CN115476226A - 一种微型柱面镜的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微型柱面镜的加工方法，涉及光学制造技术领域，包括以下步骤，S1、制备柱面镜坯料：长条状柱面镜镜坯料具有柱面，在制备长条状柱面镜坯料时，上述坯料为公差小于公差阈值的坯料，公差阈值为0.03mm。公差为实际坯料的尺寸与标准尺寸的差值，分为尺寸公差、形状公差以及位置公差；S2、对坯料进行加工；S3、对物料进行处理；S4、进行抛光；S5、进行切割。本发明不仅节省了现有技术中的微型柱面镜坯料粘贴成条的时间，提高了工作效率，而且避免了微型柱面镜坯料粘贴成条形成的错位以及偏心等现象最终导致加工后的微型柱面镜具有较大误差，而本申请提供的微型柱面镜加工方法提高了微型柱面镜的加工精确度，提高了成品率。

Description

一种微型柱面镜的加工方法

技术领域

本发明涉及光学制造技术领域，具体涉及一种微型柱面镜的加工方法。

背景技术

柱面镜是非球面透镜，可以有效减小球差和色差，分为平凸柱面透镜、平凹柱面透镜、双凸柱面透镜和双凹柱面透镜，其中，微型柱面镜是指外观参数(长、宽、厚)都比较小的柱面零件，微型柱面镜可有效简化组件结构，减轻组件质量，可应用在线性探测器照明、条形码扫描、全息照明、光信息处理、计算机、强激光系统以及同步辐射。同时，在大功率激光谐振腔的腔片和长距离线干涉仪等高精度测试仪器和装置中也利用微型柱面镜，在某些激光系统中采用了多个小半径零件组成的微型柱面镜，随着微型柱面镜越来越广泛的应用，对微型柱面镜的质量要求也越来越高。针对现有技术存在以下问题：

1、现有的微型柱面镜的加工方法,不便于提高微型柱面镜的加工精确度，成品率较低；

2、现有的微型柱面镜的加工方法,不便于降低加工难度和检测难度，不能够有效的避免废品的产生。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种微型柱面镜的加工方法，包括以下步骤，

S1、制备柱面镜坯料：长条状柱面镜镜坯料具有柱面，在制备长条状柱面镜坯料时，上述坯料为公差小于公差阈值的坯料，公差阈值为0.03mm。公差为实际坯料的尺寸与标准尺寸的差值，分为尺寸公差、形状公差以及位置公差；

S2、对坯料进行加工：取四棱柱型毛坯，对与待加工柱面相邻的一长边侧面进行铣磨，控制该面的平行度为0.005，将该面作为毛坯基准面，加热使蜡熔化，将毛坯上与待加工柱面相对的一面涂蜡后；

S3、对物料进行处理：柱面第一遍采用蝶形粗磨砂轮进行铣磨，第二遍采用蝶形精磨砂轮进行铣磨，第三遍采用蝶形超精磨砂轮进行铣磨；

S4、进行抛光：依据预设光学参数如曲率半径、表面粗糙度等对柱面镜坯料整体进行光学加工，加工过程包括粗磨、精磨以及抛光等，可以选用古典抛光法或者高速抛光法等加工方式，在抛光时，根据柱面镜坯料形状的不同，外观参数以及坯料半径的不同选用相应的模具，根据柱面镜坯料的机械性能和物理性能和外观参数的不同选择适合的浓度的抛光液，以及不同溶剂的抛光液，实现定时、定压、定速加工；

S5、进行切割：据预设尺寸对柱面镜进行切割，得到微型柱面镜。

本发明技术方案的进一步改进在于：S2将待加工柱面朝上，毛坯基准面靠紧工装的限位结构，将毛坯粘接在工装上，待蜡冷却后，得带毛坯工装。

本发明技术方案的进一步改进在于：将带毛坯工装置于铣磨设备工件轴上，将千分表固定于铣磨设备Z轴上，打表毛坯基准面，控制平行度为0.01以内，夹紧。

本发明技术方案的进一步改进在于：S4基于计算机控制光学表面成型技术，使用数控机床实现对柱面的加工；由高精度光学面形测量仪器测量柱面的面形误差，取得当前表面的面形数据，将面形数据与预期的面形比较，为下一个加工周期提供面形数据，如此周而复始，直到得到符合要求的光学表面。

