Начало этого года ознаменовалось одним весьма ярким событием, корни которого уходят в далекие уже для нас восьмидесятые, когда в системе высшего образования стартовали такие понятия как ЧПУ и САПР, когда метод компьютерного моделирования производственных процессов только лишь планировался как одна из будущих важнейших дисциплин подготовки инженерно-технических кадров машиностроения. Это событие – открытие в Самарском государственном аэрокосмическом университете имени академика С.П. Королева новейшего учебно-производственного научного центра САМ - технологий.
Немало труда было затрачено руководством университета, преподавательским составом и самими студентами, прежде чем в учебном центре было проведено первое практическое занятие.
Более 25 лет на кафедре производства двигателей летательных аппаратов (ПДЛА) применяются различные системы автоматизации производственных процессов, в том числе ADEM, как основополагающая система обучения в области пространственного моделирования, а также сквозного проектирования от модели до программы ЧПУ.
При наличии в арсенале университета такого мощного технологического инструмента, а всего на кафедрах университета установлено более 200 рабочих мест ADEM, естественным продолжением учебного процесса должно было быть практическое применение полученных знаний, то есть отработка новых технологий на реальных станках с ЧПУ.
Поэтому в производственном зале центра площадью 430 кв. метров, обустроенном по современным экологическим и эргономическим стандартам, сейчас функционирует самое передовое технологическое оборудование: проволочно-вырезной и прошивочный электроэрозионные станки, фрезерный пятиосевой обрабатывающий центр, токарно-фрезерный обрабатывающий центр, установка стереолитографии, измерительная техника и др.
Рис. 1 Учебно-производственный научный центр САМ – технологий СГАУ. Директор центра О.С.Сурков, доцент кафедры ПДЛА Л.А.Чемпинский, студенты и гости университета.
Прикладное применение в учебном центре системы сквозного автоматизированного проектирования ADEM позволяет различными технологическими способами получать в металле базовые детали, по которым ведется преподавание объемного моделирования в той же самой конструкторско-технологической среде. Широчайший профиль функциональности системы не оставляет неосвоенных участков в учебных планах ВУЗа, и даже сложнейшие виды одновременной обработки ЧПУ по пяти осям, транслированные для нового швейцарского станка MIKRON модели UCP800 DURO, доступны будущим инженерам-авиастроителям. В ADEM интегрировались различные стратегии механообработки, которые представляют собой совокупность опыта десятилетних исследований разработчиков программного комплекса, практическую базу знаний апробированных технологий производства.
Можно смело заявить, что главными консультантами сценария АДЕМ являются ведущие зарубежные производители оборудования и инструмента, тесная работа с которыми по изучению мировых технологий дает отечественной САПР льготный пропуск в учебный процесс подготовки кадров сложнейшей отрасли - авиастроения.
Рис. 2 Учебные пособия Высшей школы с правом на будущее воплощение…
За десятилетия работы выпускниками и студентами СГАУ были созданы более 20 модификаций газотурбинных двигателей (в основном, на базе двигателей «НК»). Данные модификации широко используются в учебно-методической работе при подготовке специалистов для известных моторостроительных производственных объединений Самарской области.
Рис. 3 … воплощение в реальных деталях современного авиадвигателя.
Построение интерфейса между компьютерной системой и ЧПУ станка, так называемого «постпроцессора», позволяет также углубить знания учащихся в области алгоритмов обработки данных и систематизирует понимание процесса управления современным высокотехнологическим оборудованием с ЧПУ. Неоднократный победитель научно-практических номинаций - генератор постпроцессоров АДЕМ, стандартная библиотека которого уже содержит достаточный список отечественных и зарубежных устройств ЧПУ, качественно дополняет возможности системы прямой манипуляцией всех параметров и зависимостей структуры кадра управляющей программы станка. Отсюда и обширный пользовательский потенциал системы поддерживать высокотехнологичное прошивочное и проволочно-вырезное электроэрозионное оборудование, подобные станки AGIE швейцарского производства учебный центр СГАУ уже осваивает при поддержке поставщика – Представительства фирмы «Галика АГ» в России.
Рис. 4 Твердое точение на практике. Токарно-фрезерный станок TRAUB TNA300 в учебном центре СГАУ.
Одним из центральных экспонатов центра является токарный обрабатывающий центр TRAUB модели TNA300, оснащенный фрезерной функцией. Надежная концепция станка, выполненная в лучших традициях признанного лидера станкостроения – группы немецких предприятий INDEX-TRAUB, гарантирует высокую виброустойчивость в работе с труднообрабатываемыми и упрочненными конструкционными материалами. Основным принципам современных токарно-фрезерных станков соответствует и удобный интерфейс специализированного токарного модуля ADEM для их программирования, поддерживающий обработку одновременно более чем одним инструментом и использование различных дополнительных устройств типа люнетов или контршпинделя.
В учебном центре уделяется отдельное внимание и средствам измерения, причем, как измерения и наладки инструмента для станков, так и измерения готовой детали на автоматической измерительной машине с ЧПУ для оценки реальных отклонений от математической модели.
Рис. 5 Точность измерений – гарантия качества деталей.
Почетное по праву место отведено в СГАУ и уникальным технологиям. Например, быстрое прототипирование, которое применительно к САПР и автоматизированной подготовке производства, включает современные прогрессивные компьютерные способы изготовления физических прототипов деталей.
В такой отрасли промышленности, как самолетостроение, где создаются сложные машины и оборудование, изготовляется множество экспериментальных образцов моделей и макетов деталей, требующих много времени для конструирования и изготовления, этот способ позволяет сократить срок изготовления модели в 10-100 раз за счет быстрого экономичного преобразования в изделие результатов автоматизированного проектирования.
