最適化された単結晶シリコンのレーザー支援超精密切削プロセスを得るために、切削加工後の単結晶シリコン部品の表面特性を調査した。直交実験法を用いて単結晶シリコンのレーザーインサitu支援単点ダイヤモンド切削プロセスパラメータを最適化し、切削加工された単結晶シリコンの表面品質、形状精度、残留応力および光学的透過率などの表面特性を測定・分析した。直交実験データの表面粗さの分散分析および信号対雑音比分析により、最適なプロセスパラメータの組み合わせは主軸回転数1500 rpm、送り速度5 mm/min、切削深さ3 μm、レーザー出力4.5 Wであることが得られた。これらのプロセスパラメータを用いて加工した直径165 mmの単結晶シリコン非球面光学部品の表面粗さおよび面形精度PVはそれぞれ2.74 nmおよび0.52 μmであった。レーザー支援切削加工後の単結晶シリコン表面には（-1760.8±362.1）MPaの残留圧縮応力が存在する。レーザー支援超精密切削加工された単結晶シリコン光学部品の3～5 μm中赤外線帯域での膜前後の透過率はそれぞれ55％および98％であり、屈折率は3.43である。実験結果は、レーザー支援超精密切削技術が複雑な面形の単結晶シリコン部品の製造効率を向上させるために単結晶シリコン光学部品の半精加工または最終仕上げ工程として利用できることを示している。

レーザー支援超精密切削;単結晶シリコン;プロセス最適化;表面粗さ;面形精度;残留応力;透過率