SPH方法的单晶硅激光辅助切削仿真与试验

单晶硅加工过程中很容易产生细微裂纹，从而影响表面加工质量。激光辅助加工(laser-assisted machining, LAM)可以软化代加工区域，有效减小切削力，延长刀具寿命，提高表面加工质量。建立热力耦合的SPH模型，来模拟单晶硅激光辅助车削过程，在不同温度条件下，探究裂纹扩展损伤和切削应力以及转速和切深对表面粗糙度的影响，并通过LAM试验，验证仿真结果的准确性。结果表明：提高温度有利于单晶硅的塑性切削，随着切削域温度的增加刀具应力逐渐减小，300℃时的刀具应力较常温下降低了约50%，表面加工质量有明显提升；且600℃时的切屑为塑性流动锯齿线条，其塑性大幅度提高。切削时应选择较小的切削深度，低于4500 r/min的转速，单晶硅表面粗糙度S_a可在1.000 nm以下。