بررسی فرآیند ماشینکاری فوقدقیق با استفاده از شبیهسازی دینامیک مولکولی و آزمایشات تجربی سیلیکون تککریستال
نویسندگان
1 گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
2 گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
3 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کِیو، یوکوهاما، ژاپن
doi
10.22060/mej.2019.14847.6007چکیده
فرآیند ماشینکاری فوقدقیق قطعات، روشی بسیار پیشرفته جهت نیل به دقت ابعادی و صافی سطح در حد نانومتر میباشد. این فرآیند کاربرد وسیعی در تولید قطعات دقیق صنایع دفاعی، هوافضا، اپتیک و الکترونیک داشته و فقط تعداد محدودی از کشورهای صنعتی به فناوری آن دسترسی دارند. با توجه به دقت بسیار بالای این فرآیند، عوامل زیادی میتوانند بر کیفیت سطح نهایی تأثیر بگذارند. اجزاء ماشینابزار، شرایط ماشینکاری، هندسه و جنس ابزار، شرایط محیطی، جنس قطعهکار و ارتعاشات، از جمله این عوامل میباشند که در این مقاله به بررسی آنها پرداخته شده است. در ادامه، با استفاده از روش شبیهسازی دینامیک مولکولی به بررسی تأثیر عمق ماشینکاری بر مکانیزم برش و کیفیت سطح پرداخته شد. نتایج مشخص کرد هنگامی که نسبت عمق ماشینکاری به شعاع لبه ابزار کمتر از 0/5 باشد، زاویه پیشانی مؤثر، بزرگتر از زاویه پیشانی اسمی ابزار خواهد بود. همچنین تحت این شرایط، مکانیزم ماشینکاری متفاوت از مکانیزم میکروبرادهبرداری بوده و بصورت اکستروژن میباشد. در انتها، با انجام مجموعهای از آزمایشهای تجربی، تأثیر عمق برادهبرداری بر شکل براده و کیفیت سطح صورت پذیرفت. بدین منظور از میکروسکوپ الکترونی روبشی، دستگاه اندازهگیری فوقدقیق دوبعدی و همچنین تداخلسنج نور سفید استفاده شد. نتایج نشاندهنده گسیختگی برادهها در عمق برادهبرداری پایین و همچنین تشکیل نانو-ر ُبانهای سیلیکونی در عمق برادهبرداری 100 نانومتری بود.
