可加工陶瓷噴嘴的微鉆孔分析（二）

    上篇文章可加工陶瓷噴嘴的微鉆孔分析 （一）

   MACOR是有康寧公司生產(chǎn)的可加工陶瓷， 顫振現(xiàn)象對(duì)切割過(guò)程的性能起著重要作用。鉆孔中顫振的存在會(huì)增加刀具磨損率，降低表面質(zhì)量，影響加工部件的表面完整性并增加切削力，這會(huì)導(dǎo)致刀具破損，尤其是在微觀尺度上。幾十年來(lái)，宏觀鉆探中的喋喋不休一直是研究的主題，研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)了全面的數(shù)學(xué)模型和實(shí)驗(yàn)程序。 Altintas 和 Weck (2004) 總結(jié)了宏觀鉆孔中開(kāi)發(fā)的顫振模型，包括扭轉(zhuǎn)-軸向顫振穩(wěn)定性、橫向顫振穩(wěn)定性、橫向旋轉(zhuǎn)振動(dòng)和深孔鉆孔動(dòng)力學(xué)。此外，他們還報(bào)告了對(duì)宏觀鉆孔中的顫振現(xiàn)象建模的一些挑戰(zhàn)，包括由于鑿子的影響而對(duì)鉆孔力建模的困難，在鉆孔時(shí)同時(shí)考慮橫向、扭轉(zhuǎn)和軸向振動(dòng)，考慮到鉆孔深度更精細(xì)的數(shù)學(xué)模型，難以預(yù)測(cè)深孔鉆削中的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)。

     在微觀尺度上，顫振模型主要用于微銑削。阿法佐夫等人。 (2012) 通過(guò)考慮過(guò)程非線性，開(kāi)發(fā)并驗(yàn)證了一種新的微銑削顫振模型。由于微鉆切削力的建模和獲得微鉆的動(dòng)力學(xué)是一個(gè)挑戰(zhàn)，因此還沒(méi)有開(kāi)發(fā)用于微鉆的顫振模型。接收耦合技術(shù)目前已用于獲得微立銑刀刀尖的模態(tài)動(dòng)態(tài)參數(shù)。關(guān)于微鉆，Zhang 和 Babitsky (2011) 提出了頻率有限元分析，用于建模微鉆的實(shí)體單元稱(chēng)為實(shí)體模型，并結(jié)合表示刀柄的梁?jiǎn)卧捅硎静鄣膶?shí)體單元進(jìn)行建模。作為混合模型。伊姆蘭等人。 (2008) 在單晶鎳基高溫合金 (CMSX4) 上進(jìn)行了直徑為 500 μm 的微孔鉆孔的實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明，主軸轉(zhuǎn)速對(duì)鉆孔的數(shù)量有很大的影響。在每齒恒定進(jìn)給速率下研究了 1000-11,000 rpm 的主軸速度后，在 3000 rpm 的主軸速度下獲得了最多的鉆孔數(shù)。然而，作者并未解釋主軸轉(zhuǎn)速對(duì)鉆孔數(shù)量的影響。結(jié)果可能與顫振效應(yīng)有關(guān)，在 3000 rpm 時(shí)，鉆孔過(guò)程更穩(wěn)定，工具磨損率、推力和扭矩更低。 
     大多數(shù)微鉆研究都是針對(duì)金屬進(jìn)行的。除了微鉆孔工藝方面，工件材料及其行為也是一個(gè)重要方面。玻璃陶瓷材料廣泛用于不同的應(yīng)用。玻璃陶瓷材料的一個(gè)例子是Macor。據(jù) Plastic International (2012) 報(bào)道，Macor 可以承受高達(dá) 1000 °C 的溫度。它在高電壓、各種頻率和高溫下是優(yōu)良的絕緣體。當(dāng)它被正確烘烤時(shí)，它不會(huì)在真空中脫氣。 Macor 材料可用于多種應(yīng)用，包括： (i) 絕緣體或線圈支架以及真空進(jìn)料槽； (ii) 用于微波管裝置和作為場(chǎng)離子顯微鏡中的樣品架的隔板、集管和窗口； (iii) 星載伽馬輻射探測(cè)器； (iv) 氧乙炔焊槍尖端噴嘴的焊接設(shè)備； (v) 醫(yī)療設(shè)備。戴維斯等人。 (1998) 報(bào)道稱(chēng)，Macor 材料已在宏觀尺度上以高鉆速進(jìn)行鉆探。

     大多數(shù)宏觀和微觀尺度的鉆探研究都是針對(duì)韌性金屬進(jìn)行的。玻璃陶瓷 Macor 材料已在宏觀尺度上進(jìn)行了一定程度的研究，但尚未在微觀尺度上進(jìn)行研究。主要目標(biāo)之一是開(kāi)發(fā)一種新方法來(lái)確定穩(wěn)定的微鉆孔參數(shù)。另一個(gè)目標(biāo)是首次獲得具有應(yīng)變率相關(guān)粘塑性材料模型的各向同性熱彈塑性材料模型的材料常數(shù)，以便使用 FEA 研究 Macor 切削中的切削機(jī)理。動(dòng)機(jī)是將研究方法應(yīng)用于掃描液滴系統(tǒng)的噴嘴應(yīng)用，其中需要 100 μm 的孔，縱橫比為 10。（未完待續(xù)）