專利名稱：制造投影屏的母板的制造方法及所用工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造投影屏的母板的制造方法，該投影屏含有一塊透明材料的基體，在其一面上設(shè)置有由溝槽分隔開的平行直線透鏡單元的圖形構(gòu)成的透鏡結(jié)構(gòu)，按照該方法將對應(yīng)于透鏡結(jié)構(gòu)的平行直線溝槽和肋條的圖形通過一種加工操作形成在一個可加工的材料的板件的一面上，分立的溝槽是用一種成型切刀通過開槽操作形成的。本發(fā)明還涉及一種實現(xiàn)該方法的工具。
投影屏的制造，具體說是后投影屏的制造，通常首先是制造一個所謂母板或母模;利用已知的電沉積技術(shù)，通過一個或多個中間模板就可以由該母板制造出多個生產(chǎn)模具。利用這樣獲得的生產(chǎn)模具，投影屏就可以用各種成型方法、諸如壓制成型、注塑成型等方法制造出來。但是，一般可采用已知的復(fù)制技術(shù)來達(dá)到此目的。
從美國專利A-4，573，764中知道，在母板制造過程中，該肋條圖形是用一個金剛鉆切刀加工出來的。通過對這樣一種單刀頭切刀進(jìn)行數(shù)字控制，溝槽和肋條是通過所謂的仿型加工形成的，也就是說每個肋條是由許多個小工步成型加工出來的。這種成型加工方法是很費(fèi)時的。仿型加工一塊尺寸例如為0.8米×1.0米的母板要用幾天的時間。在加工過程中，切刀由于磨損必須更換幾次。由于在這個長加工過程中可能發(fā)生的、而由實現(xiàn)這個加工過程的工件、工具與精密裝置來承受的溫度波動、擺動等等，這加工過程很難控制。這透鏡結(jié)構(gòu)必須設(shè)計成使溝槽和肋條的圖形在整個深度上切刀的切削刃都可接觸到，例如通過設(shè)置不希望有的、給透鏡結(jié)構(gòu)的設(shè)計帶來限制的死區(qū)。
這些缺點在本說明書第一段所提到的方法中被改變了。在從美國專利A-3，765，281中成為公知的這種方法中，采用一種成型切刀來制造一個母板。該切刀的切削型線根據(jù)所要求的溝槽和肋條的截面成形。通過采用成型切刀，溝槽不用仿型加工成形而是通過切刀的型線與稱為切槽的切削加工法而成形的。制造一個母板所需的時間從幾天縮短到幾個小時。由于制造過程可以在較短的時間內(nèi)完成，這加工過程也就能夠容易控制得多。
但是，這種公知的方法并不是到處能用的，它不適用于制造那些具有薄壁和/或銳邊的肋條的母板。在切削溝槽的工步中，所形成的肋條一側(cè)跟正在加工的溝槽接合而另一側(cè)則接合著已經(jīng)加好工的溝槽，這樣這肋條是單面受力的。結(jié)果，肋條就有可能發(fā)生不希望有的變形，具體來說是肋條朝著已經(jīng)加工好的溝槽方向橫向彎曲。肋條的變形會導(dǎo)致該母板的開關(guān)準(zhǔn)確度不能滿足所定下的要求而使該加工過程不能重現(xiàn)。
本發(fā)明的目的在于提供一種不受上述情況限制的和適于制造具有不同的溝槽和肋條的圖形與型面的母板的方法。
本發(fā)明的方法的特征因此在于這些溝槽是在一個多工步操作中分幾個工步成形的，并且?guī)讉€溝槽在不同工步中各自按不同的加工工步同時進(jìn)行加工。
分立溝槽在幾個工步中成形，使切刀加給工件的載荷分散給幾個溝槽，結(jié)果改進(jìn)了該加工過程的重現(xiàn)性而且溝槽和肋條的圖形的尺寸準(zhǔn)確度也提高了。在不同工步中的切削量可以這樣來分配和確定使各肋條在成型過程中所受的單面力降到最低值，而且基本上不發(fā)生不希望有的肋條變形。當(dāng)確定不同工步的切削量時，對那些成型起來很困難的部分可以這樣來考慮，使那些表面精確度要求高的部分在最后一個工步的切削量降至最小。
