ФИЗИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ЗАТОЧКИ СПИРАЛЬНЫХ СВЁРЛ: МЕХАНИЗМЫ ФОРМИРОВАНИЯ РЕЖУЩЕЙ КРОМКИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ОСЕВОГО ИНСТРУМЕНТА
DOI:
https://doi.org/10.5281/zenodo.23525045Abstract
Представлен обзор исследований, посвящённых применению ультразвуковых колебаний при заточке спиральных сверл из быстрорежущих сталей и твёрдых сплавов. Цель работы — систематизация российских и зарубежных публикаций по методам заточки осевого инструмента, сравнительный анализ существующих технологических подходов и обоснование ожидаемого влияния ультразвукового воздействия на качество режущей кромки. Методология исследования включала библиографический анализ более 50 источников из баз eLibrary. ru, CyberLeninka, Scopus и Web of Science за 1969–2025 гг., их классификацию по методу заточки, объекту ультразвукового воздействия и оцениваемым критериям качества, а также сопоставление механизмов формирования поверхностного слоя режущей кромки при традиционном и ультразвуковом шлифовании. Установлено, что при традиционном абразивном шлифовании могут формироваться параметры состояния режущей кромки, связанные с заусенцами, микросколами и остаточными напряжениями. Ультразвуковое воздействие за счёт прерывистого контакта абразивного зерна с обрабатываемой поверхностью позволяет снижать силы резания на 30–60 %, уменьшать шероховатость заточенной поверхности, улучшать состояние рабочей поверхности круга и способствовать формированию сжимающих остаточных напряжений в поверхностном слое. Сформулированы направления дальнейших исследований: оптимизация амплитудно-частотных режимов с учётом геометрии сверла, разработка критериев прерывистости контакта при заточке задних поверхностей и оценка влияния ультразвуковой заточки на стойкость сверл при обработке труднообрабатываемых материалов. Практическая значимость заключается в обосновании технологических принципов создания заточных станков с ультразвуковой модуляцией, позволяющих повысить стойкость осевого инструмента на 15–100 % и улучшить эксплуатационную эффективность машиностроительного производства.Keywords
спиральное сверло, заточка, ультразвуковое шлифование, режущая кромка, стойкость инструмента, остаточные напряжения, качество поверхностиReferences
Дементьев, В. И. (2015). (ред.). Модернизация и организация жизненного цикла машин: учебное пособие. ФОРУМ: ИНФРА-М.
Резник, Л. И., Саркисов, А. А., Большаков, В. П., & Плащинский, В. А. (1989). Физико-технические основы эксплуатации режущего инструмента. Машиностроение.
Соломенцев, С. Н. (1981). Технологические основы автоматизации процессов заточки инструмента. Машиностроение.
Аверьянов, Ю. С., & Кривцун, Л. П. (1969). Высокопроизводительные методы заточки режущего инструмента. Машиностроение.
Бабичев, А. П., & Бабичев, И. А. (2016). Применение алмазов в производстве: справочник. Феникс.
Сущих, В. А. (1983). Влияние ультразвуковой обработки на свойства быстрорежущей стали и стойкость металлорежущих инструментов: автореф. дис. ... канд. техн. наук. МИСиС.
Образцов, А. Е., Утенков, В. М., & Кузнецов, П. М. (2025). Влияние ультразвуковых колебаний режущей кромки инструмента на качество обрабатываемой поверхности хрупких материалов. Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии: сб. трудов междунар. науч.-практ. конф.
Образцов, А. Е., & Утенков, В. М. (2025). Повышение производительности механообработки при вибрационном резании. Известия высших учебных заведений. Машиностроение.
Ярославцев, В. М. (2015). Эффективность методов опережающего деформационного упрочнения материала срезаемого слоя при обработке резанием. Вестник Московского государственного технологического университета «СТАНКИН», (1), 65–75.
Аббасов, В. А., & Баширов, Р. Д. (2022). Особенности применения ультразвука при плазменно-механической обработке деталей из труднообрабатываемых материалов. Обработка металлов: технология, оборудование, 24(1), 32–39.
Приписнов, Я. А., & Гришина, О. И. (2018). Современные методы механической обработки композиционных материалов (обзор). Труды ВИАМ, (4), 20–29.
Раскутин, А. Е., Хрульков, А. В., & Гирш, Р. И. (2016). Технологические особенности механообработки композиционных материалов при изготовлении деталей конструкций (обзор). Труды ВИАМ, (11), 21–30.
Научные основы и технология применения смазочно-охлаждающих технологических средств при механической обработке / под ред. Е.С. Киселева, В.Н. Ковальногова. — Ульяновск: УлГТУ, 2008. — 138 с.
Zhu, X., Liu, Y., Zhang, J., Wang, K., & Kong, H. (2020). Ultrasonic-assisted electrochemical drill-grinding of small holes with highquality. Journal of Advanced Research, 23, 151–161. https://doi.org/10.1016/j.jare.2020.02.010
Kong, H., Liu, Y., Zhu, X., & Peng, T. (2020). Study on ultrasonic assisted electrochemical drill-grinding of superalloy. Chemosensors, 8(3). https://doi.org/10.3390/chemosensors8030062
Kitzig-Frank, H., Tawakoli, T., & Azarhoushang, B. (2017). Material removal mechanism in ultrasonic-assisted grinding of Al₂O₂ by single-grain scratch test. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 91, 2949–2962. https://doi.org/10.1007/s00170-016-9967-4
Babitsky, V. I., Kalashnikov, A. N., Meadows, A., & Wijesundara, A. A. H. (2003). P. Ultrasonically assisted turning of aviation materials. Journal of Materials Processing Technology, 132(1), 157–167. https://doi.org/10.1016/S0924-0136(02)00844-0
Bhaduri, D., Soo, S. L., Aspinwall, D. K., Novovic, D., Bohr, S., Harden, P., & Webster, J. A. (2017). Ultrasonic assisted creep feed grinding of gamma titanium aluminide using conventional and superabrasive wheels. CIRP Annals, 66(1), 341–344. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2017.04.085
Jiang, J., Sun, S., Wang, D., Yang, Y., & Liu, X. (2020). Surface texture formation mechanism based on the ultrasonic vibrationassisted grinding process. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 156. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2020.103595
Naskar, A., Choudhary, A., & Paul, S. (2020). Wear mechanism in high-speed superabrasive grinding of titanium alloy and its effect on surface integrity. Wear, 462. https://doi.org/10.1016/j.wear.2020.203475
Mao, X., Jia, X., & Zhang, G. (2024). A study on the ultrasonic vibration on the cutting performance during ultrasonic-assisted drilling of CFRP with twist and dagger drill bits. Advances in Mechanical Engineering, 16(3). https://doi.org/10.1177/16878132241227110
Geng, D., Zhang, D., Xu, Y., He, F., & Liu, F. (2014). Comparison of drill wear mechanism between rotary ultrasonic elliptical machining and conventional drilling of CFRP. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 33(9), 797–809. https://doi.org/10.1177/0731684413518619
Xu, W. (2015). -X., Zhang L.-C. Ultrasonic vibration-assisted machining: principle, design and application. Advances in Manufacturing, 3(3), 173–192. https://doi.org/10.1007/s40436-015-0115-4
Liu, C., Zhang, Y., Zhu, L., Li, Q., Shu, X., Qin, S., Wang, D., & Shi, W. (2025). A Review of Ultrasonic Vibration-Assisted Grinding for Advanced Materials. Intelligent and Sustainable Manufacturing, 2(1). https://doi.org/10.70322/ism.2025.10001
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2026 MUHANDISLIK VA IQTISODIYOT
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
