Ультразвуковая обработка

СОДЕРЖАНИЕ
1Вступление………………………………………………………………………3
2Ультразвуковая размерная обработка хрупких материалов………………....3
3Ультразвуковая очистка круга в процессе шлифования…………………...        ..7
4 Ультразвуковаяинтенсификация обычных процессов резания…………....10
5 Ультразвуковое сверлениеглубоких отверстий алмазным
   инструментом………………………………………………...………………..12
6Выводы…………………………………………………………………………21
7 Список использованныхисточников
1 ВСТУПЛЕНИЕ
Применение ультразвуковых колебаний является одним изнаправлений интенсификации процессов резания трудно­обрабатываемых материалов.Многочисленными исследованиями установлено, что применение ультразвука примеханической обработке может повышать производительность и улучшать качествоповерхностного слоя. Кроме того, при выполнении не­которых операцийультразвуковые методы обработки являются наиболее эффективными ицелесообразными.
Работы по исследованию и изысканию ультразвуковых мето­довмеханической обработки различных материалов были на­чаты авторами в МАИ накафедре «Резание конструкционных материалов, режущий инструмент и станки» подруководством В. А. Кривоухова.
Известны четыре области применения ультразвука при меха­ническойобработке [1]: 1) снятие заусенцев и декоративное шлифование мелких деталейсвободно направленным абрази­вом; 2) ультразвуковая размерная обработка хрупкихматериалов; 3) очистка рабочей поверхности шлифовального круга в процессе егоработы; 4) сообщение вынужденных ультразвуко­вых колебаний малой амплитудырежущим инструментам (лезвийным и абразивным) для интенсификации обычных про­цессоврезания труднообрабатываемых материалов.
2 УЛЬТРАЗВУКОВАЯРАЗМЕРНАЯ ОБРАБОТКА ХРУПКИХ МАТЕРИАЛОВ
Ультразвуковая обработка является способом формообразо­ванияповерхностей деталей из хрупких материалов (стекла, кварца, керамики, ситаллов,рубина, германия, кремния и др.). Этот метод особенно эффективен приизготовлении отверстий и полостей сложной формы в деталях из твердых хрупкихмате­риалов, обработка которых другими методами затруднительна или вообщеневозможна.
Из ультразвуковых станков применялись мод. 4771, 4772А и4Б772. В этих станках применены активные способы подачи абразивной суспензии врабочую зону — вакуумныйотсос и нагнетание суспензии под давлением. Кроме того, в станке 4Б772использован предложен­ный в МАИ способ повышения производительности и сниженияизноса инструмента, который основан на рациональном совме­щении ультразвуковогои электрохимического методов обра­ботки.
Совмещенный способ обработки наиболее эффективен иперспективен при обработке твердых сплавов. Производитель­ность этого способа в50 раз выше, чем при электроэрозионном способе, и в 10 раз выше, чем приультразвуковой обработке. Совмещенный способ позволяет в 8—10 раз снизить износинструмента, а также в 3—5 раз уменьшить удельный расход электроэнергии [2].
Проведенными исследованиями установлено, что при ультра­звуковойобработке, по сравнению с другими методами обра­ботки твердых сплавов,достигается более высокое качество поверхностного слоя, что приводит ксущественному повышению износостойкости и усталостной прочности твердосплавныхштам­пов, матриц, пресс-форм, фильер и др.
Влияние различных методов обработки (абразивного иалмазного шлифования, электроимпульсного, электрохимиче­ского и ультразвукового)на остаточные напряжения в твердых сплавах ВК25В и ХН20 изучено в работе [3].Эпюры остаточ­ных напряжений, полученные после ультразвуковой обработки,напоминают эпюры остаточных напряжений после абразивной обработки: наповерхности образцов возникают остаточ­ные напряжения сжатия (sсж =35¸51 кГ/мм2),которые на глубине 0,01 мм меняютзнак и переходят в растягиваю­щие sт. Величина остаточных напряжений sтна глубине 0,05 мм равна35 кГ/мм2. Напряжения,вызванные совмещенной ультразвуковой обработкой, несколько выше, чем приобычной ультразвуковой: на поверхности образца sсж=53¸63 кГ/мм2.
При электроимпульсной обработке возникают большие рас­тягивающиенапряжения, которые вызывают появление в по­верхностном слое микротрещин.Поэтому электроимпульсный метод можно применять лишь при черновой обработкештампов.
