Para obter um processo otimizado de usinagem ultraprecisa assistida por laser para silício monocristalino, foram investigadas as características superficiais dos componentes de silício monocristalino após o usinagem. O método de experimento ortogonal foi utilizado para otimizar os parâmetros do processo de usinagem com ponta única de diamante assistida por laser in situ para silício monocristalino, e foram medidos e analisados a qualidade da superfície, precisão da forma, tensão residual e transmitância óptica da superfície usinada. Através da análise de variância da rugosidade superficial e análise da relação sinal-ruído dos dados experimentais ortogonais, a combinação otimizada de parâmetros do processo foi obtida: velocidade do spindle de 1500 rpm, velocidade de avanço de 5 mm/min, profundidade de corte de 3 μm e potência do laser de 4,5 W. Os elementos ópticos asféricos de silício monocristalino com diâmetro de 165 mm usinados com esses parâmetros apresentaram rugosidade superficial e precisão de forma PV de 2,74 nm e 0,52 μm, respectivamente. A superfície do silício monocristalino após a usinagem assistida por laser apresenta uma tensão residual de compressão de (-1760,8±362,1) MPa. A transmitância antes e após o revestimento na faixa infravermelha de 3~5 μm para os elementos ópticos de silício monocristalino usinados por usinagem ultraprecisa assistida por laser foram de 55% e 98%, respectivamente, com índice de refração de 3,43. Os resultados experimentais indicam que a tecnologia de usinagem ultraprecisa assistida por laser pode ser usada como processo de semiacabamento ou acabamento final para elementos ópticos de silício monocristalino, a fim de melhorar a eficiência de fabricação de componentes de silício monocristalino com formas complexas.

usinagem ultraprecisa assistida por laser;silício monocristalino;otimização do processo;rugosidade da superfície;precisão da forma;tensão residual;transmitância