一种楔形镜的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种楔形镜的制作方法，属于光学冷加工技术领域。该方法的实质内容是：用常规光学加工工艺制作楔镜毛坯和高精度的楔形玻璃夹具，保证楔镜第一通光面以及楔形玻璃夹具的面形和表面疵病达到规定要求；将楔镜的第一通光面光胶在已经光胶在平行平面光胶垫板上的楔形玻璃夹具的斜面上，并对楔镜的第二通光面进行精磨和抛光，通过控制第二通光面与平行平面光胶垫板下表面的厚度、平行差及面形精度，从而获得秒级精度的楔镜。采用本发明专利技术制作楔镜，不但过程简单、可操作性强，可大大缩短了楔镜的制作周期，尤其是易于保证小尺寸、大角度、秒级精度楔镜零件的单批成品率，克服了常规加工方法中质量不稳定、效率低及成品率低的难题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学冷加工
，主要涉及，尤其是涉及一种小尺寸、大角度、秒级精度楔形镜的制作新法。
技术介绍
众所周知，楔形镜是由两光学平面其间夹一小角度而构成，是光学系统中常用的光学元件，其楔角角值、直径楔角精度一般是根据不同产品的不同战技指标分解并经光学设计计算得出的。一般小角度楔形镜(小于1° )多用于光轴平行性的调节，而在某些光学系统中为了实现大范围的扫描通常采用一些小尺寸(5mm 15mm)，大楔角(1° 5° )，楔角精度高(优于士30")即秒级精度的楔形镜零件。楔形镜加工工艺流程是随楔形镜零件的直径尺寸、楔角值大小、楔角值精度及厚度尺寸公差等主要指标而选用不同的加工工艺方法。目前针对O40mm以下的楔形镜零件加工一般常用平行光胶垫板法、高精度楔形玻璃夹具复制法、楔形金属夹具法及单块改楔角角度贴置法等工艺方法磨制楔形镜。上述每种加工工艺虽然都有一定的适用范围和各自的优缺点，但只有高精度楔形玻璃夹具法适合于小尺寸、大角度，秒级精度楔形镜零件的加工。该工艺的加工原理是，当零件与高精度楔形玻璃夹具组合后，利用零件的完工楔角与楔形玻璃夹具的楔角互为内错角的关系进行加工，当零件与楔形玻璃夹具光胶后，磨去多余部分，从而使零件达到所要求的楔形角，因此该工艺方法实施的前提是必须得先有更高楔角精度的楔形玻璃夹具，但更高精度的楔形玻璃夹具本身又存在加工技术指标要求更高、 加工难度更大、制作周期更长、加工效率及成品率更低、制作成本高且不适用于在研项目中楔形镜种类复杂且加工量不大等问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的第一个技术问题是，针对现有技术存在的不足，提供一种制作小尺寸、大角度、秒级精度楔形镜的制作方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供的楔形镜制作方法包括以下工艺步骤第一步，采用光学零件加工工艺粗磨成型mXn个楔镜毛坯，并对楔镜毛坯的第一通光面进行精磨和抛光，使其面形和表面疵病达到规定的要求，且m、η为自然数；第二步，采用光学零件加工工艺加工粗磨成型m个楔镜玻璃夹具，并对楔形玻璃夹具的斜面进行精磨和抛光，其中，楔镜玻璃夹具的斜面与基面为通光面，斜面与侧面倾斜，基面与侧面垂直，与斜面相接的顶面与基面平行；第三步，选用与制作楔镜具有相同楔角且楔角精度< 2"的标准角度块规，并将其基面紧贴在光学比较测角仪的检测台面上，调节光学比较测角仪的自准直管，使所述标准角度块规斜面反射回来的自准直像对准基准点时固定自准直管，要求对准精度在士5"以内，之后，从光学比较测角仪取下标准角度块规；第四步，将其中一块楔形玻璃夹具的基面紧贴在光学测角仪的检测台面上，通过调整楔形玻璃夹具使其斜面反射的自准直像出现在自准直管的视场中央区，并将该自准直像与基准点进行比较，若所述自准直像与基准点P的相对位置差超出1'，则对楔形玻璃夹具的基面进行精磨修改，直至自准直像与基准点的相对位置差< 1'，与此同时，控制楔形玻璃夹具基面与顶面的厚度尺寸达到要求值，且使两者的平行差< 0. 