Сообщение вращательных движений инструменту и заготовкепозволяет увеличить производительность процесса и площадь обработки в 2,5 раза,на 1—2 класса улучшить качество по­верхности, устранить не­равномерность       износа инструмента и увеличить егоразмерную стойкость. Технологические возмож­ности   метода расширя­ются  при  создании экс­центриситета   осей вра­щения инструмента и де­тали: представляется воз­можным     обрабатывать кольцевые   канавки раз­личных  диаметров и ве­сти   ультразвуковую об­работку  по кинематиче­ской    схеме   расточного станка.      Преимущества этой    схемы   обработки выявлены для зернистостей абразивного мате­риала от № 16 до М20. Ультразвуко­ваяобработка с вращением инструмента и заготовки обеспечи­вает точность обработкиотверстий в стекле и керамике до 2-го класса, а точность их взаимногорасположения до 0,01 мм.
На основе проведенных ис­следований разработан уль­тразвуковойпрецизионный станок мод. УЗСТ-1. Разрабо­тан также высокопроизводи­тельныйметод ультразвуковой размерной обработки внутрен­них сферических поверхностейтвердосплавных штампов [4], который основан на использо­вании в качествеинструмента незакрепленных (свободных) шаров. Этот метод изготовле­ниятвердосплавных штампов применяется с большим техни­ко-экономическим эффектом наряде подшипниковых заводов.
Ю. Ф. Пискуновым [5] разработан способ ультразвуковойобработки стекла, минералокерамики и других хрупких материаловнепрофилированным инструментом — тонкой проволокой. В натянутой между двух опоринструменте-проволоке 2 (рис. 1),постоянно перематывающейся с катушки 7 на ка­тушку 8, возбуждаются ультразвуковые колебания от концент­ратора 1; обрабатываемая деталь 3 с небольшой силой Р при­жимается к инструменту, а взону контакта инструмент—деталь подается абразивная суспензия. Предложены триспособа сооб­щения подвижному инструменту-проволоке ультразвуковых ко­лебанийот неподвижного концентратора (см. рис. 1): 1) инструмент 2 прижимается к боковой поверхностиконцентратора 1 подпружиненным роликом 4и под действием сил трения Fв проволоке возбуждаются ультразвуковыеколебания (см. рис. 1, а); 2)инструмент-проволока 2 протягиваетсяс неболь­шим натягом через фильеру 5, установленную в пучности коле­банийконцентратора 1 (рис. 1, б); 3) инструмент 2 огибает концентратор 1 по радиусной канавке 6, а прижим проволоки к концентратору1 осуществляется в результатепротивонатяжения проволоки (рис. 1, в).

1 – концентратор;
2 – инструмент-проволока;
3–обрабатываемая   деталь;
4 – прижимной ролик; 
5– фильера;  
6 – радиусная канавка;        
7, 8 –катушки;
9 – направляющий ролик.
Рис. 1 – Схемы ультразвуковой обработки непрофилированным инструментом-проволокой.
Экспериментами установлено, что наилучшим является тре­тийспособ. Он обеспечивает стабильное протекание процесса при различных диаметрахинструмента. Этот своеобразный «ультразвуковой лобзик» позволяет вестиконтурную вырезку, обработку узких пазов (шириной менее 0,1 мм), разрезку заго­товок (при толщинеобрабатываемого материала 10 мм иболее, ширине  реза 0,1—0,5 мм).  Производительность  процесса до 100—150    мм2/мин,     шероховатость     поверхности     6—7-го класса.
Химическое действие абразивной суспензии. Наиболее эф­фективным способоминтенсификации процесса ультразвуковой размерной обработки электропроводящихматериалов является совмещение ультразвукового метода с электромеханическимпроцессом анодного растворения [1,5]. Изменить свойства обрабатываемогоматериала в зоне обработки можно и путем использования чисто химическогодействия жидкости, несущей абразив [6].
Например, по данным Новосибирского электротехническогоинститута применение химически активной среды (15%-ный рас­твор CuSО4) позволяет увеличитьпроизводительность ультра­звуковой обработки твердых сплавов в 1,7—2,5 раза.
