一种棱镜屋脊棱的定位工装及其定位和加工方法技术

本发明专利技术公开了一种棱镜屋脊棱的定位工装及其定位和加工方法，属于光学棱镜技术领域。该定位工装包括基板、定位三棱镜和屋脊面定位块；所述定位三棱镜具有两个，相对设置在基板上，并形成V型定位槽；所述屋脊面定位块设置于定位三棱镜上方，其具有屋脊定位面，屋脊定位面垂直于定位三棱镜的端面，屋脊定位面垂直于基板的上表面。该棱镜屋脊棱的加工方法为：先准备五棱镜毛坯，再通过定位工装定位五棱镜，接着分别磨削两个屋脊面，形成屋脊棱。本发明专利技术定位工装专为五棱镜磨削屋脊面时定位所设计，可使得两屋脊面形成的屋脊棱与其相对矩形侧面之间角度精度难以达到30″以内，定位简单快速。

A positioning device for prism ridges and its positioning and machining method

The invention discloses a positioning tool for prism ridge ridges and a positioning and processing method thereof, belonging to the technical field of optical prisms. The positioning tooling includes a base plate, a positioning three prism and a ridge surface positioning block; the positioning three prism has two, relatively set on the base plate, and forms a V positioning slot; the roof surface positioning block is set above the positioning three prism, which has a ridge location surface, the ridge location surface is perpendicular to the end face of the three prism, the ridge of the roof, and the roof ridge. The positioning surface is perpendicular to the upper surface of the substrate. The processing method of the prism ridge is as follows: first preparing five prism blank, then positioning five prism through positioning tooling, and then grinding two roof surface respectively to form ridge ridge. The positioning tooling is designed for grinding the ridge surface of the roof with five prism, which can make the angle accuracy between the ridge and the opposite rectangular side of the two roof surface is less than 30 inches, and the positioning is simple and fast.

