微细图案制作用振动切削装置的制作方法

1.本发明涉及微细图案制作用振动切削装置，更详细地，涉及可在切削刀片振动的过程中对加工工件的表面进行微细图案加工的微细图案制作用振动切削装置。


背景技术：

2.通常，为了向光学薄膜、功能材料、镜片等赋予适用自然仿制技术的优异的机械性质而广泛利用在材料的表面加工微细图案的方式。只是，最近这种微细图案加工需要微米级或纳米级的图案，从而具有在模具中形成精确的微细图案存在限制的问题。
3.作为用于解决这种问题的现有技术文献，在韩国授权专利公报第10-1170531号中公开了利用凸轮的辊的微细加工装置。只是，在这种现有的文献中，仅通过相对于加工工件表面的深度方向的振动进行加工，从而依然存在除二维形状之外无法形成复杂图案的问题。


技术实现要素：

4.技术问题
5.本发明为了解决如上所述的现有技术的问题而提出，本发明的目的在于，可以在加工工件的表面精确地加工多种波形的微细图案。
6.技术方案
7.本发明优选一实施例的微细图案制作用振动切削装置的特征在于，包括：切削部，可对加工工件的表面进行加工；以及震荡部，与上述切削部连接，用于产生振动，上述震荡部使对上述加工工件执行切削加工的切削部发生振动，以在上述加工工件的表面进行基于振动的图案加工。
8.发明的效果
9.通过上述技术方案，本发明具有如下的效果，可以在加工工件的表面精确地进行微细图案加工。
10.并且，本发明具有如下的效果，即，可通过基于二维振动和交轴振动的复合振动来在加工工件的表面稳定且以多种方式加工利萨如曲线及随机波形等多种形态的图案。
11.并且，本发明具有如下的效果，即，具有以与振动方向对应的方式施加弹力的弹簧部，使得切削刀片的位移迅速复原，由此可以高速进行表面加工。
附图说明
12.图1为示出在滚模加工机设置本发明第一实施例的微细图案制作用振动切削装置的状态的示意图。
13.图2为示出本发明第一实施例的切削部的结构的驱动机制的一例的概念图。
14.图3为示出本发明第一实施例弹性铰链部的形态的图，(a)部分为两侧面凹陷的弹性铰链部，(b)部分为一侧面凹陷的弹性铰链部的形态。
15.图4为示出本发明第一实施例的弹簧部的形态的图，(a)部分为线簧形态的弹簧部，(b)部分为板簧形态的弹簧部。
16.图5为示出使本发明第一实施例的切削刀片向加工工件的深度方向振动的切削部的结构的实施例的图。
17.图6为示出通过本发明第一实施例的切削部加工表面的加工工件的状态的图。
18.图7为示出本发明第二实施例的切削部的结构的驱动机制的一例的概念图。
19.图8为示出使本发明第二实施例的切削刀片向加工工件的长度方向振动的切削部的结构的实施例的图。
20.图9为示出通过本发明第二实施例的切削部加工表面的加工工件的状态的图。
21.图10为示出本发明第三实施例的切削部的结构的驱动机制的一例的概念图。
22.图11为示出使本发明第三实施例的切削刀片按振子运动的轨迹振动的切削部的结构的实施例的图。
23.图12为示出本发明第四实施例的切削部的结构的驱动机制的一例的概念图。
24.图13为示出本发明第四实施例的切削刀片按利萨如曲线、复合波形、随机波形等的波形振动的切削部的结构的实施例的图。
25.图14为示出通过本发明第四实施例的切削部加工表面的加工工件的状态的图。
具体实施方式
26.简单说明在本说明书中使用的术语，具体说明本发明。
27.在本发明中所使用的术语选择了考虑到在本发明中的功能并当前广泛使用的一般术语，这可根据本发明所属技术领域的普通技术人员的意图、惯例、新技术的问世等改变。因此，在本发明中所使用的术语并非为简单的术语名称，而是应以其术语所具有的含义和本发明中的整体内容为基础来定义。
28.在整个说明书中，当一个部分“包括”其他结构要素时，只要没有特别反对的记载，则意味着还可包括其他结构要素，而并非排除其他结构要素。
29.以下，参照附图，详细说明本发明的实施例，使得本发明所属技术领域的普通技术人员可以轻松实施本发明。但是，本发明可体现为多种不同的形式，而并不局限于在此说明的实施例。
30.包括对于本发明的技术问题、技术方案、发明的效果的具体事项包括在以下记载的实施例及附图中。参照与附图一同详细后述的实施例，本发明的优点、特征以及实现这些的方法将变得更加明确。
31.以下，参照附图，详细说明本发明的微细图案制作用振动切削装置。
