微切削过程的分子动力学分析(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表:2007-06-28 人气:1

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图4切削过程几何示意图

从图5铝金属切屑形貌局部的放大SEM照片上可以明显看出切屑是由剪切滑移的层状薄片堆积而成，微切屑呈现出连续的带状分布并且切屑变形显著增大。在实际切削过程中的条件下，经几何推导可得最小切削厚度。其值可以通过实验中获得的切屑宽度Wr、背吃刀量ap、进给量f和圆弧半径值R的大小由公式间接求得，计算后约为30nm；采用同样的车刀车削单晶锗时，通过不同背吃刀量和进给量的选取，在可以得到连续带状切屑的情况下，获得的最小切削厚度为19nm，其切屑的形貌局部放大照片如图6所示。通过计算可以看出铝的最小切削厚度较单晶锗的最小切削厚度要大，这是因为铝是塑性材料，加工时容易产生塑性变形，其原子与金刚石原子具有较强的相互作用从而发生了较大的弹性变形；而单晶锗是脆性材料，弹性变形极小，切削厚度很小的时候仍能被切除的缘故。该结果与日本实验中获得的1nm相比还有一定的差距。这是因为MTC与切削刃的刃口半径有一定的比例关系，其值大约是所使用刀具的刃口半径的1/20～1/10，刃口半径为几纳米的时候才有可能使加工精度达到纳米级。而我们使用的刀具的刃口半径较大，刀具过度磨损而产生较差的刀具轮廓，从而导致其最小切削厚度较大、加工精度较低。

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图5铝金属切屑形貌的SEM照片

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图6单晶锗切屑形貌的SEM照片

5结论

理解微切屑和表面形成过程，预测可达到的最终精度对于促进超精密金属切削技术的发展十分必要，分子动力学分析正是因为上述原因而成为一种研究微切削加工的有用工具。最小切削厚度是影响加工精度和表面质量的主要因素之一，在特定的环境下，其量级决定着最终可达到的加工精度。

作者简介：王洪祥，哈尔滨工业大学精密工业研究所426信箱，邮编，150001） (

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