本发明技术方案的进一步改进在于：通过设计高精度的工装，保证工件二次粘接位置的一致性，毛坯铣磨基准面，打表毛坯基准面装夹，保证零件与设备工具轴的平行关系，从而控制柱面的偏心。

由于采用了上述技术方案，本发明相对现有技术来说，取得的技术进步是：

1、本发明提供一种微型柱面镜的加工方法，通过加工得到符合预设光学参数的柱面镜和整块柱面镜切割的共同作用下，不仅节省了现有技术中的微型柱面镜坯料粘贴成条的时间，提高了工作效率，而且避免了微型柱面镜坯料粘贴成条形成的错位以及偏心等现象最终导致加工后的微型柱面镜具有较大误差，而本申请提供的微型柱面镜加工方法提高了微型柱面镜的加工精确度，提高了成品率。

2、本发明提供一种微型柱面镜的加工方法，通过计算机控制光学表面成型技术的作用下，采用计算机控制光学表面成型技术，精确控制柱面的面型；灵活运用测量设备测量柱面，直观地反映出实际表面与预期表面的差值，并根据差值生成反向图形，用反向图形再次加工表面，从而修正表面；经过多次的测量、反馈、修正表面，提高表面精度至符合要求，高了柱面镜的加工效率和加工精度，可加工高精度的柱面镜；有效地降低了加工难度和检测难度，避免了废品的产生，降低了加工废品率；工艺简单，操作方便，具有良好的应用前景。

3、本发明提供一种微型柱面镜的加工方法，通过将毛坯上与待加工柱面相对的一面进行涂蜡的作用下，加热使蜡熔化，将毛坯上与待加工柱面相对的一面涂蜡，使用蜡液涂抹进行生产制造能够降低成本，防止有害味道对制造生产的工作人员造成人身伤害，生产制造过程中蜡液能够起到环保作用，减少生产过程中对环境造成的污染。

4、本发明提供一种微型柱面镜的加工方法，通过对物料进行处理的作用下，对长条状柱面镜坯料进行精磨、抛光等加工得到长条状柱面镜，最后将整块长条状柱面镜切割，得到若干微型柱面镜，不仅节省了现有技术中的微型柱面镜坯料粘贴成条的时间，提高了工作效率，而且避免了微型柱面镜坯料粘贴成条导致的错位以及偏心等现象，提高了微型柱面镜的加工精确度，提高了成品率。

附图说明

图1为本发明的一种微型柱面镜的加工方法的流程结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1

如图1所示，本发明提供了一种微型柱面镜的加工方法,1.包括以下步骤，

S1、制备柱面镜坯料：长条状柱面镜镜坯料具有柱面，在制备长条状柱面镜坯料时，上述坯料为公差小于公差阈值的坯料，公差阈值为0.03mm。公差为实际坯料的尺寸与标准尺寸的差值，分为尺寸公差、形状公差以及位置公差；

S2、对坯料进行加工：取四棱柱型毛坯，对与待加工柱面相邻的一长边侧面进行铣磨，控制该面的平行度为0.005，将该面作为毛坯基准面，加热使蜡熔化，将毛坯上与待加工柱面相对的一面涂蜡后；

S3、对物料进行处理：柱面第一遍采用蝶形粗磨砂轮进行铣磨，第二遍采用蝶形精磨砂轮进行铣磨，第三遍采用蝶形超精磨砂轮进行铣磨；

S4、进行抛光：依据预设光学参数如曲率半径、表面粗糙度等对柱面镜坯料整体进行光学加工，加工过程包括粗磨、精磨以及抛光等，可以选用古典抛光法或者高速抛光法等加工方式，在抛光时，根据柱面镜坯料形状的不同，外观参数以及坯料半径的不同选用相应的模具，根据柱面镜坯料的机械性能和物理性能和外观参数的不同选择适合的浓度的抛光液，以及不同溶剂的抛光液，实现定时、定压、定速加工；