Влияние на производительность ультразвуковой обработкистекла поверхностно-активных сред (растворов солей хлористого, азотнокислого,сернокислого натрия, хлористого железа, хлористого калия) изучено в работе [7].Наибольшее повыше­ние производительности достигнуто при использовании раство­ров,содержащих в составе ионы хлора, что объясняется их большой проникающейспособностью. При периодических уда­рах торца инструмента по зернам абразива наповерхности хрупких тел, в частности стекла, образуется зона, пронизаннаямакро- и микротрещинами. Эта зона при многократных дейст­виях инструментастановится зоной разрушения. Поверхностно-активные вещества, проникая втрещины, могут создавать рас­клинивающее действие и интенсифицировать процессультра­звуковой обработки.
Максимум производительности наблюдается при концентра­циихлорного железа, равной 0,025%. При увеличении ампли­туды колебаний от 10 до 40мкм эффект действия среды сни­жаетсяот 1,6 до 1,2 раз. Поэтому поверхностно-активные до­бавки в абразивнуюсуспензию целесообразны лишь при ультра­звуковой обработке с малыми амплитудамиколебаний инстру­мента (А≤10¸15 мкм).
3 УЛЬТРАЗВУКОВАЯОЧИСТКА КРУГА В ПРОЦЕССЕ ШЛИФОВАНИЯ
Метод ультразвуковой очистки и смазки рабочей поверхностикруга в процессе шлифования предложен в Советском Союзе. Установлено, что этотспособ наиболее эффективен при шлифо­вании вязких труднообрабатываемыхматериалов, а также при высоких требованиях к качеству обработанной поверх­ности.
В Ереванском политехническом институте под руководством            М. В. Касьяна проведено комплексноеизучение процесса очистки и смазки шлифовального круга. Исследоваласьэффективность ультразвуковой очистки при круглом шлифовании кругами из электрокорундаи карбида кремния большой гаммы материа­лов: инструментальных и конструкционныхлегированных ста­лей, серого чугуна и жаропрочного сплава ХН77ТЮР (рис. 2). Придействии ультразвука вершины абразивных зерен более продолжительное время остаютсяострыми. Поэтому снижаются силы резания, что приводит к повышению точностиобработки и уменьшению наклепа шлифованной поверхности. При ультра­звуковойочистке стойкость круга возрастает до 2—3 раза, а шероховатость обработаннойповерхности снижается на один класс.
При ультразвуковой очистке и смазке рабочей поверхностикруга повышается степень диспергирования абразивных зерен, т. е. режущая   способность зерен   используется   более полно.
Ультразвуковой метод эффективен не только при шлифова­ниикругами из электрокорунда и карбида кремния, но и при работе алмазных кругов,особенно на металлических связках. Применение ультразвука позволяет увеличитьстойкость алмазных кругов из АСП и АСВ до 2,5 раз, снизить удельный расходалмазов до 2,3 раза и уменьшить силы резания Pzна 40—45%; Ру на20—25%. Чистота обработанной поверхности улучшается на один класс.
Для очистки шлифовальных кругов разработана малогаба­ритнаяультразвуковая установка (рис. 3) [7]. Установка состоит из головки иультразвукового генератора УЗГ-0,2ЛТ мощностью 0,2 кВт. Питание от генератора подводится к колодке 9, откуда подается намагнитострикционный преобразователь 5. При помощи концентратора 2 и криволинейного волновода 1колебания сообщаются охлаждающей жидкости, которая через сопло подается нарабочий торец волновода 1. Наибольший эффект очистки рабочей поверхности кругадостигается при зазоре А = 0,1ч-0,2 мм.Корпус головки смонтирован на суппорте, имеющем неподвижную стойку 11 икаретку 10. Изменение вели­чинызазора Δ достигается перемещением волновода в верти­кальном направлениимаховиком. Дополнительная регулировка положения волновода относительно кругапроизводится поворо­том всего суппорта с головкой вокруг оси 12. В державке каретки 10 закреплен хвостовик 8 сприваренным к нему цилин­дром 4, вкотором установлен преобразователь.
Охлаждение преобразователя производится эмульсией отосновной магист­рали станка. Охлаждающая жидкость через штуцер 6 подается в полость цилиндра,заполняет его до уровня трубки 7 и стекает по ней через штуцер 3 на излучающий торец волновода ипроиз­водит охлаждение детали и очистку круга. Испытания головки показали, чтоее применение позволяет увеличить стойкость алмазных кругов в 3–4 раза пришлифовании стали Х18Н10Т и титановых сплавов.

