为了提高国内大尺寸光学微结构薄膜的光学级模具制造水平,打破国外在辊筒模具超精密加工装备的垄断,完成了国内首台套大尺寸光学微结构辊筒模具超精密机床的设计、集成以及典型微结构工艺的研究工作。首先,根据辊筒模具表面微结构加工工艺的特点,分析了辊筒模具超精密机床的关键技术并完成了机床结构与运动控制系统设计。在机床系统集成后,完成了运动控制系统的调试。直线轴执行阶梯运动完成了直线轴运动分辨率的测试。其次,通过准直仪和激光干涉仪完成了机床关键轴系的直线度及定位精度的测试和补偿。最后,采用多步切削法切削实验,以降低毛刺高度为目标,完成了V槽阵列的加工工艺参数优化。经测试,该超精密加工机床的直线运动分辨可达到5nm,直线轴的双向定位精度均优于1μm/1 100mm;采用多步切削法加工V槽阵列,最后一次切削深度建议在1~2μm,可以获得合格的V槽阵列。 例如，增亮膜作为液晶显示面板背光模组中最关键的部件之一本文由公司网站滚圆机网站 转载中国知网整理! http://www.gunyuanjixie.com，为Ｖ型槽阵列结构，其最小节距要求为２０μｍ，节距误差要求小于±０．２μｍ，表面粗糙度Ｒａ要求小于１０ｎｍ［１１］。基于以上要求，本文详细分析了辊筒模具超精密加工机床系统的设计思路，机械结构布局-电动数控滚圆机滚弧机张家港不锈钢滚圆滚弧机并进行了机床调试与检测；通过微结构工艺优化实验，获得了高质量的微结构阵列。２辊筒模具超精密机床系统设计与集成调试２．１机床结构设计辊筒模具超精密加工机床的结构如图１所示。机床结构采用Ｘ－Ｚ－Ｂ－Ｃ四轴联动方案。Ｘ、Ｚ轴为直线运动轴，Ｂ轴为角位移闭环控制的回转轴，Ｃ轴既可以实现精确角位移定位又可以作为主轴高速转动。辊筒模具为空心圆柱结构，尺寸和重量较大，需要对其双端夹持。因此，机床具有两套主轴系统———头架主轴和尾架主轴。图１辊筒模具超精密的机床机械结构布局辊筒模具的超精密加工对主轴部件提出了大承载、高刚度、高回转精度、高分辨率、发热量小、无爬行现象等要求。国外机床为了满足辊筒模具大承载的需求，均采用了液体静压轴承，但加工时需要冷却单元实时控制液压油温度，以避免油膜剪切引起过大温升造成的加工误差。而本文辊筒模具超精密机床两套主轴系统均选用小孔节流型气体静压主轴，对其设计参数进行了精确计算，气体静压润滑保证了主轴具有高回转精度、极低摩擦系数及无爬行的特性。加大转子直径，增大主轴的径机械结构布局-电动数控滚圆机滚弧机张家港不锈钢滚圆滚弧机本文由公司网站滚圆机网站 转载中国知网整理! http://www.gunyuanjixie.com