對復(fù)制性的進(jìn)一步改進(jìn)和對工件的加工型面的準(zhǔn)確度的提高都在本發(fā)明的方法的最佳實施例中得以實現(xiàn)，在該實施例中采用了組合式多刀頭切刀，其疊合型線是與在板件上所設(shè)置的溝槽和肋條的圖形的型面是一致的。該多刀頭切刀可以是帶拔梢的使其完全可以進(jìn)行鏟磨。對制造帶負(fù)型面的母板，在板件上設(shè)置有相對于透鏡結(jié)構(gòu)是負(fù)面的溝槽和肋條的圖形，所用的多刀頭切刀的疊合型線跟透鏡單元的型面是一致的。對制造一個帶正型面的母板，在板件上設(shè)置的與透鏡結(jié)構(gòu)相一致的溝槽和肋條的圖形是用具有相對于透鏡單元為負(fù)面的型線的切刀加工出來的。
根據(jù)本發(fā)明的方法的另一最佳實施例，喙げ郊庸す貪桓鱸で邢鞴げ劍桓鑾邢鞴げ膠鴕桓鼉庸すげ健Ｊ笛楸礱鰨顏黽庸す譚殖燒庋父齬げ劍雜讜諛殼凹庸ぶ芯哂瀉艽罄訓(xùn)墓擋酆屠嚀跬夾渭庸つ芄輝誚隙痰氖奔淠讜諞桓靄寮弦鑰芍叵值暮途返姆絞郊庸こ隼礎(chǔ) 按照本發(fā)明的方法的又另一最佳實施例中，切削工步和精加工工步在兩個相鄰的溝槽中同時進(jìn)行。這樣，位于兩相鄰溝槽之間的肋條的兩側(cè)面同時被加工因而受力情況基本上是均勻的，從而確實地避免了肋條由于單側(cè)受力所產(chǎn)生的不希望有的變形。在進(jìn)行尖的和深的結(jié)構(gòu)件切削時，要產(chǎn)生基本相互抵消的反力，這一措施特別重要。
按照本發(fā)明的方法的另外又一個最佳實施例，其特征在于板材是裹在一個可旋轉(zhuǎn)的圓筒上，切刀裝在一個切刀架上，第一次切槽操作是通過帶著切刀的切刀架相對于圓筒的中心線作徑向送進(jìn)運(yùn)動和通過該圓筒的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動來實現(xiàn)的，由圓筒和切刀架在軸線方向上相繼逐步相對位移一個等于被切削溝槽的節(jié)距的距離來實現(xiàn)隨后接連的切槽操作。當(dāng)板件包裹在圓筒上時，就形成一個剛性的、可進(jìn)行高精度加工的圓筒體。由于采用了多刀頭成型切刀，幾個溝槽可以同時進(jìn)行加工。
應(yīng)當(dāng)注意到美國專利A-3，994，562號公開一種制造投影屏母板的方法，用一個切刀在一個蠟鼓上切出溝槽。蠟基體的加工和控制都是很困難的，而且對溫度非常敏感，因此，用蠟工件是不能獲得所要求的準(zhǔn)確度和重現(xiàn)性的。
在進(jìn)行多工步操作之前，板件最好首先加工成實質(zhì)上是平的。這一工步可以在切削溝槽的同一個圓筒上并用一個單刀頭切刀進(jìn)行。板件先頭加工平整對待加工板件的尺寸精度起積極的影響。
按本發(fā)明的方法制造的母板，其特征在于所加工出來的溝槽和肋條的形狀、尺寸和表面具有高的精確度。母板的板材可以由適宜于用已知的電沉積技術(shù)來制造生產(chǎn)模具的任何可加工材料構(gòu)成。所用的板材通常是合成材料，最好是丙烯酸甲酯，在實驗中用這種材料可以獲得滿意的結(jié)果。
當(dāng)采用由耐磨的和具有足夠機(jī)械強(qiáng)度的材料如聚甲醛構(gòu)成的板材時，母板本身就可以用作生產(chǎn)模具。
本發(fā)明還涉及用以實現(xiàn)這種方法的一種切刀。按本發(fā)明該切刀是一種多刀頭切刀，由三個子切刀構(gòu)成，即一個預(yù)切削切刀、一個切削切刀和一個精加工切刀。實驗表明，具有高精度尺寸和形狀要求的難加工型面用這種由三個子切刀組成的多刀頭切刀是能夠加工出來的。
