашиностроительных систем автоматизированного технологических процессов. При решении этой проблемы Е. И. Крестининым была разработана первая технологически ориентированная алгоритмическая СУБД «Торат», на базе которой создана первая ОМСАН ТАО. Для разработки полной Общемашиностроительной системы нормирования на все виды станочных работ О. С. Фадюшин разработал технологически ориентированную алгоритмическую инструментальную систему «Талисман».

В настоящее время школой совместно с Центральным бюро нормативов по труду Министерства труда РФ ведутся работы по переработке Общемашиностроительной нормативной базы станочных работ в соответствии с изменившимся характером машиностроительного производства и созданию Общемашиностроительных систем нормирования нового поколения.

Научное управление: «Технология обработки на станках с ЧПУ»

Научное направление было создано в 1972 г. Основателями являлись д.т.н., профессор Корчак С.Н. и д.т.н., профессор Гузеев В.И.

В то время на машиностроительных предприятиях начали внедрять технологию обработки деталей на станках с ЧПУ. Появилась много новых проблем связанных со специфическими особенностями технологии с применением станков с ЧПУ. Главными из них являлись ‑ обеспечение точности и производительности обработки, а также назначение режимов резания для автоматизированных станков работающих в серийном производстве.

На кафедре была создана одна из лучших и современнейших по оснащению в стране лаборатория станков с ЧПУ для проведения учебных занятий, научных теоретических и экспериментальных исследований. Гузеев В.И. разработал курс лекций "Технология обработки деталей на станках с ЧПУ". Результаты научных исследований внедрялись на многих предприятиях страны в рамках хоздоговорных работ, в порядке оказания технической помощи и при совместной деятельности. За весь период существования научного направления разработки были внедрены на более чем 50 предприятиях страны.

Накопленный опыт позволил расширить область применения научных разработок. По заданию Госкомтруда СССР и ведущих организаций страны кафедра с 1978 года разрабатывает нормативы режимов резания для станков с ЧПУ.

К наиболее значимым публикациям можно отнести:

Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания на работы, выполняемые на металлорежущих станках с программным управлением. М.: ЦБНТ, 1980-209с.
Назначение режимов резания при точности и фрезеровании концевыми фрезами с учетом точности обработки, включая алгоритмическое оснащение микропроцессоров. Методические рекомендации. М.: ВНИИТЭМР, 1987-36с.
Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с числовым программным управлением. М.: Экономика, 1990-473с.
Общемашиностроительные нормативы режимов резания: Справочник: в 2 т. М.: Машиностроение, 1991.
Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2 /Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова, А.Г. Суслова. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение – 1, 2001-905с.

Первая диссертация по данному научному направлению была защищена В.И. Гузеевым в 1981 г. на тему: «Повышение эффективности управляющих программ на стадии проектирования токарной обработки фасонных поверхностей на станках с ЧПУ». В этой диссертации выявлены и сформулированы технологические особенности процесса обработки фасонных поверхностей на токарных станках с ЧПУ. Впервые определены количественные зависимости по учету этих особенностей на стадии проектирования управляющих программ. Разработаны теоретические основы возникновения погрешности динамической настройки с учетом взаимного влияния двух горизонтальных составляющих силы резания. Разработаны законы управления подачей для разных видов динамической настройки.

В 1994 г. В.И. Гузеев защитил докторскую диссертацию на тему: «Теория и методика расчета производительности контурной обработки деталей разной точности на токарных и фрезерных станках с ЧПУ». В этой диссертации он решил научную проблему, что позволило создать технологическую базу знаний для автоматизированного и автоматического проектирования технологических операций.

За методические и программные разработки в области технологического обеспечения станков с ЧПУ В.И. Гузеев в 1986 г. награжден бронзовой медалью ВДНХ СССР.

Первыми учениками научного направления стали:

Батуев В.А. защитил диссертацию в 1986 г. на тему: «Повышение производительности и точности фрезерования пространственно-сложных поверхностей на станках с ЧПУ путем стабилизации сил резания». За методические и программные разработки в области технологического обеспечения станков с ЧПУ В.А. Батуев в 1986г. награжден бронзовой медалью ВДНХ СССР.
Колесников В.И. защитил диссертацию в 1989 г. на тему: «Повышение производительности и точности операций контурного фрезерования на станках с ЧПУ путем стабилизации силы резания».
Орлов А.А. защитил диссертацию в 1990 г. на тему: «Повышение производительности многопереходных токарных операций на стадии проектирования управляющих программ обработки на станках с ЧПУ».
Иоголевич В.А. защитил диссертацию в 1992 г. на тему: «Повышение производительности и точности обработки на круглошлифовальных станках с ЧПУ с учетом динамических свойств процесса шлифования».
Сурков И.В. защитил диссертацию в 1995 г. на тему «Повышение производительности и точности обработки на токарных станках с ЧПУ за счет учета динамических свойств процесса на стадии проектирования управляющих программ».
Орлова Н.Ю. защитила диссертацию в 1999 г. на тему: «Повышение производительности торцового фрезерования на стадии проектирования управляющих программ обработки деталей на станках с ЧПУ».
Выбойщик А.В. защитил диссертацию в 2000 году на тему «Повышение точности и производительности фрезерования пространственно-сложных поверхностей на станках с ЧПУ»
Научное направление внесло весомый вклад в отечественную и мировую науку.
В 1988 г. была организована и проведена Всесоюзная научно-техническая конференция «Технологическое и нормативное обеспечение станков с ЧПУ и гибких производственных систем». Разработанные Общемашиностроительные нормативы режимов резания впервые учитывают связь режимов с обеспечением заданной точности изготовления деталей и производительностью. Тем самым решена проблема, имеющая большое научное, народно-хозяйственное и общественно-полезное значение.
Батуев В.А., Колесников В.И. и Иоголевич В.А. получили авторские свидетельства на изобретения по методам обработки деталей на станках с ЧПУ.
Прпофессор Гузеев В.И. в 1998 г. читал лекции по технологии обработки деталей на станках с ЧПУ во Фрайберской Горной Академии (Германии).
Два аспиранта Давыдов К.С. и Коллер И.А. проходят стажировку в Германии и готовятся к защите диссертации по компьютерному моделированию обработки на станках с ЧПУ в Институте машиностроения Фрайбергской Горной Академии.

