微金字塔阵列结构的精密铣削加工技术研究

为提升金属模具表面微结构的加工精度与效率,探讨在五轴联动加工中心进行精密铣削加工的工艺参数,选取铍铜材料进行微金字塔结构的精密铣削加工,分析切削加工3个关键工艺参数——主轴转速、进给速度以及轴向每刀切削深度对微金字塔阵列结构加工精度的影响规律。结果表明,轴向每刀切削深度对微结构加工质量影响最大,其次是主轴转速,而进给速度对加工质量影响不明显。因此,提出优先选择较小的轴向每刀切削深度分层进给、根据刀具及工件材料性能设定合适的主轴转速、采用较快的进给速度等优化加工参数的策略,以提升金属模具表面微结构的加工质量和效率。

微金字塔阵列结构的飞刀切削技术研究

微结构阵列光学元件的加工受到越来越广泛的关注,单点金刚石飞刀切削技术以高效率低成本且加工精度高的优势,逐渐应用于微结构的加工。本文主要研究飞刀切削微金字塔结构时,机床重复定位误差和循环加工引入的误差对微结构切削效果的影响,分析V槽切削时次沟槽产生的条件,研究抑制次沟槽产生方法,实验验证了可以通过控制切削深度大于最小切削深度来抑制次沟槽的产生。

铜镍合金微金字塔阵列模具线切割加工工艺研究

目的应用慢走丝线切割加工工艺,加工C71500铜镍合金的微金字塔阵列结构,获得高精度玻璃模压用模具。方法采用单因素工艺实验法研究脉冲宽度、脉冲间隔、走丝速度对加工表面质量及尺寸精度的影响。应用超景深三维显微镜、激光共聚焦显微镜以及电子显微镜对线切割后的微金字塔阵列模具尖点表面粗糙度和圆弧半径进行检测,并对微金字塔阵列模具尖点圆弧半径不均一性现象进行研究,通过综合优化得到最优工艺参数。结果加工后尖点表面粗糙度随脉冲宽度的降低而减小,随脉冲间隙的增大呈先减小后增大的趋势,随走丝速度的增大而减小。尖点圆弧半径随脉冲宽度的降低而减小,随脉冲间隙及走丝速度的增大而减小。经过综合优化,当脉冲宽度为6μs、脉冲间隔为14μs、走丝速度为6m/s时,微金字塔阵列模具尖点获得最低的表面粗糙度(Ra=9nm)和最小的尖点圆弧半径(5.41μm)。相比优化前,表面粗糙度降低60.9%,尖点圆弧半径减小53.0%。加工时电极丝与工件电极接触面积的变化,是导致慢走丝线切割后微金字塔阵列尖点圆弧半径不均一现象的主要原因。结论利用慢走丝线切割加工方法,可以在铜镍合金模具材料上加工出尖点圆弧半径均一的微金字塔阵列结构,同时可获得微米级尺寸精度和纳米级表面粗糙度。研究结果为慢走丝线切割加工铜镍合金微金字塔阵列结构提供了一定的参考。

薄膜光学微金字塔结构阵列的制备研究

为了解决薄膜光学微结构中等效折射率梯度分布的问题。本文研究了轮廓渐变的薄膜微金字塔结构阵列,分析了微金字塔结构的典型制备工艺,提出了一种单点金刚石车削,结合纳米压印与电感耦合等离子体刻蚀技术的制备方法。实验结果表明:单点金刚石飞切形成的金字塔结构单元的尺寸可以在1~10μm之间进行调控,切削5min可以形成直径12.5mm的微结构成型区域;纳米压印技术与电感耦合等离子体刻蚀方法的结合,实现了薄膜光学微金字塔结构阵列的制备。

氮化硅微金字塔结构化薄膜的分光特性研究

为研究氮化硅微金字塔结构化薄膜的分光特性,使用单点金刚石切削制备微金字塔结构,结合纳米压印技术制备氮化硅微金字塔结构薄膜,对其透射率与散射进行检测。通过对底面角度可变的氮化硅微金字塔结构化薄膜的近场光场分布展开仿真分析与实验研究,基于射线追踪方法建立数值仿真模型分析结构化薄膜的近场光场分布。研究结果表明:通过调整切削方向实现对微金字塔结构阵列底面角度0°～90°的控制,检测结果证明薄膜光学微金字塔结构化薄膜可以实现对光束传播方向与能量分布的调制,改变微金字塔结构的底面角度,可以让光波按照底角的设计传播,这一现象为微光电系统的光路设计提供了更广的自由度。

聚合物薄膜表面微结构的粉末热辊压成形工艺

利用卷对卷热辊压工艺连续、高效和粉末冶金成形技术精度高的优点,提出了一种在聚合物薄膜表面制备微结构粉末的热辊压成形工艺方法,构建了聚合物薄膜表面微结构粉末热辊压成形工艺试验系统并进行了粉末热辊压成形工艺试验,通过单因素试验研究了工艺参数(模具温度、辊压速度和辊压力)对成形质量的影响规律.结果表明,采用模具温度130~145℃,辊压速度0.2~0.8m/min和辊压力250~500N的粉末热辊压成形工艺参数,能够得到聚合物粉末充型完整的微金字塔阵列结构.

基于液相外延生长的集成式微探尖

阐述了用于超高密度光存储的集成式扫描近场光学显微术(SNOM)微探尖的液相外延选择生长方案,并给出了实验结果.此种微探尖,可直接生长在微型集成式SNOM传感器的垂直腔表面发射激光器(VCSEL)晶片出光口上,避免了探尖转移带来的探尖损坏、难以对准等技术难题.该制作过程具有重复性较好,设备简单、经济,实用价值较高等优点.