大行程光栅刻划机及其刀具总成的制作方法

本发明涉及光栅刻划领域，特别是涉及一种大行程光栅刻划机的刀具总成。此外，本发明还涉及一种包括上述刀具总成的大行程光栅刻划机。

背景技术：

大行程光栅刻划机是用于制作大面积刻划光栅的精密机械装置。由步进工作台承载镀有金属膜层的光栅基底实现步进方向运动，与步进方向正交运动的刻刀在金属膜层上挤压形成光栅槽形，即刻划运动。步进工作台的运动行程决定了光栅刻划机垂直光栅刻槽方向能够制作的最大光栅尺寸，刻刀的运动行程决定了光栅刻划机沿光栅刻槽方向能够制作的最大光栅尺寸，制成了大面积光栅。

但是有时需要制作小面积的光栅，可以用大行程光栅刻划机制作小面积光栅。采用大面积光栅基底进行大面积光栅制作，光栅制作完成后，对大面积光栅进行机械分割后形成小面积光栅，这种方法对光栅刻划机的长期工作稳定性及大面积光栅基底的加工、分割提出了较高的要求。或是采用小面积光栅基底直接刻划小面积光栅，效率较低。

因此，如何提供一种能够用于多块小面积光栅基底同步刻划的大行程光栅刻划机的刀具总成，提高工作稳定性和工作效率是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种大行程光栅刻划机的刀具总成，能够用于多块小面积光栅的同步刻划，提高工作稳定性和工作效率。本发明的另一目的是提供一种包括上述刀具总成的大行程光栅刻划机。

为解决上述技术问题，本发明提供一种大行程光栅刻划机的刀具总成，包括用于连接刻划移动装置并能够沿刻划方向移动的刀架底座，所述刀架底座下方安装有多个垂直向下的刻刀，多个所述刻刀沿步进方向依次均匀排布。

优选地，所述刀架底座包括沿步进方向延伸的刀架导轨、安装于所述刀架导轨并能够沿所述刀架导轨延伸方向移动的调节板和用于驱动所述调节板的调节驱动装置，多个所述刻刀安装于调节板。

优选地，多个所述刻刀上部分别连接有多个安装架，所述调节板上设置有沿步进方向延伸的滑槽，多个所述安装架安装于所述滑槽，并能够沿所述滑槽延伸方向移动，所述安装架顶部设置有用于固定所述安装架位置的连接元件。

优选地，所述调节板上对称设置有两个所述滑槽，所述安装架上部的两端均设置有所述连接元件。

优选地，所述调节驱动装置包括压电陶瓷和柔性铰链，所述压电陶瓷的一端连接所述刀架底座，所述压电陶瓷的另一端连接所述柔性铰链的一端，所述柔性铰链的另一端连接所述调节板。

优选地，所述连接元件具体为拧紧螺栓。

优选地，包括两个所述刻刀。

优选地，还包括用于检测刻槽位置偏差量的检测装置。

优选地，所述检测装置包括沿步进方向依次设置的干涉计、参考反射镜和测量反射镜，所述干涉计分别与所述参考反射镜和所述测量反射镜相对，所述刻刀设置于所述干涉计和所述参考反射镜之间，所述干涉计固定安装于所述刀架底座，所述参考反射镜固定于所述调节板，所述测量反射镜固定安装于所述大行程光栅刻划机的步进工作台。

本发明提供一种大行程光栅刻划机，包括刻划移动装置以及安装于所述刻划移动装置的刀架，所述刀具总成具体为上述任意一项所述的刀具总成。

本发明提供的大行程光栅刻划机的刀具总成，包括刀架底座和多个刻刀，刀架底座用于连接刻划移动装置并能够沿刻划方向移动，多个刻刀均垂直向下并安装于刀架底座下方，且多个刻刀沿步进方向依次均匀排布。将设置有多个刻刀的刀具总成安装于大行程光栅刻划机，充分利用大行程光栅刻划机的长行程优势，实现多块小面积光栅的同步刻划，提高了小面积光栅的刻划效率和稳定性。另外，仅通过更换刀具总成即可实现多块小面积光栅同步刻划，不改变大行程光栅刻划机的其他主要机械结构，简化了安装调节程序。

本发明还提供一种包括上述刀具总成的大行程光栅刻划机，由于上述刀具总成具有上述技术效果，上述大行程光栅刻划机也应具有同样的技术效果，在此不再详细介绍。

附图说明

图1为本发明所提供的大行程光栅刻划机及其刀具总成的一种具体实施方式的侧视示意图；

图2为本发明所提供的大行程光栅刻划机及其刀具总成的一种具体实施方式的主视示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种大行程光栅刻划机的刀具总成，能够用于多块小面积光栅的同步刻划，提高工作稳定性和工作效率。本发明的另一核心是提供一种包括上述刀具总成的大行程光栅刻划机。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1和图2，图1为本发明所提供的大行程光栅刻划机及其刀具总成的一种具体实施方式的侧视示意图；图2为本发明所提供的大行程光栅刻划机及其刀具总成的一种具体实施方式的主视示意图。

