CN109894950A - 一种红外窗口零件抛光工艺在线监控装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外窗口零件抛光工艺在线监控装置及方法，装置包括平模、接头、双自准直望远镜和可调节测试平台。抛光加工前，将接头装到平模上拧紧，零件点胶上盘到平模上抛光加工，在抛光第二面时在线监控零件的平行差，将接头从平模上拧下，将零件与平模一起放置到测试平台上，调整平台，使零件左表面反射的十字亮线与左侧自准直望远镜十字分划线中心对准，在右侧自准直望远镜视场内观察零件右表面反射的十字亮线与右侧自准直望远镜十字分划线中心的距离，其对应的角值为零件的平行差，根据实测结果与偏离方向对零件进行修正，直至平行差≤10＂要求。本发明解决了零件高精度平行差的在线监控与修正问题，具有结构简单、易于操作的特点。

Description

一种红外窗口零件抛光工艺在线监控装置及方法

技术领域

本发明属于光学冷加工技术领域，主要涉及一种红外窗口零件平行差抛光工艺在线监控的装置及监控方法，尤其是针对中、小尺寸秒级平行差零件抛光过程平行差在线监控的装置及监控方法。

背景技术

窗口零件是红外光学系统中重要且必需的关键零件之一，其对系统性能有影响的主要指标分别是光圈与局部光圈、平行差。光圈与局部光圈按常规工艺方法可控制与保证，而平行差指标因红外光学材料折射率高，其精度会直接影响整个产品光轴平行性的调校精度与效率，因此零件的平行差指标要求≤10＂，加之红外材料在可见光波段不透，故用于可见光波段的在线监控手段与工艺控制方法，以及零件完工后的无损两表面自准直检测法均已不再适用。在零件加工过程中，随着红外材质不同、精磨面形质量、精磨边厚差质量、上盘质量以及抛光时间长短等多因素的影响，秒级平行差随时随机地存在发生超差的难题，表现在零件下盘后常出现平行差指标超差，多次返工，单次合格率＜30％。

以附图1中零件为例(75mm×52mm×7mm)，平行差要求≤10″，传统加工方法是先细磨两平面，控制两平面边厚差△t≤0.0005mm(理论边厚差△t≤0.0025mm)，再点胶胶正上盘依次抛光两个平面，下盘清洗后用比较贴置法检测平行差，不合格再重新细磨或偏心抛光修正，该加工存在的问题：

1、加工过程无法实现零件平行差的在线监控与修正；

2、单次合格率＜30％，返工率高；

3、离线的直接接触法平行差测量及高的返工率会大幅降低零件的表面疵病精度；

4、加工周期长。

发明内容

针对零件加工过程中无法实现平行差抛光工艺在线监控及修正的技术瓶颈，本发明提出一种红外窗口零件抛光工艺在线监控装置及方法，为实现零件平行差抛光过程在线监控和修正提供一种结构简单、方便且能保证零件反复修抛的加工工艺装置及在线监控的方法。

本发明的技术方案为：

所述一种红外窗口零件抛光工艺在线监控装置，其特征在于：包括专用平模(3)、专用接头(5)、双自准直望远镜(1)和可调节测试平台(4)；

所述专用平模(3)为中心带有螺纹孔的平板结构，所述专用接头(5)为圆柱结构，外圆带有与专用平模(3)中心螺纹孔匹配的外螺纹，所述专用接头(5)一端中心具有铁笔孔；

所述专用平模(3)和专用接头(5)组合形成组合胶平模；所述组合胶平模为反旋式可拆装结构：其中若抛光过程中零件的旋转方向为顺时针右旋方向，则专用平模(3)和专用接头(5)的螺纹方向为左旋，实现设计螺纹结构方向与零件抛光旋转方向为“反旋式”；

当在红外窗口零件(2)抛光第二平面时，能够拆卸将专用接头(5)从专用平模(3)上拆卸，将红外窗口零件(2)和专用平模(3)放置到双自准直望远镜(1)之间的可调节测试平台(4)上，在线实测得到红外窗口零件(2)的平行差值和偏离方向。

