CN207155234U - 辊筒模具表面微结构的加工装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种辊筒模具表面微结构的加工装置，辊筒模具表面微结构的加工装置，包括X移动平台、Y移动平台、底座、用以夹持该辊筒模具并可带动该辊筒模具旋转的工件夹持与旋转装置及高频振动微锻装置；该X移动平台安装于底座的导轨上，该Y移动平台安装于X移动平台上；该工件夹持与旋转装置安装在底座上；该高频振动微锻装置包括压头及可带动该压头振动的高频振动发生器，该高频振动微锻装置安装在所述Y移动平台上。本实用新型利用振动冲击，使材料表面缓慢、逐步发生变形，能够改善亚表层材料塑性变形的均匀性，从而降低了微结构单元的形状误差，无需进行误差检测及补偿步骤。
Description
技术领域
本实用新型涉及在辊筒模具表面形成凹凸微结构阵列制作的技术领域，尤其涉及一种用于显示屏光学薄膜或导光板制造所使用辊筒模具的微结构表面实施既定的精密成形和加工的辊筒模具加工装置。
背景技术
光学薄膜广泛应用在手机、掌上电脑及笔记本电脑等平板显示领域，其表面通常具有海量的精密微结构。采用辊筒模压将辊模表面的微结构直接转印到光学薄膜上，是光学薄膜大批量高效生产的唯一手段。另外，在大型平板显示器中所用的导光板，其表面的自由曲面微结构，同样精度要求很高，并且尺寸又大，采用加工模芯然后注塑的方式已经不能满足生产要求，采用超精密辊筒轧制，则是解决这一问题的有效方案。
由上可知，加工具有良好面形精度和表面质量的辊筒模具，是实现光学薄膜辊筒模压制造和导光板辊筒轧制生产的关键。
超精密车削加工是在材料表面加工微结构的主要方法之一，博士论文：面向微结构阵列的超精密切削加工与测量关键技术研究以及CN200810090587.4辊表面加工方法及装置，均公开了采用切削加工技术在辊筒表面加工微结构的方法。但是，车削加工方法存在下述问题：随着加工面积的增大，特别是大尺寸工件的加工时间超过刀具寿命极限时，加工过程中不可避免地出现刀具磨损的问题，导致辊筒模具表面加工质量变差，甚至导致加工失效。
平面微透镜阵列结构的加工还常采用压痕制造方法，CN201610121288.7即公开了“一种具有微透镜或微透镜阵列结构的表面的压痕制造方法”，该压痕制造方法是利用微锻静压成形技术加工出微透镜阵列结构。然而，微锻静压成形并不能使材料均匀性的塑性变形，此加工的微结构形状误差较大，需要进行误差补偿，因此在加工过程中，需要检测该误差，并根据该误差制作修整压头，再次对微结构进行压痕成形，增加制造步骤及制造成本。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种辊筒模具表面微结构的加工装置，可以有效减少加工过程中的刀具磨损，满足所需面形精度及表面质量。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术解决方案是：
一种辊筒模具表面微结构的加工装置，包括X移动平台、Y移动平台、底座、用以夹持该辊筒模具并可带动该辊筒模具旋转的工件夹持与旋转装置及高频振动微锻装置；该X移动平台安装于底座的导轨上，该Y移动平台安装于X移动平台上；该工件夹持与旋转装置安装在底座上；该高频振动微锻装置包括压头及可带动该压头振动的高频振动发生器，该高频振动微锻装置安装在所述Y移动平台上。
优选地，进一步包括可对辊筒模具进行加热的加热装置。
优选地，所述的加热装置设置于所述辊筒模具外部或者内部。
优选地，所述的加热装置为设置于所述辊筒模具外部的激光辅助加热装置，其安装于所述的Y移动平台上，其设有加热头正对所述压头的上方。
优选地，所述的加热装置为设置于所述辊筒模具内部的线圈感应加热装置。
优选地，所述的高频振动发生器为压电陶瓷超声振动发生器，所述高频振动微锻装置进一步包括变幅杆以及固定装置，该固定装置安装于Y移动平台上，该压电陶瓷超声振动发生器及变幅杆安装于固定装置上，该压头安装在所述变幅杆的前端。
优选地，所述的工件夹持与旋转装置包括支座、主轴箱、电机、三爪卡盘、顶尖、尾架及尾座；该支座安装于所述的底座上；所述主轴箱安装于支座上；所述电机安装于主轴箱上；所述三爪卡盘安装于电机上；所述尾座安装于底座上；所述尾架安装于尾座上；所述顶尖安装于尾架上。
优选地，进一步包括刀架，该刀架上安装有用于对辊筒模具表面进行加工的车削刀具。
