微纳V槽脆/塑性域切削的3D激光检测及评价

针对微纳米级功能V槽微细加工及评价困难的问题,采用单点金刚石切削方法在超精密机床上对光学玻璃进行了V槽的微纳尺度加工,且利用非接触激光检测技术展现了V槽的加工形貌。依靠单晶金刚石的锋锐刃角在光学玻璃上进行V槽的微纳尺度切削试验,利用3D激光超精密检测仪器检测加工的V切痕,构建了微V槽切痕的形貌图,并建立了V槽形状误差PV值和V槽尖角圆弧半径的评价模式。最后,分析了微纳尺度加工中切除深度与V槽角度的形成机理以及切削深度对V槽形状误差及其尖角圆弧半径的作用机制。结果表明,在亚微米级尺度加工中存在一个脆/塑性域切除加工状态转变的临界切削深度0.386μm。在切削深度<0.386μm的塑性域切削中,金刚石刀具尖角形状可以复制到工件表面,形成深度<0.386μm、形状误差PV值约为0.103μm的V槽。此外,由于V槽尖角圆弧半径在塑性域切削中随着切削深度减小而减小,所以切削深度需控制在V槽临界成型深度0.365μm以下,才能形成尖角半径为0.182μm的完整V槽。实验也表明,利用非接触激光检测的3D数据建立V槽形状误差PV值和尖角圆弧半径的参数模型,可用于V槽加工精度和微细程度的评价。