[发明专利]一种加工菲涅耳透镜的金刚石刀具的设计方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及超精密加工技术，具体说就是一种加工菲涅耳透镜的金刚石刀具的设计方法。

(二)背景技术

超精密车削加工菲涅耳结构时通常使用带有圆弧刃的金刚石刀具，根据切削原理，刀具的刃形将会复印在加工工件上，这将会降低菲涅耳透镜的光学效率，且刀尖圆弧半径越大，光能损失越大。

此外，常规金刚石超精密车削加工菲涅耳透镜结构时，菲涅耳透镜的球面、非球面结构是靠机床的多个轴进行插补后完成的，存在一定的原理性加工误差。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于金刚石超精密车削加工菲涅耳透镜的金刚石刀具设计方法。

本发明是这样实现的：在进行金刚石刀具设计时，需要设计的主要参数有偏角θ，刀尖角，刀尖圆弧半径R_t和刀尖过渡半径R_m。

偏角θ的设计原则主要是保证当加工最外环带的阶梯面时，不能发生干涉；刀尖角的设计原则是一方面保证在加工最外环带的球与阶梯面连接处时，不发生干涉，另一方面保证刀具刀尖的强度；刀尖圆弧半径R_t，和刀尖过渡半径R_m设计时主要考虑的因素是刀尖圆弧半径会影响菲涅耳透镜的衍射效率。其金刚石刀具的参数是这样设计的：

假设要加工的菲涅耳透镜的尺寸参数为：焦距f，工件直径D，设计光波长λ₀，相位深度因子M，介质折射率n，则根据菲涅耳透镜相关设计公式可得：

可加工环带数m=(D2)22Mλ0f]]>

最大浮雕深度h=Mλ0Δn0]]>

第m环带的环带半径rm=2mMλ0f+(mMλ0)2]]>