005mm ；按照上述操作步骤将其它各块楔形玻璃夹具精磨修改到位；第五步，选用平行差< 2〃的平行平面光胶垫板并将其下表面紧贴光学比较测角仪的检测台面，再将标准角度块规的基面紧贴平行平面光胶垫板的上表面，调整光学比较测角仪的自准直管，使标准角度块规斜面反射的自准直像对准基准点时固定自准直管，之后，从平行平面光胶垫板上取下标准角度块规；第六步用光学胶将第一块楔形玻璃夹具的基面粘接在平行平面光胶垫板的上表面左侧位置处，通过调整楔形玻璃夹具使该块楔形玻璃夹具斜面反射的自准直像位于基准，其对准精度在士5"以内，之后，在光学比较测角仪上向左移动平行平面光胶垫板，采用与第一块楔形玻璃夹具相同的粘接和调整方法，在平行平面光胶垫板的上表面由左向右的位置上依次粘接和调整其它块楔形玻璃夹具，同时，在块楔形玻璃夹具的初固化期间，以1 次/0. 5h的监测频率且通过光学比较测角仪监控m块楔形玻璃夹具，以使其自准直像与各自位置基准点的对准精度始终满足对准精度要求，初固化时间为；后固化时间大于 48h ；第七步，将mXη个楔镜毛坯按m组对应与所述平行平面光胶垫板上固化的m块楔形玻璃夹具进行光胶，其中η个楔镜毛坯的第一通光面均勻光胶在一块楔形玻璃夹具的斜面上，且各楔镜毛坯的外圆与对应楔形玻璃夹具顶面的内侧边相切；第八步，精磨楔镜毛坯的第二通光面，控制楔镜毛坯的第二通光面与平行平面光胶垫板下表面之间的厚度尺寸达到规定的要求，同时用千分比较仪控制mXn个楔镜毛坯的第二通光面与平行平面光胶垫板下表面之间的厚度差< 0. 002mm;然后，抛光楔镜毛坯的第二通光面，面形要求为光圈N ( 2、局部光圈Δ N < 0. 3 ；最后用铅笔在楔镜毛坯的外圆上标识出楔镜毛坯的第二通光面即楔镜零件的斜面，之后下盘，倒角，清洗，从而获得mXn 个楔镜零件。本专利技术的有益效果体现在以下几个方面。(一 )本专利技术通过常规光学零件加工工艺保证楔镜一平面的面形精度和表面疵病精度要求；采用常规光学零件工艺保证楔形玻璃夹具一平面的面形精度和表面疵病精度要求；采用胶合方法将楔形玻璃夹具粘结在平行平面光胶垫板上监控、制作出比楔镜精度更高精度的楔形玻璃夹具，最后将楔镜零件已抛光面与高精度楔形玻璃夹具进行光胶，通过控制整盘平行差及面形精度从而获得秒级精度的楔镜零件。本专利技术为楔形镜的制作开辟了一条新途径，该工艺方法新颖，独特，且具有较强的实用性和推广性。(二)本专利技术在制作楔镜过程中，先将楔形玻璃夹具的楔角角度通过精磨修改至士 1 ‘以内，同时控制其大端尺寸及两端的平行差，这有利于在胶合楔角角度监控中不同楔形玻璃夹具的尺寸一致性，胶层厚度的一致性及均勻性，最终使楔镜零件加工的尺寸一致性好。(三)本专利技术在制作楔镜零件过程中，摒弃了传统的楔形玻璃夹具制作方法，而是采用胶合法进行楔形玻璃夹具制作，即采用胶合法不仅大大降低了楔形玻璃夹具的高精度楔角加工难度，同时制作周期也大大缩短，制作成本大幅度降低，显著提高了生产效率， 更重要的是，易于保证小尺寸、大角度、秒级精度楔镜零件的精度要求，并经实践的反复、验证，楔镜零件的精度指标都能满足要求，因此说，本专利技术提供的制作方法可以很好地保证楔镜零件的质量及精度。附图说明图1是楔镜零件示意图。图2是楔镜毛坯的外形及尺寸示意图。图3是楔形玻璃夹具的外形及尺寸示意图。图4是楔形玻璃夹具的楔角粗调校监控示意图。图5是光学比较测角仪中自准直管的视场像。图6是楔形玻璃夹具精调校前的角度监控示意图。图7是楔形玻璃夹具的楔角精调校示意图。图8是楔镜与楔形玻璃夹具的光胶示意图。图9是楔镜与楔形玻璃夹具的光胶位置示意图。具体实施例方式下面结合附图及优选实施例对本专利技术作进一步的详述。本专利技术针对图1所示的楔镜1制作方法包括以下加工及检验步骤。