CN103372654A - 基于飞刀切削的对膜状工件的槽加工方法及镜面加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于飞刀切削的膜状工件的镜面加工方法，是具备将安装了飞刀切削用刀头的飞刀切削用夹具安装在旋转主轴上的工序、及控制旋转主轴的旋转和膜状工件相对于旋转主轴的相对位置的工序的基于飞刀切削的对膜状工件的镜面加工方法，其特征在于，以飞刀切削用刀头在膜状工件的侧端面形成镜面的方式，膜状工件相对于旋转主轴的相对位置与该镜面平行地移动。

Description

基于飞刀切削的对膜状工件的槽加工方法及镜面加工方法
技术领域
本发明涉及基于飞刀切削的对膜状工件的槽加工方法及镜面加工方法。
背景技术
以往，已知被称为飞刀切削的加工方法。这是一种将高精度的刀头（加工工具）安装于凸缘，通过使凸缘旋转而使刀头大幅度旋转，随着每一旋转而飞削（fly）工件加工面的材料地切削工件的加工方法。该加工方法主要利用于凸透镜的加工。
另一方面，具有作为光的波导路的槽的光通信用部件被广泛地利用。在该部件的成形中，一般是在“模”中流入树脂的成形法（参照日本特开2004-163914）。这是由于没有高精度地实现该部件的“槽”的切削加工方法。
一般地，即使是使用所谓高精度的金刚石刀片的切削加工方法，也存在生成“毛刺”的问题，不能实现光学要素部件所要求的程度的精度（像镜面那样的精度）。
发明内容
本发明的发明者认识到通过对膜状工件应用称为飞刀切削的加工方法，能够非常高精度地形成“槽”。并且，本发明的发明者认识到基于飞刀切削的加工后的端面为能够作为镜面利用的程度的高精度。
本发明是基于以上的认识而提出的。本发明的目的在于提供一种借助飞刀切削在膜状工件上加工槽的方法。或者，本发明的目的在于提供一种借助飞刀切削在膜状工件上加工镜面的方法。
本发明为一种基于飞刀切削的膜状工件的镜面加工方法，是基于飞刀切削的对膜状工件的镜面的加工方法，具备将安装了飞刀切削用刀头的飞刀切削用夹具安装于旋转主轴的工序、及控制旋转主轴的旋转和膜状工件相对于旋转主轴的相对位置的工序，其特征在于，以飞刀切削用刀头在膜状工件的侧端面形成镜面的方式，膜状工件相对于旋转主轴的相对位置平行于该镜面地移动。
根据本发明的发明者的实际验证，根据本发明，不产生生成“毛刺”的问题，能够在膜状工件的侧端面实现极高精度的槽形状或镜面。并且，由于不需要如使用金刚石刀片时那样地供给用于冷却刀片或除去工件残渣的液体（由于可进行干式运转），因此运转成本低，对环境也有利。
作为膜状工件，实际验证了效果的是金属箔、金属膜、树脂。例如，金属是指金、银、铜、锡、镍等，树脂是指称为丙烯酸系、聚硅烷系、环氧系、降冰片烯系、聚酰亚胺系的合成树脂。并且，对于在树脂基材上设置了金属箔或金属膜的膜状工件，也能够得到相同的效果。
飞刀切削用刀头优选具有单晶金刚石刀头和金属柄。并且，单晶金刚石刀头的尖端优选是45度。并且，飞刀切削用夹具一般是飞刀切削用凸缘。
并且，本方法优选还具备给加工区域供给空气的工序。由此，能够有效地冷却飞刀切削用刀头、将工件残渣吹起除去。并且，更好的是，本方法还具备吸引加工区域的空气的工序。由此，能够有效地排除工件残渣。
或者，本发明为一种基于飞刀切削的膜状工件的槽加工方法，是基于飞刀切削的对膜状工件的槽加工方法，具备将安装了飞刀切削用刀头的飞刀切削用夹具安装于旋转主轴的工序、及控制旋转主轴的旋转和膜状工件相对于旋转主轴的相对位置的工序，其特征在于，以飞刀切削用刀头在膜状工件上形成直线状的凹槽的方式，膜状工件相对于旋转主轴的相对位置沿该凹槽的延伸方向移动。
根据本发明的发明者的实际验证，根据本发明，不产生生成“毛刺”的问题，能够在膜状工件上实现极高精度的凹槽。并且，由于不需要如使用金刚石刀片时那样地供给用于冷却刀片或除去工件残渣的液体（由于可进行干式运转），因此运转成本低，对环境也有利。