优选地，所述的刀架安装在所述Y移动平台上或者安装在所述高频振动发生器上。
优选地，所述的刀架通过XY移动平台安装于所述工件夹持与旋转装置相对于所述高频振动微锻装置的另一侧；或者所述的刀架受一第二高频振动发生器带动，并通过XY移动平台安装于所述工件夹持与旋转装置相对于所述高频振动微锻装置的另一侧。
采用上述方案后，本实用新型具有如下优点：
1．本实用新型以高频振动微锻装置对辊筒模具表面进行微结构加工，与超精密金刚石车削相比，微锻压头耐磨性能更好，使用寿命更长。
2．本实用新型设置的高频振动微锻装置包括有高频振动发生器，采用的是高频振动微锻技术，与微锻静压成形相比，本实用新型利用振动冲击，使材料表面缓慢、逐步发生变形，能够改善亚表层材料塑性变形的均匀性，从而降低了微结构单元的形状误差，无需进行误差检测及补偿步骤。
3．本实用新型在实际加工时，可以采用单排多头结构，这样可以明显提高成形效率。
4．本实用新型只需更换微锻压头，即可得到不同尺寸和类型的微结构表面。
附图说明
图1是本实用新型第一实施例的结构示意图；
图2是本实用新型第一实施例夹持有工件时的结构示意图；
图3是本实用新型第二实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详述。
本实用新型所揭示的是一种辊筒模具表面微结构的加工装置，如图1、2所示，为本实用新型的第一最佳实施例。所述的加工装置包括X移动平台1、Y移动平台2、底座4、工件夹持与旋转装置5及高频振动微锻装置6，还可进一步包括加热装置3。其中：
所述的X移动平台1安装于底座4的导轨上；所述的Y移动平台2安装于X移动平台1上。
所述的加热装置3可以为设置于辊筒模具外部的加热装置（本实施例所示），其安装于Y移动平台2上，其加热头31正对后述高频振动微锻装置6的压头61上方。该加热装置3可以为激光辅助加热装置。所述的加热装置也可以为设置于辊筒内部的加热装置，例如线圈感应加热装置（未予图示）。
所述的工件夹持与旋转装置5安装在底座4上，用以夹持所述的辊筒模具7并可带动该辊筒模具7旋转。该工件夹持与旋转装置5包括支座51、主轴箱52、电机53、三爪卡盘54、顶尖55、尾架56及尾座57。所述支座51安装于底座4上；所述主轴箱52安装于支座51上；所述电机53安装于主轴箱52上；所述三爪卡盘54安装于电机53上；所述尾座57安装于底座4上；所述尾架56安装于尾座57上；所述顶尖55安装于尾架56上。所述的辊筒模具7在加工时安装在三爪卡盘54与顶尖55之间。
所述的高频振动微锻装置6包括压头61及可带动该压头61振动的高频振动发生器62，该高频振动微锻装置6安装在所述Y移动平台2上。所述的高频振动发生器62可以为压电陶瓷超声振动发生器，并进一步设置有变幅杆63以及固定装置64；所述固定装置64安装于Y移动平台2上；所述压电陶瓷超声振动发生器及变幅杆63安装于固定装置64上；所述的压头61安装在所述变幅杆63的前端。
加工时，通过X移动平台1和Y移动平台2将所述的压头61移动到辊筒模具7的第一个单元微结构处，启动加热装置3及高频振动微锻装置6对辊筒模具7进行多次重复热压，从而加工出第一个单元微结构；再利用主轴C（即工件夹持与旋转装置5）配合X移动平台1即可加工其他单元微结构，实现大面积微结构表面的制作。
如图3所示，为本发明所述加工装置的第二实施例示意图，该加工装置同样包含有X移动平台1、Y移动平台2、加热装置3、底座4、工件夹持与旋转装置5以及高频振动微锻装置6，且各部件结构与标号与上述实施例相同，在此不赘述。
本实施例所不同的是，还进一步包括安装有车削刀具的刀架8，该车削刀具用于辊筒模具在加工前的表面平整或者辊筒模具在加工后材料隆起部分的切除。该刀架8可以直接安装在所述Y移动平台2或者高频振动发生器62上，与所述的压头61并排设置，但此结构为了避免两个工具相互干涉，需要额外设置伸缩或旋转等防干涉机构。为此，本实施例在所述工件夹持与旋转装置5相对于所述高频振动微锻装置6另一侧设置第二X移动平台1′和第二Y移动平台2′，该第二X移动平台1′安装于所述底座4的导轨上，该第二Y移动平台2′安装于第二X移动平台1′上，所述的刀架8安装在该第二Y移动平台2′上。或者进一步设置第二高频振动发生器62′，该第二高频振动发生器62′安装在该第二Y移动平台2′上，所述的刀架8安装在该第二高频振动发生器62′。
