小口径角锥棱镜光学加工方法技术

本发明专利技术属于光学零件精密加工技术领域，具体提供了一种小口径角锥棱镜光学加工方法，包括以下步骤：步骤1）制作石膏胶盘；步骤2）第一个工作面加工；步骤3）制作角锥棱镜加工基准工面；步骤4）第二、三工作面加工；步骤5）对角锥棱镜的入射面进行光学工艺加工，并涂上保护漆，完成小口径角锥棱镜的光学加工。四个面上分别涂上保护漆前，还包括对小口径角锥棱镜的误差测量和修磨。本发明专利技术应用平板玻璃与角锥棱镜工作面的光胶胶合，增大待加工工作面的面积，方便角锥棱镜工作面的加工和抛光，并实现在平板玻璃上光胶多块角锥棱镜，达到提高生产效率的目的。具有提高功效，节约成本和合格率高的优点。

Optical Processing Method of Small Caliber Angular Cone Prism

The invention belongs to the technical field of precision processing of optical parts, and specifically provides an optical processing method for small-caliber corner prism, including the following steps: step 1) making gypsum rubber disc; step 2) processing of the first working face; step 3) manufacturing of the reference working face of corner prism; step 4) processing of the second and third working faces; step 5) optical processing of the incident surface of corner prism. Processing technology, and coated with protective paint, complete the optical processing of small-caliber corner prism. Before the four surfaces are coated with protective paint, the error measurement and grinding of small-caliber corner prism are also included. The invention applies the light gluing of flat glass and corner prism working face, enlarges the area of the working face to be processed, facilitates the processing and polishing of the corner prism working face, and realizes the polishing of multiple corner prisms on flat glass, so as to improve the production efficiency. It has the advantages of improving efficiency, saving cost and high qualified rate.

【技术实现步骤摘要】
小口径角锥棱镜光学加工方法
本专利技术属于光学零件精密加工
，具体涉及一种小口径角锥棱镜光学加工方法。
技术介绍
角锥棱镜是由三个相互垂直的工作面组成的四面体，其中三个相互垂直的工作面（也称为反射面）具有等腰三角形的特性，而底面是一个等边三角形的工作面（入射面），具有入射光线和反射光线的作用。它是依据临界角原理制造的内部全反射棱镜。角锥棱镜的重要特性是无论入射光线从底工作面，以任意方向进入角锥棱镜的光线，经过三个相互垂直工作面依次反射之后，仍从底工作面射出时，出射光线方向与入射光线方向始终保持平行，即出射光线相对于入射光线旋转180°。由于角锥棱镜具有上述的定向反射特性，可以显著的增加作用距离和提高测距精度。因此在激光测距仪、激光干涉仪、波长计和激光器的谐振腔中被广泛采用。应用于激光器的制造、激光照射和激光测距、测绘和建筑等
