可加工陶瓷噴嘴的微鉆孔分析（四）

     上篇文章 可加工陶瓷噴嘴的微鉆孔分析（三）

     Chen (1995) 獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用于獲得 JC 模型的材料常數(shù)。還值得一提的是 MACOR是有康寧公司生產(chǎn)的可加工陶瓷，，在文獻(xiàn)中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)其他最近的實(shí)驗(yàn)測(cè)試來(lái)考慮非彈性應(yīng)變和應(yīng)變率對(duì) Macor 屈服應(yīng)力的影響。當(dāng)前模型中沒(méi)有考慮溫度效應(yīng)，因?yàn)?Macor 材料在小應(yīng)變下往往會(huì)失效。由于低塑性變形，這不會(huì)引起大量熱量。由于切削刀具和 Macor 工件之間的摩擦，主要的熱源將在高切削速度下產(chǎn)生。材料常數(shù)按以下順序獲得。首先，使用方程在 280 s-1 的應(yīng)變速率下獲得 Macor 的常數(shù) A、B 和 n。 (2).實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和擬合曲線如圖 2 所示。接下來(lái)，使用實(shí)驗(yàn)獲得的不同應(yīng)變率的極限應(yīng)力 (σu) 包括應(yīng)變率對(duì)屈服應(yīng)力的影響。極限應(yīng)力和參考極限應(yīng)力之間的比率針對(duì)應(yīng)變率和參考應(yīng)變率之間的比率繪制。

     為 280 s-1 的應(yīng)變率選擇參考點(diǎn)是為了更準(zhǔn)確地描述高應(yīng)變率下的 Macor 行為，這就是包括微鉆孔在內(nèi)的切削操作的情況。等式然后使用 (3) 擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以獲得常數(shù) C，如圖 3 所示。 (1) 在表 1 中給出。圖 4 顯示了使用方程的 Macor 行為。 (1) 和表 1 中的材料常數(shù)。JC 材料模型（等式（1））能夠描述 Macor 非彈性非線性。通常，玻璃陶瓷材料的特征是在應(yīng)變?yōu)?0.01-0.02 時(shí)失效。對(duì)于 Macor，應(yīng)變速率為 280 s-1 時(shí)的失效發(fā)生在應(yīng)變?yōu)?0.01 時(shí)（Chen，1995）。此外，F(xiàn)rew 等人。 (2002) 報(bào)道，對(duì)于 130 s-1 和 165 s-1 的應(yīng)變率，Macor 在應(yīng)變?yōu)?0.01 時(shí)失效。根據(jù)文獻(xiàn)中的可用數(shù)據(jù)，可以假設(shè)失效發(fā)生在失效應(yīng)變 (?f) 為 0.01 時(shí)。由方程給出的累積損傷定律。 (4) 用于預(yù)測(cè)斷裂，其中 Δ? 是有效塑性應(yīng)變的增量。假設(shè)當(dāng) D = 1 時(shí)發(fā)生失效。所呈現(xiàn)的材料模型在 5.2 節(jié)中介紹的正交切削有限元模型中實(shí)現(xiàn)。 

圖 2使用方程 280 s-1 應(yīng)變速率下的實(shí)驗(yàn)和擬合 Macor 硬化。

圖 3使用方程的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和擬合應(yīng)變率效應(yīng)

表 1. 基于應(yīng)力單位 MPa 和時(shí)間單位為 Macor 的 JC 材料常數(shù)。

圖 4. Macor 的材料行為使用 JC 材料模型和獲得的材料常數(shù)。 

     穩(wěn)定峰值頻率 (SPF) 方法
     穩(wěn)定的微鉆是指刀具沒(méi)有自激振動(dòng)（顫振）。通過(guò)確定特定材料和切削刀具的穩(wěn)定瓣，可以避免顫振。穩(wěn)定瓣可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)或使用數(shù)學(xué)模型獲得。如第 1 節(jié)所述，沒(méi)有開(kāi)發(fā)用于微鉆的顫振模型，因?yàn)殚_(kāi)發(fā)可靠的力模型和獲得微型微鉆的動(dòng)力學(xué)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。此外，由于低效率和高成本，穩(wěn)定瓣的實(shí)驗(yàn)確定是不可行的。通常，實(shí)驗(yàn)方法用于驗(yàn)證顫振模型。此外，由于存在大量噪聲，因此測(cè)量可靠信號(hào)（切削力、聲發(fā)射和位移）以獲得微型工具的顫振是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。因此，尋求新方法，其中工程師和從業(yè)者可以從第一時(shí)間選擇微尺度切削操作（包括微鉆孔）中的穩(wěn)定切削參數(shù)。 （未完待續(xù)）