纳米切削中水的物理作用的分子动力学仿真

李占杰1,2,3，房丰洲1,3，宫 虎1,3，陈耘辉1,3，仇中军1,3，宋 乐1,3

(1. 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072；2. 天津市高速切削与精密加工重点实验室，天津 300222；3. 天津市微纳制造技术工程中心，天津 300072)

纳米切削中水的物理作用的分子动力学仿真

李占杰1,2,3，房丰洲1,3，宫 虎1,3，陈耘辉1,3，仇中军1,3，宋 乐1,3

(1. 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072；2. 天津市高速切削与精密加工重点实验室，天津 300222；3. 天津市微纳制造技术工程中心，天津 300072)

为了减少刀具磨损、提高工件表面完整性，借助分子动力学仿真对金刚石纳米级切削单晶铜进行了深入研究，比较了干切和加水切削时的晶格变形、切削力和热耗散，探讨了水基切削液和断续切削对刀具磨损和表面质量的影响．结果表明：水分子能够有效将刀具表面和被切材料分隔开，但是由于刀尖处接触压力极高、水膜易被穿透致使刀尖与铜原子直接作用，因此黏着现象无法完全避免．加水切削有利于减小摩擦力并降低刀具表面热量，工件已加工表面完整性得到提高，而断续切削有利于水膜的保持并充分发挥其冷却润滑作用．

分子动力学；纳米切削；切削液；磨损；表面完整性

虽然金刚石被认为是已知的最硬的材料，但是金刚石刀具在切削任何材料时都会发生不同程度的磨损[1]．例如，车削铜和铝等塑性材料时黏着现象会导致刀具磨损．金刚石刀具的磨损对加工表面质量有着重要影响[2]，需要对其机制进行深入研究．纳米级加工……