S5、进行切割：据预设尺寸对柱面镜进行切割，得到微型柱面镜。

在本实施案例中，提高了工作效率，而且避免了微型柱面镜坯料粘贴成条形成的错位以及偏心等现象最终导致加工后的微型柱面镜具有较大误差，而本申请提供的微型柱面镜加工方法提高了微型柱面镜的加工精确度，提高了成品率。

实施例2

如图1所示，在实施例1的基础上，本发明提供一种技术方案：优选的，S2将待加工柱面朝上，毛坯基准面靠紧工装的限位结构，将毛坯粘接在工装上，待蜡冷却后，得带毛坯工装，将带毛坯工装置于铣磨设备工件轴上，将千分表固定于铣磨设备Z轴上，打表毛坯基准面，控制平行度为0.01以内，夹紧，S4基于计算机控制光学表面成型技术，使用数控机床实现对柱面的加工；由高精度光学面形测量仪器测量柱面的面形误差，取得当前表面的面形数据，将面形数据与预期的面形比较，为下一个加工周期提供面形数据，如此周而复始，直到得到符合要求的光学表面，通过设计高精度的工装，保证工件二次粘接位置的一致性，毛坯铣磨基准面，打表毛坯基准面装夹，保证零件与设备工具轴的平行关系，从而控制柱面的偏心。

在本实施例中，采用计算机控制光学表面成型技术，精确控制柱面的面型；灵活运用测量设备测量柱面，直观地反映出实际表面与预期表面的差值，并根据差值生成反向图形，用反向图形再次加工表面，从而修正表面；经过多次的测量、反馈、修正表面，提高表面精度至符合要求，高了柱面镜的加工效率和加工精度，可加工高精度的柱面镜；有效地降低了加工难度和检测难度，避免了废品的产生，降低了加工废品率；工艺简单，操作方便，具有良好的应用前景。

下面具体说一下该一种微型柱面镜的加工方法的工作原理。

如图1所示，长条状柱面镜镜坯料具有柱面，在制备长条状柱面镜坯料时，上述坯料为公差小于公差阈值的坯料，公差阈值为0.03mm。公差为实际坯料的尺寸与标准尺寸的差值，分为尺寸公差、形状公差以及位置公差，取四棱柱型毛坯，对与待加工柱面相邻的一长边侧面进行铣磨，控制该面的平行度为0.005，将该面作为毛坯基准面，加热使蜡熔化，将毛坯上与待加工柱面相对的一面涂蜡后，将待加工柱面朝上，毛坯基准面靠紧工装的限位结构，将毛坯粘接在工装上，待蜡冷却后，得带毛坯工装，将带毛坯工装置于铣磨设备工件轴上，将千分表固定于铣磨设备Z轴上，打表毛坯基准面，控制平行度为0.01以内，夹紧，使用蜡液涂抹进行生产制造能够降低成本，防止有害味道对制造生产的工作人员造成人身伤害，生产制造过程中蜡液能够起到环保作用，减少生产过程中对环境造成的污染，柱面第一遍采用蝶形粗磨砂轮进行铣磨，第二遍采用蝶形精磨砂轮进行铣磨，第三遍采用蝶形超精磨砂轮进行铣磨，依据预设光学参数如曲率半径、表面粗糙度等对柱面镜坯料整体进行光学加工，加工过程包括粗磨、精磨以及抛光等，可以选用古典抛光法或者高速抛光法等加工方式，在抛光时，根据柱面镜坯料形状的不同，外观参数以及坯料半径的不同选用相应的模具，根据柱面镜坯料的机械性能和物理性能和外观参数的不同选择适合的浓度的抛光液，以及不同溶剂的抛光液，实现定时、定压、定速加工，通过加工得到符合预设光学参数的柱面镜和整块柱面镜切割的共同作用下，不仅节省了现有技术中的微型柱面镜坯料粘贴成条的时间，提高了工作效率，而且避免了微型柱面镜坯料粘贴成条形成的错位以及偏心等现象最终导致加工后的微型柱面镜具有较大误差，而本申请提供的微型柱面镜加工方法提高了微型柱面镜的加工精确度，提高了成品率，采用计算机控制光学表面成型技术，精确控制柱面的面型；灵活运用测量设备测量柱面，直观地反映出实际表面与预期表面的差值，并根据差值生成反向图形，用反向图形再次加工表面，从而修正表面；经过多次的测量、反馈、修正表面，提高表面精度至符合要求，高了柱面镜的加工效率和加工精度，可加工高精度的柱面镜；有效地降低了加工难度和检测难度，避免了废品的产生，降低了加工废品率；工艺简单，操作方便，具有良好的应用前景，据预设尺寸对柱面镜进行切割，得到微型柱面镜。

