بررسی فرآیند ماشینکاری فوق دقیق با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی و آزمایشات تجربی سیلیکون تک کریستال

فرآیند ماشینکاری فوق دقیق قطعات، روشی بسیار پیشرفته جهت نیل به دقت ابعادی و صافی سطح در حد نانومتر می باشد. 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 می توانند بر کیفیت سطح نهایی تاثیر بگذارند. اجزاء ماشین ابزار، شرایط ماشینکاری، هندسه و جنس ابزار، شرایط محیطی، جنس قطعه کار و ارتعاشات، از جمله این عوامل می باشند که در این مقاله به بررسی آن ها پرداخته شده است. در ادامه، با استفاده از روش شبیه سازی دینامیک مولکولی به بررسی تاثیر عمق ماشینکاری بر مکانیزم برش و کیفیت سطح پرداخته شد. نتایج مشخص کرد هنگامیکه نسبت عمق ماشینکاری به شعاع لبه ابزار کمتر از 5/0 باشد، زاویه پیشانی موثر، بزرگتر از زاویه پیشانی اسمی ابزار خواهد بود. همچنین تحت این شرایط، مکانیزم ماشینکاری متفاوت از مکانیزم میکروبراده برداری بوده و بصورت اکستروژن می باشد. در انتها، با انجام مجموعه ای از آزمایش‎های تجربی، تاثیر عمق براده برداری بر شکل براده و کیفیت سطح صورت پذیرفت. بدین منظور از میکروسکوپ الکترونی روبشی، دستگاه اندازه گیری فوق دقیق دوبعدی و همچنین تداخل سنج نور سفید استفاده شد. نتایج نشان دهنده گسیختگی براده ها در عمق براده برداری پایین و همچنین تشکیل نانو-ربان های سیلیکونی در عمق براده برداری 100 نانومتری بود.