為了解決單晶硅加工表面質(zhì)量各向異性的問題,應(yīng)用分子動力學(xué)方法研究刀具前角對單晶硅加工表面質(zhì)量的影響。建立4種調(diào)整前角的切削模型,分析單晶硅相變、應(yīng)力、切削力和摩擦系數(shù)。切削單晶硅（111）[-211]晶向的結(jié)果表明,負(fù)前角并不是越大越好。刀具前角調(diào)整到-20°時(shí),產(chǎn)生的具有5、6配位數(shù)的硅原子數(shù)最少,亞表面損傷程度最低,此時(shí)的靜壓峰值也是最小的。通過調(diào)整切削前角,刀具產(chǎn)生最適靜應(yīng)力,從而控制高壓相變的發(fā)生,實(shí)現(xiàn)對加工表面各向異性的消減。 

【文章來源】：沈陽航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,37(04)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

不同刀具前角的MD切削模型

表2為4種調(diào)整前角切削下表面非晶硅層與亞表面損傷高度。表面非晶層高度代表了已加工表面的平整度。刀具最下方接觸工件部位與已加工表面最高點(diǎn)之間的部分中，具有大于4配位數(shù)的硅原子構(gòu)成了表面非晶層。表2中隨著負(fù)角度增加，非晶層厚度逐漸變大。工件內(nèi)部不具有4配位數(shù)的硅原子構(gòu)成了亞表面損傷層。而亞表面損傷高度最高產(chǎn)生在-10°前角刀處，最低為-20°前角刀切削產(chǎn)生。已加工表面與亞表面的非晶層高度最低值是由-20°前角刀切削產(chǎn)生的。文獻(xiàn)[8]表明表面完整性取決于亞表面損傷的程度，亞表面損傷程度越嚴(yán)重，表面完整性越差。圖3 不同刀具前角下工件的配位數(shù)原子分布

圖2 不同刀具前角下切削形貌截面圖圖4為4種調(diào)整前角刀具切削26nm后工件產(chǎn)生具有5、6配位數(shù)的硅原子以及發(fā)生相變的硅原子總數(shù)統(tǒng)計(jì)圖。圖4中具有5配位數(shù)的硅原子的數(shù)量明顯多于具有6配位數(shù)的硅原子。-10°前角刀切削產(chǎn)生配位數(shù)為5的硅原子最多，-20°前角刀產(chǎn)生數(shù)最少，而具有6配位數(shù)的硅原子隨著刀具負(fù)前角增加而增多。具有5和6配位數(shù)的硅原子數(shù)越多，亞表面損傷情況越嚴(yán)重。結(jié)合圖4與表2所知，-10°前角刀切削產(chǎn)生的亞表面損傷最嚴(yán)重，-20°前角刀產(chǎn)生的亞表面損傷最低。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]金剛石車刀前角與切削刃鈍圓半徑對單晶硅加工表層質(zhì)量的影響[J]. 趙清亮,陳明君,梁迎春,董申,鄧馳.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2002(12)
[2]在線調(diào)整刀具前角和后角抑制顫振的原理與試驗(yàn)研究[J]. 梅志堅(jiān),楊叔子,昌松,師漢民,陳日曜.  武漢工學(xué)院學(xué)報(bào). 1989(01)



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