基于控制刻划深度的单磨粒刻划金刚石过程研究*

张桐齐 岳晓斌 雷大江 杨 宁

(中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，四川 绵阳 621000)

金刚石因其优异的物理化学性质，能够制造纳米级刃口形貌的刀具，被广泛用于民用产品精密制造和军需武器的研制生产[1]。制造金刚石刀具最常用的方法是机械研磨法，然而刀具制造的缺陷目前难以控制，主要是因为研磨工艺参数如磨削深度、磨削速度设置得不够合理。磨削深度是刀具研磨的主要工艺参数，通过探索磨削深度对刀具研磨的影响规律，可以有效指导刀具研磨，进而提升金刚石刀具制造的质量和合格率。

分子动力学(MD)模拟是一种非常准确的模拟方法，能在原子尺度研究材料相变、体系热力学性质等等，因此被广泛运用于研究纳米尺度加工过程中材料的去除、加工表面成型、及加工过程中的物理现象、基本规律[2]。近些年，诸多学者利用MD模拟研究各种材料的纳米加工过程。翟文杰等[3]研究了金刚石磨粒刻划碳化硅时刻划深度对摩擦力和原子去除率的影响规律，结果表明：摩擦力和原子去除率会随刻划深度增大而增大。Dai等[4]研究了金刚石磨粒抛光硅的过程，结果表明：抛光深度提升会导致硅的相变加剧，且温度和势能提升。Li等[5]研究了金刚石磨粒磨削深度对单晶铜的纳米级刻划的影响规律和材料去除机理，结果表明：较小磨削深度可以减少堆垛层错原子从而降低亚表面损伤。上述工作主要集中于金刚石磨粒对其他……