CN111151978A - 一体式金属角锥反射镜的精密加工工艺 - Google Patents

一体式金属角锥反射镜的精密加工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一体式金属角锥反射镜的精密加工工艺，包括以下步骤：选择铝合金材料作为胚体材料，对铝合金胚体进行直角端铣削处理；选择石英材料作为模具本体材料，进行超精密磨削处理；对模具本体材料进行超精密抛光处理,得到石英模具；控制石英模具向下进给对铝合金胚体施加压力进行模压，对金属模压处理过程进行加热，然后脱模，形成角锥面，得到一体式金属角锥反射镜；镀膜处理以及几何精度测试和光学性能测试；本发明工艺方法具有工艺难度低的优点，加工步骤简单易操作，加工周期合理，且加工出的一体式金属角锥反射镜表面几何精度高，加工出的金属角锥反射镜具有轻量化、抗冲击性能好以及反射功率强优点。

Description

一体式金属角锥反射镜的精密加工工艺
技术领域
本发明涉及金属角锥反射镜加工技术领域，尤其涉及一体式金属角锥反射镜的精密加工工艺。
背景技术
金属角锥反射镜由于反射光束沿原方向返回，受电磁振动和机械振动影响弱等优点，越来越广泛地应用到激光跟踪仪和激光测距领域，角锥反射镜从成型方式上有拼接式和一体式，从材质上分为玻璃材质和金属材质的。拼接式角锥反射镜具有高精度和易制造的优点，但是存在稳定性差的缺点；一体式角锥反射镜具有高精度和高稳定性，但是具有难制造的缺点，现有的超精密加工工艺无法直接加工；玻璃材质的角锥反射镜存在重量大和抗冲击性能差的缺点；金属材质的角锥反射镜具有轻量化、抗冲击性能好以及反射功率强的优点。如何加工出具有加工难度低，且具有轻量化、抗冲击性能好以及反射功率强优点的角锥反射镜具有十分重要的意思，因此，本发明提出一体式金属角锥反射镜的精密加工工艺，以解决现有技术中的不足之处。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一体式金属角锥反射镜的精密加工工艺，该精密加工工艺具有工艺难度低的优点，加工步骤简单易操作，加工周期合理，且加工出的一体式金属角锥反射镜表面几何精度高，加工出的金属角锥反射镜具有轻量化、抗冲击性能好以及反射功率强优点。
为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：
一体式金属角锥反射镜的精密加工工艺，包括以下步骤：
步骤一：选择铝合金材料作为胚体材料，得到铝合金胚体，将铝合金胚体作为正结构，铝合金胚体由成对设置的S1平面、S2平面和S3平面组成，S1平面和S2平面之间存在棱边L12，S2平面和S3平面之间存在棱边L23，S1平面和S3平面之间存在棱边L13，L12、L23和L13三者重合处为顶角r，然后对铝合金胚体进行直角端铣削处理；
步骤二：选择石英材料作为模具本体材料，然后对模具本体材料进行超精密磨削处理；
步骤三：对模具本体材料进行超精密抛光处理，得到石英模具，将石英模具作为负结构，石英模具由成对设置的SP1平面、SP2平面和SP3平面组成，SP1平面和SP2平面之间存在棱线LSP12，SP2平面和SP3平面之间存在棱线LSP23，SP1平面和SP3平面之间存在棱线LSP13，LSP12、LSP23和LSP13三者重合处为顶尖v；
步骤四：利用负结构的石英模具对正结构的铝合金胚体进行金属模压处理，首先固定好正结构的铝合金胚体，然后将负结构的石英模具固定在铝合金胚体上方，控制石英模具向下进给对铝合金胚体施加压力进行模压，对金属模压处理过程进行加热，然后脱模，形成角锥面，得到一体式金属角锥反射镜；
步骤五：对一体式金属角锥反射镜进行镀膜处理；
步骤六：对镀膜处理后的一体式金属角锥反射镜进行几何精度测试和光学性能测试。