32.参照图1至图6，本发明优选第一实施例的微细图案制作用振动切削装置包括：切削部200，可对加工工件50的表面进行加工；以及震荡部300，与上述切削部200连接，用于产生振动。而且，上述震荡部300可使对上述加工工件50执行切削加工的切削部200发生振动，以在上述加工工件50的表面进行基于振动的图案加工。
33.首先，上述切削部200及震荡部300设置在可适用基于滚模加工机、镜片模具机、整形机、刨床、开槽机、车床、车床、数控及超声波机等振动的微细图案加工的加工装置100。作为一例，参照图1，在如滚模加工机的加工装置100结合上述加工工件50并可以轴旋转，上述
切削部200及震荡部300与上述加工工件50相邻设置，从而可以对上述加工工件50进行加工。即，上述切削部200及震荡部300可用于能够适用基于振动的微细图案加工的多个领域。并且，上述加工工件50为了用在晶片或功能材料等而通过需要进行表面加工的材料形成。而且，基于本发明的微细图案制作用振动切削装置的表面加工为对上述加工工件50的表面的基于正玄波形、复合波形、利萨如曲线等振动的微细图案加工，可在产品的表面适用自然仿制技术。
34.接着，上述切削部200可通过上述震荡部300高速振动并在上述加工工件50的表面加工基于振动的微细图案。更详细地，上述切削部200包括：切削刀片210，以可切削上述加工工件50的方式在一端部设置尖端部，可通过上述震荡部300振动；弹性铰链部220，用于结合上述切削刀片210；以及弹簧部230，连接在上述切削刀片210的另一侧。
35.上述切削刀片210以与上述加工工件50的表面垂直的方式配置，一侧被上述弹性铰链部220固定。
36.并且，在固定上述切削刀片210并施力的情况下，上述弹性铰链部220发生弹性变形，使得上述切削刀片210可以振动。尤其，参照图3，如图3的(a)部分所示，上述弹性铰链部220呈两侧凹陷的形态，如图3的(b)部分所示，一侧面平坦，另一侧面呈凹陷的形态。
37.在此情况下，在如图3的(a)部分所示的形态的弹性铰链部220弯曲的情况下，可以向两侧施加相同的弹力。并且，当如图3的(b)部分所示的形态的弹性铰链部220向上弯曲时，可以施加比向下弯曲时更大的弹力。并且，上述弹性铰链部220可以引导通过上述震荡部300振动的切削刀片的振动方向。作为一例，参照图2，上述弹性铰链部220可固定上述切削刀片210的两侧来使上述切削刀片210仅向上方和下方振动。即，上述弹性铰链部220限制上述切削刀片210的启动方向，并可引导上述切削刀片210的振动方向。
38.并且，上述弹簧部230可施加与上述切削刀片210的振动对应的弹力，由此可以使上述切削刀片的复原速度变快。作为一例，参照图2，上述弹簧部230设置在上述切削刀片210的两侧下端部与上部加工装置100之间。而且，若通过上述震荡部300向上方移送上述切削刀片210，则上述弹簧部230向下方施加弹力，若向下方移送上述切削刀片210，则向上方施加弹力，通过上述方式，上述切削刀片210的位移可以迅速复原。在此情况下，上述弹簧部230可以为如图4的(a)部分所示的线圈形态，或如图4的(b)部分所示的板簧形态。呈板簧形态的弹簧部230可以向一方向轻松施加弹力，呈线簧形态的上述弹簧部230可以向两个方向轻松施加弹力。
39.接着，上述震荡部300设置在上述切削刀片210的下端部，用于产生振动，上述弹性铰链部220固定上述切削刀片210的两侧面，由此，上述切削刀片210可以往复直线运动。
40.即，上述切削部200以通过上述震荡部300朝向上述加工工件50的圆心直线往复的方式振动，从而可以向长度方向加工上述加工工件50的表面。
41.以下，在本发明第一实施例的微细图案制作用振动切削装置中，说明切削刀片210向上述加工工件50的深度方向振动并切削加工工件50的切削部200和震荡部300的结构。
42.首先，参照图5的(a)部分，呈板簧形态的弹簧部230a从上述切削刀片210的两侧面连接在加工装置100。并且，两侧凹陷的弹性铰链部220a配置在上述弹簧部230a的下部，从上述切削刀片210的两侧面连接在加工装置100。而且，上述震荡部300设置在上述切削刀片210的下端部并振动。
