作者：杜漸 編譯 來源：《工具展望》 DA@
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加工光盤拾波鏡片模具的UPC刀具 P Y z | d
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用UPC刀具對(duì)模具進(jìn)行超精密切削加工正朝著高精度和更加微的加工方向發(fā)展。從CD到CD-ROM、MD、DVD，不斷發(fā)展的光盤種類所需要的拾波鏡片模具也不斷精密化，因此，加工此類模具的UPC刀具也在不斷改進(jìn)。 '[-H].-!
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隨著拾波用非球面鏡片塑料化和高精度化的進(jìn)展，要求加工模具(非電解鍍鎳材料)的刀具切削刃的輪廓精度(不圓度)必須具有非常高的精度。現(xiàn)在已開始出一種UPC-R刀具，其圓弧切削刃的輪廓精度為50nm(0.05μm，工作范圍90°)。這種車刀是為超精密切削加工開發(fā)的專用刀具，配用于CNC多軸超精密車床。 k}T~N.0
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隨著光盤制品不斷向小形化發(fā)展，鏡片也日趨小型化，曲率也日益減小。UPC刀具的刀尖圓弧半徑也由R1.0mm減小至R0.1mm，為獲得鋒利的切削刃，刀尖角也降至40°以下。 GMNf#;x
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刀尖圓弧半徑為R5μm的UPC-R車刀 eHnC^W}|s
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隨著DVD的問世，為了生產(chǎn)DVD和CD可共用的零件，光學(xué)系統(tǒng)更加復(fù)雜，鏡片也更加微小，包含鏡片在內(nèi)的光學(xué)元件數(shù)量隨之減少。為了將復(fù)雜的光學(xué)元件功能集中在1個(gè)光學(xué)元件上，便產(chǎn)生了利用衍射效應(yīng)的全息元件。 BMX x(W]
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DVD和CD(含CD-ROM)盤面信號(hào)的位置各不相同，因此，用來讀出信號(hào)的激光的焦點(diǎn)聚焦位置也不同，通過鏡片將不同位置的兩個(gè)焦點(diǎn)聚集在一起。具有此種功能的鏡片叫做雙焦點(diǎn)全息鏡片，其中，在非球面鏡片位置聚焦一個(gè)焦點(diǎn)，通過該非球面鏡片上刻制的衍射柵所生成的衍射光，聚焦另一個(gè)焦點(diǎn)。加工這種鏡片模具的刀具必須具有高精度圓弧切削刃，以便在使用該模具加工非球面鏡片時(shí)，能夠保持極高的輪廓精度。加工微細(xì)全息衍射柵時(shí)，要求刀具必須具有非常鋒利的切削刃�，F(xiàn)在已開發(fā)出能夠滿足此種要求的UPC-R刀具，其刀尖圓弧半徑為R5μm。當(dāng)UPC-R刀具刀尖圓弧半徑較大，在加工微米級(jí)衍射柵時(shí)，衍射柵溝槽部位呈現(xiàn)出圓弧形，其光學(xué)性能將大為減弱；當(dāng)?shù)都鈭A弧半徑減小至5μm時(shí)，加工出的衍射柵溝槽便非常精密，其光學(xué)性能大為提高。另外，R5μm的圓弧切削刃輪廓精度達(dá)到50nm，這種高精度切削刃通過超高精度機(jī)床，可加工出精度極高的非球面形狀，其光學(xué)性能完全能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)所要求的水平。如要進(jìn)一步提高雙焦鏡片的光學(xué)性能，則應(yīng)開發(fā)出刀尖圓弧更小(如R1μm)的刀具。 |um)vlN;9
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加工5μm溝槽的UPC-T車刀 sL/Lw
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DVD這類產(chǎn)品不僅要求雙焦點(diǎn)，而且要求圖象、信息高密度化和高精度化，正向著小型化、多功能化發(fā)展，因此，其光學(xué)系統(tǒng)也更加復(fù)雜。此種將復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)集成化的元件稱為HOE(Holographic Optical Element)。 ?q,x?`|(8
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在HOE上刻制有許多微米級(jí)間隔的細(xì)槽，利用光衍射現(xiàn)象，將10余個(gè)鏡片等光學(xué)元件的功能集成在一個(gè)HOE上。變更間距和深度，便可自由進(jìn)行光的分度、偏轉(zhuǎn)和形狀的變換。 nQ~q -=,L
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這些光學(xué)元件的加工，過去大都用半導(dǎo)體加工時(shí)所采用的光刻蝕技術(shù)，但光刻技術(shù)所加工出的溝槽底部為圓形，深槽則要分?jǐn)?shù)次刻蝕，因此，常常出現(xiàn)刻蝕不均勻情況，這將降低光的利用率。為解決這一難題，現(xiàn)已開發(fā)出一種UPC-T車刀，這種刀具可進(jìn)行微米級(jí)超細(xì)溝槽的精密切削加工。 5<a<!]|C
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刃尖寬度為5μm的UPC-T車刀，其矩形部位的切深可達(dá)10μm。用這種刀具可加工間距為5μm的平行槽。加工時(shí)刀具固定，規(guī)定切深，工件沿單一方向作直線運(yùn)動(dòng)即可完成加工。加工條件為：被加工材料：非電解鍍鎳模具；機(jī)床：超精密CNC車床；刀具：長(zhǎng)度8～35L，刃寬5μm；工藝參數(shù)：進(jìn)給速度：1m/min，切削深度：1μm，切削液：電加工用潤(rùn)滑油(霧狀冷卻)。在這樣的條件下，采用UPC刀具加工矩形槽，可獲得刻蝕加工無法達(dá)到的矩形槽精度。另外，利用UPC刀具加工的模具所生產(chǎn)的塑料光學(xué)元件，具有優(yōu)異的光學(xué)性能。