【技术实现步骤摘要】
一种棱镜屋脊棱的定位工装及其定位和加工方法
本专利技术属于光学棱镜加工
，更具体地说，涉及一种棱镜屋脊棱的定位工装及其定位和加工方法。
技术介绍
棱镜是由光学材料组成的棱柱体，所有棱镜的折射面和反射面统称工作面，两工作面的交线称为棱，垂直棱的截面称为主截面。棱镜在光学中起着许多各不相同的作用，棱镜的组合可以用作分束器、起偏器等，但在大多数应用中，只是用了棱镜的色散功能，或使像的方向、光束传播方向发生改变的功能。色散功能使棱镜作为色散元件，如在分光计、摄谱仪、单色仪中的棱镜就是起着色散作用。棱镜不仅对工作面本身的精度要求极高，而且对工作面之间的角度精度要求也非常高，此两方面直接决定棱镜好坏。目前，棱镜一般采用一次批量生产，保证棱镜各工作面参数(光洁度、平面度、角度等)达到设计精度要求，是每个工艺技术方案必须要解决的一个核心问题，因为在制造过程中的每道工序都可能影响最终成品精度，所以对加工精度的控制始终贯穿于整个制造过程，同时还要求对每道工序的影响因素都应有解决的方法。现有棱镜的生产过程中，时常会生产出产品精度达不到要求的瑕疵品，究其原因，往往是加工过程中棱镜的上盘侧垂控制不好，而侧垂控制最普遍，也是最易实现的做法是通过工装夹具实现。所以，工装夹具设计的合理性和制造的精密性是保证整个制造过程高效率生产和使产品保持高合格率的重要条件。随着科技经济的快速发展，已然跨入高效、高精度时代，对棱镜的精度提出了更高的要求，而如何通过现有设备达到更高的生产精力，是企业一直致力钻研的方向。例如图1所示的五棱镜，其侧面五个矩形面，以及前后两个五边形大面都已经加工到位，需要在其一侧面加工出屋脊面，一般屋脊面与五边形的大面成45°，两个屋脊面交接形成屋脊棱，如图2所示，如何保证屋脊棱与其相对矩形侧面之间夹角的精度是生产的关键，以往精度要求不高时，一般在3′左右，但现在要求这两个斜面同时满足30″以内，这就极大地提高了加工难度。本申请人先前申请并已授权的名称为：一种小棱镜上盘控制侧垂的工装，专利号为：ZL201410852971.9的专利技术专利，就是关于小棱镜(一般指规格30*30mm以下的产品)加工角度控制的创新。该小棱镜上盘控制侧垂的工装包括基座、水平定位块、挡块、水平靠体和V型限位块，V型限位块是开口角度为90°V型槽状结构，其中：基座是方形平板状结构；水平定位块长方体块状结构，设置有方形凹槽，呈凹槽的凹口朝上竖倒设置在基座的上表面并靠近基座边线的位置；挡块也是长方体块状结构，一端配合嵌入水平定位块的凹槽内，另一端竖倒设置在V型限位块的V型槽口上；水平靠体为90℃直角三角体结构，配合设置在V型限位块的90°的V型槽中。此方案通过水平定位块、挡块和V型限位块的组合将小棱镜定位到水平靠体上，满足加工时侧垂要求，但并不是屋脊面的加工，也不涉及屋脊棱的角度控制。另外，该工装本身精度不高，V型限位块靠肉眼对准定位标记线定位，精度较差，且定位标记线本身也难以精准；水平定位块、限位块和挡块三者组合安装难度较高，很难保证它们与水平靠体上表面间的垂直精度，必然影响小棱镜的定位。同时，该工装只用于小棱镜的上盘定位，并没有具体给出后续加工中精度控制。
技术实现思路
1、要解决的问题本专利技术提供了一种棱镜屋脊棱的定位工装，其目的在于解决现有五棱镜加工加工屋脊面后，屋脊棱与其相对矩形侧面之间角度精度难以达到30″以内的问题。该定位工装专为棱镜磨削屋脊面时定位所设计，可满足后续加工两屋脊面形成的屋脊棱与其相对矩形侧面之间角度精度达到30″以内，定位简单快速。本专利技术还提供了一种棱镜屋脊棱的定位方法，采用上述定位工装可高效、精确地将五棱镜光胶到靠体上，方便后续屋脊面的磨削加工。本专利技术还提供了一种棱镜屋脊棱的加工方法，在不影响上述定位工装对五棱镜定位精度的前提下，在五棱镜的一侧面上加工出一对屋脊面，并形成屋脊棱，可同时保证屋脊棱与其相对矩形侧面之间角度精度在30″以内。2、技术方案为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案。一种棱镜屋脊棱的定位工装，包括基板、定位三棱镜和屋脊面定位块；所述定位三棱镜具有两个，相对设置在基板上，并形成V型定位槽；所述屋脊面定位块设置于定位三棱镜上方，其具有屋脊定位面，屋脊定位面垂直于定位三棱镜的端面，屋脊定位面垂直于基板的上表面。作为进一步改进，还包括支撑块；所述支撑块位于定位三棱镜的一侧，其下端通过光学胶胶合到基板上；所述屋脊面定位块固定在支撑块上。作为进一步改进，所述定位三棱镜为等腰直角三棱镜，屋脊面定位块和支撑块均为四棱镜。作为进一步改进，所述基板上表面的光洁度为40～20，表面光圈为1/8λ；所述定位三棱镜的各角精度在10″以内，表面光洁度为20～10，光圈1/8λ，V型定位槽角度精度在10″以内；所述屋脊面定位块的屋脊定位面光洁度为20～10，光圈为1/8λ，屋脊定位面与基板上表面的角度精度在10″以内。作为进一步改进，还包括校验件；所述校验件包括基准三棱镜和基准四方棱镜；所述基准三棱镜为等腰直角三棱镜，基准四方棱镜光胶于基准三棱镜的斜面上，并通过加强块加强连接；基准三棱镜的两个直角面与V型定位槽配合后，其斜面高出定位三棱镜顶部。作为进一步改进，所述基准三棱镜的三个侧面光洁度为国标三级，表面光圈1/10λ以内，角精度在5″以内；所述基准四方棱镜的下表面与基准三棱镜的斜面贴合，其各角度精度在5″以内，光洁度为国标三级，表面光圈1/10λ以内。一种棱镜屋脊棱的定位方法，采用上述的定位工装对五棱镜进行定位，其操作步骤为：一、校验件准备先将基准三棱镜的一个直角面贴合到测角仪的工作台上；然后，基准四方棱镜的一条棱与工作台接触，移动基准四方棱镜向基准三棱镜的斜面靠近，直至胶合，并产生干涉条纹；接着，通过测角仪观察，并微调基准四方棱镜，使基准四方棱镜的侧面在测角仪内观察的检测线位于零位；最后，将加强块通过光学胶安装固定即可；二、定位工装组装①取一个定位三棱镜，将其压在基板的上表面上，产生干涉条纹即可，并通过光学胶胶合；将校验件的基准三棱镜的一个直角面与定位三棱镜斜面光胶，形成干涉条纹，再取另一个定位三棱镜，使其同时与基板的上表面和基准三棱镜的另一直角面贴合，产生两道干涉条纹，并通过光学胶使定位三棱镜与基板胶合；两个定位三棱镜即形成V型定位槽；②先将支撑块通过光学胶胶合在基板的上表面上；再将屋脊面定位块的屋脊定位面与校验件的基准四方棱镜的侧面光胶，产生干涉条纹，并通过光学胶将屋脊面定位块的一面胶合到支撑块上；③取出校验件，完成定位工装的组装；三、五棱镜定位首先，取靠体放入两个定位三棱镜形成的V型定位槽中，靠体的两直角面与V型定位槽槽面光胶配合，形成稳定干涉条纹；然后，将待加工五棱镜放置在靠体的上表面上，五棱镜的五边形面与靠体光胶，并形成干涉条纹；然后，使待加工五棱镜的侧面与屋脊面定位块的屋脊定位面光胶配合，形成干涉条纹；最后，将待加工五棱镜连同靠体一起取出，即完成五棱镜的定位。作为进一步改进，所述步骤三中，将待加工五棱镜连同靠体一起取出后送入烤箱，在92℃～100℃温度下加热8～8.2小时；冷却后，沿五棱镜和靠体的交界处涂抹417胶水进行固定。一种棱镜屋脊棱的加工方法，其操作步骤为：一、五棱镜毛坯准备取一个五棱镜毛坯，满足两本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种棱镜屋脊棱的定位工装，包括基板(1)、定位三棱镜(2)，其特征在于：还包括屋脊面定位块(3)；所述定位三棱镜(2)具有两个，相对设置在基板(1)上，并形成V型定位槽；所述屋脊面定位块(3)设置于定位三棱镜(2)上方，其具有屋脊定位面，屋脊定位面垂直于定位三棱镜(2)的端面，屋脊定位面垂直于基板(1)的上表面。

