单晶硅表面超精密切削的分子动力学研究

发布时间：2017-12-06 12:00

  本文关键词：单晶硅表面超精密切削的分子动力学研究

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【摘要】：由于超精密加工的精度已经达到很高的水平,在切削过程中,切削深度有时会是几层原子层或若干个原子,因此纳米加工的材料去除方式是原子的离散过程。这与传统的切削加工有很大差异,如果还继续使用之前的切削理论来对其进行阐述和分析,这将是十分不恰当。受到加工条件和成本的限制,在实际环境下很难对其进行实验研究。因此,需要利用计算机和分子模拟方法对切削加工过程进行模拟,从而分析整个纳米加工过程的机理。在机械加工的过程中,使用分子动力学模拟金刚石刀具对单晶硅表面进行切削的过程。借助合理选择的势函数,建立三维仿真模型,并从加工过程的瞬时图像、原子间势能和切削力的角度,分析加工机理,即:在刀尖的切削作用下,硅表面上的原子被挤压剪切,原子键破坏,这些原子在刀具的推送下不断扩展延伸,部分变形原子会和已断裂的原子键重新结合,形成已加工表面。其它的变形原子则会堆砌在刀具前面,变成切屑。为了更深入地了解加工过程,还对不同切削参数下的加工过程进行了分子动力学模拟,研究结构表明:随着切削深度的增加,切削力增大的同时表面粗糙度也会变大。切削速度的增大,会造成切削力短时间内的剧烈变化,但对表面粗糙度的影响不明显。适当的刀具负前角有利于提高工件的表面质量。球形和圆锥形刀具因为具有一定的负前角,因此它们加工的工件表面质量要优于矩形和菱形刀具。
【学位授予单位】：佳木斯大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG506

【参考文献】

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1 罗熙淳,梁迎春,董申,李广慧;分子动力学在单点金刚石超精密车削机理研究中的应用[J];工具技术;2000年04期

2 张治国;;单晶硅纳米切削的材料去除方式的研究[J];机械设计与制造;2014年02期

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本文编号：1258496