Экспериментальные исследования по сверхточной лезвийной обработке кремния

В современной оптической промышленности широкое распространение находят оптические детали, изготовленные из монокристаллического кремния. К ним предъявляются высокие требования по точности и качеству обработки. Кремний относится к труднообрабатываемым хрупким материалам, однако при определенных условиях его можно обработать в режиме пластичного резания. В качестве режущего инструмента используют резцы с режущей частью из монокристаллического алмаза. Проведены литературный обзор по способам достижения режимов пластичной обработки кремния, а также анализ данных по износостойкости алмазных резцов. По результатам аналитического обзора поставлена задача экспериментального определения режимов лезвийной обработки монокристаллического кремния, а также исследования износа и стойкости алмазных резцов. Проведенные эксперименты показали возможность пластичной обработки кремния. Получены данные о стойкости алмазных лезвийных инструментов с заданной геометрией режущей части при различных условиях обработки.

Литература

[1] Saurav Goel, Xichun Luo, Paul Comley. Brittle-ductile transition during diamond turning of single crystal silicon carbide. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2013, vol. 65, no. 2, pp. 15–21.

[2] Saurav Goel, Xichun Luo, Anupam Agrawal. Diamond machining of silicon: A review of advances in molecular dynamics simulation. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2015, vol. 88, no. 1, pp. 131–164.

[3] Hossein Mohammadi, H. Bogac Poyraz, Deepak Ravindra. Single point diamond turning of silicon by using micro-laser machining technique. ASME 2014 International Manufacturing Science and Engineering Conference collocated with the JSME 2014 International Conference on Materials and Processing and the 42nd North American Manufacturing Research Conference, 2014, vol. 2, no. 6, 8 p.

[4] Brian P. O’Connor, Robert D. Grejda, Byron R. Knapp. Single-point diamond machining of silicon. Machine Dynamics Research Laboratory, The Pennsylvania State University, 2000. p. 4.

[5] Jiwang Yan, Katsuo Syoji, Jun’ichi Tamaki. Some observations on the wear of diamond tools in ultra-precision cutting of single-crystal silicon. Wear, 2003, vol. 255, pp. 1380–1387.

[6] Durazo-Cardenas I., Shore P., Luo X. 3D characterisation of tool wear whilst diamond turning silicon. Wear, 2007, vol. 262, pp. 340–349.

[7] Blake P.N., Scattergood R.O., Ductile-regime machining of Ge and Si. Journal of the American Ceramic Society, 1990, vol. 73, no. 4, pp. 949–957.

[8] Blackley W.S., Sacttergood R.O. Ductile-regime machining model for diamond turning of brittle materials, Precision Engineering, 1991, vol. 13, no. 2, pp. 95–103.

[9] Blackley W.S., Sacttergood R.O. Crystal orientation dependence of machining damage-stress model. Journal of the American Ceramic Society, 1990, vol. 73, no. 10, pp. 3113–3115.

[10] Sharif Uddin M., Seah K.H.W., Li X.P. Effect of crisrallographic orientation on wear of diamond tools for nano-scale ductile cutting of silicon. Wear, 2004, vol. 257, pp. 751–759.

[11] Saurav Goel, Xichun Luo, Robert L. Reuben. Influence of temperature and crystal orientation on tool wear during single point diamond turning of silicon. Wear, 2012, vol. 284–285, pp. 65–72.

[12] Renato G. Jasinevicius, Jaime G. Duduch. Investigation on diamond turning of silicon crystal — generation mechanism of surface cut with worn tool. Journal of the Brazilian society of Mechanical Sciences and Engineering, 2001, vol. 23, no. 2, pp. 241–252.

[13] Грубый С.В., Лапшин В.В. Моделирование процесса и разработка технологии сверхточной обработки плоских отражателей однорезцовой алмазной фрезерной головкой. Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014, № 2. URL: http://technomag.bmstu.ru/doc/699743.html.

[14] Лапшин В.В., Грубый С.В. Повышение точности и качества алмазной лезвийной обработки плоских поверхностей. Вестник машиностроения, 2015, № 5, с. 57–62.