CN1019867B - 制造投影屏的母板的制造方法及所用工具 - Google Patents

Abstract

一种制造投影屏的母板的方法，按此方法可用成型切刀9在一块可加工材料的板件W的一面上进行切槽操作而形成一个平行直线沟槽33与肋条31的图形。沟槽分几步成形，几个沟槽在不同工步同时加工，每个按不同的加工工步。成型切刀是一种多刀头切刀，由三个子切刀、即预切削切刀11、切削切刀13与精加工切刀15组成。

Description

本发明涉及一种制造投影屏的母板的制造方法，该投影屏在其一面上设置有由沟槽分隔开的许多平行直线透镜单元构成的透镜结构，按照该方法将对应于透镜结构的许多平行直线沟槽和肋条用成型切刀装置切削出在一个可加工的材料的板件的一面上。本发明还涉及一种实现该方法的切刀。

投影屏的制造，具体说是后投影屏的制造，通常首先是制造一个所谓母板或母模;利用已知的电沉积技术，通过一个或多个中间模板就可以由该母板制造出多个生产模具。利用以这样的方式获得的生产模具，投影屏就可以用各种成型方法、诸如压制成型、注塑成型等方法制造出来。但是，一般可采用已知的复制技术来达到此目的。

美国专利3，994，562公开了一种制造投影屏的母板的制造方法。根据该方法用一个切刀在一个蜡鼓上切出沟槽。在蜡鼓上切出一系列沟槽，然后围绕着蜡鼓放置造型材料并进行烘烤。造型材料经硬化并从鼓上拿下之后，内外翻转，制出一个复制件。对这个复制件再度进行复制，然后对这个再度复制件进行电沉积，构成制造投影屏的母板滚子。由于这些沟槽由切刀一次形成，沟槽的表面不会非常光滑，沟槽的尺寸也不会非常准确。切刀与在两个相连的沟槽之间的鼓体材料都承受相当大的机械负荷。

本发明的目的在于提供一种避免了上述缺点的用于制造母板的方法。

根据本发明的方法的特征因而在于使用具有其合成的型线跟形成在

可加工材料板一侧面上的沟槽的型线完全一样的多个子切刀的成型切刀装置来切削沟槽，每个沟槽经几个切削工步切出，每个工步由一个不同的子切刀来实行，在每一个工步中几个沟槽同时被切削，每一沟槽由一个不同的子切刀进行切削。

这些子切刀可以可拆卸地连接到到一个共同支架上或相互连接起来。

沟槽经几个工步成形，使切刀的机械负荷和切刀加到基体上的机械负荷分散在几个工步中，结果改进了本方法的重现性而且沟槽的尺寸准确度也提高了。当确定不同工步的切削量时，对那些成型起来很困难的部分可以这样来考虑，使那些表面精确度要求高的部分在最后一个工步的切削量降至最小。

对制造带负型面的母板，在板件上设置相对于透镜结构是负面的沟槽和肋条的图形，所用的成型切刀的合成型线跟透镜单元的型面是一致的。对制造一个带正型面的母板，在板件上设置的与透镜结构相一致的沟槽和肋条的图形是用具有相对于透镜单元为负面的型线的切刀加工出来的。

对复制性的进一步改进和对工件的加工型面的准确度的提高都在本发明的方法的最佳实施例中得以实现，在该实施例中几个切削工步包含预切削工步、切削工步和精加工工步。

实验表明，把整个加工过程分成这样几个工步，对于在目前加工中具有很大困难的沟槽和肋条图形加工能够在较短的时间内在一个板件上以可重现的和精确的方式加工出来。

按照本发明的方法的一个优先实施例中，切削工步和精加工工步在两个相邻的沟槽中同时进行。这样，位于两相邻沟槽之间的肋条的两侧面同时被切削因而受力情况基本上是均匀的，从而确实地避免了肋条由于单侧受力所产生的不希望有的变形。在对尖的和深的结构进行切削