进一步的优选方案，所述一种红外窗口零件抛光工艺在线监控装置，其特征在于：专用接头(5)上的铁笔孔与组合胶平模的几何中心偏差≤0.1mm。

所述一种红外窗口零件抛光工艺在线监控方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：将专用接头拧紧到专用平模中，形成组合胶平模；之后进行以下步骤：

步骤1.1：单块细磨红外窗口零件的两侧光学面，用千分比较仪控制零件两侧光学面的边厚差，要求控制△t≤0.0005mm；

步骤1.2：在红外窗口零件第二光学面上涂漆、自然晾干，点上胶点，加热目视胶正上盘到组合胶平模上，抛光第一光学面；

步骤1.3：在抛光后的红外窗口零件第一光学面上，除零件中心与专用平模中心开孔区域大小一致的区域不涂漆外，其余区域涂漆，保护自然晾干，下盘；

步骤1.4：在红外窗口零件第一光学面的涂漆区域上，点上胶点，加热目视胶正上盘到组合胶平模上，抛光第二光学面；

步骤2：进行平行差的在线监控：

步骤2.1：粗调可调测试平台的水平位置：将精度≤2＂的合像水平仪放置在可调测试平台上，调整可调测试平台下的调整螺钉，使合像水平仪的两像目视重合，取下合像水平仪；

步骤2.2：调整双自准直望远镜的水平位置：将精度≤2＂的标准立方体放置在可调测试平台上，调整左侧自准直望远镜，使标准立方体左表面反射后的十字线与左侧自准直望远镜的十字分划线中心目视重合，取下标准立方体，调整右侧自准直望远镜，使左侧自准直望远镜的十字分划线成像在右侧自准直望远镜的视场中心，目视重合，固定双自准直望远镜；

步骤2.3：放置红外窗口零件：将专用接头从组合胶平模上拧下，将红外窗口零件和专用平模一起放置到可调节测试平台上，且专用平模开孔面朝向左侧自准直望远镜；

步骤2.4：精调可调测试平台保证左侧自准直望远镜垂直入射到红外窗口零件左侧光学面：调整可调测试平台，使左侧自准直望远镜的十字亮线像经红外窗口零件左侧光学面反射后，与左侧自准直望远镜的十字分划线中心对准，使左侧自准直望远镜出射的光垂直入射到红外窗口零件左侧光学面上；

步骤2.5：测量红外窗口零件的平行差值：在右侧自准直望远镜视场里观察红外窗口零件右侧光学面的十字亮反射像中心与视场本身十字分划线中心偏离的大小与方法，从而得到红外窗口零件两侧光学面的平行差实测大小及偏离方向；

步骤2.6：修正直至符合要求：根据平行差的实测大小及偏离方向进行红外窗口零件平行差的修正，直至平行差≤10″要求。

有益效果

本发明的有益效果体现在以下三个方面：

1、本发明中组合胶平模中的专用平模和专用接头是可以拆装的，加工时专用接头直接拧紧到专用平模上形成传统的“组合胶平模”，过程平行差在线监控时，拧下专用接头，该装置结构简单方便、易操作。

2、本发明根据红外窗口零件抛光旋转方向为右旋，专用平模和专用接头的螺纹设计为左旋，即“反旋式”，避免抛光中专用接头从专用平模中脱落，保证红外窗口零件抛光过程的安全性和可靠性。

3、本发明采用非接触测量方法对红外窗口零件的平行差进行监控，避免了直接接触测量对红外窗口零件表面疵病的影响，既保证了红外窗口零件过程平行差指标的准确测量，又不降低零件表面疵病精度。

附图说明

图1是红外窗口零件示意图。

图2是“反旋式、可拆装”组合胶平模工艺装置示意图。

图3是专用平模和专用接头示意图；a、专用平模，b、专用接头。

图4是红外窗口零件抛光工艺在线监控工艺装置示意图。

1、双自准直望远镜；2、红外窗口零件；3、专用平模；4、可调节测试平台。

图5是自准直望远镜分化读数示意图。

具体实施方式

本发明的针对红外窗口零件加工过程中无法实现平行差抛光工艺在线监控及修正的技术瓶颈，为实现红外窗口零件平行差抛光过程在线监控和修正提供一种结构简单、方便且能保证红外窗口零件反复修抛的加工工艺装置及在线监控的方法。

