Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II (Санкт-Петербург, Россия)

А. О. Минин, ассистент кафедры машиностроения, канд. техн. наук, Minin_AO@pers.spmi.ru
В. Е. Трушников, профессор кафедры системного анализа и управления, докт. техн. наук, Trushnikov_VE@pers.spmi.ru
А. М. Щипачев, профессор кафедры транспорта и хранения нефти и газа, докт. техн. наук, Schipachev_am@pers.spmi.ru

Балтийский государственный технический университет «Военмех» им. Д. Ф. Устинова (Санкт-Петербург, Россия)
Д. В. Васильков, профессор кафедры технологии и производства артиллерийского вооружения, докт. техн. наук, vasilkovdv@mail.ru

Исследованы вопросы технологического обеспечения качества поверхностей при растачивании отверстий в деталях из коррозионно-стойких алюминиевых сплавов. Проведен анализ факторов, отрицательно влияющих на параметры процесса резания при обработке этих материалов, включая условия формирования и разрушения нароста на режущей кромке инструмента. Цель исследования заключалась в разработке способа растачивания, обеспечивающего снижение интенсивности и периодичности наростообразования на передней поверхности режущего инструмента. Объектом исследования являлся процесс растачивания отверстий в деталях из коррозионно-стойких алюминиевых сплавов при наложении высокочастотного волнового воздействия. Предметом исследования выступали показатели качества внутренних поверхностей, в частности параметры шероховатости и микротвердости поверхностного слоя. Предложен способ растачивания, при котором вектор высокочастотного волнового воздействия ориентирован противоположно направлению схода стружки по передней поверхности инструмента. Для экспериментального обоснования работоспособности разработанного технологического решения выполнены исследования процесса растачивания с наложением высокочастотных колебаний. Полученные результаты позволили количественно оценить влияние высокочастотного воздействия на величину и периодичность образования нароста, а также на формирование шероховатости и изменение микротвердости поверхностного слоя. Установлено, что обеспечение требуемых показателей качества достигается при ориентации высокочастотного волнового воздействия противоположно вектору схода стружки, что способствует стабилизации процесса резания и снижению интенсивности наростообразования.

1. Беляев А. И., Бочвар О. С., Буйнов Н. Н., Колобнев Н. И. и др. Металловедение алюминия и его сплавов : справ. изд. 2-е перераб. доп. – М. : Металлургия, 1983. – 280 с.
2. Бобров В. Ф. Основы теории резания металлов. – М. : Машиностроение, 1975. – 344 с.
3. Илларионов Э. И., Колобнев Н. И., Горбунов П. З. Алюминиевые сплавы в авиакосмической технике / под общ. ред. Е. Н. Каблова. – М. : Наука, 2001. – 192 с.
4. Воронцова Л. А., Маслов В. В., Пешков И. Б. Алюминий и алюминиевые сплавы в электротехнических изделия. – М. : Энергия, 1971. – 224 с.
5. Bazhin Y. V., Tran H. D. A comprehensive approach to design of a temperature control system in production process of aluminum alloy rolled billets // International Journal of Engineering, Transactions A: Basics. 2026. Vol. 39, № 10. P. 2371–2382.
6. Пат. 2787289 РФ. Способ растачивания отверстий в изделиях из коррозионностойких алюминиевых сплавов / Максаров В. В., Ефимов А. Е., Минин А. О. ; заявл. 14.06.2022 ; опубл. 9.01.2023, Бюл. № 1.
7. Минин А. О. Технологическое обеспечение качества растачиваемых поверхностей изделий из коррозионностойких алюминиевых сплавов на основе высокочастотного волнового воздействия : автореф. дис. … канд. техн. наук. – СПб., 2025 – 22 с.
8. Маслов А. Р., Схиртладзе А. Г. Обработка трудно обрабатываемых материалов резанием : учебное пособие. – М. : Инновационное машиностроение, 2018. – 208 с.
9. Марков А. И. Ультразвуковое резание труднообрабатываемых материалов. – М. : Машиностроение, 1968. – 365 с.
10. Подураев В. Н. Обработка резанием с вибрациями. – М. : Машиностроение, 1970. – 352 с.
11. Keksin A. I., Sorokopud N. I., Zakirov N. N. Peculiarities of abrasive finishing of surfaces of parts made of aluminium alloy of АМts grade in magnetic field // International Journal of Engineering, Transactions C: Aspects. 2024. Vol. 37, Iss. 6. P. 1098–1105.
12. Максаров В. В., Ефимова М. В., Филипенко И. А. Выбор параметров процесса магнитно-абразивного полирования для обработки кромок корпусных деталей летательных аппаратов из алюминиевых сплавов // Цветные металлы. 2024. № 3. С. 78–84.
13. ГОСТ 18882–73. Резцы токарные расточные с пластинами из твердого сплава для обработки сквозных отверстий. – Введ. 01.07.1974.
14. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя : в 3 т. Т. 3. – М. : Машиностроение, 2001. С. 699–701.
15. Захарова В. П., Злотников Е. Г., Адмакин М. А., Гильвитинов М. О. Оценка глубины и степени наклепа при черновой токарной обработке высокомарганцовистой стали // Черные металлы. 2024. № 9. С. 72–76.
16. Keksin A. I., Filipenko I. A., Sorokopud N. I., Ovsyannikov D. A. Effect of process parameters of magnetic abrasive finishing on productivity while ensuring surface quality of electrical engineering products // International Journal of Engineering, Transactions B: Applications. 2026. Vol. 39, Iss. 11. P. 2815–2823.
17. Maksarov V. V., Sinyukov M. S. Methods of ensuring the quality of assembly of non-removable joints from dissimilar materials // International Journal of Engineering, Transactions B: Applications. 2026. Vol. 39, Iss. 5. P. 1191–1199.
18. Ботян Е. Ю., Николайчук Л. А., Мартемьянова А. Н., Степук Е. И., Пушкарев А. Е. Совершенствование подхода к организации технических ремонтов карьерных автосамосвалов при помощи систем удаленного мониторинга их узлов // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2025. № 12-2. С. 137–152.
19. Адлер Ю. П., Маркова Е. В., Грановский Ю. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. – М. : Наука, 1976. – 278 с.
20. Новик Ф. С., Арсов Я. Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. – М. : Машиностроение ; София : Техника, 1980. – 304 с.
21. Мурашкин С. Л., Схиртладзе А. Г., Соловейчик А. М., Жуков Э. Л. и др. Технология машиностроения, Колебания и точность при обработке материалов резанием : учебное пособие / под ред. С. А. Мурашкина. – СПб. : Изд-во СПбГПУ, 2003. – 280 с.
22. Hara K., Fukuda T., Taguchi K., Isobe H. Surface texturing technique based on ultrasonic turning for improving tribological properties // International Journal of Automation Technology. 2022. Vol. 16, Iss. 1. P. 78–86.
23. Эльясберг М. Е. Автоколебания металлорежущих станков: Теория и практика. – СПб. : Особое КБ станкостроения, 1993. – 180 с.

