 |
Основные тенденции отражения предмета науки о резании материалов в учебных курсах (анализ рабочих программ курсов)
|
|
|
|
В своем анализе обратимся изначально к программам 30‑35 летней давности. Учебно-методическим управлением по ВУЗам 27 сентября 1961 года утверждена программа курса “Резание металлов” (инд.УМУ‑Т‑5/72) для высших учебных заведений по специальности 0501 – ”Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты” [П8]. Программа содержала 15 разделов: введение, геометрические параметры режущей части резцов, элементы резания и срезаемый слой, инструментальные материалы, основы процесса резания металлов и сопровождающие его физико-технические явления, точение, строгание и долбление, сверление, зенкерование, развертывание, фрезерование, резьбонарезание, протягивание, зубонарезание, шлифование.
Во введении указывалось, что курс “Резание металлов” является базой для “разработки технологии машиностроения, расчета и конструирования станков и режущих инструментов”. Понятия предмета учебного курса как выразителя предмета науки о резании металлов не устанавливалось.
Однако в программе обозначена необходимость краткого исторического обзора задач, стоящих перед “наукой о резании металлов” в связи с дальнейшим развитием народного хозяйства СССР [Г4, П8].
Подобно тому, как в 1935 году из курса технологии металлов выделился курс резания металлов, так в 1975 году из курса резания металлов выделилась его теоретическая часть и получила название теории резания металлов. Типичным представителем программ курса “Теория резания металлов” того времени является программа (АМ‑1)/05 для студентов заочников специальности 0501, разработанная в 1976 году во Всесоюзном заочном машиностроительном институте и одобренная кафедрой “Резание материалов” Мосстанкина [П9]. Ни предмет науки, ни отношение к нему учебного курса в программе не сформулированы. В ней находим следующие базовые положения.
|
|
|
“Главная цель курса – научить студентов правильно и обоснованно выбирать условия рационального использования режущего инструмента и станка при заданных условиях обработки детали”.
Курс “Теория резания металлов” рассматривается как “база для разработки технологии машиностроения, расчета и конструирования станков и режущих инструментов”. При изложении курса предполагается краткий исторический обзор развития науки о резании металлов. Как и предыдущая (1961 года) программа 1976 года содержит 15 тем: введение, геометрические параметры режущей части резцов, элементы режима резания и срезаемый слой, инструментальные материалы, основы процесса резания металлов, точение, строгание и долбление, сверление, зенкерование, развертывание, фрезерование, резьбонарезание, протягивание, зубонарезание, шлифование.
В качестве рекомендуемой литературы названы следующие источники: [B5], [Б15], [Г5].
В следующем, 1977 году были разработаны две новые программы и утверждены учебно-методическим управлением (УМУ) Министерства высшего и среднего специального образования СССР.
А. Программа курса [П11] “Теория резания” (индекс УМУ‑Т‑5/868) для высших учебных заведений по специальности 0501 – “Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты”, состоящая из 18 разделов: введение, инструментальные материалы; элементы резания и срезаемый слой; геометрические параметры рабочей части инструмента; кинематика резания; процесс образования стружки; износ и стойкость инструмента; оптимальная геометрия режущих инструментов; графо-аналитические методы обработки экспериментальных данных; точение, строгание и долбление; сверление, зенкерование и развертывание; фрезерование; резьбонарезание; протягивание; зубонарезание; шлифование. Программа разработана кафедрой “Теория механической обработки и инструмент” в МВТУ им. Баумана и базируется только на одном литературном источнике, подобно тому как это было сделано в программе 1961 года. Хотя к этому времени уже была издана книга по основам теории резания, автор Бобров В.Ф.
|
|
|
Предмет курса не определен. Некоторое упоминание о том, что он должен быть находим во введении программы: “Принцип обработки заготовок резанием. Определение процесса резания. Определение режущего инструмента. Значение теории резания для развития механической технологии, конструирования станков и инструментов и назначения технически обоснованных режимов резания. Предмет курса резания”.
