超精切削微纳成形刀具的特点与应用（二）

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　　UPC微纳成形刀具

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　　迄今为止，三维微成形加工通常是指微机械加工以及半导体制造技术(如光刻加工法、离子束加工法等)。这些加工方法有其不足之处，如难以获得光滑的曲面，这是由它们的成形特点所决定的，因为倾斜平面和曲面都是通过步进逼近而成形的。与此相反，基于超精金刚石切削刀具的三维微成形加工的切削和成形过程都是由锋利的切削刃来完成的，因此能够获得光滑的倾斜平面或曲面。此外，我们的刀具还具有经改进了的特性，如具有非常高的形状精度。另外一个优点是增加了材料的选择范围。

　　由于具有以上特点，近年来对这种刀具的需求一直在不断增长，它不仅用于光电基础零部件的加工，而且在微机电系统(MEMS)、微机械以及生物医学领域都有需求。我们已经成功开发了3种类型的微纳成形刀具，以下将介绍其成形加工实例。

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　　UPC纳米矩形立铣刀

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　　纳米矩形立铣刀用于超细自由曲面槽型的成形加工。我们已经开发出世界上最小级别的、回转半径仅为φ30?m的单晶金刚石立铣刀。如上所述，纳米立铣刀的刀尖是通过对单晶金刚石进行超精抛光加工而制成的，切削刃非常锐利、平直和耐磨。这种刀具预期可应用于光学元件、医疗芯片以及微机械零件等包含三维曲线的槽型加工。

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　　UPC纳米矩形立铣刀成形加工实例

　　使用纳米立铣刀和回转半径200?m的刀具对模具进行三维铣削加工而形成超细槽的加工实例清楚表明，成形刀具的运动通过刀具被精确复映到被加工工件上，而且没有形成任何毛刺。槽底表面粗糙度(P-V值)达到了101nm。

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　　UPC纳米球头立铣刀

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　　在与IT(信息技术)相关的行业领域中，用于高速大容量信息的基础元件发展很快。其中一种技术就是微透镜阵列。该阵列结构由一系列按三维尺度集成的凸透镜和凹透镜组合而成。近年来，该透镜阵列被应用于光通讯和液晶投影屏。我们开发的UPC纳米球头立铣刀可用于实现三维透镜表面和自由曲率表面的加工(如加工制造微透镜阵列的模具)。

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　　我们已经开发出世界上最小级别的刀尖圆弧尺寸(R＝30?m)，并能制造出达到世界最高水平的切削刃圆弧轮廓度(50nm刀尖)。利用这种刀具，就有可能实现具有纳米精度的三维形状成形加工。

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