[发明专利]菲涅尔透镜制作刀具、加工方法以及菲涅尔透镜模芯制备方法

权利要求书

1.一种菲涅尔透镜制作刀具，其特征在于：所述的刀具（1）其刀尖处设有金钢石刀尖（11），该金钢石刀尖（11）设有左偏半圆弧（111）。

2.根据权利要求1所述的菲涅尔透镜制作刀具，其特征在于：所述刀具（1）的刀尖前角γ_p为0°，后角α_p为3°。

3.采用权利要求1或2所述刀具进行菲涅尔透镜制作的加工方法，其特征在于：使用所述刀具（1）进行菲涅尔形貌加工时，使用具有X轴、Z轴、B轴和C轴的车床，其中所述X轴和Z轴为平动轴，两者相互垂直水平的安装在车床的床身上，所述B轴为旋转轴，其安装在Z轴上与Z轴和X轴平面垂直，所述C轴为旋转主轴，其安装在X轴上并随X轴平动，且C轴与Z轴平行；所述刀具安装在B轴上，而待加工工件一端安装在在C轴上；加工时，根据菲涅尔形貌轮廓配合B轴旋转使刀尖摆动，同时Z、X、C轴联动，使刀具上的刀位点与菲涅尔形貌轮廓上的点重合，B轴旋转只改变刀具的方向，刀具中心位置不变，使得刀位点和刀触点位置不变。

4.根据权利要求3所述的加工方法，其特征在于：在所述菲涅尔形貌加工过程中，辅以激光加热，即在加工过程中，实时令激光焦点处于所述刀具（1）的半圆弧刀尖处。

5.采用权利要求1或2所述刀具进行菲涅尔透镜模芯制备方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一，模芯设计：根据菲涅尔透镜结构设置上下模芯，该透镜至少有一面为菲涅尔形貌结构；

步骤二，刀具及待加工工件安装：将所述刀具安装在车床的B轴，将待加工工件通过夹具安装在车床的C轴，并使待加工工件的旋转中心与 C轴的中心重合，使刀具的刀尖在Z轴方向，并指向待加工工件；而B轴为旋转轴，其安装在平动轴Z轴的导轨上，随Z轴进给；C轴为旋转主轴，其安装在平动轴X轴上，随X轴进给，C轴与Z轴平行；X轴与B轴垂直，刀具刀尖随B轴在X、Z轴组成的平面内旋转；

步骤三，待加工工件端面平整：精车待加工工件的加工端面，使加工端面平整；

步骤四，基底加工：如果菲涅尔形貌的齿底基底为平面，则跳过此步骤；如果菲涅尔形貌的齿底基底为曲面，则进行此步骤；具体为，车床导入对应的曲面基底的加工程序，在加工时，以X轴、Z轴两平动轴带动刀具拟合出待加工工件曲面基底的旋转母线，再配合主轴C轴带动待加工工件旋转，完成曲面基底的加工；

步骤五，菲涅尔形貌加工：在加工好的基底的基础上，进行菲涅尔形貌的加工；即车床导入对应的菲涅尔形貌轨迹的加工程序，并通过数控程序控制Z轴、X轴及辅助旋转B轴带动半圆弧刀具在空间中拟合形成一条轨迹，该轨迹为所述菲涅尔曲面其中一面完整的旋转母线；再配合主轴C轴带动待加工工件旋转，完成菲涅尔形貌加工。

6.根据权利要求5所述的菲涅尔透镜模芯制备方法，其特征在于：在加工过程中，启动激光加热装置，实时令激光焦点处于所述刀具的半圆弧刀尖处。

7.根据权利要求5所述的菲涅尔透镜模芯制备方法，其特征在于：所述待加工工件的加工端面上镀有NiP合金的镀镍层，所述菲涅尔形貌在该镀镍层上进行加工。

8.根据权利要求5所述的菲涅尔透镜模芯制备方法，其特征在于：所述步骤三之后，在平整后的加工端面上镀有NiP合金的镀镍层，后续加工在镍镀层上完成。

9.根据权利要求5所述的菲涅尔透镜模芯制备方法，其特征在于：所述步骤四之后，在加工成曲面基底的加工端面上镀有NiP合金的镀镍层，之后在镍镀层上完成菲涅尔形貌的加工。

10.根据权利要求5所述的菲涅尔透镜模芯制备方法，其特征在于：在加工过程中采用分次进给的方式，设定单次进给量，直至累计进给量达到基底设计高度或菲涅尔形貌设计深度。