一种基于在位膜厚测量的超精密车削或铣削对刀法制造技术

本发明专利技术公开一种基于在位膜厚测量的超精密车削或铣削对刀法，包括如下步骤：步骤110：真空吸盘自切；步骤120：工件平整加工；步骤130：透明薄膜涂覆；步骤140：薄膜平整加工；步骤150：膜厚检测；步骤160：微纳加工；步骤170：薄膜去除。本发明专利技术提供的基于在位膜厚测量的超精密车削或铣削对刀法，使刀具零基准点确定时精度高、效率高、成本低且对刀具磨损少。

【技术实现步骤摘要】
一种基于在位膜厚测量的超精密车削或铣削对刀法
本专利技术涉及超精密车削或铣削加工
，特别是涉及一种基于在位膜厚测量的超精密车削或铣削对刀法。
技术介绍
目前，超精密车削或铣削加工中主要通过车/铣对刀环法和车/铣基准面法对微细刀具进行加工基准点的确定。车/铣对刀环法是指：工件旋转时，微细刀具逐渐向工件表面进给，当在表面车/铣出人眼可观测到的圆环时停止进给，并把此时刀具的位置作为后续加工的零基准点。车/铣基准面法是指：在加工前，先对工件的表面进行材料去除加工，得到一个基准面，并把此时刀具的位置作为后续加工的零基准点。车/铣对刀环法操作简单，但是在原理上存在误差。当在工件表面能够观测到圆环时，实际的零基准点误差约为500nm。如果工件形貌特征的几何尺寸精度要求小于500nm，由于该基准点误差的存在，将不能实现该精度加工。车/铣基准面法从原理上不存在误差，但基准面要满足光学的镜面要求，因此铣削加工时必须以很低的进给速度进行加工，加工效率低、成本高。另外，当被加工材料是超硬材料(单晶硅、碳化硅、碳化钨等)时，在基准面的加工过程中，刀具的磨损严重，很难保证高质量基准面的切削加工，同时由于刀具的磨损也无法实现后续高质量切削加工。因此我们需要一种精度高、效率高、成本低且对减少刀具磨损的刀具零基准点确定方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于在位膜厚测量的超精密车削或铣削对刀法，以解决上述现有技术存在的问题，使刀具零基准点确定时精度高、效率高、成本低且对刀具磨损少。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种基于在位膜厚测量的超精密车削或铣削对刀法，包括如下步骤；步骤110：真空吸盘自切：将机床主轴上的真空吸盘通过车/铣削加工平整；步骤120：工件平整加工；将工件吸附于机床主轴上，对工件表面进行平整加工；步骤130：透明薄膜涂覆；将透明薄膜涂覆于工件的待加工表面；步骤140：薄膜平整加工；利用车/铣刀对薄膜表面进行平整加工，然后再用车/铣刀在平整后的表面上车/铣削一环形平面，并将此时车/铣刀刀尖Z坐标设为基准点Z1；步骤150：膜厚检测；利用薄膜在线测量设备测量薄膜的环形平面涂层厚度，并记录厚度T；步骤160：微纳加工；根据厚度T，将车/铣刀的基准点设为Z0，且Z0＝Z1-T，当加工深度为D的微细特征时，只需将车/铣刀进给D，即可完成几何尺寸微纳加工；步骤170：薄膜去除：把加工好的工件放置于有机溶剂中溶解，清洗、干燥后得到表面具有微结构阵列的加工工件。可选的，步骤150中所述在线测量设备为椭偏仪，所述椭偏仪包括位于同一直线上的光源、起偏器和波片，以及与所述光源、起偏器和波片的连线成角度设置的检偏器、光电探测器。可选的，所述椭偏仪的测量精度为0.1nm。可选的，所述薄膜为PMMA、PP、PVC、PS、PC或PET常温易固化成膜材料制作而成。可选的，所述薄膜为透明薄膜。可选的，所述机床主轴上安装有真空吸盘，步骤120中所述工件吸附在所述真空吸盘上。可选的，所述车/铣刀包括车刀和铣刀，所述车刀为圆弧车刀，所述铣刀为平面端铣刀/球头铣刀。本专利技术提供的基于在位膜厚测量的超精密车削或铣削对刀法相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术提供的基于在位膜厚测量的超精密车削或铣削对刀法在原理上对刀带来的误差在纳米级，误差小，完全可以忽略，因此能满足实现高精度尺寸微细切削加工的要求；避免了车/铣削基准面时消耗的时间成本，提高了加工效率，降低了加工成本；当被加工材料是超硬材料时，该方法也避免了车/铣削基准面时对刀具的磨损，增加了刀具的使用寿命。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术基于在位膜厚测量的超精密车削或铣削对刀法的工作流程图；附图标记说明：1为工件、2为真空吸盘、3为车刀、4为透明薄膜、5为铣刀、6为椭偏仪、7为光源、8为起偏器、9为波片、10为检偏器、11为光电探测器。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种基于在位膜厚测量的超精密车削或铣削对刀法，以解决上述现有技术存在的问题，使刀具零基准点确定时精度高、效率高、成本低且对刀具磨损少。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。请参考图1，其中，图1中2为真空吸盘，该真空吸盘可以绕着转动轴转动，5为铣刀，该刀具可以根据指令进给和旋转，6为椭偏仪，包括位于同一直线上的光源7、起偏器8和波片9，以及与光源7、起偏器8和波片9的连线成角度设置的另一直线上的检偏器10、光电探测器11。利用该椭偏仪6可以精确的测量透明薄膜4的厚度。实施例一如图1所示，本实施例提供一种基于在位膜厚测量的超精密车削或铣削对刀法，首先进行准备工作：将工件1吸附于机床主轴的真空吸盘2上，然后用车刀3对工件1表面进行平整车削；之后将透明薄膜4(如PMMA、PP、PVC、PS、PC、PET等常温易固化成膜材料)胶体涂覆于工件1的待加工表面，涂层具有一定厚度，在反应凝固后具有一定的边界强度，涂层不会从表面脱落；至此，准备工作完成，开始加工，涂覆固化后透明薄膜4表面需进行平整加工，利用金刚石刀具对透明薄膜4表面进行平整加工，然后再用铣刀5在平整后的表面上车/铣削一环形平面，并将此时铣刀5刀尖的Z坐标设为基准点Z1；利用椭偏仪测量透明薄膜4环形平面涂层厚度，并记录厚度T；根据测量获得的透明薄膜4的环形平面涂层厚度T，将铣刀5的基准点设为Z0，且Z0＝Z1-T，此时铣刀5的零基准点正好与工件1的表面相切。当加工深度为D的微细特征时，只需将铣刀5进给D，即可完成高精度几何尺寸微纳加工。由于透明薄膜4的测量精度能够达到0.1nm，因此铣刀5对刀的基准点误差可控制在纳米量级内，所以对刀的基准点误差可以忽略。最后把加工好的工件1置于有机溶剂中溶解，清洗、干燥后得到表面具有微结构阵列的加工工件。本专利技术中应用了具体个例对本专利技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本专利技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本专利技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本专利技术的限制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于在位膜厚测量的超精密车削或铣削对刀法，其特征在于：包括如下步骤；步骤110：真空吸盘自切：将机床主轴上的真空吸盘通过车/铣削加工平整；步骤120：工件平整加工；将工件吸附于机床主轴上，对工件表面进行平整加工；步骤130：透明薄膜涂覆；将透明薄膜涂覆于工件的待加工表面；步骤140：薄膜平整加工；利用车/铣刀对薄膜表面进行平整加工，然后再用车/铣刀在平整后的表面上车/铣削一环形平面，并将此时车/铣刀刀尖Z坐标设为基准点Z1；步骤150：膜厚检测；利用薄膜在线测量设备测量薄膜的环形平面涂层厚度，并记录厚度T；步骤160：微纳加工；根据厚度T，将车/铣刀的基准点设为Z0，且Z0＝Z1‑T，当加工深度为D的微细特征时，只需将车/铣刀进给D，即可完成几何尺寸微纳加工；步骤170：薄膜去除：把加工好的工件放置于有机溶剂中溶解，清洗、干燥后得到表面具有微结构阵列的加工工件。

