[发明专利]使用具有衍射特征的一个或多个机加工刀头的切削工具

说明书

背景技术

加工技术可用于形成多种多样的工件，例如微复制工具。微复制工具常常用于挤出工艺、注模工艺、压印工艺、造模工艺等，以形成微复制结构物。微复制结构物可以具有光学膜、研磨剂膜、粘合剂膜、具有自啮合型材的机械紧固件、或具有尺寸相对较小(例如尺寸小于大约1000微米)的微复制结构物的任何模制或挤出部件。

也可通过各种其它方法制备该微结构。例如，可通过浇铸和固化工艺将母模的结构从母模转印到其它介质(例如聚合物材料的带材或幅材)上，以形成生产工具；然后使用此生产工具制备微复制结构物。可使用其它方法(例如电铸)复制该母模。制备导光薄膜的另一种交替的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、喷丸处理或其它随机表面改性技术。

发明内容

符合本发明的加工工件的设备包括：大致圆柱形的工件，其在一个具体实施例中被安装，以用于旋转移动；驱动器，其连接到工件以用于旋转该工件；以及刀架，其安装在轨道上，以用于基本上平行于待加工工件表面的移动。刀柄固定在刀架上，并且具有至少一个衍射特征的刀头通过刀柄固定到刀架。连接到驱动器和刀架的控制器通过驱动器控制刀头相对于工件的移动，并控制刀架平行于待加工工件表面的移动，使得在加工期间刀头上的衍射特征接触工件表面。作为大致圆柱形的工件的替代形式，用具有衍射特征的刀头进行的加工可在大致平面的工件上进行。

或者，该装置也可包括彼此紧邻并同时切削工件的多个刀头。多个刀头各可任选地具有至少一个衍射特征。

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，并且它们结合具体实施方式阐明本发明的优点和原理。在附图中，

图1为用于在工件中制备微结构的切削工具系统的示意图；

图2为示出用于切削工具的坐标系的示意图；

图3为用于切削工具中的示例性PZT叠堆的示意图；

图4A为刀头座的透视图；

图4B为用于固定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；

图5D为刀头的侧视图；

图6A为FTS致动器的俯视剖面图。

图6B为示出致动器中的PZT叠堆的设置的前视剖面图；

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；

图6F和图6G为致动器的侧视图；

图6H为致动器的透视图；

图7A为示出进入工件中的入锥角和离开工件的出锥角基本上相等的断续切削的示意图；

图7B为示出进入工件中的入锥角小于离开工件的出锥角的断续切削的示意图；

图7C为示出进入工件中的入锥角大于离开工件的出锥角的断续切削的示意图；

图8为概念性地示出可利用具有断续切削FTS致动器的切削工具系统制成的微结构的示意图；

图9A为机加工刀头的透视图；

图9B为机加工刀头的前视图；

图9C为机加工刀头的仰视图；

图9D为机加工刀头的侧视图；

图10A为具有机加工刀头和未机加工刀头的多刀头刀具的侧视图；

图10B为具有多个机加工刀头的多刀头刀具的侧视图；

图11A和图11B分别为侧视图和透视图，该图概念性地示出可利用具有带至少一个机加工刀头的FTS致动器的切削工具系统制成的微结构；

图12A和图12B分别为侧视图和透视图，该图概念性地示出可利用具有带至少一个机加工刀头的断续切削FTS致动器的切削工具系统制成的微结构；

图13为在两个小平面上都具有衍射特征的刀头的侧视图；

图14为在一个小平面上具有衍射特征的刀头的侧视图；

图15为具有利用阶梯高度变化的衍射特征的刀头的侧视图；

图16为具有沿着90°小平面侧的衍射特征的刀头的侧视图；

图17为具有沿着平坦顶端的衍射特征的刀头的侧视图；

图18为具有沿着弯曲顶端的衍射特征的刀头的侧视图；

图19为具有以阶梯形式形成的衍射特征的刀头的侧视图；

图20为具有透镜形状衍射特征的刀头的侧视图；

图21为具有沿着弯曲小平面的衍射特征的刀头的侧视图；

图22为具有沿着多个线性小平面的衍射特征的刀头的侧视图；

图23A为刀头在离子铣削前的侧视图；