[发明专利]一种微纳结构辊筒模具加工与压印成形机床及其控制方法

说明书

本发明公开了一种微纳结构辊筒模具加工与压印成形机床及其控制方法，两个硬质材料纳米压印装备和两个软质材料纳米压印装备安装在旋转底座的安装板上，旋转底座可带动主轴箱、软质材料纳米压印装备以及硬质材料纳米压印装备旋转，四个压印装备上的动力输入端与主轴箱上的动力输出轴相连，通过主轴箱提供旋转驱动力，X向液体静压导轨安装在Z向液体静压导轨上，X向液体静压导轨上有两个滑板，用于安装双刀架的两个刀具系统。本发明将超精密加工技术与纳米压印技术相结合，实现了柱面模具一次装夹后同时进行加工与使用，避免了二次装夹误差，可以在加工完模具之后四个方向同时进行压印，保证机床根据加工者的实际需求进行多样化加工。

技术领域

本发明设计属于机械制造技术领域，具体涉及一种微纳结构辊筒模具加工与压印成形机床及控制方法。

背景技术

超精密加工技术与纳米压印技术是微纳结构加工的两种关键技术。超精密加工在国家的前沿科学技术领域占有举足轻重的地位，与电子领域、传感器、光学及计算机等多领域交叉，已成为许多尖端技术产品加工中不可或缺的关键技术之一。

纳米压印技术是利用纯机械复刻将模板上的微纳结构复刻到基底上，实现所需微纳结构的转移，该技术凭借其高分辨率、高效率及低成本的优点，提出以来引起了科学界的广泛关注，目前已广泛应用于高精密存储、光学、电子、太阳能电池、传感器等领域。

目前利用车铣的加工方法加工微纳沟槽结构模具是制造微纳表面结构零件的有效方法，但是加工完的模具在使用时存在二次装夹误差，对压印精度产生一定影响。

发明内容

本发明为解决超精密加工机床完成模具加工后取下并转移到纳米压印装置后，受环境改变和二次装夹误差的影响，导致加工质量不理想的问题，提出了一种微纳结构辊筒模具加工与压印成形机床及其控制方法，可在一次装夹和同一环境下完成微纳结构的加工和使用模具进行压印两项工作，并且可以同时在四个方向输出完全对称的旋转驱动，在四个方向同时进行纳米压印，满足多种材料的多样化加工需求，对产品的加工生产具有重要意义。

本发明的目是通过以下技术方案实现的，结合附图：

一种微纳结构辊筒模具加工与压印成形机床，包括机床底座1、旋转底座2、软质材料纳米压印装备3、主轴箱4、硬质材料纳米压印装备5、双刀架6、X向液体静压导轨7、X轴扭轮摩擦传动系统8、Z向扭轮摩擦传动系统9、Z向液体静压导轨10；

所述旋转底座2包括旋转台212及驱动机构，旋转台212转动连接在机床底座1的上表面并通过驱动机构驱动旋转台212旋转；

所述主轴箱4、两个软质材料纳米压印装备3以及两个硬质材料纳米压印装备5均固定在旋转台212上，主轴箱4固定在旋转台212中间位置，两个软质材料纳米压印装备3对称布置在主轴箱4两侧，两个硬质材料纳米压印装备5对称布置在主轴箱4另外两侧；主轴箱4四个侧面中每个侧面伸出两个输出轴，分别与两个软质材料纳米压印装备3和两个硬质材料纳米压印装备5驱动连接；

所述Z向液体静压导轨10布置在机床底座1一侧，Z向扭轮摩擦传动系统9安装在Z向液体静压导轨10上，用于驱动Z向液体静压导轨10的Z向滑台1003沿Z向进行直线运动；

所述X向液体静压导轨7安装在Z向液体静压导轨10的Z向滑台1003上，X轴扭轮摩擦传动系统8安装到X向液体静压导轨7上，用于驱动X向液体静压导轨7的两个X向滑台702沿X向进行直线运动；

所述双刀架6中包括两个结构相同的刀具系统，两个刀具系统分别固定在X向液体静压导轨7的两个X向滑台702上，且双刀架6高度与所述软质材料纳米压印装备3或硬质材料纳米压印装备5适配，可进行配合作业；

Z向液体静压导轨10的Z向滑台1003以及X向液体静压导轨7X向滑台702上分别安装有激光干涉仪，用于机床位置精度的检测。