Justification of the implementation of a new method for processing deep holes after core drilling.
Keywords:
cutting tool, core drilling, blind hole, elastic elementAbstract
This article is devoted to a comprehensive study of the process of removing the core from a blind hole after performing a hole drilling operation using a ring drill. Particular attention is paid to analyzing the interaction between the cutting tool and the workpiece material under conditions of high loads and deformations. The research utilizes modern Abaqus software, which allows for detailed modeling of all stages of the technological process. The paper presents an innovative design of a cutting tool with a unique operating principle. The key feature of the development lies in the ability of the tool body to elastically deform under the influence of opposing forces exerted by the workpiece. This ensures coordinated movement of the guiding-supporting part together with the cutting blade towards the rotation axis. The tool operates based on its rotation at a specified frequency in the feed direction, which facilitates efficient removal of the core. A significant advantage of this solution is the absence of moving connections in the design, which considerably increases the reliability and service life of the tool. The developed technology allows for substantial optimization of the process for extracting the central part from a blind hole after ring drilling. This is achieved through rational distribution of loads and minimization of mechanical impact on the workpiece material. Implementation of the proposed method contributes to reduced processing time, lower energy consumption, and improved quality of resulting surfaces. The practical significance of the research lies in the potential application of the developed technology in mechanical engineering, aviation, and automotive industries, where deep drilling operations and subsequent hole processing are widely used.References
Обработка глубоких отверстий в машиностроении: справочник / С.В. Кирсанов, В.А. Гречишников, С.Н. Григорьев, А.Г. Схиртладзе. М.: Машиностроение, 2010. 344 с.
Audy J. A study of computer-assisted analysis of effects of drill geometry and surface coating on forces and power in drilling // Journal of Materials Processing Technology. 2008. Vol. 204. P. 130–138. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2007.10.079.
Ke F., Ni J., Stephenson D.A. Continuous chip formation in drilling // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2005. Vol. 45. P. 1652–1658. DOI: 10.1016/j.ijmachtools.2005.03.011.
Гузеев В.И., Шаламов В.Г., Морозов А.В. Обеспечение стойкости мелкоразмерных сверл при глубоком сверлении // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение. 2024. Т. 24, № 3. С. 53–63. DOI: 10.14529/engin240305.
Древаль А.Е., Рагрин Н.А., Самсонов В.А. Формирование отказов спиральных сверл в условиях автоматизированного производства // Наука и образование: научное издание МГТУ
им. Н.Э. Баумана. 2011. № 10. С. 1.
Самсонов В.А., Рагрин Н.А., Стародубов И.И. Особенности износа ленточек и уголков быстрорежущих спиральных сверл // Известия Кыргызского государственного технического университета им. И. Раззакова. 2013. № 29. С. 129–133.
Рагрин Н.А. Влияние условий обработки на физическую модель износостойкости инструмента при сверлении // Технология машиностроения. 2013. № 12. С. 15–24.
Древаль А.Е., Ткаченко И.В., Рагрин Н.А. Модели отказов спиральных сверл // Проблемы эксплуатации инструмента в металлообрабатывающей промышленности: материалы семинара. М.: Центральный Российский Дом Знаний, 1992. С. 55-62.
Троицкий Н.Д. Глубокое сверление. Л.: Машиностроение, 1971. 276 с.
Звонцов И.Ф., Серебреницкий П.П., Схиртладзе А.Г. Технологии сверления глубоких отверстий: учебное пособие. СПб.: Лань, 2022. 496 с.
Авдеева А.А., Клевцов П.С. Удаление сердечника после кольцевого сверления глухого
отверстия // Международная научно-техническая конференция молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова. Белгород: БелГТУ, 2018. С. 1962–1968.
Developed numerical Analysis of Residual Stress caused by Welding and Cutting in Steel Structures / Li Z. et al. // Ce/Papers. 2023. Vol. 6. No. 3-4. P. 1507–1512. DOI: 10.52209/1609-
_2023_1_251
Investigation of Dynamic Behavior and Process Stability at Turning of Thin-Walled Tubular Workpieces Made of 42CrMo4 Steel Alloy / Mehdi K. et al. // Machines. 2024. Vol. 12, no. 2. P. 120.
DOI: 10.3390/machines12020120
Pal S., Velay X., Saleem W. Finite element investigation of cutting speed effects on the machining of Ti6Al4V alloy //Discover Mechanical Engineering. 2024. Vol. 3. No. 1. P. 1. DOI: 10.1007/
s44245-024-00031-0
Wakjira M. W., Janaki Ramulu P. Analysis of turning chip morphology with various tool geometries using finite element modeling and simulation to optimize product sustainability // Advances in Mechanical Engineering. 2022. Vol. 14. No. 11. P. 16878132221136421. DOI: 10.1177/16878132221136421.
Yang D. et al. Finite Element Modelling and Experimental Validation of the Graphite Cutting Process // Processes. 2023. Vol. 11. No. 9. P. 2546. DOI: 10.3390/pr11092546.
Abdelhafeez A.M., Soo S.L., Aspiwall D. A Coupled Eulerian Lagrangian Finite Element Model of Drilling Titanium and Aluminium Alloys // SAE Int. J. Aerosp. 2016. V. 9(1). Р. 198–207. DOI:
4271/2016-01-2126.
Isbilir O., Ghassemieh E. Finite element analysis of drilling of titanium alloy // Procedia engineering. 2011. Vol. 10. P. 1877–1882. DOI: 10.1016/j.proeng.2011.04.312.
Ma Y., Liang Z., Wan K. Development of a New Micro Drilling Tool with H-Shaped ChiselEdge // Metals. 2023. Vol. 13(608). Р. 1–14. DOI: 10.3390/met13030608
Патент на полезную модель № 241930 U1 Российская Федерация, МПК B23B 51/04. Режущий инструмент: заявл. 26.12.2025: опубл. 04.03.2026 / В.Е. Овсянников, М.О. Чернышов,
С.В. Никитин; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тюменский индустриальный университет».




