刀具磨损对于单点金刚石切削单晶硅的影响

摘要

单点金刚石切削(SPDT)是加工单晶硅最常用的方法,刀具磨损是影响加工表面或工件表面质量的重要因素,但是其中的磨损机制尚不清楚.为了研究刀具磨损对于切削机制的影响,本研究建立了单点金刚石切削单晶硅的分子动力学(MD)仿真模型.仿真结果表明随着刀具磨损程度的增加,切削力、表面损伤层厚度、位错分布面积、剪切变形和相变程度均增加.当使用已经磨损的刀具切削单晶硅时,挤压起主要作用,当使用未磨损刀具时,剪切变形起主要作用,工件表面损伤层主要是由硅的非晶相组成,使用磨损的刀具时产生的轴向力Ft约是未磨损刀具的四倍.模拟结果同时表明使用未磨损金刚石刀具时会导致工件发生塑性变形,当刀具发生磨损后切削过程中会伴随有脆性断裂.