本发明具体实施方式提供的大行程光栅刻划机，包括基座1、步进工作台2、刻划移动装置和刀具总成，步进工作台2安装于基座1并能够沿步进方向移动，刻划移动装置安装于基座1，刀具总成安装于刻划移动装置并能够沿刻划方向移动。步进工作台2上安装有多个用于固定光栅基底的夹具，多个夹具沿步进方向依次均匀排布。将多个光栅基底放置于步进工作台2，使用多个刻刀同时进行刻划。

其中刀具总成包括刀架底座6和多个刻刀，刀架底座6用于连接刻划移动装置并能够沿刻划方向移动，多个刻刀均垂直向下并安装于刀架底座6下方，且多个刻刀沿步进方向依次均匀排布。步进方向与刻划方向垂直，刻划方向为刻刀在光栅基底刻划光栅刻槽的延伸方向，步进方向于水平方向上垂直于刻划方向。

具体地，刻划移动装置包括刻划底座3、气浮导轨4和气浮滑套5，刻划底座3安装于基座1，气浮导轨4安装于刻划底座3并沿刻划方向延伸，可以设置两个刻划底座3，气浮导轨4设置于两个刻划底座3之间，气浮滑套5安装于气浮导轨4并能够沿气浮导轨4延伸方向移动，刀架底座6可拆卸安装于气浮滑套5。气浮滑套5能够带动刀架底座6沿刻划方向移动以完成刻划，也可采用齿轮齿条机构实现驱动，均在本发明的保护范围之内。同时刀架底座6与气浮滑套5可拆卸连接，便于更换刀具总成。

将设置有多个刻刀的刀具总成安装于大行程光栅刻划机，充分利用大行程光栅刻划机的长行程优势，实现多块小面积光栅的同步刻划，提高了小面积光栅的刻划效率和稳定性。另外，仅通过更换刀具总成即可实现多块小面积光栅同步刻划，不改变大行程光栅刻划机的其他主要机械结构，简化了安装调节程序。

在本发明具体实施方式提供的刀具总成中，刀架底座6包括刀架导轨7、调节板10和调节驱动装置，刀架导轨7沿步进方向延伸，调节板10安装于刀架导轨7并能够沿刀架导轨7延伸方向移动，多个刻刀安装于调节板10，调节驱动装置用于驱动调节板10。可以通过调节板10带动刻刀沿步进方向移动对刻刀位置进行微调。

调节板10与刻刀具有多种连接方式，可以固定连接，也可采用其他连接方式，如在多个刻刀上部分别连接多个安装架，调节板10上设置有沿步进方向延伸的滑槽11，多个安装架安装于滑槽11，并能够沿滑槽11延伸方向移动，安装架顶部设置有用于固定安装架位置的连接元件12。即每个刻刀上设置有安装架，安装架上设置有连接元件12，连接于调节板10上的滑槽11，可以根据实际情况的需要，沿滑槽11滑动以调节刻刀的位置，位置确定后，通过连接元件12紧固，使位置固定。其中滑槽11可以为长矩形槽或长圆形槽等多种形状，连接元件12可以为拧紧螺栓、拧紧螺钉或固定压板等，均在本发明的保护范围之内。具体地，调节板10上对称设置有两个滑槽11，安装架上部的两端均设置有连接元件12。通过增加连接元件12的数量，提高刻刀的稳定性。

在本发明具体实施方式提供的刀具总成中，调节驱动装置包括压电陶瓷8和柔性铰链9，压电陶瓷8的一端连接刀架底座6，压电陶瓷8的另一端连接柔性铰链9的一端，柔性铰链9的另一端连接调节板10。压电陶瓷8可用于微位移调整，通过柔性铰链9提高位移精确性，也可采用弹簧结构代替柔性铰链9。

可以设置两个刻刀，对应设置两个安装架，同时对两个光栅基底进行刻划，具体为第一刻刀18和第二刻刀19，第一安装架13和第二安装架14，第一光栅基底20和第二光栅基底21。

在上述各具体实施方式提供的刀具总成的基础上，还可以设置用于检测刻槽位置偏差量的检测装置。具体地，检测装置包括沿步进方向依次设置的干涉计16、参考反射镜15和测量反射镜17，干涉计16分别与参考反射镜15和测量反射镜17相对，刻刀设置于干涉计16和参考反射镜15之间，干涉计16固定安装于刀架底座6，参考反射镜15固定安装于调节板10，测量反射镜17固定安装于大行程光栅刻划机的步进工作台2。

干涉计16的参考光和测量光需要分别入射到参考反射镜15和测量反射镜17上，因此安装架需要通光。在安装架上设置通光孔，通过干涉计16获取当前刻槽位置偏差量，调整调节板10的位置可进行补偿。

除了上述刀具总成，本发明的具体实施方式还提供一种包括上述刀具总成的大行程光栅刻划机，该大行程光栅刻划机其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

以上对本发明所提供的大行程光栅刻划机及其刀具总成进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。