进一步改进在于：所述步骤一对铝合金胚体进行直角端铣削处理时，先采用直角方刀对S1平面进行端铣，再采用直角方刀对S2平面进行端铣，接着采用直角方刀对S3平面进行端铣。
进一步改进在于：所述步骤一对铝合金胚体进行直角端铣削处理后，还需要对顶角r进行弧度处理。
进一步改进在于：所述步骤二中对模具本体材料进行超精密磨削处理时，先对SP1平面进行平面超精密磨削，然后对SP2平面进行平面超精密磨削，最后对SP3平面进行平面超精密磨削。
进一步改进在于：所述步骤三中对模具本体材料进行超精密抛光处理时，先采用小磨头作为超精密磨削处理工具，然后确定小磨头平面抛光工艺，然后设置抛光参数、压力大小和抛光液类型，再控制表面平面度和光洁度参数，再对边缘塌陷进行控制，最后依次对SP1平面、SP2平面和SP3平面进行超精密抛光处理。
进一步改进在于：所述步骤四中对金属模压处理过程进行加热时，控制加热温度为90-120摄氏度，石英模具向下进给对铝合金胚体施加压力进行模压时，需要控制石英模具向下进给对铝合金胚体施加的压力均匀稳定。
进一步改进在于：所述步骤五中镀膜处理时，在一体式金属角锥反射镜上镀反射材料膜，所述反射材料膜优先铝膜或者银膜中的任意一种。
本发明的有益效果为：本发明加工工艺加工一体式金属角锥反射镜具有工艺难度低的优点，加工步骤简单易操作，加工周期合理，且加工出的一体式金属角锥反射镜表面几何精度高，加工出的金属角锥反射镜具有轻量化、抗冲击性能好以及反射功率强优点，应用在激光跟踪仪和激光测距领域具有优异的效果。
附图说明
图1本发明工艺流程示意图。
图2为本发明铝合金胚体结构示意图。
图3为本发明石英模具超精密磨削过程示意图。
图4为本发明石英模具超精密磨削处理过程示意图。
图5为本发明金属模压处理过程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据图1、2、3、4、5所示，本实施例提出一体式金属角锥反射镜的精密加工工艺，包括以下步骤：
步骤一：选择铝合金材料作为胚体材料，得到铝合金胚体，将铝合金胚体作为正结构，铝合金胚体由成对设置的S1平面、S2平面和S3平面组成，S1平面和S2平面之间存在棱边L12，S2平面和S3平面之间存在棱边L23，S1平面和S3平面之间存在棱边L13，L12、L23和L13三者重合处为顶角r，然后对铝合金胚体进行直角端铣削处理，先采用直角方刀对S1平面进行端铣，再采用直角方刀对S2平面进行端铣，接着采用直角方刀对S3平面进行端铣，最后对顶角r进行弧度处理；
步骤二：选择石英材料作为模具本体材料，然后对模具本体材料进行超精密磨削处理，先对SP1平面进行平面超精密磨削，然后对SP2平面进行平面超精密磨削，最后对SP3平面进行平面超精密磨削；
步骤三：对模具本体材料进行超精密抛光处理，先采用小磨头作为超精密磨削处理工具，然后确定小磨头平面抛光工艺，然后设置抛光参数、压力大小和抛光液类型，再控制表面平面度和光洁度参数，再对边缘塌陷进行控制，最后依次对SP1平面、SP2平面和SP3平面进行超精密抛光处理，得到石英模具，将石英模具作为负结构，石英模具由成对设置的SP1平面、SP2平面和SP3平面组成，SP1平面和SP2平面之间存在棱线LSP12，SP2平面和SP3平面之间存在棱线LSP23，SP1平面和SP3平面之间存在棱线LSP13，LSP12、LSP23和LSP13三者重合处为顶尖v；
步骤四：利用负结构的石英模具对正结构的铝合金胚体进行金属模压处理，首先固定好正结构的铝合金胚体，然后将负结构的石英模具固定在铝合金胚体上方，控制石英模具向下进给对铝合金胚体施加压力进行模压，对金属模压处理过程进行加热，然后脱模，形成角锥面，得到一体式金属角锥反射镜，控制加热温度为110摄氏度，石英模具向下进给对铝合金胚体施加压力进行模压时，需要控制石英模具向下进给对铝合金胚体施加的压力均匀稳定；
