超精密加工中表面生成機(jī)制的變化

微米級(jí)和亞微米級(jí)的加工在制造微產(chǎn)品上對(duì)超精細(xì)表面層的需求正迅速增加。然而，由于物理現(xiàn)象的變化導(dǎo)致了表面生成過(guò)程的變化，使得從宏觀到微觀到超精密的過(guò)程有局限性，而這種現(xiàn)象嚴(yán)重依賴(lài)于工具的邊緣半徑。為了分析刀具刃口的半徑效應(yīng)，所確定的調(diào)節(jié)過(guò)程參數(shù)為不變形的晶片厚度比到刀具邊緣半徑，即相對(duì)工具銳度。然而，在表面生成過(guò)程中，缺乏數(shù)學(xué)模型來(lái)量化材料變形的微觀力學(xué)。

在本研究中，建立了與邊緣半徑效應(yīng)相關(guān)材料去除機(jī)理的數(shù)學(xué)模型。該模型的新穎之處在于它能夠?qū)μ囟üぞ?工件組合的瞬時(shí)材料流角進(jìn)行量化，并與相應(yīng)的工具銳度進(jìn)行比較。該模型能夠從剪切變形、擠壓和摩擦過(guò)程中得到表面生成機(jī)制的變化趨勢(shì)。通過(guò)數(shù)學(xué)模型和正交切割實(shí)驗(yàn)，對(duì)兩種材料(鎂和銅合金)的結(jié)果進(jìn)行了預(yù)測(cè)。

結(jié)果表明，在相同的加工條件下，銅和鎂合金的微晶片和加工表面的完整性表現(xiàn)出不同的特性。為了達(dá)到最好的納米尺寸，可以識(shí)別出“擠壓式”加工區(qū)，在這種加工區(qū)中，銅合金的相對(duì)工具銳度值比鎂合金要小。因此，較小的顆粒材料(銅合金，35微米)比更大的顆粒材料(鎂合金，126微米米)提供更小的相對(duì)工具銳度值，以達(dá)到更高的表面處理。所以，在高品質(zhì)表面生成機(jī)制的變化過(guò)程中，材料性能對(duì)相對(duì)刀具銳度起著重要的作用。

刊名：International Journal of Machine Tools&Manufacture（英）

刊期：2017年第115期

作者：M.Azizur Rahman

編譯：杜桂枝