1 – обычное круглое шлифование;
2 – шлифование с ультразвуковой очисткой круга.
Рис. 2 – Шероховатость поверхности Rа(а) и стойкость круга Т (б) пришлифовании различных материалов.

Рис. 3 – Ультразвуковая головка для очистки шлифовального круга.
4 УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ОБЫЧНЫХПРОЦЕССОВ РЕЗАНИЯ
Ультразвук находит применение при механической обработкедля сообщения вынужденных колебаний обычным режущим инструментам.Ультразвуковые колебания ранее сообщались главным образом металлическим(лезвийным) режущим инстру­ментам. Получены положительные результаты привозбуждении ультразвуковых колебаний и в алмазных инструментах на ме­таллическойсвязке [8].
Ультразвуковые колебания в настоящее время получили при­менениепри нарезании резьб диаметром от 12 до 30 мм метчи­ками в нержавеющих, жаропрочных и титановых сплавах [1].
В Советском Союзе разработаны оборудование и технологияультразвукового нарезания резьб малого диаметра (от Mlдо М6) в деталях из труднообрабатываемыхматериалов [9]. При ультразвуковом нарезании резьб малого диаметра крутя­щиймомент на метчике снижается на 25—30% и улучшается качество обработаннойповерхности. Настольные ультразвуко­вые станки СРС-2 и СРС-3 имеютпьезокерамический преобра­зователь с метчиком, закрепленным в плавающей опоре,и элек­тромагнитную предохранительную муфту, размыкающую кине­матическую цепьстанка при чрезмерном увеличении сил реза­ния. Оптимальные величины амплитудпродольных колебаний метчика находятся в пределах 1–4 мкм (в зависимости от диа­метра нарезаемой резьбы).Ультразвуковые колебания такой амплитуды не оказывают влияния на точностьнарезаемой резьбы (2-й класс).
При ультразвуковом резьбонарезании наилучшие результаты вкачестве смазочно-охлаждающей жидкости дает применение смеси сульфофрезола,керосина и олеиновой кислоты, а также новых СОЖ: В-29Б, В-32К, В-35. Полученытакже положитель­ные результаты при сообщении ультразвуковых колебаний спе­циальныминструментам-раскатникам. В этом случае внутрен­ние резьбы малого диаметра (М4–М12) получают методом пла­стическогодеформирования. При действии ультразвука на раскатник крутящий моментуменьшается до 50%, а шерохова­тость поверхности резьбы снижается на 1–2 класса.
Таким образом, установлена целесообразность и эффектив­ностьприменения ультразвука при нарезании резьб малого и среднего диаметров втруднообрабатываемых материалах (не­ржавеющие и жаропрочные стали и сплавы,титановые сплавы).
Проведены опыты по изучению влияния ультразвука на стой­костьспиральных сверл диаметром 6–16 мм приобработке нержавеющей стали Х18Н9Т [10]. Опыты проводили с помощью вращающихсяультразвуковых головок с магнитострикционным преобразователем. При сообщенииколебаний спиральному сверлу на его рабочем конце возникают как крутильные, таки продольные колебания. Измерения показали, что продольные колебаниянаблюдаются главным образом в области перемычки, а на главных режущих кромках –в основном крутильные коле­бания.
Установлено, что при амплитудах продольных колебаний Апр=1мкм (при этом на перифериисверла Акр ≈2 мкм)стой­кость сверл Т в 1,5–1,8 раза выше, чем при обычном сверлении.При более высоких амплитудах колебаний появляются сколыперемычки, а при меньших амплитудахрезультаты опытов не­стабильны. Повышение прочности сверла путем увеличенияугла 2φ до 130° позволило увеличить стойкость до 25–30 мин,   т. е. в этом случае действие ультразвукаповышает стойкость сверл в 2,5–3 раза. Наряду с увеличением стойкости повышается про­изводительностьпроцесса в результате сокращения количества выводов сверла для очистки егоканавок от стружки.
