无氧铜超精加工表面微观形貌的分形维数表征

杨洋^1,2，王罡²，俞建超²，周婷婷^1,2，李遥¹，帅茂兵¹

1. 表面物理与化学重点实验室2. 清华大学精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室

摘 要：单点金刚石超精密加工能够获得纳米级的低粗糙度表面。进一步的实验表明,采用该工艺进行退火态无氧铜切削,已加工表面在刀痕基础上还会出现清晰的晶界浮凸现象。传统的粗糙度概念无法有效表征与区分含有晶界浮凸信息的超精加工表面微观形貌。引入分形维数概念,采用该理论中尺码法对无氧铜超精加工表面的微观形貌进行分形维数计算;为降低切削刀痕信号干扰、突出晶界浮凸信息,设计表面信号带阻滤波方法。计算结果表明,超精加工后的表面分形维数包含了加工刀痕与晶界浮凸信息,由于两者尺度相近,传统的粗糙度测量无法区分其差异;采用带阻滤波与尺码法耦合方式,能够有效识别晶界浮凸特点,定量地反映微观尺度下超精加工表面的形貌特征信息。

关键词：分形维数;晶界浮凸;尺码法;带阻滤波;单点金刚石切削;