外文翻譯(中文)電鍍銅輥加工復雜的棱鏡模式

1、<p><b>　　中文3580字</b></p><p>　　電鍍銅輥加工復雜的棱鏡模式</p><p>　　Tae-Jin JE1, Sang-Cheon PARK2, Kang-Won LEE1, Yeong-Eun YOO1, Doo-Sun CHOI1,Kyung-Hyun WHANG1, Myung-Chang KANG3</p>

2、<p>　　1. Nano-Machining Laboratory Division of Nano-Mechanical Systems,Korea Institute of Machinery and Materials, 104, Sinseongno, Youseong-Gu, Daejeon, 305-343, Korea;</p><p>　　2. Nano-Mechatronics De

3、partment, University of Science and Technology,104, Sinseongno, Youseong-Gu, Daejeon, 305-343, Korea;</p><p>　　3. National Core Research Center for Hybrid Materials Solution, Pusan National University,98, Pu

4、sandaehang-no, Geumjeong-Gu, Busan, 609-735, Korea Received 2 March 2009; accepted 30 May 2009</p><p>　　出處：Transactions of Nonferrous Metals Society of China，Volume 19, Supplement 1, September 2009, Pages s2

5、88–s294</p><p>　　摘要：BLU（背光模組）是液晶筆記本計算機，移動電話，導航，以及大尺寸電視，PID（公共信息顯示）等的核心部分，為了液晶顯示器的光轉(zhuǎn)換效率，已經(jīng)在背光模組中使用兩片跌交放置的光學棱鏡薄膜。在這種情況下，會出現(xiàn)一些光干擾的現(xiàn)象，如莫爾條紋、光耦合等，造成了若干問題，如液晶顯示器低亮度，產(chǎn)生斑點和條紋。最近， 高亮度微復型棱鏡模式正在積極研究，以避免光干擾的現(xiàn)象的產(chǎn)生，提高光學效率

6、。在這項研究中，用高精密車床來加工微復型棱鏡薄膜。加工該模式的軋輥為 50，45，40，35，30，25，20，15，10和5微米的間距以及 25.0，22.5， 20.0，17.5，15.0，12.5，10.0，7.5，5.0和2.5微米的棱峰高度，軋輥長度為 2 000毫米，直徑為320毫米。電鍍銅輥和天然單晶金剛石工具用于加工棱鏡結(jié)構。用測力機來測量各個切削條件下的切削力。缺口和表面加工完成后，用掃描電鏡和顯微鏡進行分析。<

7、/p><p>　　關鍵詞：高精密車床、金剛石工具、電鍍銅輥、光學薄膜、復雜的棱鏡模式、光干擾現(xiàn)象</p><p><b>　　1簡介 </b></p><p>　　LCD（液晶顯示器）是目前很受歡迎一般的顯示設備，如筆記本計算機，掌上計算機，液晶電視和PID（公共信息顯示）。因此，近年來，液晶得到了迅速發(fā)展和廣泛使用[1]。由于液晶顯示器本身不能夠

8、發(fā)光，BLU（背光模組）包括燈，反射板和 幾種需要光學薄膜[2-3]。尤其是模組膜材為其核心的光學元件。一般 光學棱鏡薄膜具有單一棱峰結(jié)構。目前光學棱鏡片已經(jīng)采用兩片跌交的放置方式被使用[4-5]。但是，跌交使用兩片單一棱鏡間距的棱鏡片會產(chǎn)生干擾現(xiàn)象產(chǎn)生而帶來一些問題，如莫爾條紋、光耦合等。光的干擾現(xiàn)象最終會導致燈光分布不均勻、亮度低。 因此，通過對模組中光學薄膜的積極研究進展來減少光的干擾現(xiàn)象 [ 6-7]。結(jié)構復雜的棱鏡薄膜的提出，

9、便是避免光干擾現(xiàn)象的解決方案之一 [8-9]。</p><p>　　為了生產(chǎn)光學薄膜，使用了有復雜棱鏡模式的主軸。主軸可以通過激光技術，微影制作， 加強技術，LIGA工藝技術和機械過程制造 [10-14]。大尺寸軋輥主軸以車床加工作為該方法的加工過程，為滿足群眾對顯示設備的需求[15-22]。在本文中，關于軋輥主軸加工復雜的棱鏡模式結(jié)果的報告。該加工的機理是研究有哪些被認為是屬于車床進程多線程的加工方法。和該加工