43.而且，参照图5的(b)部分，呈板簧形态的弹簧部230b从上述切削刀片210b的两侧面连接在加工装置100。并且，两侧凹陷的弹性铰链部220b配置在上述弹簧部230b的上部，从上述切削刀片210的两侧面连接在加工装置100。而且，上述震荡部300设置在上述切削刀片210的下端部并振动。
44.而且，参照图5的(c)部分，两侧凹陷的弹性铰链部220b从上述切削刀片210的两侧面连接在加工装置100。并且，呈线圈形态的弹簧部230c包围上述震荡部300。并且，上述震荡部300设置在上述切削刀片210的下端部并振动。
45.即，根据图5所示的上述切削部200和震荡部300的结构，上述切削刀片210的振动方向被引导并可向上述加工工件50的深度方向振动，通过上述弹簧部220，基于振动的复原速度可变快。即，上述弹性铰链部220可固定上述切削刀片210的两侧面，由此可以使上述切削刀片210向加工工件表面的深度方向振动。在此情况下，通过第一实施例的切削部200，上述加工工件50的表面可以被加工成如图6所示。
46.以下，在本发明第二实施例的微细图案制作用振动切削装置中，说明对于上述切削刀片410向上述加工工件50的长度方向振动并切削加工工件50的切削部400和震荡部300的结构的实施例。因此，与第一实施例重叠的结构引用第一实施例的说明。
47.参照图7，上述切削刀片410包括从上述切削刀片410的另一侧面突出的突出部411。并且，上述弹性铰链部420连接在上述突出部411的两侧面，上述弹簧部430设置在上述突出部411的相反侧。
48.作为一例，参照图8的(a)部分，呈板簧形态的弹簧部430a从上述切削刀片410的一侧面以与切削刀片410的侧面垂直的方式连接在加工装置100。而且，上述弹性铰链部420a从上述突出部411的两侧面连接在加工装置100。并且，上述弹性铰链部420a可追加设置在上述切削刀片410的下端部。而且，上述震荡部300连接在上述突出部411的端部并朝向上述切削刀片410的侧面振动。
49.而且，参照图8的(b)部分，呈板簧形态的弹簧部430b从上述突出部411的两侧面连接在加工装置100。而且，上述弹性铰链部420b从上述突出部411的两侧面连接在加工装置100。并且，上述弹性铰链部420b可追加设置在上述切削刀片410的下端部。而且，上述震荡部300连接在上述突出部411的端部并朝向上述切削刀片410的侧面振动。
50.而且，参照图8的(c)部分，呈线簧形态的弹簧部430c以包围上述震荡部300的形态连接在上述突出部411的端部。而且，上述弹性铰链部420c从上述突出部411的两侧面连接在加工装置100。并且，上述弹性铰链部420c可追加设置在上述切削刀片410的下端部。而且，上述震荡部300连接在上述突出部411的端部并朝向上述切削刀片410的侧面振动。
51.即，根据图8所示的上述切削部400和震荡部300的结构，上述切削刀片210的振动方向被引导并向左右振动，由此可以向上述加工工件50的长度方向振动。即，上述弹性铰链部420可固定上述切削刀片210的下端部和一侧，由此可以使上述切削刀片210向加工工件50的长度方向振动。在此情况下，通过第二实施例的切削部400，上述加工工件50的表面可以被加工成如图9所示。
52.以下，在本发明第三实施例的微细图案制作用振动切削装置中，说明对于上述切削刀片510按振子运动的轨迹振动并切削加工工件50的切削部500和震荡部300的结构的实施例。因此，与第一实施例重叠的结构引用第一实施例的说明。
53.参照图10，上述弹性铰链部520连接在上述切削刀片510的一侧面。并且，上述弹簧部530配置在上述弹性铰链部520的相反侧，在上述弹性铰链部520的下方或上方与上述切削刀片520的侧面连接。由此，上述震荡部300连接在上述切削刀片510的侧面并产生振动，上述弹性铰链部520固定上述切削刀片510的一侧，由此可以使上述切削刀片510按振子运动的轨迹振动。
54.作为一例，参照图11的(a)部分，呈板簧形态的弹簧部530a从上述切削刀片510的下部一侧面连接在加工装置100。并且，上述震荡部300设置在与上述弹簧部530a的相反侧对应的切削刀片510的另一侧面。而且，上述弹性铰链部520a设置在上述震荡部300的上部。
55.而且，参照图11的(b)部分，上述震荡部300连接在上述切削刀片510的下部一侧面。并且，呈线簧形态的弹簧部530b以包围上述震荡部300的形态与上述切削刀片510连接。而且，上述弹性铰链部520a设置在上述震荡部300的上部。
