An experimental assessment on surface texture generation in micromilling of hardened steels

Diffractive Microstructures are used for many applications due to their unique optical functionalities e.g. as security features on bank notes or sorting and identification. Diffraction gratings are structures created within or on a surface which comprise regularly spaced lines or grids. When they are illuminated with laser light of an appropriate wavelength they create interference patterns in the laser light, which are visible as regularly spaced spots or lines with a frequency which is characteristic of the frequency of the laser light and the spacing of the lines in the diffraction grating. This project required machining of diffractive (preferably blazed) gratings on mould surfaces that is hardened steel Stavax ESR and H13 steel. Grooves could be deeper keeping the main edge fixed, this would make sure that the polymer will struggle to fill the gratings and we will get some variance in grating quality – which is good for quality inspection setup. In this thesis, a micromachining method for fabricating microstructures on die steel using coated carbide tool is presented. In the light of literature review and previous research, different machining parameters i.e. cutting speed, feed rate and depth of cut were varied and effects were studied on areal roughness and regularity of structure.

Le microstrutture diffrattive sono utilizzate per molte applicazioni grazie alle loro funzionalità ottiche uniche, ad esempio come caratteristiche di sicurezza sulle banconote o nell'identificazione. I reticoli di diffrazione sono strutture create o all'interno o su una superficie che comprende linee o griglie regolarmente distanziate. Quando sono illuminati con luce laser di un’appropriata lunghezza d'onda creano pattern di interferenza nella luce laser, che sono visibili come punti o linee regolarmente distanziati con una frequenza caratteristica della frequenza del laser e spaziatura delle linee nel reticolo di diffrazione. L’obiettivo del progetto richiede la lavorazione di reticoli diffrattivi (preferibilmente a fiamma) su superfici di stampo in acciaio temprato Stavax ESR e H13. I solchi potrebbero essere più profondi (forse 500 - 600 nm) mantenendo fisso il bordo principale, questo farebbe in modo che il polimero abbia difficoltà a riempire le griglie e otterremo qualche variazione nella qualità del reticolo, il che è un aspetto positivo per il setup di ispezione di qualità. Alla luce della revisione della letteratura e delle ricerche precedenti, diversi parametri di processo, ad esempio velocità di taglio, velocità di avanzamento e profondità di taglio sono stati variati e gli effetti sulla rugosità superficiale e sulla regolarità della struttura sono stati studiati.