Интересные результаты получены при исследовании влиянияультразвука на остаточные напряжения. Радиальные ультра­звуковые колебанияприводят к значительному снижению оста­точных напряжений и даже к переменезнака: при точении стали ХН35ВТЮ с амплитудой колебаний А около 3 мкм рас­тягивающиенапряжения переходят в сжимающие. Это явление особенно заметно при работе смалыми подачами. При резании титанового сплава ВТЗ-1 возбуждение радиальныхколебаний приводит к увеличению сжимающих остаточных напряжений на 40–80%.
Сообщение инструменту тангенциальных ультразвуковых ко­лебанийвызывает значительное снижение остаточных напряже­ний без перемены их знака,причем эффект возрастает с увели­чением амплитуды колебаний. Возможностьполучения под дей­ствием ультразвука благоприятной в отношении повышенияусталостной прочности эпюры остаточных напряжений представ­ляет резервповышения долговечности и надежности деталей. Ультразвуковые   колебания  оказывают существенное влияние на процесс резания режущим инструментомхрупких неметалли­ческих  материалов.   Наибольшее снижениесил  резания при  обработке с ультразвуком, так же как и приреза­нии пластичных материалов, наблю­дается при возбуждении колебаний в направленииглавного движения (тангенциальные колебания).
При ультразвуковой обработке хрупких материалов, как и прирезании металлов [1], износ инструмента по задней по­верхности оказываетзначительно меньшее влияние на увеличе­ние сил резания, чем при обычномрезании. При резании плас­тичных металлов, как установлено в работах проф. А.И. Мар­кова, основной механизм действия ультразвука состоит в микротермическомэффекте, приводящем к размягчению и мик­рооплавлению металла в точках истинногоконтакта инстру­мента и заготовки. При резании хрупких неметаллическихматериалов действие ультразвука состоит, главным образом, в интенсификациипроцесса трещинообразования и таким обра­зом значительно облегчается процессстружкообразования, сни­жаются силы резания, уменьшается коэффициентдинамичности.
5 УЛЬТРАЗВУКОВОЕСВЕРЛЕНИЕ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ АЛМАЗНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ
В машиностроении, приборостроении и радиоэлектронике всеболее широкое применение   находят   различные  неметаллические материалы: оптическое, кварцевое и техническое стекло,керамика, ситаллы и др. Эти материалы обладают высокой твер­достью ихрупкостью.
Механическая обработка твердых неметаллических материа­лов,особенно глубокое сверление отверстий малого диаметра (D=3¸6 mm; h≥50 мм), связана с большими трудностями. Кроме того, прииспользовании известных методов механической обработки отверстий в такихматериалах часто не удается вы­держать требуемые техническими условиямикачество поверх­ности и точность обработки. Применение обычной схемы ультразвуковойразмерной обработки даже при использовании актив­ных способов подачи абразивнойсуспензии в рабочую зону неэффективно вследствие малой производительности,низкой точности и большого износа инструмента.
Перспективным направлением ультразвукового резания хруп­кихтруднообрабатываемых материалов является обработка вра­щающимся алмазныминструментом.
За рубежом разработаны специализированные ультразвуко­выестанки малой мощности (0,1—0,2 кВт) с вращающимся алмазным инструментом. Однаковсе эти станки пригодны для обработки на глубину не более 25–30 мм. Применение для этой целиспециализированного ультразвукового станка МЭ-22 также не может решить задачуглубокого сверления отверстий малого диаметра.
Для ориентировочной оценки эффективности влияния ультра­звуковыхколебаний на процесс обработки оптического стекла предварительно былипоставлены опыты по царапанию плоских образцов ориентированными инеориентированными кристал­лами алмаза.
Сообщение алмазному индентору ультразвуковых колебаниймалой амплитуды позволяет в результате создания сетки микро­трещин существенноинтенсифицировать процесс диспергирова­ния хрупкого материала, причем наиболеезначительно возра­стает ширина канавок, особенно при царапании неориентирован­нымикристаллами алмаза (от 3 до 5 раз).