Например, объемная модель, выполненная в ADEM, может быть не обработана, а «выращена» в качестве контрольного экземпляра.
Рис. 6 Подготовка объемной модели ADEM для быстрого прототипирования.
Учебный центр СГАУ использует один из методов быстрого прототипирования - стереолитографию (STL - sterolithography).
Справка: стереолитография представляет собой технологию для изготовления твердых полимерных объектов путем последовательного "наращивания" одного над другим тонких слоев материала, отверждаемого в специальной жидкости-фотополимере под воздействием ультрафиолетового или лазерного излучения. Излучение, освещающее поверхностный слой жидкости, используется для формирования твердого элемента в форме поперечного сечения разрабатываемого объекта. После этого объект отодвигается по программе от поверхности жидкости на толщину одного слоя и формируется очередной элемент, соединяемый непосредственно с предшествующим слоем, образуя разрабатываемый объект. Процесс продолжается до тех пор, пока объект не будет сформирован.
Рис. 7 Прототип изделия, полученный методом стереолитографии.
Поэтому директор учебного центра Олег Станиславович Сурков с особой гордостью отзывается об установке «ЛС-250» - лазерном стереолитографе, как о прообразе технологий грядущего времени, в котором скорей всего не будет места архаичным способам изготовления изделий механической обработкой или резанием.
16 мая под эгидой учебно-производственного научного центра САМ - технологий университета состоялась практическая конференция, посвященная проблемам подготовки кадров и технического перевооружения предприятий машиностроения.
Доклад Центра Истории Авиационных Двигателей им. акад. Н.Д.Кузнецова СГАУ был посвящен модели кооперативных связей предприятий современного авиационного двигателестроения и описывал оптимальную схему взаимодействия ОКБ и серийных предприятий при производстве газотурбинного двигателя IV поколения.
Кафедра теории двигателей летательных аппаратов представила сообщение по теме «Бизнес-моделирование как инструмент управленческого аудита на промышленном предприятии», в котором акцентировалась роль управленческого аудита в реструктуризации промышленных предприятий, были показаны основные виды бизнес-моделей в управленческом аудите и современные технологии бизнес-моделирования.
Доклад кафедры производства двигателей летательных аппаратов (ПДЛА) касался учебных планов университета при подготовке специалистов технологической подготовки производства. Подробнейшим образом было рассказано о многовариантных методиках преподавания дисциплины, включая современные методы компьютерного моделирования технологий. Сквозная цепочка проектирования – основа идеологии ADEM, является основным предметом для преподавания практических навыков технологии производства. На примерах использования в учебных работах учащихся системы ADEM была показана интеграция учебного процесса с производственным (ОАО «Моторостроитель», НПО «Сатурн»).
Гости конференции и университета – представители ОАО «Национальный центр технологического перевооружения предприятий оборонно-промышленного комплекса» выступили инициаторами открытой дискуссии по методологии проведения технологического аудита предприятий, в применении к экспертной оценке планов перевооружения. Тема близка к собственным разработкам и исследованиям кафедры ПДЛА СГАУ в этой области и участники дискуссии поставили задачу систематизировать знания обеих организаций для выработки совместной процедурной методики. Инструментарий для проведения отдельных мероприятий технологического аудита оказался близок всем участникам дискуссии, поскольку система ADEM с успехом интегрировалась в процессы работы с компьютерными моделями, новыми технологиями и предварительными расчетами экономической эффективности внедрения новой техники.
В рамках дискуссии представители ОАО «Национальный центр технологического перевооружения предприятий оборонно-промышленного комплекса» сделали информационное сообщение по анализу технико-коммерческих предложений поставщиков современного высокопроизводительного оборудования. Сравнительные характеристики станков с ЧПУ, представленные гостями конференции касались: концепций машин; конструкционных материалов станин и различных методов анализа конструкций; параметров, влияющих на точность и повторяемость обрабатываемых деталей; электрошпинделей, электрооборудования и устройств ЧПУ; опционального оснащения и т.д.
И гости, и устроители конференции сошлись во мнении, что аналитическую работу по новой технике необходимо проводить с потребителями совместно и планомерно, с учетом того, что позиция поставщиков не всегда объективна, носит сугубо рекламный характер и не может являться независимой в вопросах выбора нового оборудования предприятиями.
Наиболее остро на конференции был поднят вопрос о дефиците технических кадров высокой квалификации, столь необходимых для отечественного машиностроения. Проблемы технического перевооружения предприятий не могут быть решены только на основе модернизации технологического и контрольно-измерительного оборудования, необходимы квалифицированные людские ресурсы, причем, как молодые специалисты, так и состоявшиеся инженеры и техники, прошедшие курсы повышения квалификации при инженерных центрах, подобных новому учебному центру СГАУ. Работа в этом направлении ведется весьма активно на кафедре ПДЛА, по специализированным учебным планам ряд специалистов предприятий региона уже прошли дополнительное обучение и получили исчерпывающую информацию в соответствующей области.
Итак, учебный центр САМ – технологий Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С.П. Королева начал активно интегрироваться как в учебные, так и производственные процессы региона. Безусловно, имеются и некоторые технические проблемы, которые руководству центра еще предстоит решать с приложением дополнительных усилий. Однако, уже сегодня здесь в Самаре заложена основа будущего развития направления, сосредоточены самые современные технологии производства, самым тщательным образом подбираются и обучаются кадры для формирования будущего потенциала отечественного машиностроения.
автор статьи: В.Ю.Феоктистов, технический директор ОАО «Национальный центр технологического перевооружения предприятий оборонно-промышленного комплекса»