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) 獲得的實驗數據用于獲得 JC 模型的材料常數。還值得一提的是 MACOR是有康寧公司生產的可加工陶瓷，，在文獻中沒有發(fā)現其他最近的實驗測試來考慮非彈性應變和應變率對 Macor 屈服應力的影響。當前模型中沒有考慮溫度效應，因為 Macor 材料在小應變下往往會失效。由于低塑性變形，這不會引起大量熱量。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生。材料常數按以下順序獲得。首先，使用方程在 280 s-1 的應變速率下獲得 Macor 的常數 A、B 和 n。 (2).實驗數據和擬合曲線如圖 2 所示。接下來，使用實驗獲得的不同應變率的極限應力 (σu) 包括應變率對屈服應力的影響。極限應力和參考極限應力之間的比率針對應變率和參考應變率之間的比率繪制。

     為 280 s-1 的應變率選擇參考點是為了更準確地描述高應變率下的 Macor 行為，這就是包括微鉆孔在內的切削操作的情況。等式然后使用 (3) 擬合實驗數據以獲得常數 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。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變?yōu)?0.01-0.02 時失效。對于 Macor，應變速率為 280 s-1 時的失效發(fā)生在應變?yōu)?0.01 時（Chen，1995）。此外，Frew 等人。 (2002) 報道，對于 130 s-1 和 165 s-1 的應變率，Macor 在應變?yōu)?0.01 時失效。根據文獻中的可用數據，可以假設失效發(fā)生在失效應變 (?f) 為 0.01 時。由方程給出的累積損傷定律。 (4) 用于預測斷裂，其中 Δ? 是有效塑性應變的增量。假設當 D = 1 時發(fā)生失效。所呈現的材料模型在 5.2 節(jié)中介紹的正交切削有限元模型中實現。 

圖 2使用方程 280 s-1 應變速率下的實驗和擬合 Macor 硬化。

圖 3使用方程的實驗數據和擬合應變率效應

表 1. 基于應力單位 MPa 和時間單位為 Macor 的 JC 材料常數。

圖 4. Macor 的材料行為使用 JC 材料模型和獲得的材料常數。 

     穩(wěn)定峰值頻率 (SPF) 方法
     穩(wěn)定的微鉆是指刀具沒有自激振動（顫振）。通過確定特定材料和切削刀具的穩(wěn)定瓣，可以避免顫振。穩(wěn)定瓣可以通過實驗或使用數學模型獲得。如第 1 節(jié)所述，沒有開發(fā)用于微鉆的顫振模型，因為開發(fā)可靠的力模型和獲得微型微鉆的動力學仍然是一個挑戰(zhàn)。此外，由于低效率和高成本，穩(wěn)定瓣的實驗確定是不可行的。通常，實驗方法用于驗證顫振模型。此外，由于存在大量噪聲，因此測量可靠信號（切削力、聲發(fā)射和位移）以獲得微型工具的顫振是一項具有挑戰(zhàn)性的任務。因此，尋求新方法，其中工程師和從業(yè)者可以從第一時間選擇微尺度切削操作（包括微鉆孔）中的穩(wěn)定切削參數。 （未完待續(xù)）