[發(fā)明專利]激光透光柵毛坯玻璃基底輔助機(jī)械刻劃裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610019584.6
• 申請日: 2016-01-09
• 公開（公告）號: CN105522278B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石廣豐;史國權(quán);許金凱;張寶慶;蔡洪彬
• 申請（專利權(quán)）人: 長春理工大學(xué)
• 主分類號: B23K26/346
• 分類號: B23K26/346;B23K26/064
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光柵機(jī)械刻劃技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及激光透光柵毛坯玻璃基底輔助機(jī)械刻劃裝置及方法。

背景技術(shù)

研究表明(已公開文獻(xiàn)：機(jī)械工程學(xué)報(bào)，第48卷第20期，2012年10月發(fā)表的名為“中階梯光柵鋁膜的大壓深納米壓痕試驗(yàn)”的文章，其作者為長春理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院的石廣豐、史國權(quán)、徐志偉、劉哲、蔡洪彬、張寶慶)：大面積、大槽深的原刻母版光柵在機(jī)械刻劃過程中往往由于毛坯鍍鋁膜層較厚，鍍膜工藝難以保持鍍鋁膜層材料、力學(xué)性質(zhì)的上下一致，常常造成鍍鋁膜層上部材料較疏松，底部材料較密實(shí)。另外，由于較厚的鍍鋁膜層通過一層薄且硬的鍍鉻膜層連接于玻璃基底上，玻璃基底及鍍鉻膜層會(huì)對上層較厚的鍍鋁膜層產(chǎn)生硬基底效應(yīng)，從而改變金剛石刀具刻劃過程中底部材料的變形特性，使得槽形難以控制。相關(guān)的硬基底效應(yīng)對鍍鋁膜層材料、力學(xué)性質(zhì)的影響規(guī)律已經(jīng)通過標(biāo)準(zhǔn)化納米壓痕、劃痕測試進(jìn)行了表征。此外，機(jī)械刻劃過程中所產(chǎn)生的鍍鋁膜層內(nèi)部較硬的滯留區(qū)會(huì)造成刻劃槽面的非線性變形影響。因此，如何對光柵毛坯的膜層底部材料進(jìn)行改性對保證刻劃質(zhì)量十分重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種激光透光柵毛坯玻璃基底輔助機(jī)械刻劃裝置及方法，用以解決上述不足。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：激光透光柵毛坯玻璃基底輔助機(jī)械刻劃裝置，包括玻璃基底、鍍鉻膜層、鍍鋁膜層、用于機(jī)械刻劃的金剛石刀具，所述鍍鋁膜層通過鍍鉻膜層連接于玻璃基底上，所述玻璃基底底面四周固定連接于固定支撐件；還包括保持與金剛石刀具同向同步移動(dòng)的激光，所述激光通過光學(xué)元件形成能量聚焦并透過玻璃基底垂直照射在機(jī)械刻劃區(qū)域。

在上述方案基礎(chǔ)上優(yōu)先，光學(xué)元件采用會(huì)聚透鏡。

激光透光柵毛坯玻璃基底輔助機(jī)械刻劃方法，包括：

(1)將玻璃基底底面四周固定在固定支撐件上；

(2)玻璃基底下部設(shè)有垂直照射的激光，激光通過光學(xué)元件形成能量聚焦并透過玻璃基底垂直照射在機(jī)械刻劃區(qū)域；

(3)激光隨金剛石刀具在機(jī)械刻劃區(qū)域內(nèi)同向同步移動(dòng)，通過透玻璃基底的聚焦激光對鍍鉻膜層和鍍鋁膜層底部的材料進(jìn)行加熱改性。

在上述方案基礎(chǔ)上優(yōu)先，光學(xué)元件采用會(huì)聚透鏡。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是：本發(fā)明將傳統(tǒng)的玻璃基底底面全約束形式改成底面四周約束形式，約束支撐接觸面不會(huì)遮擋機(jī)械刻劃區(qū)域；在金剛石刀具機(jī)械刻劃大面積、大槽深的原刻母版光柵毛坯的過程中，透過玻璃基底的聚焦激光對鍍鉻膜層和鍍鋁膜層底部的材料進(jìn)行加熱改性，從而達(dá)到改善機(jī)械刻劃大面積、大槽深的原刻母版光柵槽形質(zhì)量的目的。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)號為：1-金剛石刀具，2-玻璃基底，3-鍍鉻膜層，4-鍍鋁膜層，5-機(jī)械刻劃區(qū)域，6-激光，7-光學(xué)元件，8-固定支撐件。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

參照圖1可知，激光透光柵毛坯玻璃基底輔助機(jī)械刻劃裝置，包括玻璃基底2、鍍鉻膜層3、鍍鋁膜層4、用于機(jī)械刻劃的金剛石刀具1，所述鍍鋁膜層4通過鍍鉻膜層3連接于玻璃基底2上，所述玻璃基底2底面四周固定連接于固定支撐件8；還包括保持與金剛石刀具1同向同步移動(dòng)的激光6，所述激光6通過光學(xué)元件7形成能量聚焦并透過玻璃基底2垂直照射在機(jī)械刻劃區(qū)域5。其中，光學(xué)元件可采用會(huì)聚透鏡。

其加工方法，包括：

(1)將玻璃基底2底面四周固定在固定支撐件8上；

(2)玻璃基底2下部設(shè)有垂直照射的激光6，激光6通過光學(xué)元件7形成能量聚焦并透過玻璃基底2垂直照射在機(jī)械刻劃區(qū)域5；

(3)激光6隨金剛石刀具1在機(jī)械刻劃區(qū)域5內(nèi)同向同步移動(dòng)，通過透玻璃基底2的聚焦激光6對鍍鉻膜層3和鍍鋁膜層4底部的材料進(jìn)行加熱改性。