[发明专利]微槽阵列加工机床及微槽阵列加工方法

说明书

本发明提供一种微槽阵列加工机床及微槽阵列加工方法，通过移动安装刀具的刀架及所述刀具的旋转，在工件表面上加工形成阵列的微纳结构，使得在所述微槽阵列加工机床不需要增加Y轴方向的平移运动轴，仅通过X轴方向及Z轴方向的移动及旋转轴的转动即能加工阵列的微纳结构，从而拓展了该加工机床的应用以及降低了工件表面微纳结构的加工成本。

技术领域

本发明涉及微纳结构加工技术领域，尤其涉及一种微槽阵列加工机床及微槽阵列加工方法。

背景技术

微纳结构一般是指具有规则几何形状且成阵列分布的微米级或者纳米级的微观结构。不同的微纳结构的几何形貌及排列方式决定了表面所承载的功能，如超润滑、减阻、增加光程、存储信息等。微槽结构阵列的卓越性能使其广泛应用于通讯、光电子以及仿生等领域。比较典型的应用如用于增加光学反射的金字塔结构阵列、用于存储信息的深沟槽微结构阵列等。

为了实现微纳结构的加工制造，通常需要机床有X、Y、Z轴三个方向平行移动及转动轴的转动的运动配合。然而，一般超精密车削机床只能实现X轴方向及Z轴方向两个方向的平移运动和转动轴的旋转运动，使其无法实现微纳结构的加工。并且，在超精密车削机床上增加用于实现Y轴方向移动的运动轴需要很高的成本。

发明内容

本发明提供一种微槽阵列加工机床及微槽阵列加工方法，以实现在机床Y轴方向的运动轴缺配的条件下仍然能够在所述工件表面上形成微纳结构。

所述微槽阵列加工机床，用于在工件表面加工微纳结构。所述微槽阵列加工机床包括刀架及与所述刀架相对的工件架，所述刀架沿机床X轴方向移动，所述工件架沿机床Z轴方向移动；所述刀架包括一转动轴，所述转动轴的一个端面上安装有随所述转动轴转动的刀具承载盘，所述刀具承载盘上设有刀具，所述刀具相对于所述转动轴的轴线偏置设置，所述转动轴的轴线沿所述Z轴方向延伸；所述工件架上设有可带动所述工件转动的微动转台，所述工件固定于所述微动转台上并与所述刀具相对，所述转动轴转动的同时所述刀架沿着所述X轴方向进行配合移动、工件架沿所述Z轴方向移动，进而带动刀具在所述工件表面加工出交错的直线槽，以通过所述交错的直线槽围成所述微纳结构。

其中，所述工件架上设有所述微动转台的数量为两个，且两个所述微动转台沿所述X轴方向间隔设置，所述转动轴的端面上安装的刀具有两个，两个所述刀具相对所述转轴的旋转中心对称设置，每个所述刀具分别与一个所述微动转台对应。

其中，所述刀具承载盘的中心与所述转动轴的旋转中心重合；所述刀具安装于所述刀具承载盘上并与所述刀具承载盘的中心间隔，所述刀具承载盘上还设有配重件，所述配重件与所述刀具以所述刀具承载盘的中心对称。其中，所述微动转台包括固定台、层叠于所述固定台上的旋转台及调节部，所述固定台固定于所述工件架上，所述调节部用于调节所述旋转台相对所述固定台进行转动，所述工件设于所述旋转台上。

其中，所述微槽阵列加工机床包括沿所述X轴方向设置的第一导轨及沿所述Z轴方向设置的第二导轨，所述刀架与所述第一导轨滑动连接并沿所述第一导轨进行移动，所述工件架与所述第二导轨滑动连接并沿所述第二导轨进行移动。

其中，所述刀具为尖刀，包括两个呈角度的刀刃，两个刀刃相交形成刀尖，所述刀具在所述工件上加工出的所述直线槽的截面为V型。

本发明一实施例中，所述微槽阵列加工方法包括：

第一步骤，将刀具与固定于微动转台上的工件进行对位；所述刀具的刀尖与所述转动轴的方向平行并朝向Z轴方向，所述工件的待加工面朝向所述刀尖方向。

第二步骤，将对位后的所述刀具移动至初始加工位置。

第三步骤，沿机床Z轴方向移动工件架以实现所述刀具的进刀，控制所述刀具转动，同时控制刀架沿机床X轴方向移动，以带动设于所述刀架上的刀具沿所述X轴方向进行移动，使所述刀具在所述工件的表面加工成一条第一直线槽，所述第一直线槽为直线，且所述第一直线槽的延伸方向为机床Y轴方向。