【摘 要】
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近年来，超精密切削加工技术已被广泛地应用于各个工业领域，特别是在国防和航天方面起着越来越重要的作用。由于应用领域越来越广泛，对金刚石刀具磨损机理的研究显得尤为重要。因
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近年来，超精密切削加工技术已被广泛地应用于各个工业领域，特别是在国防和航天方面起着越来越重要的作用。由于应用领域越来越广泛，对金刚石刀具磨损机理的研究显得尤为重要。因为尺寸效应，无法用宏观尺寸来给磨损机理做出合理解释，这样一种基于微观力学的针对磨损机理的分子动力学分析方法弥补了这一不足，它从构成物质的基本粒子出发，具有沟通宏观特性和微观结构的作用，对许多从理论分析和实验观察上都难以了解的现象做出定性的微观解释。因此，采用分子动力学来研究金刚石刀具磨损机理，是有效可行的方法。 首先，针对单晶金刚石的晶体特性，采用分子动力学仿真方法，建立了单晶金刚石刀具切削单晶硅分子动力学仿真模型，通过大量的切削仿真，观察了金刚石刀具的原子在切削过程中位置的变化，分析了刀具的磨损机理。结果表明：刀具发生了扩散磨损，并有碳原子重组现象、刀具原子的撕裂和刀具内部原子的位错现象发生。 其次，在仿真模型的基础上，研究了刀具晶面的各向异性、切削深度和切削速度等参数对刀具磨损率的影响。仿真结果显示，前、后刀面晶面不同组合的刀具的磨损是不同的，以(110)晶面做前刀面的刀具磨损小；改变切削速度和切削深度对刀具的磨损影响不明显。 最后，利用四把前后刀面不同组合的刀具进行了切削单晶硅的试验，对切削后的刀具和工件硅分别进行了检测，验证了刀具的磨损机理以及各向异性对刀具磨损的影响。
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