步骤五：对一体式金属角锥反射镜进行镀膜处理，在一体式金属角锥反射镜上镀反射材料膜，所述反射材料膜优先铝膜；
步骤六：对镀膜处理后的一体式金属角锥反射镜进行几何精度测试和光学性能测试。
本发明加工工艺加工一体式金属角锥反射镜具有工艺难度低的优点，加工步骤简单易操作，加工周期合理，且加工出的一体式金属角锥反射镜表面几何精度高，加工出的金属角锥反射镜具有轻量化、抗冲击性能好以及反射功率强优点，应用在激光跟踪仪和激光测距领域具有优异的效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一体式金属角锥反射镜的精密加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：选择铝合金材料作为胚体材料，得到铝合金胚体，将铝合金胚体作为正结构，铝合金胚体由成对设置的S1平面、S2平面和S3平面组成，S1平面和S2平面之间存在棱边L12，S2平面和S3平面之间存在棱边L23，S1平面和S3平面之间存在棱边L13，L12、L23和L13三者重合处为顶角r，然后对铝合金胚体进行直角端铣削处理；
步骤二：选择石英材料作为模具本体材料，然后对模具本体材料进行超精密磨削处理；
步骤三：对模具本体材料进行超精密抛光处理，得到石英模具，将石英模具作为负结构，石英模具由成对设置的SP1平面、SP2平面和SP3平面组成，SP1平面和SP2平面之间存在棱线LSP12，SP2平面和SP3平面之间存在棱线LSP23，SP1平面和SP3平面之间存在棱线LSP13，LSP12、LSP23和LSP13三者重合处为顶尖v；
步骤四：利用负结构的石英模具对正结构的铝合金胚体进行金属模压处理，首先固定好正结构的铝合金胚体，然后将负结构的石英模具固定在铝合金胚体上方，控制石英模具向下进给对铝合金胚体施加压力进行模压，对金属模压处理过程进行加热，然后脱模，形成角锥面，得到一体式金属角锥反射镜；
步骤五：对一体式金属角锥反射镜进行镀膜处理；
步骤六：对镀膜处理后的一体式金属角锥反射镜进行几何精度测试和光学性能测试。
2.根据权利要求1所述的一体式金属角锥反射镜的精密加工工艺，其特征在于：所述步骤一对铝合金胚体进行直角端铣削处理时，先采用直角方刀对S1平面进行端铣，再采用直角方刀对S2平面进行端铣，接着采用直角方刀对S3平面进行端铣。
3.根据权利要求2所述的一体式金属角锥反射镜的精密加工工艺，其特征在于：所述步骤一对铝合金胚体进行直角端铣削处理后，还需要对顶角r进行弧度处理。
4.根据权利要求1所述的一体式金属角锥反射镜的精密加工工艺，其特征在于：所述步骤二中对模具本体材料进行超精密磨削处理时，先对SP1平面进行平面超精密磨削，然后对SP2平面进行平面超精密磨削，最后对SP3平面进行平面超精密磨削。
5.根据权利要求1所述的一体式金属角锥反射镜的精密加工工艺，其特征在于：所述步骤三中对模具本体材料进行超精密抛光处理时，先采用小磨头作为超精密磨削处理工具，然后确定小磨头平面抛光工艺，然后设置抛光参数、压力大小和抛光液类型，再控制表面平面度和光洁度参数，再对边缘塌陷进行控制，最后依次对SP1平面、SP2平面和SP3平面进行超精密抛光处理。
6.根据权利要求1所述的一体式金属角锥反射镜的精密加工工艺，其特征在于：所述步骤四中对金属模压处理过程进行加热时，控制加热温度为90-120摄氏度，石英模具向下进给对铝合金胚体施加压力进行模压时，需要控制石英模具向下进给对铝合金胚体施加的压力均匀稳定。
7.根据权利要求1所述的一体式金属角锥反射镜的精密加工工艺，其特征在于：所述步骤五中镀膜处理时，在一体式金属角锥反射镜上镀反射材料膜，所述反射材料膜优先铝膜或者银膜中的任意一种。
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