Экспериментальные работы по ультразвуковому сверлениюглубоких отверстий выполняли на установке, смонтированной натокарно-винторезном станке мод. 1К62, схема которой при­ведена на рис. 4.Источником ультразвуковых колебаний слу­жили двухстержневые магнитострикционныепакеты с рабочей частотой fот 24 до 43,5 кГц.К пакетам припаяны полуволно­вые экспоненциальные концентраторы, ккоторым на резьбе крепится резонансной длины трубка с алмазной коронкой. Во­да,подаваемая под давлением, охлаждает магнитострикцион­ный пакет и, проходя черезотверстие алмазной коронки, охлаждает зону резания и вымывает стружку.Ультразвуковая головка с помощью конуса закреплена в пиноли задней бабки токарногостанка. Различные осевые силы Р впроцессе обра­ботки устанавливали с помощью динамометрической скобы 5.Магнитострикционный преобразователь возбуждается от уль­тразвукового генератораУЗМ-1,5 со специально переоборудо­ванным задающим каскадом. Первые экспериментыпроводили алмазными коронками диаметром 6´4 мм,изготовленными из алмаза А16 на металлической связке М5-6, 100%-нойконцен­трации.
Глубина обработки в опытах с ультразвуком h=504–60мм. При работе без колебанийобработку вели на глубине не более 20 мм.

1 – ультразвуковая головка;
2 – пиноль задней бабки;                              
3 – обрабатываемая заго­товка;
4 – алмазное сверло;
5 – динамометрическая скоба.
Рис. 4 – Схема экспериментальной установки.
Изучены зависимости основных технологических характери­стикультразвукового алмазного сверления от режимов реза­ния, акустическихпараметров и характеристик алмазных ин­струментов.
Влияние силы подачи и окружной скоростисверла (рис. 5).Присверлении с ультразвуком на окружной скорости заготовки v=0,76 м/сек наблюдаетсядостаточно четкая зависимость произ­водительности Vиsот удельной силыподачи р: при повышении р от 3,3 до 30 кГ/см2 производительностьувеличи­вается в 10—11 раз. Дальнейший рост р вызывает значитель­ное снижение производительности процесса.Оптимальное зна­чение силы подачи при работе  с   ультразвуковой головкой внесколько раз больше, чемпри обычной ультразвуковой обра­ботке [6].
Влияние акустических параметров(рис. 6).При увеличении амплитудыколебаний А до 11 мкм наблюдается ростпроизводительности процесса Vи s, дальнейший рост амплитуды приводит к снижению Vи s, что объясняется чрезмерным увеличениемзнакопеременной на­грузки на алмазные зерна и снижением прочности связки. Мак­симумупроизводительности соответствует минимальное значе­ние удельного износаинструмента.
Влияние характеристик алмазного инструмента(рис. 7).Былипроведены исследования влияния основных характеристик алмазного инструмента (концентрацииалмазов К, зернистости алмазов,вида алмазов и связки) на эффективность процесса ультразвукового алмазногосверления. При увеличении концентрации алмазов К от 50 до 150% производительность процесса значительно воз­растаети практически не изменяется удельный износ инстру­мента qv. Дальнейшее увеличениеконцентрации К до 200% приводитк снижению производительности и резкому износу инструмента. Это объясняетсязначительным уменьшением ме­ханической прочности алмазоносного слоя.
Влияние давления воды на технологическиехарактеристики (рис. 8).Давлениеводы оказывает существенное влияние на произво­дительность процесса Vи sиудельный износ инструмента qv. При рв=1,5 кГ/см2 износ инструментаимеет макси­мальное значение (qv=0,227%), а производительность – мини­мальноезначение (s=65–69мм/мин). При увеличении давле­нияводы производительность увеличивается и снижается удельный износ инструмента,при рв=2,5 кГ/см2процесс реза­ния стабилизируется (s= 78–80 мм/мин и qv= 0,055–0,067%).
Шероховатость обработанной поверхности мало зависит отдавления воды в исследуемом диапазоне рви находится в пре­делах 4-го класса.
При увеличении давления воды от 1,5 до 3,5 кГ/см2 конус­ностьотверстий возрастает с 2' до 8'; при рв=2,5 кГ/см2 конус­ностьравна 4'.
Выявленная в результате опытов высокая эффективностьультразвукового алмазного сверления стекла вызвала необходимость   проведениядальнейших работ. Было исследовано влияние глубины обработки, изучена обра­батываемостьультразвуко­вым алмазным  сверлениембольшой гаммы различных хрупких неметаллических материалов, проведено изы­сканиеспособа улучшения качества обработанной  по­верхности, разработаны конструкции ультразвуко­вых вращающихся    голо­вок для установки их на обычныхметаллорежущих станках.