56.即，根据图11所示的上述切削部500和震荡部300的结构，若上述震荡部300发生振动，则通过上述弹性铰链部520，切削刀片510的中心部被固定，从而上述切削刀片510的尖端部可按振子运动的轨迹振动。
57.以下，在本发明第四实施例的微细图案制作用振动切削装置中，说明对于上述切削刀片610向x轴及y轴方向复合振动，从而根据波形，对加工工件50的表面可进行利萨如曲线及随机波形等多种形态的加工的切削部600和震荡部300的结构的实施例。因此，与第一实施例重叠的结构引用第一实施例的说明。
58.上述弹性铰链部620可固定上述切削刀片610的两侧面和下端部等，由此可以使上述切削刀片610通过基于交轴振动的复合振动按利萨如曲线及随机波形等的轨迹振动。
59.参照图12，上述切削刀片610包括从上述切削刀片610的两侧面突出的一对突出部611。而且，上述弹性铰链部620包括：一对第一侧面部铰链621，分别设置在上述突出部611的两端部；第一固定部件622，与上述第一侧面部铰链621连接；一对第二侧面部铰链623，分别设置在上述第一固定部件622的上端部和下端部；第一下端部铰链624，设置在上述切削刀片610的下端部；第二固定部件625，与上述第一下端部铰链624连接；以及一对第二下端部铰链626，分别设置在上述第二固定部件625的两侧面。并且，上述弹簧部630包括：x轴弹簧631，与上述第一侧面部铰链621连接，与上述切削刀片610垂直配置；以及y轴弹簧632，与上述第一侧面部铰链621连接，与上述切削刀片610水平配置。
60.作为一例，参照图13的(a)部分，上述x轴弹簧631a内置于上述加工装置100的内侧，用于支撑上述第一侧面部铰链621a。并且，在上述第一固定部件622的一面设置x轴震荡部300a。而且，在上述第一固定部件622的上端部和下端部设置第二侧面部铰链623a。并且，上述y轴弹簧632a沿与上述切削刀片610水平的方向设置在上述第一侧面部铰链621a。并且，在上述第二固定部件625的下端部设置y轴震荡部300b。而且，在上述第二固定部件625的两侧面设置上述第二下端部铰链626a。
61.并且，参照图13的(b)部分，上述x轴弹簧631b内置在上述加工装置100的内侧，用于支撑上述第一侧面部铰链621b。并且，在上述第一固定部件622的一面设置x轴震荡部300a。而且，在上述第一固定部件622的上端部和下端部设置第二侧面部铰链623b。并且，上述y轴弹簧632在上述第一侧面部铰链621b的上部与上述切削刀片610的一侧连接，向切削刀片610的垂直方向提供弹力。并且，在上述第二固定部件625的下端部设置y轴震荡部
300b。而且，在上述第二固定部件625的两侧面设置上述第二下端部铰链626b。
62.而且，参照图13的(c)部分，上述x轴弹簧631c内置在上述加工装置100的内侧，用于支撑上述第一侧面部铰链621c。并且，在上述第一固定部件622的一面设置x轴震荡部300a。而且，在上述第一固定部件622的上端部和下端部设置第二侧面部铰链623c。并且，上述y轴弹簧632包围上述y轴震荡部300b，向述切削刀片610的垂直方向提供弹力。并且，在上述第二固定部件625的下端部设置y轴震荡部300b。而且，在上述第二固定部件625的两侧面设置上述第二下端部铰链626c。
63.即，若上述x轴震荡部300a发生振动，则上述切削刀片610可向上述加工工件50的长度方向振动。并且，若上述y轴震荡部300b发生振动，则上述切削刀片610可向上述加工工件50的深度方向振动。
64.因此，根据上述x轴震荡部300a和y轴震荡部300b的振动图案，上述切削部600以多种形态的波形振动，从而可以在上述加工工件50加工多种图案。在此情况下，通过第四实施例的切削部600，上述加工工件50的表面可以被加工成如图14所示。
65.因此，根据本发明，本发明具有如下效果，可以在加工工件的表面精确地进行微细图案加工。
66.并且，本发明具有如下的效果，可通过基于二维振动和交轴振动的复合振动来在加工工件的表面稳定且以多种方式加工利萨如曲线及随机波形等多种形态的图案。
67.并且，本发明具有如下的效果，具有以与振动方向对应的方式施加弹力的弹簧部，使得切削刀片的位移迅速复原，由此可以高速进行表面加工。
