ДОСЛІДЖЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ПРОЦЕСУ ТА ШОРСТКОСТІ ПОВЕРХНІ ПРИ СВЕРДЛІННІ ГАРТОВАНОЇ ЛЕГОВАНОЇ СТАЛІ ГАРМАТНИМ СВЕРДЛОМ
DOI:
https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2025.3.1.18Ключові слова:
глибоке свердління, параметри стружки, середнє значення шорсткості, стабільність процесуАнотація
Проаналізовано праці з свердління глибоких отворів та дослідження їх якісних показників. Встановлено значну кількість праць, які стосуються глибокого свердління та розділено їх на категорії. Виявлено, що параметри як самого процесу так і якісні параметри отворів в заготовках з різних матеріалів може значно відрізнятись при одних і тих же режимах різання та інструменті. Проведено процес свердління глибокого отвору діаметром 40 мм в заготовці з гартованої сталі (28-32 HRC) 38ХН3МФА-Ш з охолодженням спеціальною оливою для глибокого свердління (застосовували свердло фірми Botec тип 110) на різних подачах. Дослідження проводили при схемі обробки, при якій заготовка обертається з частотою 100 об/хв, а свердло має частоту обертання (в протилежну сторону відносно заготовки) з частотою 260 об/хв, забезпечуючи швидкість різання, рекомендовану виробником. Свердлу надавали поздовжню подачу. Встановлено величини подач, на яких можливо застосовувати дане свердло на вищезазначеній марці сталі (використовували від 0,02 до 0,05 мм/об). На кожній із подач перевіряли значення параметрів процесу обробки, а також оцінювали стружку, яка утворювалась. Зважаючи, що шорсткість поверхні утворювалась не однакова, на одній і тій самій заготовці встановлювали середнє значення параметру Ra, дисперсії її розсіювання та середнє квадратичне відхилення. Побудовано графіки залежностей середнього значення параметра Ra від подачі, а також дисперсії розсіювання D(Ra) від величини подачі. Виявлено, що збільшення подачі до 0,04 мм/об позитивно впливає як на стружку, що сходить, так і на середні значення і дисперсії розсіювання параметра Ra. При збільшенні подачі до 0,05 мм/об процес різання відбувався нестабільно. За критеріями Стьюдента і Фішера відповідно оцінювали суттєвість відмінностей значень шорсткості за середніми значеннями та дисперсіями, а також встановлювали стабільність процесу обробки. За результатами встановили, що за даних умов найдоцільніше встановлювати подачу s=0,04 мм/об., при якій спостерігається найменша дисперсія розсіювання параметра Ra і виходить стабільна стружка.
Посилання
Jayaprakash B. C., Nagarajan L., Kumar M. Recent research progress in deep hole drilling process: a review. Surface Review and Letters. 2021. Vol. 28. DOI: 10.1142/S0218625X21300033
Karpovych I., Savinkin D. Аnalysis of technologies for obtaining and processing deep holes in thick-walled parts. Journal of Rocket-Space Technology. 2024. Vol. 33, No. 4–28. P. 63–67. DOI: 10.15421/452426
Скрипченко М. О. Технологічне забезпечення глибокого свердління: дис. … канд. техн. наук. Суми: Сумський державний університет, 2015.
Васильєв А. В., Попов С. В., Тимошенко І. В. Підвищення ефективності глибокого свердління сталевих заготовок. Збірник наукових праць Полтавського національного технічного університету ім. Ю. Кондратюка. Серія: Галузеве машинобудування, будівництво. 2014. № 2. С. 206–212.
Маршуба В. П., Чернякова О. В. Основні напрямки підвищення точності та продуктивності глибокого свердлення спіральними свердлами. Машинобудування. 2010. № 6. С. 72–84.
Кобельник В. Р. Підвищення ефективності процесу свердління наскрізних отворів регулюванням подачі: дис. … канд. техн. наук, спец. 05.03.01. Тернопіль, 2013. 168 с.