作为膜状工件，实际验证了效果的是金属箔、金属膜、树脂。例如，金属是指金、银、铜、锡、镍等，树脂是指称为丙烯酸系、聚硅烷系、环氧系、降冰片烯系、聚酰亚胺系的合成树脂。并且，对于在树脂基材上设置了金属箔或金属膜的膜状工件，也能够得到相同的效果。
飞刀切削用刀头优选具有单晶金刚石刀头和金属柄。并且，单晶金刚石刀头的尖端优选是45度。并且，飞刀切削用夹具一般是飞刀切削用凸缘。
并且，本方法优选还具备向加工区域供给空气的工序。由此，能够有效地冷却飞刀切削用刀头、将工件残渣吹起除去。并且，更好的是，本方法还具备吸引加工区域的空气的工序。由此，能够有效地排除工件残渣。
并且，具有由以上各方法实现的镜面或高精度的槽的光学要素部件也是本发明的保护对象。
附图说明
图1是示出用于实现本发明的一个实施方式的基于飞刀切削的对膜状工件的槽加工方法的飞刀切削用刀头和飞刀切削用凸缘的概略图。
图2是用于说明本发明的一个实施方式的基于飞刀切削的对膜状工件的槽加工方法的概略图。
图3是用于说明本发明的一个实施方式的基于飞刀切削的对膜状工件的镜面加工方法的概略图。
附图标记说明：
10…飞刀切削用凸缘
20…飞刀切削用刀头
21…单晶金刚石刀头
22…金属柄
30…旋转主轴
40…膜状工件
41…凹槽
43…镜面
50…工件用台
60…控制部。
具体实施方式
以下参照附图详细地说明本发明的实施方式。
图1是示出用于实现本发明的一个实施方式的基于飞刀切削的对膜状工件的槽加工方法的飞刀切削用刀头和飞刀切削用凸缘的概略图。图2是用于说明该槽加工方法的概略图。
如图1所示，在本实施方式中，作为安装于旋转主轴的飞刀切削用夹具，采用飞刀切削用凸缘10，在该飞刀切削用凸缘10上安装有飞刀切削用刀头20。飞刀切削用刀头20又称“带角度刀具”，在本实施方式中包括单晶金刚石刀头21和金属柄22。单晶金刚石刀头21和金属柄22借助焊接相互固定。
如图1所示，本实施方式的单晶金刚石刀头21由尖端的角度为45度的三角形类型的刀头构成，但也可以是钝角三角形类型的刀头或矩形类型的刀头。并且，在单晶金刚石刀头21的尖端，严密地设置有R。并且，也可以取代单晶金刚石刀头21而使用多晶金刚石刀头，也可以使用超硬工具、CBN工具等。
并且，如图2所示，将膜状工件40载置在工件用台50上，另一方面，将飞刀切削用凸缘10固定于例如USM（Ultra Slicing Machine）的旋转主轴30，该旋转主轴30旋转，从而单晶金刚石刀头21的尖端一边大幅度地描绘旋转轨道，一边随着每一旋转而飞削膜状工件40的加工面。
由控制部60控制旋转主轴30的旋转、工件用台50相对于该旋转主轴30的相对位置。具体而言，以单晶金刚石刀头21在膜状工件40上形成直线状的凹槽41的方式，工件用台50相对于该旋转主轴30的相对位置沿该凹槽41的延伸方向移动。
根据如上所述的本实施方式的加工方法，不产生生成“毛刺”的问题，能够在膜状工件40上实现极高精度的凹槽41。具体而言，由于使用了尖端为45度的三角形类型的单晶金刚石刀头21，能够高精度地实现截面为三角形的V字槽。特别地，相对于水平方向为45度的凹槽21的斜面能够作为使水平方向的光向铅直方向反射的反射面（镜面）起作用，因此能够将该膜状工件40作为各种光学要素部件而扩展。例如，凹槽21的该面能够作为VCSEL（面发光激光）或VECSEL（外部共振器型垂直面发光激光）的反射面来应用。
并且，由于不需要如金刚石刀片使用时那样地供给用于冷却刀片或除去工件残渣的液体（由于可进行干式运转），因此运转成本低，对环境也有利。
