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是有康寧公司生產的可加工陶瓷， 顫振現象對切割過程的性能起著重要作用。鉆孔中顫振的存在會增加刀具磨損率，降低表面質量，影響加工部件的表面完整性并增加切削力，這會導致刀具破損，尤其是在微觀尺度上。幾十年來，宏觀鉆探中的喋喋不休一直是研究的主題，研究人員已經開發了全面的數學模型和實驗程序。 Altintas 和 Weck (2004) 總結了宏觀鉆孔中開發的顫振模型，包括扭轉-軸向顫振穩定性、橫向顫振穩定性、橫向旋轉振動和深孔鉆孔動力學。此外，他們還報告了對宏觀鉆孔中的顫振現象建模的一些挑戰，包括由于鑿子的影響而對鉆孔力建模的困難，在鉆孔時同時考慮橫向、扭轉和軸向振動，考慮到鉆孔深度更精細的數學模型，難以預測深孔鉆削中的旋轉振動。

     在微觀尺度上，顫振模型主要用于微銑削。阿法佐夫等人。 (2012) 通過考慮過程非線性，開發并驗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力學是一個挑戰，因此還沒有開發用于微鉆的顫振模型。接收耦合技術目前已用于獲得微立銑刀刀尖的模態動態參數。關于微鉆，Zhang 和 Babitsky (2011) 提出了頻率有限元分析，用于建模微鉆的實體單元稱為實體模型，并結合表示刀柄的梁單元和表示槽的實體單元進行建模。作為混合模型。伊姆蘭等人。 (2008) 在單晶鎳基高溫合金 (CMSX4) 上進行了直徑為 500 μm 的微孔鉆孔的實驗研究。結果表明，主軸轉速對鉆孔的數量有很大的影響。在每齒恒定進給速率下研究了 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。然而，作者并未解釋主軸轉速對鉆孔數量的影響。結果可能與顫振效應有關，在 3000 rpm 時，鉆孔過程更穩定，工具磨損率、推力和扭矩更低。 
     大多數微鉆研究都是針對金屬進行的。除了微鉆孔工藝方面，工件材料及其行為也是一個重要方面。玻璃陶瓷材料廣泛用于不同的應用。玻璃陶瓷材料的一個例子是Macor。據 Plastic International (2012) 報道，Macor 可以承受高達 1000 °C 的溫度。它在高電壓、各種頻率和高溫下是優良的絕緣體。當它被正確烘烤時，它不會在真空中脫氣。 Macor 材料可用于多種應用，包括： (i) 絕緣體或線圈支架以及真空進料槽； (ii) 用于微波管裝置和作為場離子顯微鏡中的樣品架的隔板、集管和窗口； (iii) 星載伽馬輻射探測器； (iv) 氧乙炔焊槍尖端噴嘴的焊接設備； (v) 醫療設備。戴維斯等人。 (1998) 報道稱，Macor 材料已在宏觀尺度上以高鉆速進行鉆探。

     大多數宏觀和微觀尺度的鉆探研究都是針對韌性金屬進行的。玻璃陶瓷 Macor 材料已在宏觀尺度上進行了一定程度的研究，但尚未在微觀尺度上進行研究。主要目標之一是開發一種新方法來確定穩定的微鉆孔參數。另一個目標是首次獲得具有應變率相關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，以便使用 FEA 研究 Macor 切削中的切削機理。動機是將研究方法應用于掃描液滴系統的噴嘴應用，其中需要 100 μm 的孔，縱橫比為 10。（未完待續）