本發(fā)明的切刀的一個最佳實施例的特征在于切削切刀與預(yù)切削切刀兩者的中心平面之間的距離是切削切刀與精加工切刀兩者的中心平面之間的距離的倍數(shù)。切削切刀跟精加工切刀兩者的中心平面之間的距離等于要切削的溝槽間的節(jié)距，使成形的肋條的兩個側(cè)面在加工過程中同時加工出來;該肋條在兩側(cè)面受切削切刀和精加工切刀支撐著并基本上處于均勻受力狀態(tài)，從而避免了肋條在其橫向上出現(xiàn)不希望有的變形。而且由于切削切刀和預(yù)切削切刀兩者的中心平面之間的距離較大，即等于要切削的溝槽間的節(jié)距的倍數(shù)，這就對多刀頭切刀的剛性起積極的影響。
子切刀最好是用硬質(zhì)合金制成。實驗證明，硬質(zhì)合金切刀具有較長的使用壽命，尤其當(dāng)用于加工丙烯酸甲酯時更是如此。一個具有1382mm×1100mm尺寸的母板只用一把切刀就能制造出來。
下面將參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地描述。其中

圖1示意地示出實現(xiàn)本發(fā)明的方法的一個裝置;
圖2a至圖2h示出用本發(fā)明的方法制造一個母板的多個連續(xù)工步;
圖3是本發(fā)明的切刀頭的一個縱向剖視圖;
圖4是用本發(fā)明的方法制造的母板的一部分的放大剖視圖。
制造一個投影屏、具體來說是后投影屏的母板，原始材料是一件可加工材料的板材，例如是一種合成材料最好是丙烯酸甲酯的并具有所要求尺寸的板材。這板材裹在一個可旋轉(zhuǎn)的圓筒上，然后用一種多刀頭成型切刀進(jìn)行切槽操作將平行直線溝槽和肋條的圖形在其自由表面上加工出來。裹在圓筒上的板材的待加工表面最好是例如用一把單刀頭金剛石切刀加工成實質(zhì)上平的。
這情況如圖1所示，圖中示意地示出裝置1包括有一個可沿著箭頭A的方向旋轉(zhuǎn)的圓筒3和一個帶有單刀頭切刀7的切刀架5。W表示工件，即裹在圓筒上的板材。切刀架5與圓筒3可沿平行于圓筒中心線Z的方向上相對位移。此外，切刀架5可沿著徑向于圓筒的中心線Z的、箭頭B的方向位移。在板材W經(jīng)過切平以后，該單刀頭切刀7就被詳細(xì)示出在圖3中的多刀頭成型切刀9所替換。
這種成型切刀9是一個多刀頭切刀，由三個子切刀組成，即一個預(yù)切削切刀11、一個切削切刀13和一個精加工切刀15。這三個子切刀在一個裝置16內(nèi)夾持在一起。切削切刀13的與精加工切刀15的中心平面D-D與E-E之間的距離m等于要切削的溝槽的節(jié)距p。切削切刀13的與預(yù)切削切刀11的中心平面F-F之間的距離n是節(jié)距p的倍數(shù)，在示出的實施例中等于節(jié)距的4倍。從圖3可以清楚地看出，距離m和n關(guān)系到各子切刀的有效切削部分。各子切刀的有效切削部分從刀尖伸展到通過子切刀13和15的切削刃19和21的交線H的橫向平面G-G上。精加工切刀15的有效切削部分的長度l3大于切削切刀的13的長度l2，這長度l2又大于預(yù)切削切刀11的長度l1。預(yù)切削切刀11在其全長度l1上的寬度w1大于切削切刀13的寬度w2;精加工切刀15在其全長度l3上的寬度w3大于預(yù)切削切刀11的寬度w1。
三個子切刀11，13和15都是帶拔梢的而且沿著其整個有效切削周線、即不僅在其前刃上而且也分別在側(cè)刃12和14、17和19以及21和23上都配置有后角γ。在此實施例中，三個子切刀的后角都是相等的。在圖3中，標(biāo)號10表示預(yù)切削切刀11的切削部分的直線前刃。
成型切刀9是這樣來設(shè)計與造型使通過用該切刀制造出的母板可以生產(chǎn)出適用于復(fù)制具有按美國專利A-4，573，764的透鏡結(jié)構(gòu)的投影屏的生產(chǎn)模具來。在本實施例中，該多刀頭成型切刀9的組合疊合型線是與在上述美國專利說明書中更充分地描述的透鏡單元的型面是完全一樣的。