为了提高角锥棱镜反射光的能量，以增大测距仪的测量距离和准确度，对角锥棱镜的技术要求很高。即入射光线与出射光线的偏离角误差要求为，三个工作面的平面度要求为N=0.25牛顿环（光圈）。要满足的技术要求，则在加工角锥棱镜三个相互垂直工作面的直角误差应分别满足，即三个直角之间的误差分别满足。角锥棱镜按照入射面的最大内切圆直径分为大小口径两种类型。入射面小于φ40mm称为小口径角锥棱镜，入射面大于Φ40mm的称为大口径角锥棱镜。而对于入射面为φ18mm和入射面到角锥顶角的高度为15mm的口径的角锥棱镜更是一种高精度棱镜，测量精度高，具有加工难度就更大的特点。角锥棱镜的加工方法目前有以下几种：1、在抛光机上使用分离器，将一个等边长的立方体进行研磨和抛光加工，使对角两组角锥三个工作面的垂直度和平面度满足技术要求，然后进行角锥成型切割，再次在抛光机上使用分离器对入射面进行研磨和抛光加工，使角锥棱镜的入射面与角锥棱镜的工作面的夹角和入射面的平面度满足技术要求。切割中容易造成已合格的工作面产生缺陷，影响零件质量。2、将已切割成型的角锥棱镜的工作面放入分离器中进行研磨和抛光加工，使用15″单管测角仪进行比较测量，针对角锥棱镜12的角度误差和入射面与工作面的夹角误差。在分离器上使用对待加工工作面安装配重块的方式，进行修正入射面与工作面的夹角误差和三个工作面的角度误差以满足技术要求。存在加工时间长，合格率低的缺陷。3、对于小口径角锥棱镜采取增大棱镜的高度，以获取棱镜的大质量，方便在分离器上使用1.2所述的方法进行加工，然后再进行角锥成型切割，再次在抛光机上使用分离器进行研磨和抛光加工，使角锥棱镜的入射面与角锥棱镜的工作面的夹角和入射面的平面度满足技术要求。存在浪费材料和加重企业生产成本的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种小口径角锥棱镜光学加工方法，该方法高效、快速且节约材料。本专利技术提供的技术方案如下：小口径角锥棱镜光学加工方法，包括以下步骤：步骤1）制作石膏胶盘：将多个角锥棱镜毛坯的任意一个工作面贴置在贴置膜上，毛坯相互之间的间隙为2-4mm，在间隙之间撒上0.5-1mm厚的锯末或已融化的白蜡，然后用铝制外圈把贴置模围上，并用锁紧装置固定形成圆柱形容器，再用石膏、水泥和水的混合体倒入圆柱形容器，并在中央处嵌入铝胶模，凝固后将角锥棱镜毛坯固定形成石膏胶盘；步骤2）第一个工作面加工：将沥青抛光模安装在平面研磨机上，然后将石膏胶盘清洁后放置在沥青抛光模上，分别用不同牌号的金刚砂在平面研磨机上对角锥棱镜进行第一工作面研磨和抛光；步骤3）制作角锥棱镜加工基准工装：制作三块平板玻璃光胶板，三块平板玻璃光胶板分别为玻璃平板、玻璃条和翻转长方体，将两两光胶后作为小口径角锥棱镜第二、三工作面的加工基准工装，并将其中一块的三侧边涂保护漆；步骤4）第二、三工作面加工：将已加工的第一工作面光胶在加工基准工装上没有涂保护漆的一边，第二、三工作面分别与平板玻璃和玻璃条紧密接触，将光胶好的角锥棱镜与翻转长方体组件均匀、对称地光胶到光胶垫板上，然后将已制备完成的沥青抛光模安装在平面研磨机上，把光胶板和待加工的角锥棱镜的组合体放置在沥青抛光模上，分别用不同牌号的金刚砂，在平面研磨机上对角锥棱镜进行第二、三工作面研磨和抛光，之后涂上保护漆；步骤5）在单轴机上安装研磨模修改角锥棱镜入射面与三个工作面的夹角为54°44′24″，对角锥棱镜的入射面进行光学工艺加工，并涂上保护漆，完成小口径角锥棱镜的光学加工。四个面上分别涂上保护漆前，还包括对小口径角锥棱镜的误差测量和修磨。所述小口径角锥棱镜的误差测量包括直角误差测量和入射面检测，所述直角误差测量采用泰曼干涉仪，将角锥棱镜放置在测量工装上，通过观察光圈，如弯曲方向与收缩方向一致，则合格；用测角仪光管检测入射面与三个工作面的夹角为54°44′24″，则合格。