加工时，先通过所述刀架8上的车削刀具对辊筒模具7表面进行车削平整；之后进行单元微结构进行加工，即通过X移动平台1和Y移动平台2将所述的压头61移动到辊筒模具7的第一个单元微结构处，启动加热装置3及高频振动微锻装置6对辊筒模具7进行多次重复热压，从而加工出第一个单元微结构；再利用主轴C（即工件夹持与旋转装置5）配合X移动平台1即可加工其他单元微结构，实现大面积微结构表面的制作；加工完成后，再通过所述刀架8上的车削刀具将辊筒模具7表面的材料隆起部分进行切除。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故但凡依本实用新型的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本实用新型专利涵盖的范围之内。
Claims (10)
1.一种辊筒模具表面微结构的加工装置，其特征在于：包括X移动平台（1）、Y移动平台（2）、底座（4）、用以夹持该辊筒模具（7）并可带动该辊筒模具旋转的工件夹持与旋转装置（5）及高频振动微锻装置（6）；该X移动平台安装于底座的导轨上，该Y移动平台安装于X移动平台上；该工件夹持与旋转装置安装在底座上；该高频振动微锻装置（6）包括压头（61）及可带动该压头振动的高频振动发生器（62），该高频振动微锻装置安装在所述Y移动平台（2）上。
2.根据权利要求1所述的辊筒模具表面微结构的加工装置，其特征在于：进一步包括可对辊筒模具（7）进行加热的加热装置（3）。
3.根据权利要求2所述的辊筒模具表面微结构的加工装置，其特征在于：所述的加热装置（3）设置于所述辊筒模具（7）外部或者内部。
4.根据权利要求2所述的辊筒模具表面微结构的加工装置，其特征在于：所述的加热装置（3）为设置于所述辊筒模具（7）外部的激光辅助加热装置，其安装于所述的Y移动平台（2）上，其设有加热头（31）正对所述压头（61）的上方。
5.根据权利要求2所述的辊筒模具表面微结构的加工装置，其特征在于：所述的加热装置（3）为设置于所述辊筒模具（7）内部的线圈感应加热装置。
6.根据权利要求1-5任一所述的辊筒模具表面微结构的加工装置，其特征在于：所述的高频振动发生器（62）为压电陶瓷超声振动发生器，所述高频振动微锻装置（6）进一步包括变幅杆（63）以及固定装置（64），该固定装置安装于Y移动平台上，该压电陶瓷超声振动发生器及变幅杆安装于固定装置上，该压头安装在所述变幅杆的前端。
7.根据权利要求1-5任一所述的辊筒模具表面微结构的加工装置，其特征在于：所述的工件夹持与旋转装置（5）包括支座（51）、主轴箱（52）、电机（53）、三爪卡盘（54）、顶尖（55）、尾架（56）及尾座（57）；该支座安装于所述的底座（4）上；所述主轴箱安装于支座上；所述电机安装于主轴箱上；所述三爪卡盘安装于电机上；所述尾座安装于底座上；所述尾架安装于尾座上；所述顶尖安装于尾架上。
8.根据权利要求1-5任一所述的辊筒模具表面微结构的加工装置，其特征在于：进一步包括刀架（8），该刀架上安装有用于对辊筒模具表面进行加工的车削刀具。
9.根据权利要求8所述的辊筒模具表面微结构的加工装置，其特征在于：所述的刀架（8）安装在所述Y移动平台（2）上或者安装在所述高频振动发生器（62）上。
10.根据权利要求8所述的辊筒模具表面微结构的加工装置，其特征在于：所述的刀架（8）通过XY移动平台安装于所述工件夹持与旋转装置（5）相对于所述高频振动微锻装置（6）的另一侧；或者所述的刀架（8）受一第二高频振动发生器（62′）带动，并通过XY移动平台安装于所述工件夹持与旋转装置（5）相对于所述高频振动微锻装置（6）的另一侧。
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| CN109439885A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-03-08 | 南昌航空大学 | 一种超声冲击装置 |
| CN109676202A (zh) * | 2019-03-07 | 2019-04-26 | 广东工业大学 | 一种辊筒模具多边形菲涅尔透镜阵列的加工设备 |
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