Эл Н ФС 77 - 30569. Государственная регистрация N0420800025. ISSN 1994-0408

Из истории специальности кафедры

"Инструментальная техника и технологии " МГТУ им.Н.Э.Баумана (МТ-2)

Мы – МТ2

Учебно-научная система, которую мы условно назвали "ИД" (рис.1), создавалась и совершенствовалась в течение всех этих семидесяти лет. Развитие подсистем (рис.1) за это время, конечно, было неравномерным, что обуславливалось, во-первых, изменяющимися требованиями производства, а во-вторых, в значительной степени, научным предвидением и инициативой ученых кафедры, правильно оценивших направления мирового развития производительных сил и производства.

Так в 30-х и начале 40-х годов основное развитие получила подсистема 1, в недрах которой родилась рациональная геометрия режущей части инструмента и высокопроизводительные режимы резания инструментами общего назначения (проф. И.М.Беспрозванный и др.). В эти годы в области ОПРИ проведены значительные работы по совершенствованию конструкции сверл одностороннего резания для глубокого сверления (Д.С.Маслин, Б.Н.Межуев).

С начала 40-х годов до конца 70-х главным направлением являлись фундаментальные работы Г.И.Грановского в области исследования физико-механических характеристик марок твердых сплавов, принесших автору мировую известность.

70-е и 80-е годы научная жизнь кафедры проходила под знаком исследования процессов шлифования (Попов С.А., Малевский Н.П., Булошников В.С.). За короткое время кафедра становится научным испытательным центром алмазных кругов, без заключения которой ни одна новая связка, ни один алмазный круг не мог поступить на алмазный завод в серийное производство. Для конкурсного сравнения была разработана общая методика испытаний и гамма стендов для их проведения.

На кафедре утвердилась новая школа во главе с С.А.Поповым. Эта школа получила широкое признание в Союзе и за рубежом. Вспоминается заметка в реферативном журнале "технология машиностроения" – "Попов и его сотрудники извлекают из мути (!) алмазы" (перевод с японского). Так при тройном переводе (русский –японский – русский) понятие "шлам" превратилось в "муть".

В начале 90-х годов на кафедре были разработаны теоретические основы и методологическая оценка надежности быстрорежущих осевых инструментов как средство повышения эффективности обработки деталей (докторская диссертация проф. А.Е.Древаля). Отметим, что предыдущая докторская диссертация была защищена членом кафедры ровно 50 лет тому назад.

Отвечая на вызов информационных технологий, кафедра с начала 70-х годов постепенно расширяет применение ЭВМ в учебном процессе. В конце 60-х были установлены и использованы для расчетных работ курса ОПРИ первые вычислительные машины. В настоящее время кафедра имеет вычислительный центр, оснащенный современными компьютерами класса Pentium и графическими средствами вывода. Начиная с 1994 года кафедра ввела курс "Основы компьютерного моделирования", тем самым заполнив пробел в знаниях студентов, касающихся основ применения вычислительной техники в современном машиностроительном производстве.

В настоящее время студенты кафедры активно осваивают средства графического моделирования последнего поколения, которые применяются в производстве. Используя современные среды программирования, отдельные студенты создают программные продукты по расчету сложнопрофильного инструмента и решают задачи, связанные с проектированием, а также с изготовлением инструмента, не отрываясь от экрана современного персонального компьютера.

С середины 80-х годов под руководством Н.Н.Зубкова интенсивно развивается новое направление в металлообработке, которое получило название "деформирующее резание". Вскоре процесс развился в целый ряд отдельных научных направлений. С помощью метода деформирующего резания сейчас получают высокоэффективные теплообменные поверхности, композиционные упрочняющие покрытия нового типа, капиллярные структуры, металлические сетки и другие изделия с уникальными характеристиками. Метод запатентован в России, США и ряде стран Европы (получено 4 патента). Технология получила 2 золотые медали на международных выставках изобретений (Брюссель 1996 г., Женева 1998 г.). 25 января 1996 г. на выставке МГТУ работа была представлена первому Президенту Российской Федерации Б.Н.Ельцину, который проявил к ней большой интерес и высказал свое одобрение.

