单晶硅超精密切削工艺参数优化与实验研究

为提高单点金刚石车削单晶硅的表面质量,以表面粗糙度为优化目标,设计正交切削实验,过方差分析、响应曲面分析和极差分析研究主轴转速、进给速度和切削深度对表面粗糙度的影响。结果表明：主轴转速对表面粗糙度影响显著,其贡献率最大,主轴转速越大,表面粗糙度值越小;建立表面粗糙度回归模型,主轴转速和进给速度的交互作用对表面粗糙度的影响最大;获得最优切削参数组合,即主轴转速3 300 r/min,进给速度2 mm/min,切削深度5 µm。在此切削条件下,获得了表面粗糙度Ra 2.7 nm的高质量单晶硅元件,在扫描电镜下观察其表面相对光滑,切屑呈带状,材料在延性域内去除。     

激光辅助车削工艺参数对单晶硅表面质量的影响

为了提高单晶硅激光辅助车削加工表面质量，通过开展激光辅助和常规车削加工试验，结合表面粗糙度、表面形貌及拉曼光谱检测，研究激光辅助车削技术对加工质量的影响。基于正交试验方法，研究单晶硅激光辅助车削工艺参数对表面粗糙度；通过方差分析和极差分析评估各因素对表面粗糙度的影响。研究结果表明：与常规车削相比，激光辅助车削可有效提高加工表面质量，降低材料表面的残余应力。主轴转速、进给速度、切削深度和脉冲占空比对表面粗糙度的贡献率分别为17. 51%、44. 48%、6.69%和14.70%。确定最佳加工参数组合如下：主轴速度为4 000 r/min，进给速度为2 mm/min，切削深度为5 μm，脉冲占空比为30%，最终获得表面粗糙度Rq为2.4 nm的高质量表面。