而又要产生基本相互抵消的力时，这一措施特别重要。

按照本发明的方法的另一个优选实施例，其特征在于板材是包裹在一个可旋转的圆筒上，切刀装置装在一个切刀支架上，第一次切削操作是通过切刀支架带着切刀装置作相对于圆筒的中心线的径向送进运动和通过该圆筒的旋转运动来实现的，由圆筒和切刀支架在轴线方向上相继逐步相对位移一个等于被切削沟槽的节距的距离来实现随后接连的切削操作。当板件包裹在圆筒上时，就形成一个刚性的、可进行高精度加工的圆筒体。由于采用了多刀头成型切刀，几个沟槽可以同时进行加工。

在进行多工步切削之前，板件应先加工成实质上是平的。这一工步可以在进行切削沟槽的同一个圆筒上用一个单刀头切刀进行。板件先加工平整对加工板件的尺寸精度起积极的影响。

母板的板材可以由适宜于用已知的电沉积技术来制造生产模具的任何可加工材料构成。所用的板材通常是合成材料，最好是丙烯酸甲酯，在实验中用这种材料可以获得满意的结果。

当采用由耐磨的和具有足够机械强度的材料如聚甲醛构成的板材时，母板本身就可以用作生产模具。

本发明还涉及用以实现这种方法的一种切刀。按本发明该切刀是一种多刀头切刀，由三个子切刀构成，即一个预切削切刀、一个切削切刀和一个精加工切刀。实验表明，具有高精度尺寸和形状要求的难加工型面用这种由三个子切刀组成的多刀头切刀是能够加工出来的。

本发明的切刀的一个优选实施例的特征在于切削切刀与预切削切刀两者的中心平面之间的距离是切削切刀与精加工切刀两者的中心平面之间的距离的倍数。切削切刀跟精加工切刀两者的中心平面之间的距离等于要切削的沟槽间的节距，使成形的肋条的两个侧面在加工过程中同时加工出来;该肋条在两侧面受切削切刀和精加工切刀支撑着并基本上处于均匀受力状态，从而避免了肋条在其横向上出现不希望有的变形。而

且由于切削切刀和预切削切刀两者的中心平面之间的距离较大，即等于要切削的沟槽间的节距的倍数，这就对多刀头切刀的刚性起积极的影响。

子切刀最好是用硬质合金制成。实验证明，硬质合金切刀具有较长的使用寿命，尤其当用于加工丙烯酸甲酯时更是如此。一个具有1382mm×1100mm尺寸的母板只用同一把切刀就能制造出来。

下面将参照附图对本发明进行更详细地描述。其中：

图1示意地示出实现本发明的方法的一个装置;

图2a至图2h示出用本发明的方法制造一个母板的多个连续工步;

图3是本发明的切刀头的一个纵向剖视图;

图4是用本发明的方法制造的母板的一部分的放大剖视图。

制造一个投影屏、具体来说是后投影屏的母板，原始材料是一件可加工材料的板材，例如是一种合成材料最好是丙烯酸甲酯的并具有所要求尺寸的板材。这板材裹在一个可旋转的圆筒上，然后用一种多刀头成型切刀进行切槽操作将平行直线沟槽和肋条的图形在其自由表面上加工出来。裹在圆筒上的板材的待加工表面最好是例如用一把单刀头金刚石切刀加工成实质上平的。

这情况如图1所示，图中示意地示出装置1包括有一个可沿着箭头A的方向旋转的圆筒3和一个带有单刀头切刀7的切刀架5。W表示工件，即裹在圆筒上的板材。切刀架5与圆筒3可沿平行于圆筒中心线Z的方向上相对位移。此外，切刀架5可沿着径向于圆筒的中心线Z的、箭头B的方向位移。在板材W经过切平以后，该单刀头切刀7就被详细示出在图3中的多刀头成型切刀9所替换。