10、條件下使用的一步步切割進行了優(yōu)化。</p><p>　　2.軋輥主軸多線程加工棱鏡模式的機理</p><p>　　圖1顯示了加工機理的圖表，是一般的車床加工單一線程的方法。在這臺車床加工過程中，兩個、三個甚至多個線程可以由輥筒加工，通過在輥筒末端圓周上的不同位置上安放切削刀具來加以應用。該棱鏡模式的節(jié)距(p)與設置的單元（Pu）間距模式相同，在圖1（a）中顯示了相同的螺紋螺距。如圖1（b）

11、所示，設置單元的間距為兩倍棱鏡模式的節(jié)距。在軋輥圓周上第二個刀具起始的位置與第一個刀具起始的位置相反。三線程螺紋的方法如圖1（c）所示，設置單元的間距等于三倍的棱峰間距。而這三種不同的起始位置的刀具有一個120 °位置的差異。多線程的加工方法顯示在圖1（d）中。進料間距是棱峰間距乘以線程的數(shù)量。該階段為相位差加工方法的一些數(shù)學表達式顯示在式（1）-（3）。</p><p>　　PU = N 

12、5; P （1）</p><p>　　θ= 360°/ N (2)</p><p>　　α= tan-1 （π×D/PU） (3)</p><p>　　也就是說，在輥筒（θ）圓周上刀具的起始位

13、置是除以線（N）的數(shù)量。線程或刀具進程的角度（α）計算方法為輥筒周長除以刀具進程間距的反正切函數(shù)。</p><p>　　復雜的棱鏡圖案所包含的不同間距如圖2所示。起始位置的每個線程（θn）需要首先被定義用于加工某個復雜的棱鏡模式。第1棱鏡（①）棱峰頂點到第n個棱鏡（n）棱峰頂點的距離每一個節(jié)距（P'n）的總和，如公式（4）所示。加工復雜棱鏡模式的每一條螺紋的起始位置定義為，從第一個棱峰頂點到第n個棱峰頂點

14、的長度除以機床進程的間距。如公式（5）所示。</p><p>　　此研究設計模式如圖3所示。微棱鏡模式的一個設置單元是被設計成具有不同的棱峰間距及棱峰高度。其中，棱峰間距分別為：50、45、40、35、30、25、20、15、10和5微米。棱峰高度分別對應為：25.0、22.5、20.0、17.5、15.0、12.5、10.0、7.5、5.0和2.5微米。微棱鏡這種包含不同棱峰間距及棱峰高度的設置單元在1200毫

15、米的長度上重復出現(xiàn)，微棱鏡模式設置的單位是275微米，棱鏡的設計角度為90 °。</p><p>　　圖1 使用車床加工過程多線程機制：</p><p>　?。╝）單一線程 （b）雙線程 (c)三線程（d）多線程</p><p>　　圖2 復雜棱鏡模式加工工藝示意圖</p><p>　　圖3 復雜棱鏡模式間距的設計</p&

16、gt;<p><b>　　3 加工系統(tǒng)和條件</b></p><p><b>　　3.1 實驗系統(tǒng)</b></p><p>　　軋輥主軸加工微棱鏡模式的處理系統(tǒng)見圖4。該系統(tǒng)的規(guī)格見列表1。此系統(tǒng)是基于高精密機床的基礎上形成的。其中靜壓軸承被做為兩個C軸用于該系統(tǒng)中。Z軸和X軸是由線性的馬達驅(qū)動。測力計（奇石-9256C2）是用來

17、測量切削力，真空抽吸設備的安裝是為了吹走刀架后面切下的碎屑。</p><p>　　圖4 高精度軋輥機械加工系統(tǒng)</p><p>　　空白的軋輥主軸如圖5（a）所示. 軋輥主軸的長度為2 000毫米，直徑為320毫米，質(zhì)量約350公斤.軋輥上電鍍銅的厚度為1 000微米，關于軋輥電鍍銅的硬度大約是240Hv。 圖5（b）顯示是天然單晶金剛石刀具的尖端。該工具的角度為90 °，與微

18、棱鏡的設計模式的棱峰角度相同。</p><p>　　表1 軋輥機械加工系統(tǒng)的規(guī)格</p><p>　　圖5 軋輥主軸和刀具形狀（a）電鍍銅棍 （b）金剛石刀具</p><p>　　3.2試驗方法和條件</p><p>　　為了在軋輥主軸上加工微復型棱鏡模式，應用圖1（d）和圖6 的加工原理是很有必要的。總之，這是車床加工的一種加工機制，被劃

