刀具前角对单晶硅超精密加工表面质量的影响

发布时间：2021-12-31 01:14

　　为了解决单晶硅加工表面质量各向异性的问题,应用分子动力学方法研究刀具前角对单晶硅加工表面质量的影响。建立4种调整前角的切削模型,分析单晶硅相变、应力、切削力和摩擦系数。切削单晶硅（111）[-211]晶向的结果表明,负前角并不是越大越好。刀具前角调整到-20°时,产生的具有5、6配位数的硅原子数最少,亚表面损伤程度最低,此时的静压峰值也是最小的。通过调整切削前角,刀具产生最适静应力,从而控制高压相变的发生,实现对加工表面各向异性的消减。 

【文章来源】：沈阳航空航天大学学报. 2020,37(04)

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

不同刀具前角的MD切削模型

表2为4种调整前角切削下表面非晶硅层与亚表面损伤高度。表面非晶层高度代表了已加工表面的平整度。刀具最下方接触工件部位与已加工表面最高点之间的部分中，具有大于4配位数的硅原子构成了表面非晶层。表2中随着负角度增加，非晶层厚度逐渐变大。工件内部不具有4配位数的硅原子构成了亚表面损伤层。而亚表面损伤高度最高产生在-10°前角刀处，最低为-20°前角刀切削产生。已加工表面与亚表面的非晶层高度最低值是由-20°前角刀切削产生的。文献[8]表明表面完整性取决于亚表面损伤的程度，亚表面损伤程度越严重，表面完整性越差。图3 不同刀具前角下工件的配位数原子分布

图2 不同刀具前角下切削形貌截面图图4为4种调整前角刀具切削26nm后工件产生具有5、6配位数的硅原子以及发生相变的硅原子总数统计图。图4中具有5配位数的硅原子的数量明显多于具有6配位数的硅原子。-10°前角刀切削产生配位数为5的硅原子最多，-20°前角刀产生数最少，而具有6配位数的硅原子随着刀具负前角增加而增多。具有5和6配位数的硅原子数越多，亚表面损伤情况越严重。结合图4与表2所知，-10°前角刀切削产生的亚表面损伤最严重，-20°前角刀产生的亚表面损伤最低。

【参考文献】：
期刊论文
[1]金刚石车刀前角与切削刃钝圆半径对单晶硅加工表层质量的影响[J]. 赵清亮,陈明君,梁迎春,董申,邓驰.  机械工程学报. 2002(12)
[2]在线调整刀具前角和后角抑制颤振的原理与试验研究[J]. 梅志坚,杨叔子,昌松,师汉民,陈日曜.  武汉工学院学报. 1989(01)



本文编号：3559341