單晶硅表面超精密切削的分子動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、由于超精密加工的精度已經(jīng)達(dá)到很高的水平，在切削過(guò)程中，切削深度有時(shí)會(huì)是幾層原子層或若干個(gè)原子，因此納米加工的材料去除方式是原子的離散過(guò)程。這與傳統(tǒng)的切削加工有很大差異，如果還繼續(xù)使用之前的切削理論來(lái)對(duì)其進(jìn)行闡述和分析，這將是十分不恰當(dāng)。受到加工條件和成本的限制，在實(shí)際環(huán)境下很難對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。因此，需要利用計(jì)算機(jī)和分子模擬方法對(duì)切削加工過(guò)程進(jìn)行模擬，從而分析整個(gè)納米加工過(guò)程的機(jī)理。
　　本研究在機(jī)械加工的過(guò)程中，使用分子動(dòng)力學(xué)模

2、擬金剛石刀具對(duì)單晶硅表面進(jìn)行切削的過(guò)程。借助合理選擇的勢(shì)函數(shù)，建立三維仿真模型，并從加工過(guò)程的瞬時(shí)圖像、原子間勢(shì)能和切削力的角度，分析加工機(jī)理，即：在刀尖的切削作用下，硅表面上的原子被擠壓剪切，原子鍵破壞，這些原子在刀具的推送下不斷擴(kuò)展延伸，部分變形原子會(huì)和已斷裂的原子鍵重新結(jié)合，形成已加工表面。其它的變形原子則會(huì)堆砌在刀具前面，變成切屑。為了更深入地了解加工過(guò)程，還對(duì)不同切削參數(shù)下的加工過(guò)程進(jìn)行了分子動(dòng)力學(xué)模擬，研究結(jié)構(gòu)表明：隨著切削