上文一般性的对本发明做了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之做一些修改或改进，这对于技术领域的一般技术人员是显而易见的。因此，在不脱离本发明思想精神的修改或改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种微型柱面镜的加工方法，包括以下步骤，其特征在于：

S1、制备柱面镜坯料：长条状柱面镜镜坯料具有柱面，在制备长条状柱面镜坯料时，上述坯料为公差小于公差阈值的坯料，公差阈值为0.03mm。公差为实际坯料的尺寸与标准尺寸的差值，分为尺寸公差、形状公差以及位置公差；

S2、对坯料进行加工：取四棱柱型毛坯，对与待加工柱面相邻的一长边侧面进行铣磨，控制该面的平行度为0.005，将该面作为毛坯基准面，加热使蜡熔化，将毛坯上与待加工柱面相对的一面涂蜡后；

S3、对物料进行处理：柱面第一遍采用蝶形粗磨砂轮进行铣磨，第二遍采用蝶形精磨砂轮进行铣磨，第三遍采用蝶形超精磨砂轮进行铣磨；

S4、进行抛光：依据预设光学参数如曲率半径、表面粗糙度等对柱面镜坯料整体进行光学加工，加工过程包括粗磨、精磨以及抛光等，可以选用古典抛光法或者高速抛光法等加工方式，在抛光时，根据柱面镜坯料形状的不同，外观参数以及坯料半径的不同选用相应的模具，根据柱面镜坯料的机械性能和物理性能和外观参数的不同选择适合的浓度的抛光液，以及不同溶剂的抛光液，实现定时、定压、定速加工；

S5、进行切割：据预设尺寸对柱面镜进行切割，得到微型柱面镜。

2.根据权利要求1所述的一种微型柱面镜的加工方法，其特征在于：S2将待加工柱面朝上，毛坯基准面靠紧工装的限位结构，将毛坯粘接在工装上，待蜡冷却后，得带毛坯工装。

3.根据权利要求2所述的一种微型柱面镜的加工方法，其特征在于：将带毛坯工装置于铣磨设备工件轴上，将千分表固定于铣磨设备Z轴上，打表毛坯基准面，控制平行度为0.01以内，夹紧。

4.根据权利要求1所述的一种微型柱面镜的加工方法，其特征在于：S4基于计算机控制光学表面成型技术，使用数控机床实现对柱面的加工；由高精度光学面形测量仪器测量柱面的面形误差，取得当前表面的面形数据，将面形数据与预期的面形比较，为下一个加工周期提供面形数据，如此周而复始，直到得到符合要求的光学表面。

5.根据权利要求4所述的一种微型柱面镜的加工方法，其特征在于：通过设计高精度的工装，保证工件二次粘接位置的一致性，毛坯铣磨基准面，打表毛坯基准面装夹，保证零件与设备工具轴的平行关系，从而控制柱面的偏心。

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