ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РЕЗАНИЯ КРЕМНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМИ И КОМПЬЮТЕРНЫМИ МЕТОДАМИ

Зверева Оксана Сергеевна

Аннотация


В данной магистерской диссертации представлены результаты исследования процессов резания пластин монокристаллического кремния алмазным режущим инструментом с применением экспериментальных и компьютерных методов.
Ключевые слова: кремний, скрайбирование, алмазный гравер, конфокальная микроскопия, компьютерное моделирование, ANSYS.
Актуальность темы исследования обусловлена необходимостью использовать современные системы автоматизированного проектирования, включая модули и программы компьютерного инженерного анализа, в предпроизводственную подготовку технологий механической обработки современных материалов в приборостроении.
Научная новизна выполненной работы обусловлена созданием обоснованной конечно-элементной модели для решения задач механической обработки в параметрическом виде.
Практическая ценность выполненной работы определяется пригодностью разработанной методики компьютерного моделирования в параметрическом виде для поиска оптимальной геометрии режущего инструмента и назначения параметров режима резания.
Целью магистерской диссертации является разработка компьютерной модели и исследование с ее помощью процессов резания монокристаллического кремния в сравнении с традиционными методами оптической микроскопии.
Задачи исследования:
1. Создать конечно-элементную модель силового взаимодействия режущего инструмента на пластину кремния;
2. Организовать эксперимент по нанесению царапин на поверхность кремния алмазным инструментом;
3. Выполнить исследование царапин на поверхности кремния методами оптической микроскопии;
4. Провести компьютерное моделирование, соответствующее условиям проведенного эксперимента;
5. Сравнить результаты компьютерных и экспериментальных исследований.
Магистерская диссертация состоит из введения, трех глав, заключения. Объем диссертационной работы – 92, в том числе 74 рисунков, 8 таблиц. Библиографический список содержит 77 источников.
Основное содержание работы.
Во введении сформулированы актуальность темы, цель и задачи работы.
В первой главе «Аналитическая часть» рассмотрены: механические характеристики и применение пластин из монокристаллического кремния; технологии механической обработки кремниевых пластин; алмазный инструмент для лезвийной обработки пластин; компьютерное моделирование технологии механической обработки хрупких материалов.
Во второй главе «Исследовательская часть» представлены результаты компьютерного моделирования и исследования поверхности пластин на конфокальном оптическом микроскопе.
Основные результаты работы:
1. Создана компьютерная модель для проектирования и исследования процессов механической обработки в параметрическом виде;
2. Выполнена тестовая механическая обработка кремниевых пластин коническим алмазным инструментом на станке с ЧПУ;
3. Исследована поверхность кремниевых пластин после механической обработки экспериментальными методами;
4. Исследован процесс механической обработки кремниевых пластин компьютерными методами с использованием созданной модели;
5. Проведено сравнение полученных результатов исследования