小口径角锥棱镜12的直角误差的修磨过程如下：（1）制作一块立方体光胶板、一块平板玻璃和九块小平行平面玻璃，通过光学抛光的方法使九块小平行平面玻璃的上下工作面的平面度≤0.2μm，将其均分在立方体光胶板，九块小平行平面玻璃之间有凹槽；（2）将检测不合格的小口径角锥棱镜光胶在修磨工装的四个边上，角锥棱镜的入射面面与玻璃平板紧密接触，然后将沥青抛光模安装在平面研磨机上，将光胶板和待修磨的角锥棱镜的组合体放置在沥青抛光模上，分别用不同牌号的金刚砂，在平面研磨机上对角锥棱镜进行各个工作面研磨和抛光，使三个相互垂直工作面的直角误差应分别满足。石膏和水泥质量比为4:1-3:1，水与石膏和水泥混合物的质量比为1:2。石膏胶盘的形成具体过程为：将石膏、水泥和水的混合体倒入圆柱形容器后，在中央处嵌入铝胶模，铝胶模与容器平齐，将其放置4-8小时，待石膏水泥调制物凝固后，打开锁紧装置，取下铝制外圈，用毛刷扫去多锥棱镜毛坯之间的锯末或用竹签把白蜡挑下来，再用竹签把角锥棱镜毛坯之间的部分石膏去除掉，使角锥棱镜毛坯高出石膏1-1.5mm，并用毛刷清除干净角锥棱镜毛坯表面，把融化的黄蜡涂与角锥棱镜毛坯之间和石膏所有表面，用刀片把角锥棱镜毛坯上的黄蜡刮去，使黄蜡低于零件表面，并用布子沾汽油擦拭干净。不同牌号的金刚砂分别为W28、W14和W7。所述玻璃平板、玻璃条和翻转长方体均上下表面的平行度≤2″，面度达到N=0.5光圈，光胶板四侧面与上下表面的夹角为。平面研磨机的主轴转速为20r/min，压力0.5bar，磨盘在下，镜盘在上，每分钟摆动35次，用抛光液作冷却液；抛光时，操作间的温度控制在22℃-26℃，湿度控制在55%-65%。本专利技术的有益效果是：第一工作面和第二、三工作面分别使用石膏胶盘法和光胶零件法进行加工，增大待加工工作面的面积，方法简单、可靠，省时省力，避免在加工小口径角锥棱镜浪费的现象，节约了成本，提高了劳动效率，经济效率高回报快。下面将结合附图做进一步详细说明。附图说明图1是贴置膜的结构示意图；图2是铝制外圈的结构示意图；图3是石膏胶盘的结构示意图；图4是角锥棱镜毛坯与翻转长方体光胶示意图；图5是翻转长方体上盘示意图；图6是直角误差测量示意图；图7是合格品干涉条纹示意图；图8是修磨工装示意图；图9是不合格角锥棱镜返修上光胶合盘剖视图。图中：1、贴置膜；2、角锥棱镜毛坯；3、锯末；4、铝制外圈；5、石膏水泥调制物；6、铝胶模；7、玻璃平本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.小口径角锥棱镜光学加工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1）制作石膏胶盘：将多个角锥棱镜毛坯（2）的任意一个工作面贴置在贴置膜（1）上，毛坯相互之间的间隙为2‑4mm，在间隙之间撒上0.5‑1mm厚的锯末（3）或已融化的白蜡，然后用铝制外圈（4）把贴置模围上，并用锁紧装置（18）固定形成圆柱形容器，再用石膏、水泥和水的混合体倒入圆柱形容器，并在中央处嵌入铝胶模（6），凝固后将角锥棱镜毛坯（2）固定形成石膏胶盘；步骤2）第一个工作面加工：将沥青抛光模安装在平面研磨机上，然后将石膏胶盘清洁后放置在沥青抛光模上，分别用不同牌号的金刚砂在平面研磨机上对角锥棱镜（12）进行第一工作面研磨和抛光；步骤3）制作角锥棱镜（12）加工基准工装：制作三块平板玻璃光胶板，三块平板玻璃光胶板分别为玻璃平板（7）、玻璃条（8）和翻转长方体（9），将两两光胶后作为小口径角锥棱镜（12）第二、三工作面的加工基准工装，并将其中一块的三侧边涂保护漆；步骤4）第二、三工作面加工：将已加工的第一工作面光胶在加工基准工装上没有涂保护漆的一边，第二、三工作面分别与平板玻璃（15）和玻璃条（8）紧密接触，将光胶好的角锥棱镜（12）与翻转长方体（9）组件均匀、对称地光胶到光胶垫板（10）上，然后将已制备完成的沥青抛光模安装在平面研磨机上，把光胶板和待加工的角锥棱镜（12）的组合体放置在沥青抛光模上，分别用不同牌号的金刚砂，在平面研磨机上对角锥棱镜（12）进行第二、三工作面研磨和抛光，之后涂上保护漆；步骤5）在单轴机上安装研磨模修改角锥棱镜入射面与三个工作面的夹角为54°44′24″，然后对角锥棱镜（12）的入射面进行光学工艺加工，并涂上保护漆，完成小口径角锥棱镜的光学加工。...