圖2a至圖2h示出用成型切刀進(jìn)行切槽操作制造母板的多個連續(xù)工步。切槽操作所需的切削加工是通過帶有板材W的圓筒的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)的。成型切刀9沿箭頭B的方向?qū)崿F(xiàn)一個送進(jìn)或切槽運(yùn)動。另外，帶著板材w的圓筒3和帶著成型切刀9的切刀架5沿著平行于圓筒的中心線的方向按步相對位移一個等于要切削溝槽的節(jié)距的距離。在該實施例中，成型切刀9為此沿箭頭C的方向位移。
要用本發(fā)明的方法來制造母板，首先用預(yù)切削切刀11在預(yù)切削工步中預(yù)成形出溝槽。圖2a示出預(yù)成形部份溝槽a的工步。圖2b示出已經(jīng)預(yù)成形的溝槽a，同時在預(yù)成形下一個溝槽b。在此情況下，成型切刀9沿箭頭C的方向位移了一個節(jié)距p的距離。圖2c示出已經(jīng)預(yù)成形的溝槽a和b，同時用預(yù)切刀11在距溝槽b一個節(jié)距p處預(yù)成形一個第三溝槽c。圖2d示出帶有三個已經(jīng)預(yù)成形的溝槽a，b和c的板材W，同時在成型切刀9進(jìn)一步位移一個節(jié)距p的距離后，用預(yù)切削切刀11進(jìn)行第四溝槽d的預(yù)成形加工。圖2e示出下一個加工工步，其中第五溝槽e在預(yù)切削工步中預(yù)成形，同時部分溝槽a由切削切刀13在一個切削工步中進(jìn)行加工;在此情況下，只有經(jīng)預(yù)成形的溝槽a的底部被切削切刀13的前刃加深了。切削切刀13的側(cè)刃17由于切削切刀13比預(yù)切削切刀11要窄一些而離開溝槽a的側(cè)面25，沒有起切削刃的作用。
在圖2f所示的情況中，另一個溝槽f在預(yù)成形加工，同時切削切刀13對溝槽b進(jìn)行加工。溝槽b的底部被切削切刀13加深，同時溝槽b的側(cè)面27通過切削切刀13的側(cè)刃19進(jìn)行預(yù)成型加工。在此情況下，切削切刀13的側(cè)刃17也是離開溝槽b的側(cè)面25。類似的情況發(fā)生在隨后的工步中。由于精加工切刀15在一個精加工工步中對部分溝槽a的底部和側(cè)面25同時進(jìn)行成型加工，這樣就加工出一個終接于一個鋒利刃口并具有最終要求的型面的肋條。由于該肋條31是兩側(cè)面25和27同時加工的，因而該肋條31在橫向上的受力情況基本上是均勻的，從而避免了肋條在橫向上發(fā)生不希望有的變形。圖2g示出另一個溝槽g在預(yù)成形加工，同時溝槽c的右側(cè)面通過切削切刀13的側(cè)刃19進(jìn)行預(yù)成型加工，同時其底部被加深了。溝槽b通過精加工切刀15成型至最終型面，同時有一個具有最終要求的型面的肋條31在兩溝槽b和c之間形成。圖2h示出下一個加工工步，在其中又有一個溝槽h通過預(yù)切削切刀11在預(yù)成形加工，同時溝槽d被切削切刀13進(jìn)行預(yù)成型加工，同時溝槽c通過精加工切刀15成型到最終要求的型面。
圖4示出通過上面所描述的加工過程最終獲得的母板M的一部分的放大截面圖，該母板上設(shè)置有由肋條31分隔開的多個具有相同型面的較深的溝槽33，各肋條的側(cè)壁終接于鋒利刃口35。β表示肋條31的頂角，該頂角對應(yīng)于圖3所示的交角α。節(jié)距p等于溝槽33的最大寬度。
用本發(fā)明的方法制出了一個母板，采用了下列的參數(shù)、尺寸和材料板的材料丙烯酸甲酯板的尺寸1382mm×1100mm
板的厚度2mm成型切刀材料硬質(zhì)合金切刀的后角5°l2-l135微米l3-l235微米溝槽深度t0.424mm節(jié)距p0.289mm交角α＝頂角β16°制造這母板所需時間，在圓筒的轉(zhuǎn)速為每秒種一轉(zhuǎn)時是8小時。