【技术特征摘要】
1.一种棱镜屋脊棱的定位工装，包括基板(1)、定位三棱镜(2)，其特征在于：还包括屋脊面定位块(3)；所述定位三棱镜(2)具有两个，相对设置在基板(1)上，并形成V型定位槽；所述屋脊面定位块(3)设置于定位三棱镜(2)上方，其具有屋脊定位面，屋脊定位面垂直于定位三棱镜(2)的端面，屋脊定位面垂直于基板(1)的上表面。2.根据权利要求1所述的一种棱镜屋脊棱的定位工装，其特征在于：还包括支撑块(4)；所述支撑块(4)位于定位三棱镜(2)的一侧，其下端通过光学胶胶合到基板(1)上；所述屋脊面定位块(3)固定在支撑块(4)上。3.根据权利要求2所述的一种棱镜屋脊棱的定位工装，其特征在于：所述定位三棱镜(2)为等腰直角三棱镜，屋脊面定位块(3)和支撑块(4)均为四棱镜。4.根据权利要求3所述的一种棱镜屋脊棱的定位工装，其特征在于：所述基板(1)上表面的光洁度为40～20，表面光圈为1/8λ；所述定位三棱镜(2)的各角精度在10″以内，表面光洁度为20～10，光圈为1/8λ，V型定位槽角度精度在10″以内；所述屋脊面定位块(3)的屋脊定位面光洁度为20～10，光圈为1/8λ，屋脊定位面与基板(1)上表面的角度精度在10″以内。5.根据权利要求4所述的一种棱镜屋脊棱的定位工装，其特征在于：还包括校验件；所述校验件包括基准三棱镜(5)和基准四方棱镜(6)；所述基准三棱镜(5)为等腰直角三棱镜，基准四方棱镜(6)光胶于基准三棱镜(5)的斜面上，并通过加强块(7)加强连接；基准三棱镜(5)的两个直角面与V型定位槽配合后，其斜面高出定位三棱镜(2)顶部。6.根据权利要求5所述的一种棱镜屋脊棱的定位工装，其特征在于：所述基准三棱镜(5)的三个侧面光洁度为国标三级，表面光圈1/10λ以内，角精度在5″以内；所述基准四方棱镜(6)的下表面与基准三棱镜(5)的斜面贴合，其各角度精度在5″以内，光洁度为国标三级，表面光圈1/10λ以内。7.一种棱镜屋脊棱的定位方法，采用权利要求6的定位工装对五棱镜进行定位，其操作步骤为：一、校验件准备先将基准三棱镜(5)的一个直角面贴合到测角仪的工作台上；然后，基准四方棱镜(6)的一条棱与工作台接触，移动基准四方棱镜(6)向基准三棱镜(5)的斜面靠近，直至胶合，并产生干涉条纹；接着，通过测角仪观察，并微调基准四方棱镜(6)，使基准四方棱镜(6)的侧面在测角仪内观察的检测线位于零位；最后，将加强块(7)通过光学胶安装固定即可；二、定位工装组装①取一个定位三棱镜(2)，将其压在基板(1)的上表面上，产生干涉条纹，并通过光学胶胶合；将校验件的基准三棱镜(5)的一个直角面与定位三棱镜(2)斜...

【专利技术属性】
技术研发人员：金正彬，
申请(专利权)人：马鞍山市江南光学有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34