本发明提出的一种“反旋式、可拆装”的组合胶平模工艺装置，如附图2所示，包括专用平模和专用接头两部分，如附图3所示，所述专用接头和专用平模的螺纹方向设计为左旋，与红外窗口零件抛光的旋转方向相反，抛光时专用接头拧紧到专用平模上，专用接头的铁笔孔与机床铁笔连接，同时为保证红外窗口零件加工不出现偏心，设计要求专用接头上的铁笔孔与组合胶平模的几何中心偏差≤0.1mm；抛光过程时需监控零件的平行差，则拧下专用接头，如附图4所示，将红外窗口零件和专用平模放置在双自准直望远镜之间的可调工作平台上，使左侧自准直望远镜经红外窗口零件左侧光学面反射的十字亮线像与左侧自准直望远镜的十字分划线中心对准，这时在右侧自准直望远镜视场内经红外窗口零件右侧光学面反射后的十字亮线中心与视场本身的十字分划线中心的距离对应的角值即为红外窗口零件的平行差，根据测量值的大小与偏离方向进行零件平行差的修正，从而实现中、小尺寸平行差≤10″零件的平行差在线监控和修正。

下面结合附图及优选实施例对本发明作进一步的详述：

本发明优选实施例的红外窗口零件如附图1所示，尺寸75mm×52mm×7mm，平行差≤10″(理论边厚差△t≤0.0025mm)。

附图2是本发明设计的一种“反旋式、可拆装”组合胶平模工艺装置，包括专用平模和专用接头，加工前需先将专用接头拧紧到专用平模，形成组合胶平模，其具体实施步骤如下：

①单块细磨零件两光学面，用千分比较仪控制红外窗口零件两光学面的边厚差，要求控制△t≤0.0005mm；

②在红外窗口零件第二光学面上涂漆、自然晾干，点上胶点，加热，目视胶正上盘到组合胶平模上，抛光第一光学面；

③在抛光的红外窗口零件第一光学面上，要求零件中心范围内不涂漆，该范围与组合胶平模开孔范围一致，其余平面范围涂漆，保护自然晾干，下盘；

④在红外窗口零件第一光学面上，点上胶点，要求零件中心范围内不能点胶，且表面要清擦干净，其余范围表面涂蜡保护，加热目视胶正上盘到组合胶平模上，抛光零件第二光学面。

附图4是本发明的一种零件平行差在线监控工艺装置，包括双自准直望远镜、红外窗口零件、专用平模和可调节测试平台，红外窗口零件第二光学面在粗抛抛亮后需进行平行差的在线监控，其具体实施步骤如下：

①粗调可调测试平台的水平位置：将合像水平仪(精度≤2＂)放置在可调测试平台上，调整可调测试平台下的调整螺钉，使合像水平仪的两像目视重合，取下合像水平仪；

②调整双自准直望远镜的水平位置：将标准立方体(精度≤2＂)放置在可调测试平台上，调整左侧自准直望远镜，使标准立方体左表面反射后的十字线与左侧自准直望远镜的十字分划线中心目视重合，取下标准立方体，调整右侧自准直望远镜，使左侧自准直望远镜的十字分划线成像在右侧自准直望远镜的视场中心，目视重合，固定双自准直望远镜；

③放置测试零件：将专用接头从组合胶平模上拧下，将红外窗口零件和专用平模一起放置到可调节测试平台上；

④精调可调测试平台保证左侧自准直望远镜垂直入射到红外窗口零件左表面：调整可调测试平台，要求左侧自准直望远镜的十字亮线像经红外窗口零件左表面(即零件第一光学面)反射后，与左侧自准直望远镜的十字分划线中心对准，即保证左侧自准直望远镜出射的光垂直入射到红外窗口零件左表面上；

