連續或斷續切削型快速刀具伺服裝置中的使用一個或多個機加工刀頭的刀具制造方法及圖紙

一種刀具組件，包括刀架和致動器，所述刀架能夠沿待切削工件橫向運動，所述致動器具有至少一個機加工刀頭并且可以具有其它刀頭。所述致動器控制所述刀頭沿進入和離開所述工件的Ｘ方向運動，從而在所述工件中制造連續或不連續的微結構。所述機加工刀頭在微結構內提供微結構。所述機加工工件可用于制造微結構化制品，例如具有不相鄰的小透鏡的薄膜。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】連續或斷續切削型快速刀具伺服裝置中的使用 一個或多個機加工刀頭的刀具
技術介紹
機加工技術可用于制造諸如微復制工具之類的多種工件。微復制工具 常用于擠出工藝、注塑成型工藝、壓花工藝、澆注工藝等，以形成微復制 結構。所述微復制結構可以包括光學薄膜、研磨薄膜、粘合劑薄膜、具有自配合外形的機械緊固件、或具有尺寸相對較小(例如小于約1000微米的尺寸)的微復制結構的任何模制或擠出部件。也可采用多種其它方法制成微結構。例如，可通過澆鑄和固化工藝將 母模工具的結構從母模工具轉移到諸如聚合材料帶材或巻材之類的其它介質上，以形成生產工具；然后使用這一生產工具制造微復制結構?？梢允?用其它方法(例如電鑄)來復制所述母模工具。制造導光薄膜的另一備選 方法是直接切削或機加工透明材料，以形成適當的結構。其它技術包括化 學蝕刻、噴砂處理或其它隨機表面改性技術。
技術實現思路
根據本專利技術的第一刀具組件包括刀架和致動器，所述致動器被構造為 用于連接到刀架并與控制器進行電通信。具有至少一個微結構的刀頭被連 接到所述致動器并且被裝配為相對于待切削工件運動，并且所述致動器使 所述刀頭在進入和離開所述工件的X方向上運動。在切削所述工件期間， 所述刀頭與所述工件不連續地接觸，并且在切削所述工件期間的至少一部 分期間，所述刀頭上的所述微結構與所述工件接觸。根據本專利技術的第二刀具組件包括刀架和致動器，所述致動器被構造為 用于連接到刀架并與控制器進行電通信。具有至少一個微結構的刀頭被連 接到所述致動器并且被裝配為相對于待切削工件運動，并且所述致動器使 所述刀頭在進入和離開所述工件的X方向上運動。在切削所述工件期間，5所述刀頭與所述工件連續地接觸，并且在切削所述工件期間的至少一部分 期間，所述刀頭上的所述微結構與所述工件接觸。作為另外一種選擇，所述第一和第二刀具組件可以包括被布置為彼此 接近并且同時切削所述工件的多個刀頭。這些多個刀頭中的每一個都可以 可選地具有至少一個微結構。附圖說明附圖包含在本說明書中并構成本說明書的一部分，并且與具體實施方 式一起闡明本專利技術的優點和原理。在附圖中，圖1為在工件中形成微結構的刀具系統的示意圖； 圖2為示出用于刀具的坐標系的示意圖； 圖3為用于刀具的示例性PZT堆的示意圖； 圖4A為刀頭座的透視圖4B為用于保持刀頭的刀頭座的前視圖4C為刀頭座的側視圖4D為刀頭座的俯視圖5A為刀頭的透視圖5B為刀頭的前視圖5C為刀頭的仰視圖5D為刀頭的側視圖6A為斷續切削型FTS致動器的俯視剖視圖6B為示出PZT堆在致動器中的位置的前剖視圖6C為致動器的前視圖； 圖6D為致動器的后視圖； 圖6E為致動器的俯視圖6F和6G為致動器的側視圖6H為致動器的透視圖7A為示出斷續切削的示意圖，其中進入工件的入錐角基本上等于離 開工件的出錐角；圖7B為示出斷續切削的示意圖，進入工件的入錐角小于離開工件的出錐角；圖7C為示出斷續切削的示意圖，進入工件的入錐角大于離開工件的出 錐角；圖8為概念性地示出可使用具有斷續切削FTS致動器的所述刀具系統 制造的微結構的示意圖。圖9A為機加工刀頭的透視圖； 圖9B為機加工刀頭的前視圖9C為機加工刀頭的仰視圖9D為機加工刀頭的側視圖10A為具有機加工刀頭和非機加工刀頭的多頭工具的側視圖； 圖10B為具有多個機加工刀頭的多頭工具的側視圖11A和11B分別為概念性地示出微結構的側視圖和透視圖，所述微 結構可以使用具有FTS致動器的刀具系統制造，所述FTS致動器具有至少 一個機加工刀頭；以及圖12A和12B分別為概念性地示出微結構的側視圖和透視圖，所述微 結構可以使用具有斷續切削FTS致動器的刀具系統制造，所述FTS致動器 具有至少一個機加工刀頭。