Б. Программа (УМУ‑Т‑5/867) [П10] курса “Резание материалов” для высших учебных заведений по специальности 0501 – “Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты. Основная литература – все то же издание 1954 года (из программы 1961 года). Дополнительно рекомендуется лабораторный практикум, общемашиностроительные режимы резания и учебные фильмы по курсу “Резание материалов”. Программа очень напоминает программу 1961 года и содержит разделы: введение, геометрические параметры режущих инструментов, параметры резания и срезаемый слой, основы процесса резания материалов, смазочно-охлаждающие среды, инструментальные материалы, точение, сверление, зенкерование, развертывание, фрезерование, резьбонарезание, протягивание, зубонарезание, шлифование. К вопросам, определяющим предмет науки резания материалов, в программе можно отнести лишь маленькое указание во введении: “Задачи науки резания материалов в связи с дальнейшим развитием народного хозяйства СССР”. После семилетнего перерыва в 1984 году коллектив авторов, докторов технических наук, профессоров (Клушин М.И., Горьковский политехнический институт; Резников А.Н., Тольятинский политехнический институт; Силин С.С., Андроповский авиационно-технологический институт; Талантов Н.В., Волгоградский политехнический институт; Подураев В.Н., МВТУ) разработал программу (индекс УМУ‑Т‑5/1086) дисциплины “Теория резания” для высших учебных заведений по специальности 0501 – “Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты”. Программа включает в себя объяснительную записку и содержание дисциплины [П12].
|
|
|
В содержание включены разделы: введение, основные понятия, термины и определения, относящиеся к обработке резанием, краткие сведения о современных инструментальных режущих материалах, пластическая деформация; трения и контактные явления при резании; силы, работа и вопросы динамики резания; теплофизика резания; изнашивание, стойкость и прочность режущих инструментов; образование геометрии обработанной поверхности, напряженности и свойств металла поверхностного слоя обработанной детали; особенности резания при чистовой, лезвийной и абразивной обработке; взаимосвязь явлений при обработке резанием, обработка резанием как система (системы резания); регулирование параметров функционирования системы резания путем воздействия на поверхностные явления и подводе дополнительных источников энергии; оптимизация функционирования системы резания. Из за отсутствия единого учебника по курсу авторами программы предложены основные и дополнительные источники.
Основные: [Б15], [П6], [P1].
Дополнительные: [C3], [T5].
В том же 1984 году учебно-методическим управлением по высшему образованию (20.06.84) утверждена программа дисциплины “Тепловые процессы в технологических системах” для высших учебных заведений по специальности 0501 – “Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты” (индекс УМУ‑Т‑5/1083) [П9]. Программа включает в себя объяснительную записку и содержание дисциплины. В объяснительной записке находим: “Предмет курса “Тепловые процессы в технологических системах” состоит в описании закономерностей теплообмена и изложении на их основе общих рекомендаций по управлению тепловыми явлениями при механической обработке материалов. Задачей изучения данной дисциплины является обучение студентов умению выполнять тепловые расчеты и эксперименты, относящиеся к объектам производства и компонентам технологических систем.”
|
|
|
Содержание дисциплины: введение; основные положения учения о теплопроводности; схематизация компонентов технологических систем с целью описания процессов теплопроводности; методы описания процессов теплопроводности в твердых телах, участвующих в технологических системах; конвективный теплообмен и теплообмен излучением; методы экспериментального определения температур в технологических системах; теплофизический анализ как средство повышения эффективности процессов механической обработки материалов и качества изделий. Программу составили: проф. д-р. техн. наук Резников А.Н. (Тольятинский политехнический институт), проф. д-р. техн. наук Клушин М.И. (Горьковский политехнический институт), проф. д-р. техн. наук Силин С.С. (Андроповский авиационно-технологический институт).
Предлагаемый курс явно отходит от предмета науки резания материалов.
Программа имеет технологическую направленность.
По нашему мнению эта дисциплина должна излагаться либо отдельно, либо в курсах, ориентированных на конечный продукт, изделия, т.е. она не может быть заменой курсов по резанию материалов.
Литература по дисциплине:
Исаченко В.П. и др. Теплопередачи: учебник для теплоэнергетических специальностей ВУЗов. М.: Энергоиздат, 1981. 417с.
Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1977. 343с.
Резников А.Н. Теплофизика процессов обработки материалов. М.: Машиностроение, 1981. 279с.
К сожалению, ни один из источников не раскрывает проблемы воздействия тепловых потоков на качество изделий, получаемых в технологической системе.
