[发明专利]一种柱面镜的加工方法

说明书

技术领域

本发明属于光学制造技术领域，具体涉及一种柱面镜的加工方法。

背景技术

柱面镜是一种非轴对称的特殊非球面透镜，能在一维提供最佳光焦度，在与其正交的另一维等于一平面，这个特点使其在一些特殊领域获得重要应用。随着科学的发展，柱面镜的应用领域不断扩大，其精度要求也越来越高。但由于柱面镜没有旋转对称轴，它的加工和检测特别是高精度的加工和检测比较困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种柱面镜的加工方法，解决现有柱面镜的加工精度比较低的问题。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种柱面镜的加工方法，包括下列步骤：

1）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0.002，将该面作为毛坯基准面；

2）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；

3）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0.005以内，夹紧；

4）编程铣磨待加工柱面，铣磨时工件轴在零位保持不动；

5）取编程铣磨后的工件，测量加工柱面面型数据，得加工柱面的Rt值和Ra值；

6）比较面型数据，如步骤5）所得加工柱面的Rt值大于1μm，则进行步骤7）；

如步骤5）所得加工柱面的Rt值小于或等于1μm，则进行步骤8）；

7）将得到的加工柱面面型数据反馈至铣磨设备，生成以X、Y平面为对称面的Z值的反向数据（X，Y，-Z），用此数据进行修正铣磨，铣磨后返回步骤5）；

例如某点的检测面型X、Y、Z的值为（2.5、3、1.2），则反向后为（2.5、3、-1.2）；

8）将得到的加工柱面面型数据反馈至抛光设备，生成以X、Y平面为对称面的Z值的反向数据（X，Y，-Z），用此数据抛光柱面；

例如某点的检测面型X、Y、Z的值为（2.5、3、1.2），则反向后为（2.5、3、-1.2）；

9）取抛光后的工件，测量加工柱面面型数据，得加工柱面的Rt值和Ra值；如加工柱面的Rt值和Ra值不符合预期要求，返回步骤8）；

如加工柱面的Rt值和Ra值符合预期要求，进行步骤10）；

10）将抛光后的工件从工装上拆下，清洗，即得一面加工完毕的柱面镜。

所述工装包括本体，本体上表面设有通槽，通槽底面中部设有贯通本体的通孔；所述通槽槽口的口沿形成用于支撑工件的支撑面，一边的所述支撑面上设有限位结构。

所述限位结构为限位沿，所述限位沿面对通槽的一面为用于与毛坯的基准面靠紧的限位靠面。

步骤3）中是使用磁力表座将千分表固定在铣磨设备Z轴上。

步骤4）中所述编程铣磨待加工柱面是采用蝶形砂轮铣磨三遍柱面。

步骤4）中所述编程铣磨待加工柱面是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。

所述粗磨砂轮的粒度为D91，金刚石含量C35；所述精磨砂轮的粒度为D20，金刚石含量C50；所述超精磨砂轮的粒度为D18，金刚石含量C75。

步骤5）中测量加工柱面面型数据的方法是：将编程铣磨后的工件置于转台上，首先沿柱面母线方向测量，得到柱面Y、Z方向的面型数据；然后旋转转台90°，沿柱面半径方向测量，得到柱面X、Z方向的面型数据；将两组面型数据按坐标值结合，得到包含X、Y、Z坐标的柱面面型数据，即柱面的Rt值和Ra值。

步骤8）中所述抛光是尺寸为的抛光模进行抛光。

将步骤10）所得一面加工完毕的柱面镜重复步骤2）～10）的操作，即得两面加工完毕的柱面镜。

本发明的柱面镜的加工方法，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。