بررسی فرآیند ماشینکاری فوق‌دقیق با استفاده از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی و آزمایشات تجربی سیلیکون تک‌کریستال

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 تاثیر 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 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 میکروبراده‌برداری بوده و بصورت اکستروژن می‌باشد. در انتها، با انجام مجموعه‌ای از آزمایش‎های تجربی، تاثیر 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-رُبان‌های سیلیکونی در عمق براده‌برداری 100 نانومتری بود.