Experimental Studies of Ultra-Precision Cutting Edge Machining of Silicon

Abstract

В современной оптической промышленности широкое распространение находят оп-тические детали, изготовленные из монокристаллического кремния. К ним предъяв-ляются 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 крем-ния, 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 пла-стичной обработки кремния. Получены данные о стойкости алмазных лезвийных ин-струментов с заданной геометрией режущей части при различных условиях обработ-ки.Ключевые слова: сверхточная лезвийная обработка, алмазное точение, алмазный мо-нокристаллический резец, монокристаллический кремний.Parts made from monocrystalline silicon are widely used in modern optical industry. These must meet high standards of precision and machining quality. Silicon belongs to the category of hard-to-machine brittle materials; however, under certain conditions, the material can be processed in ductile cutting mode. Cutters with monocrystalline cutting heads are used for machining. A literature review of ductile cutting methods and a data analysis of wear resistance of diamond cutters were performed. Based on the analytical review, a problem was formulated on the experimental determination of monocrystalline silicon cutting modes and the study of wear and durability of diamond cutters. The conducted experiments have shown the possibility of ductile machining of silicon. The data -------* Работа выполнена в рамках Соглашения от 25.08.2014 № 14.579.21.0042 (уникальный идентификатор RFMEFI57914X0042) между ОАО «ВНИИИНСТРУМЕНТ» и Министерством образования и науки РФ по теме «Разра-ботка технологии и оборудования наноразмерной обработки алмазным монокристаллическим и абразивным инстру-ментом оптических материалов в режиме квазипластичного резания».