按照上述所描述的實施例，母板用一個具有跟最終投影屏的透鏡結(jié)構(gòu)的型面完全相同的正型面的切刀制造出來的，因此該母板具有負(fù)型面。同樣，用本發(fā)明的方法也可以制造出具有跟透鏡結(jié)構(gòu)完全相同的正型面的母板，在此情況下要采用具有負(fù)型面的切刀。
此外，在所描述的實施例中，板件上設(shè)置了完全相同的溝槽和肋條的圖形。但是，也可能通過多刀頭切刀在切削平面上逐步轉(zhuǎn)動使溝槽和肋條的型面逐個節(jié)距發(fā)生變化。
權(quán)利要求
1.一種制造投影屏的母板的制造方法，該母板含有一塊在其一面上設(shè)置有由溝槽分隔開的平行直線透鏡單元的圖形構(gòu)成的透鏡結(jié)構(gòu)的透明材料的基體，按照該方法將對應(yīng)于透鏡結(jié)構(gòu)的平行直線溝槽和肋條的圖形通過一種加工操作形成在一個可加工的材料的板件的一面上，分立的溝槽是用一種成型切刀通過開槽操作形成的，其特征在于溝槽是在一個多工步操作中分幾個工步形成的，并且?guī)讉€溝槽在不同工步中各自按不同的加工工步同時加工。
2.按權(quán)利要求1的方法，其特征在于采用一種組合多刀頭切刀，其疊合型線跟設(shè)置在板件上的溝槽與肋條的圖形的型面完全相同。
3.按權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于多工步操作包含一個預(yù)切削工步、一個切削工步與一個精加工工步。
4.按權(quán)利要求3的方法，其特征在于切削工步與精工工步在兩個相鄰的溝槽上同時進(jìn)行。
5.按權(quán)利要求1至4中任一項的方法，其特征在于板件裹在一個可旋轉(zhuǎn)的圓筒上，切刀裝在一個切刀架上，第一次切槽操作是通過帶著切刀的切刀架相對于圓筒的中心線作徑向送進(jìn)運(yùn)動和通過圓筒的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動來實現(xiàn)的，由圓筒和切刀架在軸線方向上相繼逐步相對位移一個等于被切削溝槽的節(jié)距的距離來實現(xiàn)隨后接連的切槽操作。
6.按以上的權(quán)利要求中任一項的方法，其特征在于在進(jìn)行多工步操作之前板件首先要加工成實質(zhì)上是平的。
7.一種制造投影屏用的母板，其特征在于含有一件可加工材料的板件，在其一面上用權(quán)利要求1至6中任一項的方法加工出平行直線溝槽與肋條的圖形。
8.按極利要求7的母板，其特征在于該板件是由丙烯酸甲酯制成的。
9.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1至6中任一項的方法的切刀，其特征在于該切刀是一種多刀頭切刀，由三個子切刀、即預(yù)切削切刀、切削切刀與精加工切刀組成。
10.按權(quán)利要求9的切刀，其特征在于切削切刀的中心平面跟預(yù)切削切刀的中心平面之間的距離是切削切刀的中心平面跟精加工切刀的中心平面之間的距離的倍數(shù)。
11.按權(quán)利要求9或10的切刀，其特征在于子切刀是用硬質(zhì)合金制造的。
全文摘要
一種制造投影屏的母板的方法，按此方法可用成型切刀9在一塊可加工材料的板件W的一面上進(jìn)行切槽操作而形成一個平行直線溝槽33與肋條31的圖形。溝槽分幾步成型，幾個溝槽在不同工步同時加工，每個按不同的加工工步。成型切刀是一種多刀頭切刀，由三個子切刀、即預(yù)切削切刀11、切削切刀13與精加工切刀15組成。
文檔編號G03B21/62GK1032461SQ8810910
公開日1989年4月19日 申請日期1988年10月3日 優(yōu)先權(quán)日1987年10月7日
發(fā)明者馬林納斯·約瑟夫斯·雅各布斯唐納, 約翰內(nèi)斯·馬丁訥斯·瑪麗亞·斯溫克爾斯 申請人:菲利浦光燈制造公司