Trong luận văn này, chúng tôi tiến hành chế tạo mẫu theo phương pháp phay CNC (CNC là tên viết tắt của Computer Numerical Control tạm dịch là điều khiển chương trình số bằng máy tính) tốc độ cao trên nền vật liệu Poly methyl methacrylate (PMMA) hay còn được biết đến với nhiều tên gọi khác như: mica, nhựa acrylic, thủy tinh hữu cơ,… Với chiết suất 1.49 tại bước sóng 635nm, nhiệt độ hoạt động lên đến 160oC, độ truyền qua đối với ánh sáng vùng khả kiến khoảng 99%, nhóm nghiên cứu chọn đây là vật liệu chế tạo thấu kính biên dạng tự do.
Thiết bị CNC được chúng tôi sử dụng là thiết bị CNC công nghiệp có
kích thước làm việc 300×400×100mm với độ chính xác lên đến 20m. Thiết bị
Mặt thu số 1
Mặt thu số 2 Nguồn sáng
33
CNC này được đặt tại phòng Laser bán dẫn-Viện Khoa học vật liệu (Xem hình 2.9).
Hình 2.9: Máy CNC 3004001000mm dùng chế tạo biên dạng thấu kính
Chúng tôi sử dụng mũi phay dạng V-bit có góc là 30o và đường kính
0.1mm trong quá trình chế tạo. Sau khi mũi V-bit được sử dụng tạo biên dạng cho thấu kính, mũi phay có đường kính 3mm sẽ được sử dụng để cắt phần thấu kính đã chế tạo thành một đường tròn có đường kính 75mm. Hai loại mũi V-
bit và mũi phay 3mm sử dụng chế tạo thấu kínhđược thể hiện trong hình 2.10.
Hình 2.10: Mũi V-bit và mũi phay 3mm sử dụng chế tạo thấu kính
34
Từ tập hợp các điểm là các tọa độ của biên dạng thấu kính đã được tính toán ở phần trên, chúng tôi tiến hành đưa các tọa độ này vào phần mềm AutoCAD để tạo nên mô hình của thấu kính ở dạng 3D (Xem hình 2.11). Trong quá trình này, thấu kính sẽ được điều chỉnh và xuất ra file 3D dưới định dạng “.stl” (đây là định dạng mà phần mềm tạo code cho máy CNC có thể đọc được).
Hình 2.11: Thiết kế thấu kính trên phần mềm Auto CAD
Khi đã có file 3D của thấu kính, chúng tôi đưa file này vào phần mềm Aspire để mô phỏng lại các bước chế tạo thấu kính và tạo code cho máy CNC.
Trong quá trình thực hiện, chúng tôi đặt độ tinh của máy CNC ở mức 20m,
bằng với độ chính xác cao nhất mà máy CNC có thể thực hiện được.
Hình 2.12: Mô phỏng đường đi của mũi khoan trong công đoạn tạo biên dạng bề mặt thấu kính
Hình 2.12 mô phỏng đường đi của mũi khoan khi chế tạo thấu kính trên phần mềm Aspire. Khi đã hoàn thành mô phỏng đường đi của mũi khoan, file
35
G-code dưới định dạng “.txt” được tạo ra cho phần mềm điều khiển máy CNC có thể đọc và thực thi.
Chế tạo mẫu thấu kính biên dạng tự do dạng kép
Máy CNC thực hiện thao tác chế tạo thấu kính biên dạng tự do dạng kép với mũi V-bit và đường đi của mũi là tổ hợp của các đường thẳng (Xem hình 2.13).
Hình 2.13: Máy CNC đang chế tạo thấu kính biên dạng tự do dạng kép
Chế tạo thấu kính biên dạng tự do dạng ma trận
36
Hình 2.14 cho thấy máy CNC thực hiện thao tác chế tạo thấu kính biên dạng tự do dạng ma trận với mũi V-bit và đường đi của mũi là tổ hợp của các hình vuông.