[发明专利]一种等腰微棱镜及制造模具的方法

权利要求书

1.一种等腰微棱镜，构成等腰微棱镜的微棱镜单元为四面体，四面体的底面为等腰三角形；三个侧面有一个为等腰三角形，其余两个为相同的斜边三角形，三个面相互垂直交于结构顶点；两个斜边三角形侧面与相邻单元夹角相等，夹角在40°～100°之间，等腰三角形侧面与相邻单元夹角也在40°～100°之间。

2.根据权利要求1所述的等腰微棱镜，其特征在于，两个斜边三角形侧面与相邻单元夹角为90°，等腰三角形侧面与相邻单元夹角为60°。

3.一种等腰微棱镜模具制造方法，该方法在微棱镜基片上切削凹槽形成电铸制模所需模具，所制造的微棱镜结构为：构成等腰微棱镜的微棱镜单元为四面体，四面体的底面为等腰三角形，三个边的边长为：底a，腰b，底对应的三角形顶角角度为α，腰对应的两个三角形顶角角度均为β；三个侧面有一个为等腰三角形，其余两个为相同的斜边三角形，三个面相互垂直交于结构顶点；每个微棱镜单元与相邻单元的夹角有两个不同的角度，等腰三角形侧面与相邻单元夹角为t_α，斜三角形侧面与相邻单元夹角均为t_β；其特征在于，利用两把采用不同切削角度的三角形刀具制作模具，一把的切削角度为t_β，称之为t_β刀具，另一把切削角度为t_α，称之为t_α刀具；并采用具有五个自由度超精密车削机床对该微棱镜模具进行飞切加工，切削机床设置有一个可以沿X轴运动的X轴平移台，在X轴平移台上设置有沿Y轴运动的升降台，在升降台上设置有机床的旋转主轴C，所述的两把三角形刀具借助刀架固定于主轴C上；机床上还设置有一个沿Z轴运动的Z轴平移台，其上设置有沿B轴旋转的旋转台，微棱镜基片固定于旋转台上，通过B轴旋转来控制刀具在基片上的每个切削方向的夹角；切削过程如下：

1)确定微棱镜结构，从而确定两个三角形刀具的切削角度t_α和t_β，同时确定切削微结构所需的加工工艺参数，包括切削深度H，t_β刀具角度每次切削线之间的距离h_b，t_α刀具每次切削线之间的距离h_a，切削方向之间的角度α和β，其中，α＝2sin^-1(2/2b)，β＝90-α/2；

2)将t_α和t_β刀具装配于刀架上，并保证t_β刀具回转半径大于t_α刀具，使半径差异大于切削深度H；

3)采用视觉测量系统采集两个刀具位置，调整和记录两个刀具的位置；

4)根据切削深度H调整升降台，并固定升降台位置；

5)控制旋转主轴C进行匀速旋转，并控制X轴运动进给，利用t_β刀具进行切削加工，在每个切削线之后移动Z轴平移台进行各切削线之间的距离控制，控制距离为h_b，然后旋转B轴α角度，按照同样的方法进行切削，各切削线之间的距离仍为h_b；

6)调整升降台和Z轴平移台，然后去掉t_β刀具；

7)旋转B轴β角度，并采用t_α刀具进行切削，各切削线之间的距离为h_a，从而完成整个微棱镜模具的制作。