⑤测量零件的平行差值：在右侧自准直望远镜视场里观察红外窗口零件右表面的十字亮反射像中心与视场本身十字分划线中心偏离大小对应的角值即为被测零件的平行差值；

⑥修正直至符合要求：根据平行差的实测大小及偏离方向按常规加工方法进行零件平行差的修正，直至平行差≤10″要求。

Claims (3)

1.一种红外窗口零件抛光工艺在线监控装置，其特征在于：包括专用平模(3)、专用接头(5)、双自准直望远镜(1)和可调节测试平台(4)；

所述专用平模(3)为中心带有螺纹孔的平板结构，所述专用接头(5)为圆柱结构，外圆带有与专用平模(3)中心螺纹孔匹配的外螺纹，所述专用接头(5)一端中心具有铁笔孔；

所述专用平模(3)和专用接头(5)组合形成组合胶平模；所述组合胶平模为反旋式可拆装结构：其中若抛光过程中零件的旋转方向为顺时针右旋方向，则专用平模(3)和专用接头(5)的螺纹方向为左旋，实现设计螺纹结构方向与零件抛光旋转方向为“反旋式”；

当在红外窗口零件(2)抛光第二平面时，能够拆卸将专用接头(5)从专用平模(3)上拆卸，将红外窗口零件(2)和专用平模(3)放置到双自准直望远镜(1)之间的可调节测试平台(4)上，在线实测得到红外窗口零件(2)的平行差值和偏离方向。

2.根据权利要求1所述一种红外窗口零件抛光工艺在线监控装置，其特征在于：专用接头(5)上的铁笔孔与组合胶平模的几何中心偏差≤0.1mm。

3.利用权利要求1所述装置进行红外窗口零件抛光工艺在线监控的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：将专用接头拧紧到专用平模中，形成组合胶平模；之后进行以下步骤：

步骤1.1：单块细磨红外窗口零件的两侧光学面，用千分比较仪控制零件两侧光学面的边厚差，要求控制△t≤0.0005mm；

步骤1.2：在红外窗口零件第二光学面上涂漆、自然晾干，点上胶点，加热目视胶正上盘到组合胶平模上，抛光第一光学面；

步骤1.3：在抛光后的红外窗口零件第一光学面上，除零件中心与专用平模中心开孔区域大小一致的区域不涂漆外，其余区域涂漆，保护自然晾干，下盘；

步骤1.4：在红外窗口零件第一光学面的涂漆区域上，点上胶点，加热目视胶正上盘到组合胶平模上，抛光第二光学面；

步骤2：进行平行差的在线监控：

步骤2.1：粗调可调测试平台的水平位置：将精度≤2＂的合像水平仪放置在可调测试平台上，调整可调测试平台下的调整螺钉，使合像水平仪的两像目视重合，取下合像水平仪；

步骤2.2：调整双自准直望远镜的水平位置：将精度≤2＂的标准立方体放置在可调测试平台上，调整左侧自准直望远镜，使标准立方体左表面反射后的十字线与左侧自准直望远镜的十字分划线中心目视重合，取下标准立方体，调整右侧自准直望远镜，使左侧自准直望远镜的十字分划线成像在右侧自准直望远镜的视场中心，目视重合，固定双自准直望远镜；

步骤2.3：放置红外窗口零件：将专用接头从组合胶平模上拧下，将红外窗口零件和专用平模一起放置到可调节测试平台上，且专用平模开孔面朝向左侧自准直望远镜；

步骤2.4：精调可调测试平台保证左侧自准直望远镜垂直入射到红外窗口零件左侧光学面：调整可调测试平台，使左侧自准直望远镜的十字亮线像经红外窗口零件左侧光学面反射后，与左侧自准直望远镜的十字分划线中心对准，使左侧自准直望远镜出射的光垂直入射到红外窗口零件左侧光学面上；

步骤2.5：测量红外窗口零件的平行差值：在右侧自准直望远镜视场里观察红外窗口零件右侧光学面的十字亮反射像中心与视场本身十字分划线中心偏离的大小与方法，从而得到红外窗口零件两侧光学面的平行差实测大小及偏离方向；

步骤2.6：修正直至符合要求：根据平行差的实测大小及偏离方向进行红外窗口零件平行差的修正，直至平行差≤10″要求。