接着，图3是用于说明本发明的一个实施方式的基于飞刀切削的对膜状工件的镜面加工方法的概略图。在本方法中，也使用如图1所示的飞刀切削用刀头20和飞刀切削用凸缘10，但在本方法中，加工对象不是膜状工件40的上表面中的槽，而是膜状工件的侧端面中的镜面。
在本方法中，也如图3所示，将膜状工件40载置在工件用台50上，另一方面，将飞刀切削用凸缘10固定于旋转主轴30，借助该旋转主轴30旋转，单晶金刚石刀头21的尖端一边大幅度地描绘旋转轨道，一边随着每一旋转而飞削膜状工件40的加工面。
还是由控制部60控制旋转主轴30的旋转、工件用台50相对于该旋转主轴30的相对位置，但以单晶金刚石刀头21在膜状工件40的端面处形成镜面43的方式，工件用台50相对于该旋转主轴30的相对位置平行于该端面（镜面）地移动。
根据如上所述的本实施方式的加工方法，不产生生成“毛刺”的问题，能够在膜状工件40上实现极高精度的镜面43。由于该镜面43能够极低损失地使与其垂直的入射光入射（关于出射也相同），因此能够将该膜状工件40作为各种光学要素部件而展开。
并且，由于不需要如金刚石刀片使用时那样地供给用于冷却刀片或除去工件残渣的液体（由于可进行干式运转），因此运转成本低，对环境也有利。

Claims (14)

1.一种基于飞刀切削的膜状工件的镜面加工方法，是基于飞刀切削的对膜状工件的镜面的加工方法，具备将安装了飞刀切削用刀头的飞刀切削用夹具安装于旋转主轴的工序、及控制旋转主轴的旋转和膜状工件相对于旋转主轴的相对位置的工序，其特征在于，
以飞刀切削用刀头在膜状工件的侧端面形成镜面的方式，膜状工件相对于旋转主轴的相对位置平行于该镜面地移动。
2.如权利要求1所述的基于飞刀切削的膜状工件的镜面加工方法，其特征在于，膜状工件具有金属箔或金属膜。
3.如权利要求1所述的基于飞刀切削的膜状工件的镜面加工方法，其特征在于，膜状工件具有树脂。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的基于飞刀切削的膜状工件的镜面加工方法，其特征在于，飞刀切削用刀头具有单晶金刚石刀头。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的基于飞刀切削的膜状工件的镜面加工方法，其特征在于，还具备向加工区域供给空气的工序。
6.如权利要求1至5中任意一项所述的基于飞刀切削的膜状工件的镜面加工方法，其特征在于，还具备吸引加工区域的空气的工序。
7.一种基于飞刀切削的膜状工件的槽加工方法，是基于飞刀切削的对膜状工件的槽加工方法，具备将安装了飞刀切削用刀头的飞刀切削用夹具安装于旋转主轴的工序、及控制旋转主轴的旋转和膜状工件相对于旋转主轴的相对位置的工序，其特征在于，
以飞刀切削用刀头在膜状工件上形成直线状的凹槽的方式，膜状工件相对于旋转主轴的相对位置沿该凹槽的延伸方向移动。
8.如权利要求7所述的基于飞刀切削的膜状工件的槽加工方法，其特征在于，膜状工件具有金属箔或金属膜。
9.如权利要求7所述的基于飞刀切削的膜状工件的槽加工方法，其特征在于，膜状工件具有树脂。
10.如权利要求7至9中任意一项所述的基于飞刀切削的膜状工件的槽加工方法，其特征在于，飞刀切削用刀头具有单晶金刚石刀头。
11.如权利要求7至10中任意一项所述的基于飞刀切削的膜状工件的槽加工方法，其特征在于，还具备向加工区域供给空气的工序。
12.如权利要求7至11中任意一项所述的基于飞刀切削的膜状工件的槽加工方法，其特征在于，还具备吸引加工区域的空气的工序。
13.一种光学要素部件，具有由权利要求1所述的基于飞刀切削的对膜状工件的镜面加工方法形成的镜面。
14.一种光学要素部件，具有由权利要求7所述的基于飞刀切削的对膜状工件的槽加工方法形成的槽。
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