【技术特征摘要】
1.小口径角锥棱镜光学加工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1）制作石膏胶盘：将多个角锥棱镜毛坯（2）的任意一个工作面贴置在贴置膜（1）上，毛坯相互之间的间隙为2-4mm，在间隙之间撒上0.5-1mm厚的锯末（3）或已融化的白蜡，然后用铝制外圈（4）把贴置模围上，并用锁紧装置（18）固定形成圆柱形容器，再用石膏、水泥和水的混合体倒入圆柱形容器，并在中央处嵌入铝胶模（6），凝固后将角锥棱镜毛坯（2）固定形成石膏胶盘；步骤2）第一个工作面加工：将沥青抛光模安装在平面研磨机上，然后将石膏胶盘清洁后放置在沥青抛光模上，分别用不同牌号的金刚砂在平面研磨机上对角锥棱镜（12）进行第一工作面研磨和抛光；步骤3）制作角锥棱镜（12）加工基准工装：制作三块平板玻璃光胶板，三块平板玻璃光胶板分别为玻璃平板（7）、玻璃条（8）和翻转长方体（9），将两两光胶后作为小口径角锥棱镜（12）第二、三工作面的加工基准工装，并将其中一块的三侧边涂保护漆；步骤4）第二、三工作面加工：将已加工的第一工作面光胶在加工基准工装上没有涂保护漆的一边，第二、三工作面分别与平板玻璃（15）和玻璃条（8）紧密接触，将光胶好的角锥棱镜（12）与翻转长方体（9）组件均匀、对称地光胶到光胶垫板（10）上，然后将已制备完成的沥青抛光模安装在平面研磨机上，把光胶板和待加工的角锥棱镜（12）的组合体放置在沥青抛光模上，分别用不同牌号的金刚砂，在平面研磨机上对角锥棱镜（12）进行第二、三工作面研磨和抛光，之后涂上保护漆；步骤5）在单轴机上安装研磨模修改角锥棱镜入射面与三个工作面的夹角为54°44′24″，然后对角锥棱镜（12）的入射面进行光学工艺加工，并涂上保护漆，完成小口径角锥棱镜的光学加工。2.根据权利要求1所述的小口径角锥棱镜光学加工方法，其特征在于：四个面上分别涂上保护漆前，还包括对小口径角锥棱镜（12）的误差测量和修磨。3.根据权利要求2所述的小口径角锥棱镜光学加工方法，其特征在于：所述小口径角锥棱镜（12）的误差测量包括直角误差测量和入射面检测，所述直角误差测量采用泰曼干涉仪（11），将角锥棱镜（12）放置在测量工装（13）上，通过观察光圈，如弯曲方向与收缩方向一致，则合格；用测角仪光管检测入射面与三个工作面的夹角为54°44′24″，则合格。4.根据权利要求2所述的小...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨存斌，闫博，赵南，贺维，
申请(专利权)人：西安北方光电科技防务有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61