[发明专利]一种实现高对中度双面玻璃微结构阵列的加工方法

说明书

本发明公开了一种实现高对中度双面玻璃微结构阵列的加工方法，步骤有，准备一个高精度的硬质合金套筒；制作上模具：准备硬质合金材料的定位模具；准备镀有Ni‑P镀层的耐热不锈钢材料的模压模具；将定位模具与模压模具连接固定；将上模具安装到机床主轴上，调整定位模具定位平面水平，调整定位模具外圆中心与机床主轴中心对中度；对模压模具上的磷化镍Ni‑P镀层进行平整切削；在平整加工后的磷化镍Ni‑P镀层表面加工出微结构，得到上模具；制作出下模具；将上模具、下模具、套筒和待加工玻璃进行装配，送入高精密玻璃模压设备中进行模压；本发明是一种能够实现高形状精度、高位置精度、高一致性、高效率、低成本、高对中度双面玻璃微结构阵列的加工方法。

技术领域

本发明涉及微结构加工技术领域，特别是涉及一种实现高对中度双面玻璃微结构阵列的加工方法。

背景技术

目前，双面玻璃微透镜阵列的加工方法主要有超精密磨削加工、超精密磨削与镜片拼接复合加工和超精密模压成形加工。超精密磨削加工：将玻璃毛坯装夹在机床主轴上，通过多轴联动使砂轮在玻璃毛坯的一面上加工出微结构阵列，将工件从机床上卸下翻转180°后重新装夹在主轴上，并在玻璃毛坯的另一面上加工出微结构阵列，实现双面玻璃微结构阵列加工；超精密磨削与镜片拼接复合加工：将玻璃毛坯装夹在机床上，通过多轴联动使砂轮在玻璃毛坯的一面上加工出微结构子单元(单个微结构)，将工件从机床上卸下翻转180°后重新装夹在主轴上，并在玻璃毛坯的另一面上加工出微结构子单元(单个微结构)。将每一个微结构子单元拼接在一起形成双面微结构阵列，实现双面玻璃微透镜结构阵列的加工；超精密模压成形加工：以耐热不锈钢为基底，在其表面上镀一层磷化镍Ni-P，通过单点金刚石切削技术在磷化镍Ni-P镀层上加工出微结构阵列，实现微结构阵列上下模具的加工。再将玻璃预形体毛坯放在上下模具中进行压形加工，实现双面玻璃微透镜结构阵列的加工。

超精密磨削加工虽然可以完成双面玻璃微结构阵列的加工，但由于磨削过程中砂轮磨损严重，因此微透镜阵列的形状精度低、一致性比较差，同时由于加工过程中需要将工件从机床上卸下来进行二次装夹，所以加工得到的微透镜阵列的对中度也比较低，加工效率比较低，加工成本高；超精密磨削与镜片拼接复合加工，可以保证每一个微结构子单元的形状精度很高，微结构子单元的对中度也可以实现小于3μm，但由于需要对每个子单元进行拼接后才能形成双面玻璃微结构阵列，因此每个微结构子单元之间的位置误差比较大，加工效率比较低，加工成本高。同时由于每个单元是靠胶水粘接在一起，所以耐高温性能比较差；以耐热不锈钢作为模具基底的微结构阵列模压成形技术虽然可以实现高形状精度、高位置精度、高一致性、高效率、低成本微透镜阵列的加工，但是耐热不锈钢材料的热膨胀系数较大，为了避免模压过程中模具与套筒卡住，造成脱模困难，模具与套筒的配合精度需要大于10μm致使上下模具的对中大于5μm，从而导致加工出的双面玻璃微结构阵列的对中度大于5微米，对中度较差。

因此，本领域技术人员亟需提供一种能够实现高形状精度、高位置精度、高一致性、高效率、低成本、高对中度双面玻璃微结构阵列的加工方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现高对中度双面玻璃微结构阵列的加工方法，以解决上述现有技术存在的问题，是一种能够实现高形状精度、高位置精度、高一致性、高效率、低成本、高对中度双面玻璃微结构阵列的加工方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种实现高对中度双面玻璃微结构阵列的加工方法，包括以下步骤：

步骤一、准备一个高精度的硬质合金套筒；

步骤二、制作上模具毛坯：准备硬质合金材料的定位模具；准备镀有磷化镍Ni-P镀层的耐热不锈钢材料的模压模具；将所述定位模具与所述模压模具连接固定得到上模具毛坯，所述模压模具镀有磷化镍Ni-P镀层的端面朝外；

步骤三、将所述上模具毛坯安装到机床主轴上，调整定位模具定位平面水平，调整定位模具外圆中心与机床主轴中心对中度，保证其对中误差小于1μm；