68.以上记述的实施例在所有方面均是例示性实施例，而并非用于限定本发明，本发明的范围通过发明要求保护范围呈现，而并非通过上述详细说明，从发明要求保护范围的含义、范围及其等价概念导出的所有变更或变形的形态均属于本发明的范围内。
69.附图标记的说明
70.50：加工工件
71.100：加工装置
72.200：切削部
73.210：切削刀片
74.220、220a、220b、220c：弹性铰链部
75.230、230a、230b、230c：弹簧部
76.300、300a、300b：震荡部
77.400：切削部
78.410：切削刀片
79.411：突出部
80.420、420a、420b、420c：弹性铰链部
81.430、430a、430b、430c：弹簧部
82.500：切削部
83.510：切削刀片
84.511：突出部
85.520、520a、520b：弹性铰链部
86.530、530a、530b：弹簧部
87.600：切削部
88.610：切削刀片
89.611：突出部
90.620：弹性铰链部
91.621：第一侧面部铰链
92.622：第一固定部件
93.623：第二侧面部铰链
94.624：第一下端部铰链
95.625：第二固定部件
96.626：第二下端部铰链
97.630：弹簧部
98.631：x轴弹簧
99.632：y轴弹簧。

技术特征：
1.一种微细图案制作用振动切削装置，其特征在于，包括：切削部，能够对加工工件的表面进行加工；以及震荡部，与上述切削部连接，用于产生振动，上述切削部通过上述震荡部发生振动，以在上述加工工件的表面进行基于振动的图案加工。2.根据权利要求1所述的微细图案制作用振动切削装置，其特征在于，上述切削部包括：切削刀片，以能够切削上述加工工件的方式在一端部设置尖端部，能够通过上述震荡部振动；以及弹性铰链部，用于结合上述切削刀片，上述弹性铰链部能够引导通过上述震荡部振动的切削刀片的振动方向。3.根据权利要求2所述的微细图案制作用振动切削装置，其特征在于，上述切削部还包括连接在上述切削刀片的另一侧的弹簧部，上述弹簧部施加与上述切削刀片的振动对应的弹力，由此能够使上述切削刀片的复原速度变快。4.根据权利要求3所述的微细图案制作用振动切削装置，其特征在于，上述弹簧部呈板簧形态，从而能够向一方向轻松施加弹力。5.根据权利要求3所述的微细图案制作用振动切削装置，其特征在于，上述弹簧部呈线簧形态，从而能够向两个方向轻松施加弹力。6.根据权利要求2所述的微细图案制作用振动切削装置，其特征在于，上述震荡部连接在上述切削刀片的端部，用于产生振动，上述弹性铰链部固定上述切削刀片的两侧面，使得上述切削刀片能够向加工工件表面的深度方向振动。7.根据权利要求2所述的微细图案制作用振动切削装置，其特征在于，上述震荡部连接在上述切削刀片的侧面，用于产生振动，上述弹性铰链部固定上述切削刀片的下端部和一侧，使得上述切削刀片能够向加工工件的长度方向振动。8.根据权利要求2所述的微细图案制作用振动切削装置，其特征在于，上述震荡部连接在上述切削刀片的侧面，用于产生振动，上述弹性铰链部固定上述切削刀片的一侧，使得上述切削刀片能够按振子运动的轨迹振动。9.根据权利要求2所述的微细图案制作用振动切削装置，其特征在于，上述震荡部连接在上述切削刀片的侧面和下端部，用于产生振动，上述弹性铰链部固定上述切削刀片的两侧面和下端部，使得上述切削刀片能够通过基于交轴振动的复合振动来按利萨如曲线及随机波形的轨迹振动。10.根据权利要求2所述的微细图案制作用振动切削装置，其特征在于，上述弹性铰链部的两侧面呈凹陷形态。11.根据权利要求2所述的微细图案制作用振动切削装置，其特征在于，上述弹性铰链
部的一面平坦，另一侧面呈凹陷的形态。

技术总结
本发明涉及微细图案制作用振动切削装置，更详细地，包括：切削部，能够对加工工件的表面进行加工；以及震荡部，与上述切削部连接，用于产生振动，上述震荡部使对上述加工工件执行切削加工的切削部发生振动，以在上述加工工件的表面进行基于振动的图案加工。并且，根据本发明，本发明具有如下效果，可以在加工工件的表面精确地进行微细图案加工，可以提高发生振动的切削刀片的响应性。的切削刀片的响应性。的切削刀片的响应性。


技术研发人员：李承俊
受保护的技术使用者：李承俊
技术研发日：2021.11.30
技术公布日：2023/8/4