19、分為軋輥主軸回轉(zhuǎn)角度的多線程加工機理。刀具起始位置的計算如公式（5）所示，見于列表2。</p><p>　　圖7顯示了機械加工的進度及每個棱鏡模式的加工順序。這些棱鏡模式的加工是一步步通過切削加工的，如圖7 （a）所示。例如第八個棱鏡在第一次被加工完成，接下來棱鏡模式的加工順序為第八、第六、第十、第二、第四、第五、第九、第三、第七和第一棱鏡。如圖7（c）中所示。</p><p>　　圖6

20、 刀具在輥筒圓周上起始角度的示意圖</p><p>　　表2 刀具起始位置對應角度</p><p>　　圖7 加工條件示意圖（a）一步步切削 （b）間距的重疊 （c）加工的順序</p><p>　　表3 加工條件（主軸速度：300轉(zhuǎn)/分，加工進給速度：275微米/圈）</p><p>　　棱鏡模式在這個加工條件下的順序見于列表3。主

21、軸速度為300轉(zhuǎn)/分，加工進給速度為275微米/圈. 該機床進給間距，是由一組在每個加工機器通過一個線程單元間距。。第一次通過的切割深度為4.5微米，重疊的2微米間距被認為是第一次切削通過時切削深度與精準的棱峰角度所獲得的。切削深度以2.5微米的速度，一步一步的成線性增加趨勢。這種復雜的棱鏡模式一步步的從一次到十次的加工，主要是取決去每個棱鏡間距和每個棱鏡的高度。這種加工機理是使用已經(jīng)被確立起來的多線程機床加工方法。</p>

22、<p><b>　　4結(jié)果與討論 </b></p><p>　　4.1曲面棱鏡模式 </p><p>　　軋輥主軸如圖 8所示。為了觀察不同條件下大尺寸軋輥主軸加工復雜的棱鏡圖案（有機硅樹脂上重復的結(jié)構）。圖 9 顯示的圖像的重復模式。表面的微加工復雜的棱鏡模式顯示在圖 9（a）中。無缺陷的棱鏡表面加工有毛刺般的微結(jié)構是很令人滿意的。 微復型棱鏡模式截面

23、圖如：圖 9（b）所示。通過顯微鏡量測所加工的棱鏡節(jié)距及棱峰高度并比較與棱鏡設計模式形狀的區(qū)別。特別是，成功加工出最小間距為 5μm的棱峰。由此可見，微復型棱鏡模式可被加工。</p><p><b>　　4.2切削力 </b></p><p>　　根據(jù)每一個切削深度量測的切削力，繪制的曲線圖如：圖 10所示。切削力的傳遞隨切削區(qū)域及切削深度的一步步加深而增大的，且切削

24、力是以恒定的速度增加的。換言之，切削力的增加與切削的面積以及切削的深度是成正比例關系的。然而，切削力隨切削力增長率的減少而減少，切削力切削區(qū)域之間的第九和第十合格通過率下降。</p><p><b>　　4.3切屑 </b></p><p>　　通過掃描式電子顯微鏡觀察切削芯片的特征，如：圖 11所示。每個芯片創(chuàng)建為流動類型。光滑的表面形式在摩擦表面的外面。微褶皺是呈

25、現(xiàn)在芯片的里面，如：圖 11（a）所示，該芯片是在第一道切削工序下制造的，部分芯片的特征是三角形的，這和切削工具的特征很相似。圖11（b）顯示的是切削加工第二道第九道工序所產(chǎn)生芯片的特征，V形是由芯片內(nèi)部產(chǎn)生的，板形是由芯片外部產(chǎn)生的，主要是因為芯片與刀具表面的摩擦。 圖 11（c）顯示的是芯片在第十道工序下的切割圖片。單從上述結(jié)果來看，光滑的表面加工及加工條件的考慮，對一般的機械加工工藝都是適用的。</p><p&

26、gt;　　圖8 軋輥主軸（直徑320毫米，長度1500毫米）</p><p>　　圖9 加工模式的結(jié)果（a）加工模式的表面圖（b）加工模式的截面圖</p><p>　　圖10 切削區(qū)域、切削力及切削深度對應關系的圖表</p><p>　　圖11 微棱鏡模式的芯片的加工方式（a）第一道切削下的芯片</p><p>　?。╞）第二到第九道切削下

27、的芯片（c）第十道切削下的芯片</p><p><b>　　5結(jié)論 </b></p><p>　　1）該研究是根據(jù)加工間距分別為為50，45，40，35，30，25，20，15，10和5 微米、棱峰高度分別為 25.0，22.5，20.0，17.5，15.0，12.5， 10.0，7.5，5.0和2.5微米的微復型棱鏡模式來完成的。 </p><p

