С развитием науки непрерывно растут требования к качеству и эффективности обработки изделий, имеющих различную форму.

      В настоящее время разработано множество методов обеспечения качества и эффективности. Одним из наиболее перспективных методов является механическая абразивная обработка с добавлением ультразвуковых процессов.

      Известны три области применения ультразвуковых колебаний при шлифовании: возбуждение вынужденных ультразвуковых колебаний малой амплитуды в системе шлифовальный круг - заготовка; воздействие на рабочую поверхность круга для очистки и смазки его зерен и пор; правка фасонного профиля шлифовальных кругов тонкой пластинкой (с небольшой статической силой, равной 4…8 Н), при этом на медленно вращающийся круг подается охлаждающая жидкость. Третья область, являющаяся разновидностью размерной ультразвуковой обработки хрупких материалов, не получила большого распространения [1].

      Возбуждение ультразвуковых колебаний в системе шлифовальный круг - заготовка. Изучено влияние высокочастотных колебаний малой амплитуды на процесс шлифования плоских образцов из различных материалов: конструкционных и инструментальных сталей и титанового сплава Ti150F. Высокочастотные колебания сообщались образцам с помощью двухстержневого магнитострикционного вибратора, собранного из пластин никеля. Частота колебаний 10 - 18 кгц, амплитуда до 0,02 мм. В результате предварительных исследований при шлифовании закаленной стали без охлаждения установлено, что в условиях колебаний происходит значительное уменьшение высоты микронеровностей (с 1 до 0,4 мк). Микроскопическое исследование стружки и визуальное наблюдение за искрообразованием говорят о снижении температуры резания при работе с колебаниями. При обычном шлифовании в стружке наблюдается большое количество сфероидальных частиц, многие из которых достигают довольно крупных размеров. При шлифовании с колебаниями высокой частоты (10 - 11 кгц) количество сфероидальных частиц значительно снизилось, а размер их стал меньше. Сфероидальная частица представляет собой разогретую вследствие чрезвычайно больших деформаций и рас-плавившуюся очень тонкую стружку. Были поставлены опыты по измерению температуры шлифуемого образца на расстоянии нескольких десятых миллиметра от обработанной поверхности. В середине нижней плоскости образца из закаленной стали (НRС 55) было просверлено отверстие диаметром 1,6 мм на глубину 2,34 мм. Размер образцов мм. Горячий спай термопары приваривали к донышку отверстия. Шлифование производилось с продольной подачей стола 0,7 м/мин и охлаждением эмульсией [2].

      На рис. 1 показаны осциллограммы изменения температуры образца при обычном шлифовании и обработке с колебаниями. Вначале шлифовали без колебаний при глубине резания t=0,05 мм, а затем с колебаниями и глубиной резания около 0,08 мм. При шлифовании об-разца, совершавшего высокочастотные колебания, несмотря на большую глубину резания максимальная температура образца в исследованной зоне в 2 раза меньше, чем при обычном шлифовании. Уменьшение температуры при шлифовании с колебаниями можно объяснить уменьшением угла контакта абразивных зерен и уменьшением коэффициента трения зерен круга и материала детали. В процессе заточки инструментов из углеродистой, легированной и быстрорежущей стали главными факторами, влияющими на образование тепла и температуру шлифуемой поверхности, являются удельное давление и время контакта круга с деталью. Меньшие температуры при шлифовании с колебаниями обусловливают и меньшие остаточные напряжения. При шлифовании без охлаждения тонких образцов из той же стали размером мм кривизна образцов, вызванная остаточными напряжениями в условиях колебаний, была в 1,5 раза меньше, чем при шлифовании без колебаний (0,066 и 0,097 мм). Положительное воздействие высокочастотных колебаний малой амплитуды имеет место при шлифовании кругами как с бакелитовой, так и керамической связкой. Ультразвуковые колебания малой амплитуды позволяют при шлифовании твердых сплавов и заточке инструмента, оснащенного пластинками из твердого сплава, успешно применять более дешевые круги из корунда.

      Воздействие ультразвуковых колебаний малой амплитуды на процесс плоского шлифования жаропрочных сплавов и инструментальной стали изучено А. А. Ворониным и А. И. Марковым. Вибрационную головку закрепляли на магнитной плите плоскошлифовального станка. В качестве источника механических колебаний в головке использовали никелевый многостержневой пакет типа НЭЛ-1У. Образцы крепили к торцу концентратора вибрационной головки с помощью накидной гайки. Изучали влияние ультразвуковых колебаний на чистоту обработанной поверхности, качество поверхностного слоя и износ шлифовального круга. При проведении каждого опыта делали пять проходов; опыты повторялись 3 - 4 раза, при этом происходило чередование: один опыт с вибрацией, один без вибраций, и наоборот. Шлифовальный круг - ЭБ60СТ2К, охлаждение - поливом 5%-ной эмульсией. Режим шлифования: Vk=21…25 м/сек; Sпр=4,6 м/мин; Sпп=5 мм/дв. Ход [2].

      Опыты показали, что применение ультразвуковых колебаний малой амплитуды благотворно влияет на процесс образования поверхностного слоя: во-первых, улучшается чистота поверхности не менее чем на 1 – 1,5 квалитета и, во-вторых, обеспечивается значительно большая стабильность величин Ra и Rz . В результате изучения износа шлифовальных кругов установлено, что при прочих равных условиях ультразвуковые колебания вызывают увеличение износа шлифовального круга примерно в 1,5 раза. Удельный съем металла также снижается.