В 1967 г. впервые в МГТУ был прочитан курс "Электрофизиче­ские и электрохимические методы обработки" как раздел спецглав физики (Малевский Н.П.). В 1972 г. эта дисциплина была включена в учебный план специальности со всеми видами занятий (домашние задания, лабораторные работы, внеаудиторная самостоятельная работа).

Дальнейшее корректирование учебных планов было осуществлено в 1997 г. (Малевский Н.П., Ставицкий И.Б.). Применение новых труднообрабатываемых материалов, усложнение геометрии (штампы, препрессформы), повышение требований к качеству поверхностей изделия обуславливают особое внимание к электрическим, тепловым, эвакуационным и другим процессам формообразования. В курсе даются как качественная так и количественная оценки влияния величины электрического импульса на вышеуказанные процессы.

Новая дисциплина "Эксплуатация инструментальных систем" была впервые поставлена в 1987 г. Н.Ф.Зеленцовой, первой и единственной дамой в составе нашей кафедре за всю ее 70-летнюю историю.

С удовлетворением отмечаем, что работа Н.Ф.Зеленцовой была всегда плодотворной и профессиональной, а ее присутствие смягчало наши несколько огрубевшие мужские характеры.

В 1994 г. кафедра включила в учебный план изучение курса "Технология художественной обработки материалов", подготовленного доцентом Б.Д.Даниленко. Цель введения нового курса – ознакомление будущих выпускников специальности с инструментами и процессами обработки не только традиционных машиностроительных материалов, но и специальных цветных и редких материалов и сплавов, а также неметаллических материалов, таких как алмазы, стекло, камень, кость, рог, дерево и др. Эти вопросы, касающиеся описания самих художественных изделий и технологии их изготовления, в кокай-то степени служат инженерным развитием и дополнением к гуманитарной подготовке студентов МГТУ, которая осуществляется на младших курсах.

РОМ

В начале всегда было слово, и у нас этим главным словом было - РОМ. В 30-е годы кафедра была вовлечена в проблему совершенствования геометрии режущей части инструмента и определения высокопроизводительных режимов резания. К такой работе были важные предпосылки: появились множество инструментов с нетрадиционной геометрией, предложенных на производстве рабочими-новаторами, была наша прекрасная лаборатория, способная оценить качество этих инструментов и был молодой инициативный квалифицированный коллектив ученых.

Эти два встречных потока создали лабораторию "Рациональная обработка металлов" - РОМ, просуществовавшую под этой аббревиатурой почти до 50-х годов. Еще в 50-е годы мы получали почтовые отправления, на которых значилось "Лаборатория РОМ"... такому-то.

Кафедра (зав. лабораторией Каменкович С.Л.) изначально была оборудована на высоком, можно сказать, мировом уровне: специальные инструментальные и универсальные станки лучших заграничных фирм, многие из которых были специально предназначены для проведения исследовательских работ (двигатель постоянного тока с бесступенчатой регулировкой числа оборотов шпинделя). Отличные для своего времени силоизмерительные и контрольные устройства (Walter, , Schlesinger и др.), стационарные и переносные прибора для измерения твердости заготовок, хорошо оснащенная фотолаборатория.

В силу старых традиций и условий, сложившихся после первой мировой войны, наша кафедра имела хорошие контакты с Немецкой Технической школой: лабораторию часто посещали известные немецкие ученые и бизнесмены, до последних мирных дней мы имели возможность приобретать новейшее лабораторное оборудование.

23 июня у памятника Н.Э.Баумана (тогда он стоял на подиуме лицом к улице у входа в актовый зал) состоялось большое собрание сотрудников Училища. На подиуме толпилось начальство и активисты, звучали речи, клеймившие фашистских захватчиков, а у входа в тоннель стоял ящик, сколоченный из нестроганных досок, такой ящик, в котором обычно транспортировались станки. На ящике были указаны адрес отправления - Берлин, и дата отправления - 16 июня 1941 года! Станок фирмы "Эрваг" не успели затащить в нашу лабораторию. Всю войну на этом отличном высокопроизводительном станке фрезеровали модели для отливки авиационных бомб!