这种成型切刀9是一个多刀头切刀，由三个子切刀组成，即一个预切削切刀11、一个切削切刀13和一个精加工切刀15。这三个子切刀在一个装置16内夹持在一起。切削切刀13的与精加工切刀15的中心平面D-D

与E-E之间的距离m等于要切削的沟槽的节距p。切削切刀13的与预切削切刀11的中心平面F-F之间的距离n是节距p的倍数，在示出的实施例中等于节距的4倍。从图3可以清楚地看出，距离m和n关系到各子切刀的有效切削部分。各子切刀的有效切削部分从刀尖伸展到通过子切刀13和15的切削刃19和21的交线H的横向平面G-G上。精加工切刀15的有效切削部分的长度l₃大于切削切刀13的长度l₂，这长度l₂又大于预切削切刀11的长度l₁。预切削切刀11在其全长度l₁上的宽度w₁大于切削切刀13的宽度w₂;精加工切刀15在其全长度l₃上的宽度w₃大于预切削切刀11的宽度w₁。

三个子切刀11，13和15都是带拔梢的而且沿着其整个有效切削周线、即不仅在其前刃上而且也分别在侧刃12和14、17和19以及21和23上都配置有后角γ。在此实施例中，三个子切刀的后角都是相等的。在图3中，标号10表示切削切刀11的切削部分的直线前刃。

成型切刀9是这样来设计与造型使通过用该切刀制造出的母板可以生产出适用于复制具有按美国专利A-4，573，764的透镜结构的投影屏的生产模具来。在本实施例中，该多刀头成型切刀9的组合叠合型线是与在上述美国专利说明书中更充分地描述的透镜单元的型面是完全一样的。

图2a至图2h示出用成型切刀进行切槽操作制造母板的多个连续工步。切槽操作所需的切削加工是通过带有板材W的圆筒的转动来实现的。成型切刀9沿箭头B的方向实现一个送进或切槽运动。另外，带着板材W的圆筒3和带着成型切刀9的切刀架5沿着平行于圆筒的中心线的方向按步相对位移一个等于要切削沟槽的节距的距离。在该实施例中，成型切刀9为此沿箭头C的方向位移。

要用本发明的方法来制造母板，首先用预切削切刀11在预切削工步中预成形出沟槽。图2a示出预成形部份沟槽a的工步。图2b示出已经预

成形的沟槽a，同时在预成形下一个沟槽b。在此情况下，成型切刀9沿箭头C的方向位移了一个节距p的距离。图2c示出已经预成形的沟槽a和b，同时用预切刀11在距沟槽b一个节距p处预成形一个第三沟槽c。图2d示出带有三个已经预成形的沟槽a，b和c的板材W，同时在成型切刀9进一步位移一个节距p的距离后，用预切削切刀11进行第四沟槽d的预成形加工。图2e示出下一个加工工步，其中第五沟槽e在预切削工步中预成形，同时部分沟槽a由切削切刀13在一个切削工步中进行加工;在此情况下，只有经预成形的沟槽a的底部被切削切刀13的前刃加深了。切削切刀13的侧刃17由于切削切刀13比预切削刀11要窄一些而离开沟槽a的侧面25，没有起切削刃的作用。

在图2f所示的情况中，另一个沟槽f在预成形加工，同时切削切刀13对沟槽b进行加工。沟槽b的底部被切削切刀13加深，同时沟槽b的侧面27通过切削切刀13的侧刃19进行预成型加工。在此情况下，切削切刀13的侧刃17也是离开沟槽b的侧面25。类似的情况发生在随后的工步中。由于精加工切刀15在一个精加工工步中对部分沟槽a的底部和侧面25同时进行成型加工，这样就加工出一个终接于一个锋利刃口并具有最终要求的型面的肋条。由于该肋条31是两侧面25和27同时加工的，因而该肋条31在横向上的受力情况基本上是均匀的，从而避免了肋条在横向上发生不希望有的变形。图2g示出另一个沟槽g在预成形加工，同时沟槽c的右侧面通过切削切刀13的侧刃19进行预成型加工，同时其底部被加深了。沟槽b通过精加工切刀15成型至最终型面，同时有一个具有最终要求的型面的肋条31在两沟槽b和c之间形成。图2h示出下一个加工工步，在其中又有一个沟槽h通过预切削切刀11在预成形加工，同时沟槽d被切削切刀13进行预成型加工，同时沟槽c通过精加工切刀15成型到最终要求的型面。

