[發(fā)明專利]圓形菲涅爾花紋加工刀具組合裝置、設(shè)備及加工工藝

有效

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• 申請日: 2013-05-29
• 公開（公告）號: CN103302321A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭康勇
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州導(dǎo)新模具注塑有限公司
• 主分類號: B23B27/02
• 分類號: B23B27/02;B23B5/00;B23B1/00
• 代理公司: 廣州市越秀區(qū)哲力專利商標事務(wù)所(普通合伙) 44288
• 代理人: 湯喜友

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)元件制造設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種圓形菲涅爾花紋加工刀具組合裝置、應(yīng)用該刀具組合裝置的設(shè)備及應(yīng)用該設(shè)備加工圓形菲涅爾花紋的加工工藝。

背景技術(shù)

菲涅爾微光學(xué)結(jié)構(gòu)元件具有體積小、質(zhì)量輕、易集成的特點，在軍用及民用工業(yè)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，目前其加工方法有電子束寫技術(shù)、激光束寫技術(shù)、光刻技術(shù)、蝕刻技術(shù)、沉積和影像蝕刻技術(shù)、LIGA技術(shù)、復(fù)制技術(shù)、鍍膜技術(shù)和高速銑削技術(shù)等。

各加工方法均有著其各自的局限性，（1）光刻技術(shù)：由于視場深度的限制，僅限于二維結(jié)構(gòu)和小深寬比三維結(jié)構(gòu)的加工；（2）采用犧牲層蝕刻技術(shù)，雖然可以實現(xiàn)準三維加工，但易使材料產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，影響最終的機械性能，且蝕刻技術(shù)受材料晶向影響，加工準確性差，被加工表面質(zhì)量差；（3）LICA技術(shù)：LIGA工藝須使用昂貴、稀有的高準直度的X射線光源，其成本比光刻設(shè)備還要高許多，一般實驗室和企業(yè)都很難負擔(dān)得起，同時，從原理上講，LIGA工藝很難在曲面基底上加工三維結(jié)構(gòu)。而其它的一些微制造技術(shù)，如沉積等一般均為平面工藝，很難適應(yīng)三維結(jié)構(gòu)的加工。（4）電子束寫、激光束寫技術(shù)效率低，難以進行批量生產(chǎn)；（5）復(fù)制技術(shù)，包括熱壓成型法，模壓成型法和注射成型法等，是一種適于批量生產(chǎn)的低成本技術(shù)，但要求其模具具有較高精度和耐用性；（6）高速銑削技術(shù)，其加工精度高，但對于齒形的尖角加工卻無能為力，會產(chǎn)生略大于刀尖圓角半徑R的自然加工圓角，雖理論上刀具越小加工圓角越小，但越小的刀具加工難度越大，刀具剛強度越小，加工效率越低，刀具切削壽命越短，加工成本越高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種圓形菲涅爾花紋加工刀具組合裝置、設(shè)備及加工工藝，能夠解決上述問題。

本發(fā)明實施例提供一種圓形菲涅爾花紋加工刀具組合裝置，包括：基座及固定在基座頂面的多個刀具，每個刀具包括刀桿及設(shè)于刀桿上方的刀頭，每個刀頭頂部的刀尖處設(shè)有刀尖圓角，多個刀頭按照其各自的刀尖圓角半徑大小遞增排布在基座頂面上；基座頂面邊緣還設(shè)用于將整個基座固定在工作臺上的碼鐵固定槽。

優(yōu)選地，基座頂面設(shè)有與刀具數(shù)量相等的多個固定孔，刀具的刀桿插入對應(yīng)的固定孔內(nèi)，每個固定孔內(nèi)側(cè)壁設(shè)有向外延伸并與基座外壁連通的兩個鎖緊孔，兩個鎖緊孔在固定孔軸向上下排布，鎖緊孔內(nèi)設(shè)有內(nèi)螺紋，鎖緊孔內(nèi)設(shè)有用于鎖緊刀桿的螺栓。

優(yōu)選地，所述刀頭為具有四個側(cè)壁的錐體，該錐體頂點為刀頭的刀尖，該錐體的四個側(cè)壁分別為刀頭的前刀面、后刀面、副后刀面及側(cè)刀面，前刀面正對副后刀面，后刀面正對側(cè)刀面；所述前刀面表面鑲嵌一層厚度Н為0.2mm～0.8mm的金剛石，前刀面與側(cè)刀面由上至下向刀頭內(nèi)側(cè)傾斜分別與過刀尖的垂線形成第一負偏角???????????????????????????????????????????????和第二副負角ψ；副后刀面自刀尖至刀頭根部由兩不同斜率的第一斜面和第二斜面銜接組成，第一斜面的斜率小于第二斜面的斜率；后刀面底邊由前刀面至副后刀面向側(cè)刀面傾斜形成后刀面傾角，后刀面與側(cè)刀面銜接的刀尖位置設(shè)有刀尖圓角。

優(yōu)選地，基座上排列固定刀尖圓角半徑分別為0.2mm、0.1mm、0.05mm的粗刀具、中刀具和精刀具。

本發(fā)明實施例還提供了一種基于上述組合裝置的圓形菲涅爾花紋加工設(shè)備，包括：加工中心、數(shù)控機床及上述的圓形菲涅爾花紋加工刀具組合裝置，數(shù)控機床包括在橫向及縱向上運動的工作臺，加工中心包括在豎直方向上運動的加工主軸，該刀具組合裝置通過碼鐵固定在數(shù)控機床的工作臺上。

上述技術(shù)方案可以看出，采用多頭組合，使得一次對刀便能夠完成所有從粗加工到精加工的步驟，節(jié)省了加工時間，提升了加工效率。

本發(fā)明實施例基于上述加工設(shè)備，還提供了一種圓形菲涅爾花紋加工工藝，包括如下步驟：

A：將工件同軸地安裝在加工中心的加工主軸上；

B：在圓形菲涅爾花紋加工刀具組合裝置的基座上排列安裝刀尖圓角半徑分別為0.2mm、0.1mm、0.05mm的粗刀具、中刀具和精刀具，并進行對刀操作；

C：數(shù)控機床選用粗刀具對工件進行粗加工，加工中心的加工主軸選用轉(zhuǎn)速S=3000轉(zhuǎn)/分鐘，進給速度F=25毫米/分鐘，每次進刀深度0.16毫米，直至粗加工完成；

D：數(shù)控機床選用中刀具對工件進行中加工，加工中心的加工主軸選用轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分鐘，進給速度F=25毫米/分鐘，每次進刀深度0.06毫米，直至中加工完成；