[发明专利]用于聚光光伏太阳能系统的多面锥体棱镜的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于聚光光伏太阳能系统的多面锥体棱镜的加工方法，所述的多面锥体棱镜为连续性3阶锥度棱镜。

背景技术

多面锥体棱镜用于聚光光伏（CPV）系统中的太阳能接收转换。通过棱镜自身的全反射原理，将太阳光进行汇聚，再通过太阳能辅助物质，将光能转换成电能、热能等等，可供人们利用。

光伏发电经历了第一代晶硅电池和第二代薄膜电池，目前产业化进程正逐渐转向高效的CPV系统发电。与前两代电池相比，CPV采用多结的III-V族化合物电池，具有大光谱吸收、高转换效率等优点；而且所需的电池面积小，以相对廉价的聚光器件替代昂贵的半导体材料，在大规模应用于发电时可有效降低成本、降低生产能耗。

传统光学冷加工对多面锥体棱镜的加工采用成盘多件加工，将单件粘贴在光学靠体上，再将光学靠体几件或几十件粘贴在一块光学平板上，从而对一个面进行粗磨、精磨、抛光、清洗，当做完一个面是敲击下盘，再用同样的方法加工另一个面，由于多面锥体要加工的面较多，用此种方法工序较多，加工时间过长，并且过程不易控制，很容易造成棱镜的破口，疵病、及尺寸不对应等等。并且生产成本较高。

如专利号为200810140914.2，专利名称为“一种用于采集掌(指)纹图像的窗口棱镜的制作方法”中公开了一种棱镜的制作方法，它包括上盘、铣磨、研磨、二次上盘、二次铣磨、二次研磨、抛光、洗净、倒边、检测包转、镀膜等流程，整个制作方法中需要移动待加工的棱镜上盘，然后重复进行多次打磨，工序复杂，加工时间长效率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足而提供一种加工时间短、加工过程容易控制，加工质量好的用于聚光光伏太阳能系统的多面锥体棱镜的加工方法。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：该用于聚光光伏太阳能系统的多面锥体棱镜的加工方法，所述的多面锥体棱镜形状为由下至上大小递减的三个正四棱台叠加而成，位于中层的正四棱台上底面与上层正四棱台的下底面重合，中层正四棱台的下底面与下层正四棱台的上底面重合，多面锥体棱镜整体包括14个外表面，所述的14个外表面分别为一大一小上下平行的两个正方形端面，以及12个等腰梯形侧面，其特征在于包括以下步骤：

a、将K9玻璃材料通过热压初始加工成上述形状的坯料，在每个面厚度方向上留出0.5~0.8mm的加工余量；

b、将坯料的小端面粘贴在光学平板上，对大端面通过冷加工依次进行铣磨和抛光；

c、将坯料的大端面粘贴在定位模具上，通过5个空间位置参数联动控制坯料在磨盘以及抛光盘上的移动和转动，分别对12个等腰梯形侧面以及小端面进行粗磨、精磨和抛光，获得成品。本发明对多面锥体棱镜采用单件加工，将光学冷加工工序中的粗磨、精磨、抛光在一台设备上实现，坯料一次装夹，需加工的外表面依次粗磨完工以后，再依次对需加工的外表面进行精磨加工，精磨完以后最后对需加工的外表面进行抛光，相对于原来的方法加工成本低、加工效率高、成品质量好的加工方法。

本发明所述的5个空间位置参数分别是1）X坐标控制坯料中心轴与水平面的夹角，2）Y坐标控制坯料平行于磨盘表面的直线往复运动，3）Z坐标控制坯料垂直于磨盘及抛光盘表面的上下移动，4）N坐标控制坯料以中心轴为转轴进行的90°旋转，5）M坐标控制坯料平行于磨盘及抛光盘表面的椭圆形轨迹运动。根据所要加工坯料本身的特性，5个坐标轴各自承担不同工作指令，5个坐标轴可独立进行工作，也可以同时进行工作；将复杂的工序简单化，并且节省工作时间，提高工作效率。

本发明所述的磨盘上设置有粗磨区和精磨区。本发明将粗磨工序与精磨工序在同一张磨盘上完成，该磨盘表面在加工过程中形成自然修盘，始终保证磨盘的平行度。

本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明打破现阶段光学冷加工工艺，将依靠人工完成的工艺采用设备一次性完成并且保证产品的要求；将传统光学冷加工方法中分别在多台机器设备上完成的粗磨、精磨、抛光工序，集合在一个机器上完成，提高工作效率，降低生产成本。

附图说明

图1为本发明多面锥体棱镜立体示意图。

图2为本发明多面锥体棱镜主视图。

图3为本发明多面锥体棱镜仰视图。

图4为本发明坯料粘贴在定位模具上的示意图。

图5为本发明坯料小端面粗磨加工示意图。

图6为本发明坯料上层正四棱台侧面粗磨加工示意图。

图7为本发明坯料中层正四棱台侧面粗磨加工示意图。

图8为本发明坯料下层正四棱台侧面粗磨加工示意图。