Начиная с 30-х годов на кафедре развернулись работы по созданию новых приборов, силоизмерительных и других устройств: оптический профилометр, динамометры для фрезерных и шлифовальных работ, модернизация устаревших или пришедших в негодность заграничных динамометров, оригинальных устройств для правки абразивных кругов (И.И.Ененко).

Из сказанного очевидно, что в эти годы преимущественное развитие имела подсистема 1 (рис.1). Развитие отдельных направлений отличалось определенной цикличностью: часть направлений прекращало свое существование в связи с решением проблемы, некоторые оказывались в тупике, как, например, небезызвестная опережающая трещина, из-за бесплодия эта работа прекратилась. Были случаи, когда руководитель направления исследования изменял место работы. Самостоятельного курса ОПРИ по существу еще не было. Режущий инструмент был скорее объектом получения стружки и фиксирования износа, чем предметом расчета, профилирования и т.д.

Характер лекций по конструкции инструментов был демонстрационно-описательным: лектор А.Г.Апарин извлекал из красивого фирменного чемодана (теперь сказали бы "кейса") блестящий инструмент, упакованный в яркую бархатную подкладку, и неторопливо объяснял назначение и конструктивные особенности одного за другим инструментов данной группы (например, резьбообразующих). Как правило, инструменты были иностранной фирмы и имели ярковыраженный рекламный характер. В лаборатории это действо повторялось, но обязательно сопровождалось измерением геометрических параметров режущих кромок и зарисовкой эскиза инструмента.

Методически кафедра исходила тогда из упрощенного постулата, что в основу любого инструмента положены размеры режущего клина и его кинематика движений, в силу чего вид инструмента и форма его зуба не оказывают существенного влияния на процесс резания. В последствии этот упрощенный подход был отвергнут.

Не ограничиваясь семинарами и конференциями, кафедра практиковала направление аспирантов и молодых ученых на машиностроительные заводы, где определялась тема совместных работ, отвечающих интересам оборонной промышленности. Напомним, что в то время МГТУ называлось КрМММИ и готовило инженеров для оборонных заводов.

В 1932 году произошло важное событие - РОМ стала базовой лабораторией Всесоюзной комиссии по резанию (председатель Е.П.На­деинская). Наши сотрудники И.М.Беспрозванный, Г.И.Грановский, П.П.Грудов, М.Н.Ларин, Л.А.Рождественский и др. стали бригадирами по подготовке руководящих материалов для отдельных видов инструментов. Под их руководством эти материалы были созданы и к началу Великой Отечественной войны оборонная промышленность перешла на новые научнообоснованные режимы резания инструментами с рациональной геометрией.

Несмотря на временное сокращение (расширение) отдельных направлений, подсистема 1 содержит в настоящее время все указанные в общей схеме направления, которые динамично развиваются, воспринимают методики фундаментальных наук, включают в себя количественные оценки изучаемых явлений процесса резания и являются основой для проектирования инструментов. По сути происходит сращивание прикладной и фундаментальных наук.

Переход к подготовке в МГТУ высшей категории инженеров - инженеров-исследователей - в 1983 - 1985 годах и возрастающая роль понятий и законов математической физики в теоретических дисциплинах кафедры, вызвали необходимость новых учебных курсов.

В 1985 г. был впервые прочитан курс "Основы научных исследований" (проф. А.Е.Древаль). В дальнейшем эту дисциплину ведет и совершенствует А.В.Литвиненко. Курс приобщает студентов к методикам планирования и проведения научного эксперимента в области процесса резания, использованию средств теории вероятностей и математической статистики для количественных оценок полученных результатов и использовании их при проектировании инструментов.

