بررسي فرآيند ماشين‌كاري فوق‌دقيق با استفاده از شبيه‌سازي ديناميك مولكولي و آزمايشات تجربي سيليكون تك‌كريستال

فرآيند ماشين‌كاري فوق دقيق قطعات، روشي بسيار پيشرفته جهت نيل به دقت ابعادي و صافي سطح در حد نانومتر مي‌باشد. اين فرآيند كاربرد وسيعي در توليد قطعات دقيق صنايع دفاعي، هوافضا، اپتيك و الكترونيك داشته و فقط تعداد محدودي از كشورهاي صنعتي به فناوري آن دسترسي دارند. با توجه به دقت بسيار بالاي اين فرآيند، عوامل زيادي مي‌توانند بر كيفيت سطح نهايي تأثير بگذارند. اجزاء ماشين‌ابزار، شرايط ماشين‌كاري، هندسه و جنس ابزار، شرايط محيطي، جنس قطعه‌كار و ارتعاشات، از جمله اين عوامل مي‌باشند كه در اين مقاله به بررسي آنها پرداخته شده است. در ادامه، با استفاده از روش شبيه‌سازي ديناميك مولكولي به بررسي تأثير عمق ماشين‌كاري بر مكانيزم برش و كيفيت سطح پرداخته شد. نتايج مشخص كرد هنگامي كه نسبت عمق ماشين‌كاري به شعاع لبه ابزار كمتر از 0/5 باشد، زاويه پيشاني مؤثر، بزرگتر از زاويه پيشاني اسمي ابزار خواهد بود. همچنين تحت اين شرايط، مكانيزم ماشين‌كاري متفاوت از مكانيزم ميكروبراده‌برداري بوده و بصورت اكستروژن مي‌باشد. در انتها، با انجام مجموعه‌اي از آزمايش‌هاي تجربي، تأثير عمق براده‌برداري بر شكل براده و كيفيت سطح صورت پذيرفت. بدين منظور از ميكروسكوپ الكتروني روبشي، دستگاه اندازه‌گيري فوق دقيق دوبعدي و همچنين تداخل‌سنج نور سفيد استفاده شد. نتايج نشان دهنده گسيختگي براده‌ها در عمق براده‌برداري پايين و همچنين تشكيل نانو-رُبان‌هاي سيليكوني در عمق براده‌برداري 100 نانومتري بود.