单磨粒金刚石微切削碳化硅晶体仿真与实验研究

采用有限元软件Abaqus建立金刚石锥形磨粒微切削碳化硅晶体的模型,通过预仿真模型确定切削深度和切削速度的选择范围,分析影响切削力的主、次要因素,研究单一切削参数对碳化硅晶体切削效果的影响;并借助赫兹接触理论,验证加载力对摩擦力、切削边缘形貌、切削深度的影响。结果表明:切削深度是影响切削力的显著因素,预仿真模型确定的切削深度不超过1.50μm;碳化硅晶体切削的最优方案为切削深度取0.50μm、切削速度取76 m/s、磨料切削刃角度取60°。通过控制切削深度可以提高切削稳定性,且在保证切削质量的前提下适当提高切削速度可以提高切削效率。金刚石探针压入晶体的深度与摩擦系数、摩擦力和切削力呈正相关,获得的碳化硅晶体切削边缘的三维轮廓相对平整、光滑。