Растущие требования к точности размера и формы заготовки, требования соответствия характера поверхностных слоев условиям эксплуатации, влияние технологической наследственности на ресурс работоспособности изделия - вот эти причины, которые вызвали появление в 1990 г. нового курса "Отделочные методы обработки и инструменты" (В.П.Покровский). Практика показывает, что трудоемкость отделочных методов составляет от 35% до 85% всех затрат на изготовление изделия. В курсе изучают новые методы обработки: алмазное выглаживание, лазерная обработка, воздействие жестким g-излучением и т.п.

В 1996 г. в учебный план введен новый курс "Применение смазочно-охлаждающих технологических сред" (Д.В.Виноградов), дающий студентам целостное представление об основных закономерностях, происходящих в зоне резания при воздействии смазочно-охлаждающих технологических сред (СОТС). Курс знакомит студентов с номенклатурой и особенностями применения сред, построен на достаточной физико-математической основе и широком применении экспериментов.

Война

В 12-00 22 июня наша лаборатория превратилась в цех военного завода. Первой военной продукцией нашего цеха стала ствольная коробка противотанкового ружья (ПТР) трофейной конструкции. Технология изготовления ствольной коробки создавалась "предметным методом": у токарного станка с готовой коробкой в руках стоял Г.И.Гранов­ский и с токарем Логиновым А.С. решал вопрос, как поставить и закрепить заготовку, где установить люнет и другие подробности операции. Рядом с ними, сбоку, чтобы не мешать, стоял автор этих заметок с листом бумаги и карандашом. Вскоре появлялся эскиз операции, который постепенно превращался в операционную карту со всей (или почти всей) необходимой информацией: режущий и мерительный инструменты, режимы резания и т.д. И вот таким способом, "от станка к станку", был составлен техпроцесс и оформлена технологическая операция изготовления ствольной коробки. Конечно, велика была роль Г.И.Грановского, но мне тогда казалось, что большинство наших рабочих и сами прекрасно понимают, что и как надо делать.

Цех был пополнен необходимыми для некоторых операций станками, так что весь технологический процесс, вплоть до сдачи военпреду, был полностью обеспечен. Много встречал вредных людей, но вреднее военпреда на производстве нет! Впрочем, это и есть основная его должность.

У ствольной коробки внутри имеются два выступа с винтовым заходом для плотного закрытия затвора. Расстояния между ними по чертежу заданы жестким допуском, измерить непосредственно это расстояние невозможно. Поэтому размер определялся косвенным способом, путем измерения 5 размеров. ОТК и военпред наши коробки браковали, так как расчетный размер почти всегда отклонялся от заданного (хоть плачь). И тут нам пришел на помощь наш старый учебный мастер А.Н.Николаев. Он придумал хитрый способ непосредственного измерения злосчастного размера: на штанге был установлен неподвижный крючок, за который подвешивалась коробка, подпружиненный крючок с вмонтированным индикатором упирался во второй упор. Размер между крючками-упорами контролировался точным калибром. Контрольная операция получила название "взвешивание ствольной коробки". ОТК и военпред были посрамлены, а все бракованные детали признаны годными. Измерениями расстояния между упорами в ОТК почему-то занимался аспирант В.С.Корсаков, который хотя и был человеком флегматичным, но тут почти плясал от радости, что больше не надо мерить, складывать и вычитать.

Так мы работали в две смены до 18 октября 1941 г., когда произошла массовая эвакуация из Москвы учреждений и целых заводов. Отметим, что после этого черного дня многие заводы простаивали недели и даже месяцы, но не наш завод.

Уже 25 октября был поставлен очередной номер на новой ствольной коробке. Называют разное количество ПТРов, выпущенных до 19 октября. Называют единицы и тысячи. Могу со всей ответственностью подтвердить: 18 октября вечером я выбил на торце последней коробки очередной номер 243.

