1、 A REVIEW ON MD SIMULATION OF MACHING AT THE ATOMIC SCALEContents7.3納米切削中各種工藝參數(shù)的影響納米切削中各種工藝參數(shù)的影響17.4模擬加工出口故障模擬加工出口故障27.5仿真已知缺陷結(jié)構(gòu)的加工材料仿真已知缺陷結(jié)構(gòu)的加工材料347.6納米結(jié)構(gòu)的納米切削納米結(jié)構(gòu)的納米切削納米切削的分子動力學(xué)模擬納米切削的分子動力學(xué)模擬v納米切削是一個十分復(fù)雜的材料去除過程，加工區(qū)域數(shù)十個原子層，工件表面原子或分子成為直接加工對象。為了系統(tǒng)描述加工機(jī)理，需要進(jìn)行大量的納米級加工實驗。但是實驗要求極其苛刻，目前實驗條件無法實現(xiàn)。而分子動力學(xué)模擬能克

2、服這些困難，能十分方便的改變切削條件、刀具的幾何形狀和加工工件的性質(zhì)。是分析微切削過程有效的工具。7.37.3納米切削中各種工藝參數(shù)的影響納米切削中各種工藝參數(shù)的影響銅的納米切削加工分子動力學(xué)模擬銅的納米切削加工分子動力學(xué)模擬v刀具尖端的塑性變形v切屑長度減少（或切屑厚度的增加）v增加表面下的變形的程度v在加工材料中產(chǎn)生位錯v加工表面的彈性恢復(fù)v剪切帶旋轉(zhuǎn)10-75圖圖b為推力與切削力為推力與切削力比值的分子動力學(xué)模比值的分子動力學(xué)模擬結(jié)果與傳統(tǒng)實驗結(jié)擬結(jié)果與傳統(tǒng)實驗結(jié)果對比。結(jié)果基本吻果對比。結(jié)果基本吻合。差異可歸結(jié)于傳合。差異可歸結(jié)于傳統(tǒng)實驗中刀具磨損，統(tǒng)實驗中刀具磨損，而而MD模擬中不存

3、在。模擬中不存在。圖圖a為推力和切削力為推力和切削力隨前角的變化隨前角的變化尺寸效應(yīng)，由于在僅僅考尺寸效應(yīng)，由于在僅僅考慮平行六面體每一面的幾慮平行六面體每一面的幾個納米的納米切削的分子個納米的納米切削的分子動力學(xué)模擬時，工作材料動力學(xué)模擬時，工作材料在切削最初是無任何缺陷，在切削最初是無任何缺陷，如點，線或面缺陷。如點，線或面缺陷。正前角的影響正前角的影響v 大正前角刀具可以進(jìn)一步提升刀具壽命或能更高速，更低能的去除材料從而提高生產(chǎn)力。通過刀具采用正前角的分子動力學(xué)模擬研究得出結(jié)論，調(diào)查力的減少程度以及隨之而來能量的減少。隨著正前角增加，剪切角增加，刀具與切屑接觸長度減?。Σ翜p?。┖颓行季?/p>

4、曲。納米切削中刃口半徑和切削深度的影響納米切削中刃口半徑和切削深度的影響v 納米切削分子動力學(xué)模擬采用了不同刃口半徑r的刀具和不同的切削深度d并保持d/ r比恒定（在0.1,0.2和0.3）。變化切削力和推力，調(diào)查力比，比能量和刀具參數(shù)，表面的變形和切削深度的變化。v 一個給定的d / r比值下，增加切削深度，刀具前端塑性變形程度和大的表面下變形。位錯的產(chǎn)生特別是在較高的切深可見。對于給定的切削條件位錯數(shù)量似乎隨著切削過程的進(jìn)行增加。v此外表面變形的程度隨d / r減少而增加。然而產(chǎn)生的切屑的程度隨d / r比值增加而增加。此外，對于給定的切削深度，增加刀具刃口半徑（即低d / r比）降低切屑

5、形成的程度。這是因為半徑變化較大，刀具前角將變?yōu)樨?fù)值因此不利于切屑的形成過程。切削力線性變化，切削力線性變化，推力起初變化迅推力起初變化迅速直到飽和速直到飽和圖圖14示出比能量與切削深度在不示出比能量與切削深度在不同的同的d/ r比下的變化。顯示切削深比下的變化。顯示切削深度減少比能量增加（尺寸效應(yīng)）。度減少比能量增加（尺寸效應(yīng)）。7.47.4模擬加工出口故障模擬加工出口故障v 毛刺在機(jī)械加工出口形成，因為出口缺乏工件提供的彈性約束。毛刺受到極大關(guān)注而其形成還不是很清楚。v Lucca系統(tǒng)的研究不同材料不同的加工條件采用高速攝影機(jī)研究出口故障得出結(jié)論。從而理解毛刺形成的機(jī)理之后研究方法去最小化

6、其對工件的影響。然而，這樣的研究可能費時又需要相當(dāng)昂貴費用，因為它涉及到實驗。v 在一項類似的分子動力學(xué)模擬研究出口故障用來得出結(jié)論。在實踐中，工件出口側(cè)的邊界原子被移除來在工件出口側(cè)創(chuàng)造類似于沒有彈性的條件約束。圖a是分子動力學(xué)模擬圖，圖15b是實驗結(jié)果的光學(xué)顯微照片呈現(xiàn)出顯著的相似性。7.5 7.5 仿真已知缺陷結(jié)構(gòu)的加工材料仿真已知缺陷結(jié)構(gòu)的加工材料v分子動力學(xué)模擬其中的一個針對性的缺點是它只能針對完美材料如，純的無缺陷的單晶金屬。分子動力學(xué)模擬后引入一些缺陷，如晶界，空隙和第二相粒子在加工材料開始出現(xiàn)?，F(xiàn)在，這些研究正在擴(kuò)展為包括：多個晶界，低角和高角晶界，引入加工材料的位置，磨粒的尺寸，缺陷的數(shù)量，形狀，尺寸和第二相粒子的密度。圖a至d 顯示雙晶的分子動力學(xué)模擬。圖a是晶界的初始位置（切削之前），圖b顯示出當(dāng)?shù)毒咭呀?jīng)到達(dá)晶界的情況 圖c和d顯示出刀具切削過程中刀具前端的變形。 7.6 7.6納米結(jié)構(gòu)的納米切削納米結(jié)構(gòu)的納米切削v下一代先進(jìn)的材料正在發(fā)展為幾乎無缺陷的納米結(jié)構(gòu)。在不容易獲得的任何其他技術(shù)，理論或?qū)嶒炏履M這些加工材料將是有價值的。它也是可以模擬超晶格的性能結(jié)構(gòu)作為性能優(yōu)越的涂層切削。晶粒間界可能在納米材料中起重要作用因為它們的數(shù)量顯著增加。還有問題是應(yīng)當(dāng)考慮的，如材料中晶界相對于在這些顆粒的大小的厚度。concludev整個第七部分