可加工陶瓷喷嘴的微钻孔分析（二）

    上篇文章可加工陶瓷喷嘴的微钻孔分析 （一）

   MACOR是有康宁公司生产的可加工陶瓷， 颤振现象对切割过程的性能起着重要作用。钻孔中颤振的存在会增加刀具磨损率，降低表面质量，影响加工部件的表面完整性并增加切削力，这会导致刀具破损，尤其是在微观尺度上。几十年来，宏观钻探中的喋喋不休一直是研究的主题，研究人员已经开发了全面的数学模型和实验程序。 Altintas 和 Weck (2004) 总结了宏观钻孔中开发的颤振模型，包括扭转-轴向颤振稳定性、横向颤振稳定性、横向旋转振动和深孔钻孔动力学。此外，他们还报告了对宏观钻孔中的颤振现象建模的一些挑战，包括由于凿子的影响而对钻孔力建模的困难，在钻孔时同时考虑横向、扭转和轴向振动，考虑到钻孔深度更精细的数学模型，难以预测深孔钻削中的旋转振动。

     在微观尺度上，颤振模型主要用于微铣削。阿法佐夫等人。 (2012) 通过考虑过程非线性，开发并验证了一种新的微铣削颤振模型。由于微钻切削力的建模和获得微钻的动力学是一个挑战，因此还没有开发用于微钻的颤振模型。接收耦合技术目前已用于获得微立铣刀刀尖的模态动态参数。关于微钻，Zhang 和 Babitsky (2011) 提出了频率有限元分析，用于建模微钻的实体单元称为实体模型，并结合表示刀柄的梁单元和表示槽的实体单元进行建模。作为混合模型。伊姆兰等人。 (2008) 在单晶镍基高温合金 (CMSX4) 上进行了直径为 500 μm 的微孔钻孔的实验研究。结果表明，主轴转速对钻孔的数量有很大的影响。在每齿恒定进给速率下研究了 1000-11,000 rpm 的主轴速度后，在 3000 rpm 的主轴速度下获得了最多的钻孔数。然而，作者并未解释主轴转速对钻孔数量的影响。结果可能与颤振效应有关，在 3000 rpm 时，钻孔过程更稳定，工具磨损率、推力和扭矩更低。 
     大多数微钻研究都是针对金属进行的。除了微钻孔工艺方面，工件材料及其行为也是一个重要方面。玻璃陶瓷材料广泛用于不同的应用。玻璃陶瓷材料的一个例子是Macor。据 Plastic International (2012) 报道，Macor 可以承受高达 1000 °C 的温度。它在高电压、各种频率和高温下是优良的绝缘体。当它被正确烘烤时，它不会在真空中脱气。 Macor 材料可用于多种应用，包括： (i) 绝缘体或线圈支架以及真空进料槽； (ii) 用于微波管装置和作为场离子显微镜中的样品架的隔板、集管和窗口； (iii) 星载伽马辐射探测器； (iv) 氧乙炔焊枪尖端喷嘴的焊接设备； (v) 医疗设备。戴维斯等人。 (1998) 报道称，Macor 材料已在宏观尺度上以高钻速进行钻探。

     大多数宏观和微观尺度的钻探研究都是针对韧性金属进行的。玻璃陶瓷 Macor 材料已在宏观尺度上进行了一定程度的研究，但尚未在微观尺度上进行研究。主要目标之一是开发一种新方法来确定稳定的微钻孔参数。另一个目标是首次获得具有应变率相关粘塑性材料模型的各向同性热弹塑性材料模型的材料常数，以便使用 FEA 研究 Macor 切削中的切削机理。动机是将研究方法应用于扫描液滴系统的喷嘴应用，其中需要 100 μm 的孔，纵横比为 10。（未完待续）