具體實施方式 刀具系統常規的金剛石車削技術在巳公開的PCT專利申請W0 00/48037中有所 描述，該PCT專利申請的全文以引用的方式并入本文。在這些方法中使用 的用于制成光學薄膜或其它薄膜的裝置可包括快速伺服工具。如W0 00/48037中所公開的，快速工具伺服裝置(FTS)是被稱為PZT堆的固態壓 電(PZT)裝置，PZT堆快速調整連接到所述PZT堆的刀具的位置。如下面詳 細描述的，FTS使刀具可以在坐標系內的各個方向做高精確度的高速運 動。圖1為在工件內制造微結構的刀具系統10的示意圖。微結構可以包括 位于制品表面上的、凹入制品表面的或從制品表面凸起的任何類型、形狀以及尺寸的結構。例如，使用本說明書描述的致動器和系統制造的微結構可具有1000微米節距、100微米節距、1微米節距，甚至約200納米(nm) 的亞光學波長節距。作為另外一種選擇，在其它實施例中，微結構的節距 可大于1000微米，這與其切削方法無關。提供這些尺寸僅為示例性目的， 使用本說明書描述的致動器和系統制造的微結構可具有使用該系統可加工 的范圍內的任何尺寸。利用計算機12控制系統10。計算機12包括(例如)下列元件存儲 器14，其用于存儲一個或多個應用程序16;第二存儲器18，其提供非易 失性信息存儲；輸入裝置20，其用于接收信息或命令；處理器22，其用于 執行存儲在存儲器14或第二存儲器18中的、或來自另一個來源的應用程 序；顯示裝置24，其用于輸出視頻信息顯示；以及輸出裝置26，其用于以 其它形式輸出信息，例如用于輸出音頻信息的揚聲器或用于輸出信息硬拷 貝的打印機。利用刀頭44對工件54執行切削加工。在使用驅動器和編碼器56 (例 如由計算機12控制的電動機)轉動工件54時，致動器38控制刀頭44的 運動。在此實例中，工件54被顯示為輥形的；然而，工件也可以是平面形 式的?？梢允褂每杉庸さ娜魏尾牧希焕?，可利用鋁、鎳、銅、黃銅、鋼 或塑料(例如，丙烯酸樹脂)制成工件。要使用的具體材料可以取決于 (例如)具體的期望應用，例如使用加工好的工件制備的各種薄膜。致動 器38和下文所述的致動器可由(例如)不銹鋼或其它材料制成。致動器38可拆卸地連接到刀架36上，刀架又被安裝到軌道32上。刀 架36和致動器38構造為可在軌道32上沿箭頭42所示的X方向和箭頭40 所示的Z方向運動。計算機12通過一個或多個放大器30與刀架36和致動 器38電連接。當作為控制器使用時，計算機12控制刀架36沿軌道32的 運動并通過致動器38控制刀頭44的運動，以便加工工件54。如果致動器 具有多個PZT堆，它就可以使用分開的放大器以便分別控制每個PZT堆， 所述PZT堆用于獨立地控制連接在其上的刀頭的運動。如下面詳細說明 的，計算機12可利用函數發生器28向致動器38提供波形，以便在工件 54中加工各種微結構。通過各種部件的協調運動完成工件54的機加工。具體地講，在計算機 12的控制下，該系統可通過刀架36的運動協調和控制致動器38的運動， 同時協調和控制工件在C方向53上的運動以及刀頭44在X方向、Y方向 和Z方向中的一個或多個方向的運動，這些坐標將在下面說明。系統通常 使刀架36在Z方向做勻速運動，但也可以使刀架36做變速運動。刀架36 和刀頭44的運動通常與工件54在C方向的運動(如由線條53表示的旋轉 運動)同步。可以利用例如在計算機12的軟件、硬件或其組合中執行的數 字控制技術或數字控制器(NC)控制所有這些運動。工本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種刀具組件，包括：　刀架；　致動器，其被構造為連接到所述刀架并與控制器電通信；以及　刀頭，其具有至少一個微結構，所述刀頭連接到所述致動器并且被裝配為相對于待切削的工件運動，所述致動器使所述刀頭在進入和離開所述工件的Ｘ方向 上運動，　其中，在切削所述工件期間，所述刀頭與所述工件不連續地接觸，并且在切削所述工件期間中的至少一部分期間，所述刀頭上的所述微結構與所述工件接觸。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬克E加迪納，艾倫B坎貝爾，戴爾L埃內斯，
申請(專利權)人：三M創新有限公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]