图4示出通过上面所描述的加工过程最终获得的母板M的一部分的

放大截面图，该母板上设置有由肋条31分隔开的多个具有相同型面的较深的沟槽33，各肋条的侧壁终接于锋利刃口35。β表示肋条31的顶角，该顶角对应于图3所示的交角α。节距p等于沟槽33的最大宽度。

用本发明的方法制出了一个母板，采用了下列的参数、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：硬质合金

切刀的后角：5°

l₂-l₁：35微米

l₃-l₂：35微米

沟槽深度t：0.424mm

节距p：0.289mm

交角α＝顶角β：16°

制造这母板所需时间，在圆筒的转速为每秒种一转时是8小时。

按照上述所描述的实施例，母板用一个具有跟最终投影屏的透镜结构的型面完全相同的正型面的切刀制造出来的，因此该母板具有负型面。同样，用本发明的方法也可以制造出具有跟透镜结构完全相同的正型面的母板，在此情况下要采用具有负型面的切刀。

此外，在所描述的实施例中，板件上设置了完全相同的沟槽和肋条的图形。但是，也可能通过多刀头切刀在切削平面上逐步转动使沟槽和肋条的型面逐个节距发生变化。

Claims (9)

1、一种制造投影屏的母板的制造方法，该投影屏在其一面上设置有由沟槽分隔开的许多平行直线透镜单元构成的透镜结构，按照该方法将对应于透镜结构的许多平行直线沟槽和肋条用成型切刀装置切削出在一个可加工的材料的板件的一面上，其特征在于使用具有其合成的型线跟形成在可加工材料板一侧面上的沟槽的型线完全一样的多个子切刀(11、13、15)的成型切刀装置(9)来切削沟槽，每个沟槽经几个切削工步切出，每个工步由一个不同的子切刀(11、13、15)来实行，在每一个工步中几个沟槽同时被切削，每一沟槽由一个不同的子切刀(11、13、15)进行切削。

2、按权利要求1的方法，其特征在于所述几个切削工步包含一个预切削工步、一个切削工步与一个精加工工步。

3、按权利要求2的方法，其特征在于切削工步与精工工步在两个相邻的沟槽上同时进行。

4、按权利要求1至3中任一项的方法，其特征在于板件（W）包裹在一个可旋转的圆筒上，切刀装置（9）装在一个切刀支架（3）上，第一次切削操作是通过切刀支架带着切刀装置作相对于圆筒的中心线的径向送进运动和通过圆筒的旋转运动来实现的，由圆筒和切刀支架在轴线方向上相继逐步相对位移一个等于被切削沟槽的节距的距离来实现随后接连的切削操作。

5、按权利要求1至3中任一项的方法，其特征在于板件在进行所述几个切削工步之前先要加工成实质上是平的。

6、按权利要求4的方法，其特征在于板件在进行所述几个切削工步之前先要加工成实质上是平的。

7、一种实现权利要求1至6中任一项的方法的切刀，其特征在于该切刀是一种多刀头切刀，由三个子切刀、即预切削切刀（11）、切削切刀（13）与精加工成切刀（15）组成。

8、按权利要求7的切刀，其特征在于切削切刀的中心平面跟预切削切刀的中心平面之间的距离是切削切刀的中心平面跟精加工切刀的中心平面之间的距离的倍数。

9、按权利要求7或8的切刀，其特征在于子切刀是用硬质合金制造的。

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