[发明专利]一种金属柱面光栅及其制造工艺

说明书

本申请提供一种金属柱面光栅及其制造工艺，包括铜质基体，基体外侧面设染黑层，染黑层的表面设置钛膜层，钛膜层的表面激光光刻有光栅线纹部，激光光束穿透钛膜层后在染黑层形成光栅线纹部的暗纹，相邻暗纹之间形成光栅线纹部的亮纹；光栅线纹部包括主光栅以及主光栅上下两侧的零位光栅，主光栅的暗纹与亮纹等宽设置，且相间地沿基体侧面周向均匀分布；位于主光栅上下两侧的零位光栅的相位相同，对应位置的暗纹及亮纹设置的图案相反。本申请的有益效果是：采用高硬度铜质材料作为基体材料，使得机加工时更方便，降低制造成本、提高加工效率，基体上光刻有零位光栅可提高光栅测量定位精度；光栅制造工艺具有技术方法先进、良好的环保效益等优势。

技术领域

本公开涉及金属柱面光栅及其制造工艺技术领域，具体涉及一种金属柱面光栅及其制造工艺。

背景技术

金属柱面光栅是一种先进的高精度角位移测控用的现代光学元件，它与反射式柱面光栅读数头一起构成开放式金属柱面光栅角位移传感器(也称为无内置轴承角度编码器)，金属柱面光栅与其它非柱面光栅测角元件相比较，具有测控精度高、外形尺寸宽、耐冲击、振动、安装精准快捷、用途广泛等显著特点，金属柱面光栅作为一种高精度角位移测控关键基准元件，被广泛用于诸多高档数控加工及测量装备中。

随着现代科学技术的高速发展，许多高档数控装备对其运行位置的测量、定位的可靠性和准确性的要求也越来越高；随着金属柱面光栅产品市场需求量的不断增长和应用范围的扩大，随着我国工业的发展，而且我国也制定了一系列相应的环境保护法规，它们对金属柱面光栅的性能、成本，特别是制造工艺方法等均提出了新的要求。

目前，国内、外现有的金属柱面光栅及其制造工艺方法，它们存在如下缺点：其一、现有金属柱面光栅的零位光栅(也称之为绝对零点)定位精度较低，且抗干扰的能力也较弱，其不能满足高档数控装备运行位置的精准定位需求；业内人士可知：数控加工及测量装备起始位置精度是至关重要的；其二、现有金属柱面光栅基体是由不锈钢材料制成，业内人士可知：不锈钢材料的处理加工是较为复杂的，淬火需真空条件，加工需除车床外，还要用磨床精磨和钳工的精研方可达到基体的要求，这些必然会加大制造成本，且不锈钢基体的柱面光栅还不能在要求防磁的环境中使用；其三，现有金属柱面光栅内孔结构形状设计的不够优化，其安装时因与外装备回转轴的接触面过大，而不能充分起到减少安装误差的作用；其四，现有技术的制造工艺方法与半导体超大规模集成电路、芯片的制造方法大同小异，业内人士可知：现有技术的制造工艺方法中必有涂制感光胶膜、显影、腐蚀工序，这些都是有毒有害、污染环境的工序，且它们的工艺过程复杂费时，制造效率较低。

发明内容

本申请的目的是针对以上问题，提供一种金属柱面光栅及其制造工艺。

第一方面，本申请提供一种金属柱面光栅，包括铜质基体，所述基体外侧面设置染黑层，所述染黑层的表面设置钛膜层，所述钛膜层的表面激光光刻有光栅线纹部，激光光束穿透钛膜层后在染黑层形成光栅线纹部的暗纹，相邻暗纹之间形成光栅线纹部的亮纹；所述光栅线纹部包括主光栅以及主光栅上下两侧的零位光栅，所述主光栅的暗纹与亮纹等宽设置，且相间地沿基体侧面周向均匀分布；位于主光栅上下两侧的零位光栅的相位相同，对应位置的暗纹及亮纹设置的图案相反。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述基体的中心设有内孔，所述内孔上设置三个周向均匀分布的锥形接触结构。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述零位光栅上的暗纹条数最少设置1条。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述钛膜层设置的颜色为金黄色、黄绿色或者浅蓝色。

第二方面，本申请提供一种金属柱面光栅的制造工艺，包括以下步骤：

机加工制造基体；

对基体外侧面进行染黑防腐处理；

对基体进行油污处理；

对基体进行高温干燥净化；