[发明专利]在朝向工件的X方向和横向地沿着工件的Z方向上变速独立运动的加工微结构的刀具

说明书

相关专利申请的参考

本专利申请与以下专利申请有关：Alan Campbell、Dale Ehnes和 Daniel Wertz提交的、名称为“Cutting Tool Having Variable Movement at Two Simultaneously Independent Speeds in an X- Direction Into a Work Piece for Making Microstructures”(在朝向 工件的X方向以两个并存的独立的速度作变速运动的加工微结构的刀具) 的美国专利申请；Dale Ehnes、Alan Campbell和Daniel Wertz提交的、 名称为“Cutting Tool Having Variable Movement in a Z-Direct ion Laterally Along a Work Piece for Making Microstructures”(在横 向地沿着工件的Z方向上做变速运动的加工微结构的刀具)的美国专利申 请；以及Dale Ehnes、Alan Campbell和Daniel Wertz提交的、名称为 “Cutting Tool Having Variable Rotation About a Y-Direction Transversely Across a Work Piece for Making Microstructures” (围绕横过工件的Y方向变速旋转的加工微结构的刀具)的美国专利申 请，上述申请均于2005年11月15日提交。

技术领域

本发明涉及用于制造微复制结构的微复制工具的金刚石加工。

背景技术

加工技术可用于制造诸如微复制工具之类的各种各样的工件。微复制 工具通常用于挤出工艺、注塑成型工艺、压花工艺、浇注工艺等，从而形 成微复制结构。微复制型结构可能包括光学膜、研磨膜、粘合剂膜、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)的微复制特征的任何模制部件或挤出部件。

也可以采用其它各种方法制成所述微结构。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织物之类的 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 使用诸如电铸之类的其它方法复制该母模工具。制造导光薄膜的另一备选 方法是直接切削或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。然 而，这些技术通常不能形成获得合适光漫射特性所需的轮廓清晰的、精确 的微结构和特征宽度，而使用本发明方法的刀具可以获得这种合适的光漫 射特性。具体地讲，由于化学蚀刻、喷丸处理和其它随机表面改性技术固 有的不精确性和不可重复性，所以这些方法不能生产高精度的重复结构。

发明内容

第一刀具组件包括刀架和致动器，该致动器被构造为连接到刀架上， 并且与控制器进行电通信。连接到致动器上的刀头被安装为相对于待切削 的工件运动。该致动器对刀头在朝向工件的X方向以及横向地沿着工件的 Z方向上的运动提供独立和可变的控制，以便有选择地切削工件。

第二刀具组件包括刀架和致动器，所述刀架能够沿待切削的工件横向 运动，所述致动器被构造为连接到刀架上并且与控制器电通信，所述致动 器包括压电堆。连接到压电堆上的刀头被安装为相对于待切削的工件运 动。该致动器对刀头在朝向工件的X方向以及横向地沿着工件的Z方向上 的运动提供独立和可变的控制，以便有选择地切削工件，从而在工件中形 成微结构。

附图说明

附图被并入本说明书并且构成其一部分，并且与具体实施方式一起阐 明本发明的优点和原理。在附图中：

图1为在工件中制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；

图4B为用于保持刀头的刀头座的前视图；

图4C为刀头座的侧视图；

图4D为刀头座的俯视图；

图5A为刀头的透视图；

图5B为刀头的前视图；

图5C为刀头的仰视图；