Jingmin M., Wenli Y. Stability analysis of free vibration of gun drill rod materials. Materials. 2025. Vol. 18, No. 6. P. 1241. DOI: 10.3390/ma18061241
Lingfei K., Shuai C., Jih-Hua C., Yue S., Falin M., Yan L. Vibration suppression of drilling tool system during deephole drilling process using independence mode space control. International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2020. Vol. 151. 103525. DOI: 10.1016/j.ijmachtools.2020.103525
Biermann D., Schmidt R., Strodick S. Numerical modelling of the BTA deep hole drilling process. Procedia CIRP. 2024. Vol. 123. P. 470–475.
Licheng L., Can N., Liu G. Analysis and development of the CFRP boring bar for stability improvement. Fibers and Polymers. 2023. Vol. 24. P. 4413–4427.
Orgiyan A., Ivanov V., Tonkonogyi V. The efficiency of dynamic vibration dampers for fine finishing boring. In: Proceedings of the International Conference on Advanced Manufacturing Engineering. Cham: Springer, 2023.
Li L., Sun B., Hua H. Analysis of the vibration characteristics of a boring bar with a variable stiffness dynamic vibration absorber. Shock and Vibration. 2019. Article ID 5284194.
Bonda A., Srinivas J., Nanda B. K. Investigation of stability in internal turning using a boring bar with a passive constrained layer damping. FME Transactions. 2021. Vol. 49. P. 384–394.
Кобельник В. Р., Кривий П. Д. Жорсткість вертикально-свердлильних верстатів. Вісник ЖДТУ. Технічні науки. 2007. № 1 (40). С. 34–40.
Кобельник В. Р., Кривий П. Д. Методика дослідження кінематичної точності механізму подач вертикально-свердлильних верстатів на прикладі верстата моделі 2Н118. Процеси механічної обробки в машинобудуванні: зб. наук. праць. 2010. Вип. 8. С. 99–108.
Guba N., Schumski L., Paulsen T., Karpuschewski B. Vibration-assisted deep hole drilling of the aluminum material AlMgSi0.5. CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology. 2022. Vol. 36. P. 57–66. DOI: 10.1016/j.cirpj.2021.11.002
Lingfei K., Jih-Hua C., Yan L., Yanjun L., Pengyang L. Targeted suppression of vibration in deep hole drilling using magneto-rheological fluid damper. Journal of Materials Processing Technology. 2014. Vol. 214, No. 11. P. 2617–2626. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2014.05.029
Shao Z. et al. Deep hole drilling of large-diameter titanium alloy with a novel rotary low-frequency vibration device. IEEE Access. 2019. Vol. 7. P. 154872–154881. DOI: 10.1109/ACCESS.2019.2944433
Пестунов В. М., Свяцький В. В., Придворова С. В. Механізми розвантаження інструменту при свердленні глибоких отворів. Збірник наукових праць Кіровоградського національного технічного університету. 2012. Вип. 25(1). С. 219–223.
Пестунов В. М., Свяцький В. В., Свяцька Л. П. Розробка привода для глибокого свердлення методом перехоплення стебла інструмента по його довжині. Збірник наукових праць Кіровоградського національного технічного університету. 2008. Вип. 20. С. 169–172.
Кривий П. Д., Крупа В. В., Продан В. І. Конструкторсько-технологічні передумови підвищення якості оброблення глибоких отворів тонкостінних циліндрів. Вісник ТДТУ. 2010. Т. 15. № 1. С. 147–156.
Кривий П. Д., Крупа В. В. Інструментальне забезпечення процесу комбінованого розточування глибоких отворів тонкостінних циліндрів. Вісник ЖДТУ. Серія: Технічні науки. 2012. № 2. С. 23–34.
