최적화된 단결정 실리콘 레이저 보조 초정밀 절삭 공정을 얻기 위해 절삭 가공 후 단결정 실리콘 부품의 표면 특성을 연구하였다. 직교 실험 방법을 사용하여 단결정 실리콘의 레이저 현장 보조 단일 점 다이아몬드 절삭 공정 매개변수를 최적화했으며, 절삭 가공된 단결정 실리콘의 표면 품질, 형상 정확도, 잔류 응력 및 광학 투과율 등의 표면 특성을 측정하고 분석하였다. 직교 실험 데이터의 표면 조도 분산 분석 및 신호 대 잡음비 분석을 통해 최적의 공정 매개변수 조합은 주축 속도 1500 rpm, 이송 속도 5 mm/min, 절삭 깊이 3 μm, 레이저 출력 4.5 W로 나타났다. 위 공정 매개변수를 사용하여 가공한 165 mm 직경 단결정 실리콘 비구면 광학 부품의 표면 조도 및 형상 정확도 PV는 각각 2.74 nm 및 0.52 μm였다. 레이저 보조 절삭 가공 후 단결정 실리콘 표면에는 (-1760.8±362.1) MPa의 잔류 압축 응력이 존재한다. 레이저 보조 초정밀 절삭 가공된 단결정 실리콘 광학 부품의 3~5 μm 중적외선 대역에서 코팅 전후 투과율은 각각 55% 및 98%이며, 굴절률은 3.43이다. 실험 결과는 레이저 보조 초정밀 절삭 기술이 복잡한 형상의 단결정 실리콘 부품 제조 효율을 향상시키기 위한 단결정 실리콘 광학 부품의 반정밀 가공 또는 최종 정밀 가공 공정으로 활용될 수 있음을 보여준다.

레이저 보조 초정밀 절삭;단결정 실리콘;공정 최적화;표면 조도;형상 정확도;잔류 응력;투과율