连续或断续切削型快速刀具伺服装置中的使用一个或多个机加工刀头的刀具制造方法及图纸

一种刀具组件，包括刀架和致动器，所述刀架能够沿待切削工件横向运动，所述致动器具有至少一个机加工刀头并且可以具有其它刀头。所述致动器控制所述刀头沿进入和离开所述工件的Ｘ方向运动，从而在所述工件中制造连续或不连续的微结构。所述机加工刀头在微结构内提供微结构。所述机加工工件可用于制造微结构化制品，例如具有不相邻的小透镜的薄膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】连续或断续切削型快速刀具伺服装置中的使用 一个或多个机加工刀头的刀具
技术介绍
机加工技术可用于制造诸如微复制工具之类的多种工件。微复制工具 常用于挤出工艺、注塑成型工艺、压花工艺、浇注工艺等，以形成微复制 结构。所述微复制结构可以包括光学薄膜、研磨薄膜、粘合剂薄膜、具有自配合外形的机械紧固件、或具有尺寸相对较小(例如小于约1000微米的尺寸)的微复制结构的任何模制或挤出部件。也可采用多种其它方法制成微结构。例如，可通过浇铸和固化工艺将 母模工具的结构从母模工具转移到诸如聚合材料带材或巻材之类的其它介质上，以形成生产工具；然后使用这一生产工具制造微复制结构。可以使 用其它方法(例如电铸)来复制所述母模工具。制造导光薄膜的另一备选 方法是直接切削或机加工透明材料，以形成适当的结构。其它技术包括化 学蚀刻、喷砂处理或其它随机表面改性技术。
技术实现思路
根据本专利技术的第一刀具组件包括刀架和致动器，所述致动器被构造为 用于连接到刀架并与控制器进行电通信。具有至少一个微结构的刀头被连 接到所述致动器并且被装配为相对于待切削工件运动，并且所述致动器使 所述刀头在进入和离开所述工件的X方向上运动。在切削所述工件期间， 所述刀头与所述工件不连续地接触，并且在切削所述工件期间的至少一部 分期间，所述刀头上的所述微结构与所述工件接触。根据本专利技术的第二刀具组件包括刀架和致动器，所述致动器被构造为 用于连接到刀架并与控制器进行电通信。具有至少一个微结构的刀头被连 接到所述致动器并且被装配为相对于待切削工件运动，并且所述致动器使 所述刀头在进入和离开所述工件的X方向上运动。在切削所述工件期间，5所述刀头与所述工件连续地接触，并且在切削所述工件期间的至少一部分 期间，所述刀头上的所述微结构与所述工件接触。作为另外一种选择，所述第一和第二刀具组件可以包括被布置为彼此 接近并且同时切削所述工件的多个刀头。这些多个刀头中的每一个都可以 可选地具有至少一个微结构。附图说明附图包含在本说明书中并构成本说明书的一部分，并且与具体实施方 式一起阐明本专利技术的优点和原理。在附图中，图1为在工件中形成微结构的刀具系统的示意图； 图2为示出用于刀具的坐标系的示意图； 图3为用于刀具的示例性PZT堆的示意图； 图4A为刀头座的透视图4B为用于保持刀头的刀头座的前视图4C为刀头座的侧视图4D为刀头座的俯视图5A为刀头的透视图5B为刀头的前视图5C为刀头的仰视图5D为刀头的侧视图6A为断续切削型FTS致动器的俯视剖视图6B为示出PZT堆在致动器中的位置的前剖视图6C为致动器的前视图； 图6D为致动器的后视图； 图6E为致动器的俯视图6F和6G为致动器的侧视图6H为致动器的透视图7A为示出断续切削的示意图，其中进入工件的入锥角基本上等于离 开工件的出锥角；图7B为示出断续切削的示意图，进入工件的入锥角小于离开工件的出锥角；图7C为示出断续切削的示意图，进入工件的入锥角大于离开工件的出 锥角；图8为概念性地示出可使用具有断续切削FTS致动器的所述刀具系统 制造的微结构的示意图。图9A为机加工刀头的透视图； 图9B为机加工刀头的前视图9C为机加工刀头的仰视图9D为机加工刀头的侧视图10A为具有机加工刀头和非机加工刀头的多头工具的侧视图； 图10B为具有多个机加工刀头的多头工具的侧视图11A和11B分别为概念性地示出微结构的侧视图和透视图，所述微 结构可以使用具有FTS致动器的刀具系统制造，所述FTS致动器具有至少 一个机加工刀头；以及图12A和12B分别为概念性地示出微结构的侧视图和透视图，所述微 结构可以使用具有断续切削FTS致动器的刀具系统制造，所述FTS致动器 具有至少一个机加工刀头。