Зависимость технологи­ческих характеристикуль­тразвукового алмазного сверления кварцевого стекла от глубины обработки h(рис. 9). При увеличении глубины обработки hдо200 мм производительностьпроцесса снижается незначительно (примерно на 20%) и при h= 200 мм s= 63–65 мм/мин. Удельный износ инструмента qvнесколько возрастает, однако и при h=200 мм значение qvневелико: 0,11 — 0,12%. Снижение Vиsи рост


qvс увеличением глубины обра­боткиобъясняются ухудшением условий доступа охлаждающей жидкости в зону резания иудаления стружки.
Шероховатость обработанной поверхности по всей длине за­готовкиостается практически неизменной и находится в преде­лах 4-го класса.
Конусность обработанных отверстий не превышает 3,5',эллипсность менее 0,01 мм.
Таким образом, обработка вращающимся алмазным инст­рументом(коронкой) с наложением ультразвуковых колеба­ний является эффективным способомполучения отверстий ма­лого диаметра (D= 3¸6 мм)на глубину h= (30¸60)мм в хруп­ких неметаллическихматериалах.
Влияние длины обработанной детали натехнологические характеристики процесса (рис. 10).При сверлении тонких заготовок возможно,что длина обработанной заготовки влияет на сам процесс обработки, поскольку приконтакте колеблющегося ин­струмента с заготовкой небольшой массы последняяможет оказаться как бы продолжением всей акустической системы. Поэтому дляизучения влияния длины заготовок на процесс обработки проведены опыты посверлению заготовок с d=28 ммразличной длины: l=58 мм (равной λ/2);87 мм (рав­ной λ/2 + λ/4); 116 мм (равной 2·λ/2); 145 мм (равной 2·λ/2 + V4); 174 мм (равной 3·λ/2).
Следователь­но, длина заготовки не оказывает специфическоговлияния на процесс обработки.
Обрабатываемость хрупких неметаллическихматериалов.Изученаобрабатываемость неметаллических материалов: раз­личных марок   стекол,  ситаллов, минералокерамики и др. Обрабатываемость хрупкихнеметаллических материалов при ультразвуковом алмазном сверлении зависит отряда их физико-механических свойств, связанных с прочностью, соот­ношениеммикротвердости алмаза и материала, структурой ма­териала. Анализ полученныхданных показывает, что коэффи­циент обрабатываемости Ksобычно снижается при увеличении твердости обрабатываемогоматериала. Несколько заниженные значения Ksу таких материалов как рубин, специальный си­талл и др.объясняются тем, что оптимальная удельная статическая нагрузка при обработкеэтих материалов выше 30 кГ/см2.Ультразвуковая алмазная обработка имеет преимущества перед обычнойультразвуковой обработкой свободным абрази­вом [1]: производительностьультразвуковой алмазной обра­ботки выше в 30–50 раз, а удельный износинструмента мень­ше в 10–25 раз, глубина обработки возрастает до (30¸60)D. При ультразвуковом алмазном сверлениинаблюдается ста­бильность процесса, о чем свидетельствуют результаты экспе­риментов;разброс экспериментальных точек для всех техноло­гических характеристик обычноне превышает 10%.
Точность ультразвукового алмазногосверлениязависит отмногочисленных акустических и технологических факторов: ре­жимов обработки,характеристик режущего инструмента, жест­кости систем СПИД, кинематическойсхемы процесса и др. Для оценки точности обработано 50 отверстий в оптическомстекле на глубину h=50 мм при оптимальных режимахобра­ботки. Наружный диаметр коронки D1=6,45 мм, с учетомбие­ния коронки D2= 6,46 мм.
Точность обработки оценивали по следующим критериям:точность размера – по отклонениям полученного размера от заданного на входе вотверстие и выходе из отверстия; точ­ность формы – по конусности и эллипсностиотверстия. Все эти погрешности носят случайный характер и, как показали результатыобработки экспериментальных данных  (рис.11), подчи­няются закону нормального распределения.

а – увеличение диаметра отверстий;
1 – на входе;
2 – на выходе;
б – ко­нусность отверстий.
Рис. 11 – Точность ультразвукового алмазного сверления.
 Анализ полученных вряде экспериментов данных (табл. 1) показывает, что точ­ность обработкиалмазным инструментом значительно выше точности обычной ультразвуковойобработки свободным абра­зивом. Так, например, 94% всех отклонений размера навходе отве