В конце ноября состав цеха пополнили рабочие ЦАГИ, не уехавшие в эвакуацию. Это были мастера-универсалы своего дела, для которых поточная работа - выполнение 1...3 операций - была неинтересной, да и оплачивалась она меньше, чем их заработок на прежней работе. Цаговцы сначала давали понять, что они нам не ровня, но со временем эти шероховатости сгладились и они прекрасно проработали у нас до возвращения ЦАГИ из эвакуации.

Наше училище еще 19 октября было эвакуировано в г.Ижевск. В лаборатории остались только те, кто был занят на производстве, в том числе несколько студентов, имевших академический отпуск. Начальником цеха был назначен молодой кандидат наук И.П.Третьяков. Учебные занятия в лаборатории возобновились в феврале 1942 г.

Номенклатура изделий постоянно увеличивалась: изготовлялись стволы ППШ (пулемет-пистолет Штагана), протягивались винтовые канавки в стволах ПТР, производились шаровые опоры и другие детали миномета, с осени 1943 г. было налажено поточное производство корпусов мин для калибра 82 для батальенных минометов.

Теперь стало не хватать станков и рабочих. Проблема "рабочей силы" была решена за счет направленных к нам "ремесленников", которые и встали к "самодельным" токарным станкам на операции отделки корпусов мин. Станки эти были узкоспециализированными и предназначались только для токарной обработки корпусов мин одного калибра. Не могу точно утверждать, где были выполнены чертежи и сами станки, но, вероятно, это оборудование было изготовлено в нашем институте.

Большую сложность представляла технология изготовления стволов ППШ из-за высоких требований к прямолинейности оси ствола. Эта задача долго была камнем преткновения - проходной калибр застревал в отверстии ствола из-за искривления его оси. Пришлось учиться у более опытных. Молодого рабочего Л.Горностаева отправили на 2 недели в командировку на один из восточных оружейных заводов. По приезду из командировки он оборудовал участок правки "по тени" и показывал фокусы в стиле Кио: поглядев через отверстие ствола на вертикально закрепленный на станке ящик, обтянутый белой материей и освещенный изнутри, Леня одним ударом латунного молотка в нужном месте правил 10...20 стволов. Вся партия стволов пропускала проходной калибр!

Трудно налаживалась операция строгания винтовых пазов в очень длинном стволе ПТР, но с этой задачей, наконец, успешно справился студент Б.Л.Беспалов, в последствии закончивший МВТУ (37-й выпускник нашей кафедры).

Наши сотрудники, уехавшие в Ижевск, также приняли непосредственное участие в производстве оружия: Приказом Наркома Д.Ф.Усти­нова все руководители групп и работавших с ними помощников (Л.А.Рождественский, Е.К.Зверев, Д.Л.Юдин, С.Л.Каменкович и др.) были командированы на оружейные заводы Наркомата в города Ижевск, Пермь, Подольск, Загорск для внедрения руководящих материалов по режимам резания и заточке инструментов, подготовленных комиссией, которая была распущена после решения поставленных перед ней задач.

В последствии наши товарищи И.М.Беспрозванный, Л.А.Рождест­венский и С.Л.Каменкович были награждены Сталинской премией. Все деньги премии награжденные перечислили на оборону Страны, за что были удостоены личной благодарностью Верховного Главнокомандующего. Мы можем с гордостью сказать - наша кафедра и наш РОМ внесли свой достойный вклад в победу в Великой Отечественной войне.

Инструмент режущий

Еще в период создания и развития лаборатории РОМ постепенно складывалась система, которую сегодня мы называем ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ (ИС).

Следует вспомнить работу аспиранта Г.Н.Титова, в которой впервые в отечественной литературе была поставлена серьезная проблема расчета прочности осевых инструментов. Впоследствии (1946 г.) по этой теме была издана книга "Расчет прочности металлорежущих инструментов".

Аспирант Л.П.Шумаков вел интересную работу по исследованию точности профиля фасонных фрез, для затылования которых применяли различные кривые, и предложил оригинальный метод расчета профиля затыловочных резцов для этих фрез.

Забегая вперед, нужно отдать должное этому талантливому человекm