具体实施方式 刀具系统常规的金刚石车削技术在巳公开的PCT专利申请W0 00/48037中有所 描述，该PCT专利申请的全文以引用的方式并入本文。在这些方法中使用 的用于制成光学薄膜或其它薄膜的装置可包括快速伺服工具。如W0 00/48037中所公开的，快速工具伺服装置(FTS)是被称为PZT堆的固态压 电(PZT)装置，PZT堆快速调整连接到所述PZT堆的刀具的位置。如下面详 细描述的，FTS使刀具可以在坐标系内的各个方向做高精确度的高速运 动。图1为在工件内制造微结构的刀具系统10的示意图。微结构可以包括 位于制品表面上的、凹入制品表面的或从制品表面凸起的任何类型、形状以及尺寸的结构。例如，使用本说明书描述的致动器和系统制造的微结构可具有1000微米节距、100微米节距、1微米节距，甚至约200纳米(nm) 的亚光学波长节距。作为另外一种选择，在其它实施例中，微结构的节距 可大于1000微米，这与其切削方法无关。提供这些尺寸仅为示例性目的， 使用本说明书描述的致动器和系统制造的微结构可具有使用该系统可加工 的范围内的任何尺寸。利用计算机12控制系统10。计算机12包括(例如)下列元件存储 器14，其用于存储一个或多个应用程序16;第二存储器18，其提供非易 失性信息存储；输入装置20，其用于接收信息或命令；处理器22，其用于 执行存储在存储器14或第二存储器18中的、或来自另一个来源的应用程 序；显示装置24，其用于输出视频信息显示；以及输出装置26，其用于以 其它形式输出信息，例如用于输出音频信息的扬声器或用于输出信息硬拷 贝的打印机。利用刀头44对工件54执行切削加工。在使用驱动器和编码器56 (例 如由计算机12控制的电动机)转动工件54时，致动器38控制刀头44的 运动。在此实例中，工件54被显示为辊形的；然而，工件也可以是平面形 式的。可以使用可加工的任何材料；例如，可利用铝、镍、铜、黄铜、钢 或塑料(例如，丙烯酸树脂)制成工件。要使用的具体材料可以取决于 (例如)具体的期望应用，例如使用加工好的工件制备的各种薄膜。致动 器38和下文所述的致动器可由(例如)不锈钢或其它材料制成。致动器38可拆卸地连接到刀架36上，刀架又被安装到轨道32上。刀 架36和致动器38构造为可在轨道32上沿箭头42所示的X方向和箭头40 所示的Z方向运动。计算机12通过一个或多个放大器30与刀架36和致动 器38电连接。当作为控制器使用时，计算机12控制刀架36沿轨道32的 运动并通过致动器38控制刀头44的运动，以便加工工件54。如果致动器 具有多个PZT堆，它就可以使用分开的放大器以便分别控制每个PZT堆， 所述PZT堆用于独立地控制连接在其上的刀头的运动。如下面详细说明 的，计算机12可利用函数发生器28向致动器38提供波形，以便在工件 54中加工各种微结构。通过各种部件的协调运动完成工件54的机加工。具体地讲，在计算机 12的控制下，该系统可通过刀架36的运动协调和控制致动器38的运动， 同时协调和控制工件在C方向53上的运动以及刀头44在X方向、Y方向 和Z方向中的一个或多个方向的运动，这些坐标将在下面说明。系统通常 使刀架36在Z方向做匀速运动，但也可以使刀架36做变速运动。刀架36 和刀头44的运动通常与工件54在C方向的运动(如由线条53表示的旋转 运动)同步。可以利用例如在计算机12的软件、硬件或其组合中执行的数 字控制技术或数字控制器(NC)控制所有这些运动。工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种刀具组件，包括：　刀架；　致动器，其被构造为连接到所述刀架并与控制器电通信；以及　刀头，其具有至少一个微结构，所述刀头连接到所述致动器并且被装配为相对于待切削的工件运动，所述致动器使所述刀头在进入和离开所述工件的Ｘ方向 上运动，　其中，在切削所述工件期间，所述刀头与所述工件不连续地接触，并且在切削所述工件期间中的至少一部分期间，所述刀头上的所述微结构与所述工件接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克E加迪纳，艾伦B坎贝尔，戴尔L埃内斯，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]