超微細(xì)形狀加工用刀具
用UPC刀具對(duì)模具進(jìn)行超精密切削加工正朝著高精度和更加微的加工方向發(fā)展欣范。從CD到CD-ROM、MD、DVD涉功,不斷發(fā)展的光盤種類所需要的拾波鏡片模具也不斷精密化,因此裕照,加工此類模具的UPC刀具也在不斷改進(jìn)攒发。
隨著拾波用非球面鏡片塑料化和高精度化的進(jìn)展,要求加工模具(非電解鍍鎳材料)的刀具切削刃的輪廓精度(不圓度)必須具有非常高的精度〗希現(xiàn)在已開始出一種UPC-R刀具惠猿,其圓弧切削刃的輪廓精度為50nm(0.05μm,工作范圍90°)负间。這種車刀是為超精密切削加工開發(fā)的專用刀具偶妖,配用于CNC多軸超精密車床。
隨著光盤制品不斷向小形化發(fā)展政溃,鏡片也日趨小型化趾访,曲率也日益減小态秧。UPC刀具的刀尖圓弧半徑也由R1.0mm減小至R0.1mm,為獲得鋒利的切削刃扼鞋,刀尖角也降至40°以下申鱼。
刀尖圓弧半徑為R5μm的UPC-R車刀
隨著DVD的問世,為了生產(chǎn)DVD和CD可共用的零件云头,光學(xué)系統(tǒng)更加復(fù)雜捐友,鏡片也更加微小,包含鏡片在內(nèi)的光學(xué)元件數(shù)量隨之減少锁澡。為了將復(fù)雜的光學(xué)元件功能集中在1個(gè)光學(xué)元件上埋吊,便產(chǎn)生了利用衍射效應(yīng)的全息元件。
DVD和CD(含CD-ROM)盤面信號(hào)的位置各不相同神翁,因此愈苛,用來讀出信號(hào)的激光的焦點(diǎn)聚焦位置也不同,通過鏡片將不同位置的兩個(gè)焦點(diǎn)聚集在一起誓贝。具有此種功能的鏡片叫做雙焦點(diǎn)全息鏡片伶门,其中,在非球面鏡片位置聚焦一個(gè)焦點(diǎn)镣逃,通過該非球面鏡片上刻制的衍射柵所生成的衍射光强男,聚焦另一個(gè)焦點(diǎn)。加工這種鏡片模具的刀具必須具有高精度圓弧切削刃撼遵,以便在使用該模具加工非球面鏡片時(shí)眨仪,能夠保持極高的輪廓精度。加工微細(xì)全息衍射柵時(shí)甜杰,要求刀具必須具有非常鋒利的切削刃「贪郑現(xiàn)在已開發(fā)出能夠滿足此種要求的UPC-R刀具,其刀尖圓弧半徑為R5μm盒音。當(dāng)UPC-R刀具刀尖圓弧半徑較大表鳍,在加工微米級(jí)衍射柵時(shí),衍射柵溝槽部位呈現(xiàn)出圓弧形祥诽,其光學(xué)性能將大為減弱譬圣;當(dāng)?shù)都鈭A弧半徑減小至5μm時(shí),加工出的衍射柵溝槽便非常精密雄坪,其光學(xué)性能大為提高厘熟。另外,R5μm的圓弧切削刃輪廓精度達(dá)到50nm维哈,這種高精度切削刃通過超高精度機(jī)床绳姨,可加工出精度極高的非球面形狀,其光學(xué)性能完全能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)所要求的水平。如要進(jìn)一步提高雙焦鏡片的光學(xué)性能飘庄,則應(yīng)開發(fā)出刀尖圓弧更小(如R1μm)的刀具脑蠕。
加工5μm溝槽的UPC-T車刀
DVD這類產(chǎn)品不僅要求雙焦點(diǎn),而且要求圖象措暗、信息高密度化和高精度化稻沮,正向著小型化、多功能化發(fā)展递蚪,因此讯匈,其光學(xué)系統(tǒng)也更加復(fù)雜。此種將復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)集成化的元件稱為HOE(Holographic Optical Element)将窗。
在HOE上刻制有許多微米級(jí)間隔的細(xì)槽,利用光衍射現(xiàn)象零反,將10余個(gè)鏡片等光學(xué)元件的功能集成在一個(gè)HOE上泻畏。變更間距和深度,便可自由進(jìn)行光的分度迫讨、偏轉(zhuǎn)和形狀的變換委丈。
這些光學(xué)元件的加工,過去大都用半導(dǎo)體加工時(shí)所采用的光刻蝕技術(shù)凤阱,但光刻技術(shù)所加工出的溝槽底部為圓形什偷,深槽則要分?jǐn)?shù)次刻蝕,因此芹枷,常常出現(xiàn)刻蝕不均勻情況衅疙,這將降低光的利用率。為解決這一難題鸳慈,現(xiàn)已開發(fā)出一種UPC-T車刀饱溢,這種刀具可進(jìn)行微米級(jí)超細(xì)溝槽的精密切削加工。
刃尖寬度為5μm的UPC-T車刀走芋,其矩形部位的切深可達(dá)10μm绩郎。用這種刀具可加工間距為5μm的平行槽。加工時(shí)刀具固定翁逞,規(guī)定切深肋杖,工件沿單一方向作直線運(yùn)動(dòng)即可完成加工。加工條件為:被加工材料:非電解鍍鎳模具挖函;機(jī)床:超精密CNC車床状植;刀具:長度8~35L,刃寬5μm挪圾;工藝參數(shù):進(jìn)給速度:1m/min浅萧,切削深度:1μm,切削液:電加工用潤滑油(霧狀冷卻)。在這樣的條件下版挣,采用UPC刀具加工矩形槽蔓酣,可獲得刻蝕加工無法達(dá)到的矩形槽精度。另外婆裹,利用UPC刀具加工的模具所生產(chǎn)的塑料光學(xué)元件载甸,具有優(yōu)異的光學(xué)性能。
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