24. Arka G. N., Sahoo S. K., Iqbal M. M., Singh S. Acoustic horn tool assembly design for ultrasonic assisted turning and its effects on performance potential // Materials and Manufacturing Processes. 2022. Vol. 37, Iss. 3. P. 260–270.
25. Bertolini R., Ghiotti A., Bruschi S. Cryogenic ultrasonic vibration assisted turning to texturize AZ31 magnesium alloy surfaces // Discover Mechanical Engineering. 2022. Vol. 1, Iss. 1. 6. DOI: 10.1007/s44245-022-00007-y
26. Xiong S., Yan H., Lv Zh., Deng H. Experimental study on ultrasonic vibration assisted turning of Al – Mg alloy for aviation material // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture. 2025. Vol. 240, Iss. 10. P. 1739–1749.
27. Wei S., Liu F., Xu Y., Wei C. Research on the cutting temperature of 304 stainless steel during 3D ultrasonic vibration–assisted turning // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2025. Vol. 138. P. 3239–3253.
28. Казаков Ю. А., Козачков Г. С. Технологические требования к процессу измельчения экскавированного органогенного сырья // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2025. № 12-3. С. 85–99.
29. Михайлов А. В., Казаков Ю. А., Козачков Г. С. Особенности размещения модуля измельчения при внутрикарьерной переработке торфяного сырья // Горная промышленность. 2024. № 5. С. 94–100.
30. Жуков И. А., Верховский М. И. Перспективы применения планетарных механизмов в качестве исполнительных органов роботов-бурильщиков // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2025. № 12-3. С. 23–36.
31. Ефимов А. Е., Успенская В. Д., Мотрич А. А. Повышение качества обработки изделий из низколегированных ферритно-перлитных сталей посредством концентрированного лазерного излучения // Черные металлы. 2024. № 9. С. 77–81.
32. Morshed R. M., Navid W. U., Showkhin S. A. Improvement of surface roughness by ultrasonic vibration of aluminum drilling: Department of Mechanical and Production Engineering (MPE), Islamic University of Technology (IUT), Board Bazar, Gazipur-1704, Bangladesh, 2023.
33. Peng P., Xiang D., Lei X., Shi Zh. et al. Study on the edge defects of high volume fraction 70% SiCp/Al composites in ultrasonic-assisted milling // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2022. Vol. 122. P. 485–498.
34. Rech J., Moisan A. Surface integrity in finish hard turning of case-hardened steels // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2003. Vol. 43, Iss. 5. P. 543–550.
35. Sun Y. J., Ding M. J., Gong H., Wang Y. et al. Kinematic analysis of the dynamic contact in ultrasonicassisted cutting based on the moving frame method // Journal of Materials Processing Technology. 2022. Vol. 309. 117756. DOI: 10.1016/j.jmatprotec. 2022.117756