Предмет этой дисциплины – представление для технологической науки (технологов) сведений о течении тепловых процессов в технологической системе в станке, инструменте, изделии и влиянии их на результативность технологической операции.
Предметом близкой к резанию материалов дисциплины теплофизики резания является физическое исследование условий поведения режущего инструмента, т.е. представление науке о резании материалов физических закономерностей, определяющих течение тепловых процессов в зоне резания.
Таким образом, это две совершенно разных дисциплины, хотя и изучающих физику тепловых явлений. В одном случае – специалистов интересуют тепловые явления в зоне резания, а в другом – в технологической системе, которая может состоять: из одного станка, станков автоматов, станков с ЧПУ, автоматических линий.
Поэтому проблемы, обозначенные в программе [П9], нельзя объединять с дисциплинами резания материалов, так как они не изучают технологические проблемы получения готовых изделий. Но именно так поступило УМУ, утвердив 27.02.89г. программу по объединенной дисциплине “Теория резания, тепловые процессы в технологических системах” для высших учебных заведений по специальности 1201 “Технология машиностроения” и специальности 1202 – “Металлорежущие станки и инструменты” [П10].
|
|
|
При этом первая же строка объяснительной записки программы показывает, что этот курс еще шире, так как полностью называется: “Теория резания, физические и тепловые процессы в технологических системах”. Программу составили: д-р. техн. наук проф. Старков В.К. (Мосстанкин), д‑р. техн. наук проф. Подураев В.Н. (МВТУ им. Баумана), д‑р. техн. наук проф. Силин С.С. (Андроповский авиационно-технологический институт), д‑р. техн. наук проф. Талантов А.В. (Волгоградский политехнический институт), д‑р. техн. наук проф. Верещака А.С. (Мосстанкин), канд. техн. наук доц. Синопальников В.А. (Мосстанкин).
Рекомендуемая литература.
Основная: [Г6], [Б15], [П6], [P3].
Дополнительная:
Старков В.К. Управление стабильностью и качеством обработки резанием в автоматизированном производстве. М.: Машиностроение, 1989.
Верещака А.С., Третьяков И.П. Режущие инструменты с износостойким покрытием. М.: Машиностроение, 1986. 192с.
Содержание курса разделено на две части: теория резания материалов и тепловые процессы в технологических системах.
Первая часть включает: введение, основные понятия, термины и определения теории резания материалов, физические основы процесса резания, динамика процесса резания, предварительные сведения о тепловых явлениях при резании, формирование свойств обрабатываемой детали в процессе резания, работоспособность и отказы режущего инструмента, пути повышения надежности инструмента, особенности различных процессов обработки резанием, теория процесса абразивной обработки, применение смазочно-охлаждающих технологических сред, особенности обработки резанием различных материалов, оптимизация процесса резания, особенности управления процессом резания в автоматизированном производстве, заключение.
Вторая часть содержит: введение, основные положения учения о теплопроводности, схематизация компонентов технологических систем с целью описания процессов теплопроводности, методы описания процессов теплопроводности в твердых телах, участвующих в технологических системах, конвективный теплообмен и теплообмен излучением, методы экспериментального определения температур в технологических системах, теплофизический анализ как средство повышения эффективности процессов механической обработки материалов и качества изделий.
Возникшее смешение предметов наук резания материалов и технологии машиностроения привело к тому, что авторы программы ставят перед учебном курсом задачи, присущие двум наукам сразу:
* оптимизация процесса резания и технологического процесса;
* обеспечение надежности процесса резания и режущего инструмента;
* управление процессом резания.
Отмечая принятое объединение двух дисциплин в одну, авторы программы совершенно справедливо делают оговорку о возможности самостоятельного использования второй части программы.
И, наконец, в 1993 году в учебных планах обучения студентов появилась новая дисциплина “Процессы формообразования и инструмент”. Судя по названию, дисциплина не отвечает предмету науки о резании материалов и имеет строго технологическую направленность, так как во главу угла ставятся процессы формообразования, а не процессы резания, взаимодействия инструмента, стружки и изделия в процессе отделения срезаемого слоя. В таком виде этот курс может быть применен только как замена первой, ознакомительной части курса технологии машиностроения.
|
|
|