Кривий П. Д., Кобельник В. Р., Крупа В. В., Яковлєв В. Г. Розточувальні інструменти з попарно-асиметричним розміщенням лез для оброблення глибоких циліндричних отворів. Технічні науки та технології. 2016. № 2(4). С. 28–35.
Woon K. S. et al. Improving coolant effectiveness through drill design optimization in gundrilling. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 370. 012025. DOI: 10.1088/1757-899X/370/1/012025
Васильєв А. В., Попов С. В., Тимошенко І. В. Підвищення ефективності глибокого свердління сталевих заготовок. Збірник наукових праць Полтавського національного технічного університету ім. Ю. Кондратюка. 2014. № 2. С. 206–212.
Новіков Ф. В., Жовтобрюх В. О., Кленов О. С. Розробка й впровадження ефективних операцій механічної обробки деталей гідравлічних систем. Вісник СевНТУ. 2014. Вип. 151. С. 115–121.
Крупа В. В. Металорізальні інструменти з асиметричним розміщенням лез для оброблення глибоких отворів циліндрів: дис. … канд. техн. наук, спец. 05.03.01. Тернопіль, 2015. 185 с.
Kryvyi P. D., Dzyura V. O., Tymoshenko N. M., Krypa V. V. Technological heredity and accuracy of the crosssection shapes of the hydro-cylinder cylindrical surfaces. In: Proc. Int. Conf. Materials and Processing and the 42nd North American Manufacturing Research Conference. Detroit, USA, 2014. Paper No. MSEC2014-3946.
Krupa V. et al. Improved method for determining the feed influence on the tangential cutting force during re-drilling, countersinking and boring based on the small sample theory. Periodica Polytechnica Mechanical Engineering. 2024. DOI: 10.3311/ppme.29952 (дата звернення: 22.05.2025).
Lou J., Li L., Dong X. et al. Research on the influencing factors of chip forming in 304 stainless steel deep hole gun drilling. International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2024. Vol. 134. P. 1447–1461. DOI: 10.1007/s00170-024-14205-3
Kočiško M., Pollák M., Grozav S. D., Ceclan V. Influence of coolant properties and chip former geometry on tool life in deep drilling. Applied Sciences. 2023. Vol. 13(14). 8360. DOI: 10.3390/app13148360
Ivkovic M., Djurovic S. Influence of coolant pressure on the wear and tool life of gun drills in deep drilling of 24CrMoV5-5 steel. 2025. DOI: 10.24867/JPE-2025-01-019
Kamaruzaman A., Zain A., Alwee R., Yusof N., Najarian F. Optimization of surface roughness in deep hole drilling using moth-flame optimization. Elektrika – Journal of Electrical Engineering. 2019. Vol. 18. P. 62–68. DOI: 10.11113/elektrika.v18n3-2.195
Liang J., Jiao L., Yan P., Cheng M., Qiu T., Wang X. Research on deep-hole drilling quality of high-strength steel with slender gun drill. 2021. DOI: 10.21203/rs.3.rs-312959/v1
Botek. Single flute gundrills, twin fluted drills: catalog. URL: https://www.botek.de/downloads/en/Catalog_ELB_ZLB_E.pdf (дата звернення: 15.09.2025).
Li B., Huang C., Chen Z. et al. Change of the machined hole wall surface roughness, microstructure and microhardness of low alloy steel caused by drill-guide-pads during BTA deep hole drilling. International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2025. Vol. 139. P. 1595–1605. DOI: 10.1007/s00170-025-15989-8
Stephenson D. A., Agapiou J. S. Metal cutting theory and practice. 3rd ed. CRC Press, Taylor & Francis Group, 2016. 956 p.
Mei C. C. Mathematical analysis in engineering: how to use the basic tools. Cambridge University Press, 1997. 480 p. ISBN 0521587980.
Літнарович Р. М. Побудова і дослідження математичної моделі за джерелами експериментальних даних методами регресійного аналізу: навч. посіб. Рівне : МЕГУ, 2011. 140 с.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.