На базе разработок научной школы для студентов читается курс «Математическое моделирование технологических процессов».

В настоящее время развивают научное направление 6 аспирантов, 5 преподавателей и 2 инженера.

Ведутся работы по созданию математических моделей управления точностью процесса многокоординатной и многоинструментальной обработки на современных многоцелевых станках с ЧПУ.

Ежегодно по тематике этого направления защищается 4-5 магистерских диссертаций.

Направления научной деятельности кафедры «Машины и технологии обработки материалов давлением»

Развитие теории горячей объемной штамповки (проф., д.т.н. Каплунов Б.Г.);
Создание и совершенствование кузнечно-штамповочного оборудования
(проф., д.т.н. Катков Н.П.);
Технологии производства пружин (проф., д.т.н. Белков Е.Г.);
Теория, технология и оборудование обработки порошковых и композитных
материалов (проф., д.т.н. Барков Л.А.);
Создание новых процессов пластического деформирования (проф., д.т.н.
Шеркунов В.Г.);
Теория, технология и оборудование получения наноструктурных материалов
методами обработки давлением (проф., д.т.н. Шеркунов В.Г.).

Научная школа, направления исследований, разработки кафедры «Педагогика профессионального образования»

В 1997 г. на кафедре открыта аспирантура, а в 2001 г. – докторантура по специальности 13.00.08 «Теория и методика профессионального образования».

В настоящее время на кафедре функционирует лаборатория «Теории и методики профессионального образования».

В работе семинара принимают участие преподаватели и руководители образовательных учреждений различного типа Урала и Зауралья.

На кафедре трудятся 3 доктора наук, профессора; 6 кандидатов наук, доцентов. Все сотрудники кафедры – коллеги, принадлежащие к одной научной школе, осуществляющие научную работу под руководством доктора педагогических наук, профессора Серикова Геннадия Николаевича.

На сегодняшний день научная школа подготовила 6 докторов и более 60 кандидатов педагогических наук. В настоящий момент профессоры кафедры руководят научными исследованиями 5 аспирантов и осуществляют научное консультирование 1 докторанта и 2 соискателей ученой степени доктора педагогических наук.

Направления научных исследований преподавателей кафедры:

«Инновационные системы повышения квалификации» (доктор педагогических наук, профессор И.О. Котлярова);
«Системно-синергетическая концепция гуманно ориентированного образования» (доктор педагогических наук, профессор Г.Н. Сериков);
«Педагогическая концепция и технологии управленческого содействия методической работе персонала образовательного учреждения различными педагогических наук.

В настоящий момент профессоры кафедры руководят научными исследованиями 5 аспирантов и осуществляют научное консультирование 1 докторанта и 2 соискателей ученой степени доктора педагогических наук. Направления научных исследований преподавателей кафедры:

«Инновационные системы повышения квалификации» (доктор педагогических наук, профессор И.О. Котлярова).
«Системно-синергетическая концепция гуманно ориентированного образования» (доктор педагогических наук, профессор Г.Н. Сериков).
Педагогическая концепция и технологии управленческого содействия методической работе персонала образовательного учреждения различными средствами» (кандидат педагогических наук, доцент, докторант кафедры К.С. Буров).
«Маркетинг образовательно-научного процесса вуза» (кандидат педагогических наук, доцент, соискатель ученой степени доктора педагогических наук, Ю.В. Тягунова).

Результаты научной работы публикуются в кафедральном журнале «Педагогический ежегодник», который начал издаваться с 2001 г.

За десять лет существования кафедры издано более 30-ти монографий, учебников, учебных и методических пособий.

Наиболее значимые издания за последние 5 лет:

Котлярова И.О. Инновационные системы повышения квалификации. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2008. – 320 с.
Котлярова И.О., Буров К.С., Ханжина О.А., Волкова М.А., Практики студентов педагогических специальностей: Учебное пособие Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2007. – 74 с.
Сериков Г.Н. Управление образовательным учреждением. Часть 1: Явление и понятия: Учебник для студентов педагогических специальностей. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, ИЦ «Уральская Академия» 2007.
Сериков Г.Н . Управление образовательным учреждением. Часть 2: Элементы теории: Учебник для студентов педагогических специальностей. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, ИЦ «Уральская Академия» 2008.