28、>　　2）該機械加工機理是采用已經(jīng)確立的機床加工方法之一的多線程加工方法。機械加工是使用軋輥主軸圓周上不同位置對應固定的刀具作為加工的方法。加工條件是采用一步步的切削方法進行優(yōu)化的。 </p><p>　　3）大尺寸的有復雜棱鏡模式的銅鍍軋輥主機是通過機械加工的。而其表面、幾何精度、切削力和芯片需要經(jīng)過審議和分析。 </p><p>　　4）這一研究成果可用于加工軋輥主機和生產(chǎn)高效率

29、的復雜棱鏡模式的光學薄膜。</p><p>　　參考文獻 [1] JAFRI R, HASAN W, SHAHZAD M. Current trends in electronic display technology[J]. Journal of Information and Communication Technology, 2008, 2(1): 68?75.</p><p>　

30、　[2] MIN J H. Backlight unit: USA 0130880[P]. 2004?07?08.</p><p>　　[3] YANAGI E, FUKUNISH T, SHOJI O. Back lighting device for a liquid crystal panel: USA 4937709[P]. 2001?01?02.</p><p>　　[4] SH

31、IM Y S, CHO S M. Prism sheet of back light unit for LCD: USA 0097708[P]. 2007?05?03.</p><p>　　[5] WANG K H, LIN D, KO Y C. Luminance enhancement optical substrates: USA 0049451[P]. 2008?02?28.</p><

32、;p>　　[6] WANG K H, LIN C, KO D Y C. Moire reducing optical substrates with irregular prism structures: USA 0010594[P]. 2007?01?11.</p><p>　　[7] NEMOTO A, SASUGA M. LCD having a pattern for preventing a wa

33、vy brightness irregularity at the edges of the screen due to drive elements or tape carrier packages: USA 6456344[P]. 2001?01?02.</p><p>　　[8] CAMPBELL A B. Optical film: USA 7278771[P]. 2001?01?02.</p>

34、;<p>　　[9] NILSEN R B. Retroreflective prism structure with windows formed thereon: USA 5565151[P]. 2001?01?02.</p><p>　　[10] DAVIES M A, EVANS C J, PATTERSON S R. Application of precision diamond mac

35、hining to the manufacture of micro-photonics components[C]//Collection of Scientific Conference. 2003: 94?108.</p><p>　　[11] RIZVI N, GREUTERS J, DALLIMORE J. Laser micromachiningnew techniques and developme

36、nts[C]//Collection of Scientific Conference. 2000: 278?287.</p><p>　　[12] CHO K H, YOON K H. Direct surface forming—New polymer processing technology for large light guide of TFT-LCD module[J]. Korea-Austral

37、ia Rheology Journal, 2003, 15(4): 167?171.</p><p>　　[13] KIM J S, KO Y B, HWANG C J. Fabrication of micro injection mold with modified LIGA micro-lens pattern and its application to LCD-BLU[J]. Korea-Austral

38、ia Rheology Journal, 2007, 19(3):165?169.</p><p>　　[14] OK C H, HAN J M. The study of high brightness prism patterned LGP using optical simulation analysis[J]. Transactions on Electrical and Electronic Mater

39、ials, 2007, 8(4): 178?181.</p><p>　　[15] CHAU C W, LERNER J M. Method of making liquid crystal display system: USA 5735988[P]. 2001?01?02.</p><p>　　[16] WU C H, LU C H. Fabrication of an LCD lig

40、ht guide plate using closed-die hot embossing[J]. Journal of Micromechanics and Microengineering, 2008, 18: 035006.</p><p>　　[17] AKIYAMA T, KATO S. Precision roll turning lathe: USA 0011132[P]. 2008?01?17.&

41、lt;/p><p>　　[18] PAKRER J R, MCCOLLUM T A. Methods of making a pattern of optical element shapes on a roll for use in making optical elements on or in substrates: USA 0135273[P]. 2004?07?15.</p><p>

42、;　　[19] OLCZAK E, LIANG E W. Method and apparatus for fabricating a light management substrates: USA 0120136[P]. 2004?06?24.</p><p>　　[20] HAYASHI S R, MEYERS M M. Method of aligning a cutting tool:USA 01137

43、13[P]. 2007?05?24.</p><p>　　[21] CHOI D S, JE T J, YOO Y E, YOON J S. A study on the high aspect ratio pattern roll master fabrication technologies[C]//European Society for Precision Engineering and Nanotech

44、nology International Conference. Zurich, 2008.</p><p>　　[22] PARK S C, JE T J. A study on micro prism pattern roll master processing using cutting method of multiple screw thread[C]//The Korean Society of Ma