【技术特征摘要】
1.一种基于在位膜厚测量的超精密车削或铣削对刀法，其特征在于：包括如下步骤；步骤110：真空吸盘自切：将机床主轴上的真空吸盘通过车/铣削加工平整；步骤120：工件平整加工；将工件吸附于机床主轴上，对工件表面进行平整加工；步骤130：透明薄膜涂覆；将透明薄膜涂覆于工件的待加工表面；步骤140：薄膜平整加工；利用车/铣刀对薄膜表面进行平整加工，然后再用车/铣刀在平整后的表面上车/铣削一环形平面，并将此时车/铣刀刀尖Z坐标设为基准点Z1；步骤150：膜厚检测；利用薄膜在线测量设备测量薄膜的环形平面涂层厚度，并记录厚度T；步骤160：微纳加工；根据厚度T，将车/铣刀的基准点设为Z0，且Z0＝Z1-T，当加工深度为D的微细特征时，只需将车/铣刀进给D，即可完成几何尺寸微纳加工；步骤170：薄膜去除：把加工好的工件放置于有机溶剂中溶解，清洗、干燥后得到表面具有微结构阵列的加工工件。2.根据权利要求1所述的基于在位膜厚测量的超精密车削或铣削对刀法...

【专利技术属性】
技术研发人员：周天丰，阮本帅，周佳，唐龙龙，梁志强，焦黎，刘志兵，谢丽静，颜培，王西彬，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11