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(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，，在文獻中沒有發(fā)現(xiàn)其他最近的實驗測試來考慮非彈性應(yīng)變和應(yīng)變率對 Macor 屈服應(yīng)力的影響。當前模型中沒有考慮溫度效應(yīng)，因為 Macor 材料在小應(yīng)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(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).實驗數(shù)據(jù)和擬合曲線如圖 2 所示。接下來，使用實驗獲得的不同應(yīng)變率的極限應(yīng)力 (σu) 包括應(yīng)變率對屈服應(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)變率選擇參考點是為了更準確地描述高應(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) 擬合實驗數(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 時失效。對于 Macor，應(yīng)變速率為 280 s-1 時的失效發(fā)生在應(yīng)變?yōu)?0.01 時（Chen，1995）。此外，F(xiàn)rew 等人。 (2002) 報道，對于 130 s-1 和 165 s-1 的應(yīng)變率，Macor 在應(yīng)變?yōu)?0.01 時失效。根據(jù)文獻中的可用數(shù)據(jù)，可以假設(shè)失效發(fā)生在失效應(yīng)變 (?f) 為 0.01 時。由方程給出的累積損傷定律。 (4) 用于預(yù)測斷裂，其中 Δ? 是有效塑性應(yīng)變的增量。假設(shè)當 D = 1 時發(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現(xiàn)。 

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

圖 3使用方程的實驗數(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(shù)學(xué)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(xué)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(wù)。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(shù)。 （未完待續(xù)）