[实用新型]用于加工菲涅尔花纹的刀具

说明书

技术领域

本实用新型涉及光学元件技术领域，具体涉及一种用于加工菲涅尔花纹的刀具。

背景技术

菲涅尔微光学结构元件具有体积小、质量轻、易集成的特点，在军用及民用工业领域有着广阔的应用前景，目前其加工方法有电子束写技术、激光束写技术、光刻技术、蚀刻技术、沉积和影像蚀刻技术、LIGA技术、复制技术、镀膜技术和高速铣削技术等。各加工方法均有着其各自的局限性，（1）光刻技术：由于视场深度的限制，仅限于二维结构和小深宽比三维结构的加工；（2）采用牺牲层蚀刻技术，虽然可以实现准三维加工，但易使材料产生内应力，影响最终的机械性能，且蚀刻技术受材料晶向影响，加工准确性差，被加工表面质量差；（3）LICA技术：LIGA工艺须使用昂贵、稀有的高准直度的X射线光源，其成本比光刻设备还要高许多，一般实验室和企业都很难负担得起，同时，从原理上讲，LIGA工艺很难在曲面基底上加工三维结构。而其它的一些微制造技术，如沉积等一般均为平面工艺，很难适应三维结构的加工。（4）电子束写、激光束写技术效率低，难以进行批量生产；（5）复制技术，包括热压成型法，模压成型法和注射成型法等，是一种适于批量生产的低成本技术，但要求其模具具有较高精度和耐用性；（6）高速铣削技术，其加工精度高，但对于齿形的尖角加工却无能为力，会产生略大于刀具半径的自然加工圆角，虽理论上刀具越小加工圆角越小，但越小的刀具加工难度越大，刀具刚强度越小，加工效率越低，刀具切削寿命越短，加工成本越高。

实用新型内容

本实用新型提供一种用于加工菲涅尔花纹的刀具，能够解决上述问题。

本实用新型实施例提供一种用于加工菲涅尔花纹的刀具，包括刀杆及设于刀杆上方的刀头，所述刀头为具有四个侧壁的锥体，该锥体顶点为刀头的刀尖，该锥体的四个侧壁分别为刀头的前刀面、后刀面、副后刀面及侧刀面，前刀面正对副后刀面，后刀面正对侧刀面；所述前刀面表面镶嵌一层厚度Н为0.2mm～0.8mm的金刚石，前刀面与侧刀面由上至下向刀头内侧倾斜分别与过刀尖的垂线形成第一负偏角λ和第二负偏角ψ；副后刀面自刀尖至刀头根部由两不同斜率的第一斜面和第二斜面衔接组成，第一斜面的斜率小于第二斜面的斜率；后刀面底边由前刀面至副后刀面向侧刀面倾斜形成后刀面倾角γ。

优选地，所述第一负偏角λ和第二负偏角ψ的角度范围均为1～5°。

优选地，所述第一负偏角λ的角度为3°。

优选地，后刀面与侧刀面衔接的刀尖位置设有刀尖圆角。

优选地，所述后刀面根部的宽度L＞齿尖对应宽度I，后刀面倾角前刀面两侧边构成的刀尖夹角β＜α_min-ψ；第二斜面的斜率第一斜面的斜率tanθ＞0且第一斜面在水平面上的投影长度d≤I×sin(90°-γ)；其中，干涉点半径R’=r_min+A_max×tan(β+ψ)；r_min，R_min分别对应为欲加工的菲涅尔花纹中距离花纹圆心点最近的齿槽的槽底和齿尖距离该圆心点的半径值，且r_min＜R_min；A_max为欲加工的菲涅尔花纹中深度最大的齿槽的槽深度；α_min为欲加工的菲涅尔花纹中具有最小夹角的齿槽远离花纹圆心点的侧壁与竖直方向所成的夹角。

上述技术方案可以看出，本实用新型实施例中的刀具与现有刀具相比，刀尖强度得到大幅提升，前刀面和侧刀面均向内侧倾斜一定角度，前刀面的负偏角能够让切屑更好的排出，不致使切屑的扰动或回流而刮伤工件的已加工表面，侧刀面的负偏角是为了与加工表面产生一定的避空而设的，刀尖是主要承受切削的主要部分，使得整个刀头的切削强度大幅加强，前刀面的刀刃锋利度进一步提升，提升了加工花纹的精细程度，而且副后刀面能够保证加工过程中不碰触工件的已加工面，使得加工的花纹质量得以进一步提升。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本实用新型实施例1中刀具的立体结构示意图；

图2是图1中M部分的放大示意图；

图3是本实用新型实施例1中刀具另一角度的立体结构示意图；

图4是本实用新型实施例1中刀头部分正对后刀面的侧视结构示意图；