第一步，采用光学零件加工工艺粗磨成型楔镜毛坯2 (参见图幻，成型达到的指标为直径012€9讓；厚度2.9111111士0. Imm ；平行差彡0. 02mm ；投产数量16个。采用光学加工工艺对楔镜毛坯2的第一通光面A进行精磨、抛光，加工指标要求光圈NS 1，局部光圈 ΔΝ彡0. 3，表面疵病B彡IV。第二步，采用光学零件加工工艺加工粗磨成型楔镜玻璃夹具3(参见本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种楔形镜的制作方法，其特征在于：该制作方法包括以下工艺步骤：第一步，采用光学零件加工工艺粗磨成型ｍ×ｎ个楔镜毛坯（２），并对楔镜毛坯（２）的第一通光面（Ａ）进行精磨和抛光，使其面形和表面疵病达到规定的要求，ｍ、ｎ为自然数；第二步，采用光学零件加工工艺加工粗磨成型ｍ个楔镜玻璃夹具３，并对楔形玻璃夹具（３）的斜面（Ｄ）进行精磨和抛光，其中，楔镜玻璃夹具（３）的斜面（Ｄ）与基面（Ｃ）为通光面，斜面（Ｄ）与侧面倾斜，基面（Ｃ）与侧面垂直，与斜面（Ｄ）相接的顶面（Ｗ）与基面（Ｃ）平行；第三步，选用与制作楔镜具有相同楔角且楔角精度≤２″的标准角度块规（５），并将其基面紧贴在光学比较测角仪（４）的检测台面（Ｆ）上，调节光学比较测角仪（４）的自准直管（６），使所述标准角度块规（５）斜面（Ｅ）反射回来的自准直像对准基准点（Ｐ）时固定自准直管（６），要求对准精度在±５″以内，之后，从光学比较测角仪（４）上取下标准角度块规（５）；第四步，将其中一块楔形玻璃夹具（３）的基面（Ｃ）紧贴在光学测角仪（４）的检测台面（Ｆ）上，通过调整楔形玻璃夹具（３）使其斜面（Ｄ）反射的自准直像出现在自准直管（６）的视场中央区，并将该自准直像与基准点（Ｐ）进行比较，若所述自准直像与基准点（Ｐ）的相对位置差超出１′，则对楔形玻璃夹具（３）的基面（Ｃ）进行精磨修改，直至自准直像与基准点（Ｐ）的相对位置差≤１′，与此同时，控制楔形玻璃夹具（３）基面（Ｃ）与顶面（Ｗ）的厚度尺寸达到要求值，且使两者的平行差≤０．００５ｍｍ；按照上述操作步骤将其它各块楔形玻璃夹具（３）精磨修改到位；第五步，选用平行差≤２″的平行平面光胶垫板（７）并将其下表面紧贴光学比较测角仪（４）的检测台面（Ｆ），再将标准角度块规（５）的基面紧贴平行平面光胶垫板（７）的上表面（Ｇ），调整光学比较测角仪（４）的自准直管（６），使标准角度块规（５）斜面（Ｅ）反射的自准直像对准基准点（Ｐ）时固定自准直管（６），之后，从平行平面光胶垫板（７）上取下标准角度块规（５）；第六步：用光学胶将第一块楔形玻璃夹具（３）的基面（Ｃ）粘接在平行平面光胶垫板（７）的上表面（Ｇ）左侧位置ａ１处，通过调整楔形玻璃夹具（３）使该块楔形玻璃夹具（３）斜面（Ｄ）反射的自准直像位于基准点（Ｐ），其对准精度在±５″以内，之后，在光学比较测角仪（４）上向左移动平行平面光胶垫板（７），采用与第一块楔形玻璃夹具（３）相同的粘接和调整方法，在平行平面光胶垫板（７）的上表面（Ｇ）由左向右的位置上依次粘接和调整其它块楔形玻璃夹具（３），同时，在ｍ块楔形玻璃夹具（３）的初固化期间，以１次／０．５ｈ的监测频率且通过光学比较测角仪（４）监控ｍ块楔形玻璃夹具（３），以使其自准直像与各自位置基准点（Ｐ）的对准精度始终满足对准精度要求，初固化时间为７ｈ－９ｈ；后固化时间大于４８ｈ；第七步，将ｍ×ｎ个楔镜毛坯（２）按ｍ组对应与所述平行平面光胶垫板（７）上固化的ｍ块楔形玻璃夹具（３）进行光胶，其中ｎ个楔镜毛坯（２）的第一通光面（Ａ）均匀光胶在一块楔形玻璃夹具（３）的斜面（Ｄ）上，且各楔镜毛坯（２）的外圆与对应楔形玻璃夹具（３）顶面（Ｗ）的内侧边相切；第八步，精磨楔镜毛坯（２）的第二通光面（Ｂ），控制楔镜毛坯（２）的第二通光面（Ｂ）与平行平面光胶垫板（７）下表面之间的厚度尺寸达到规定的要求，同时用千分比较仪控制ｍ×ｎ个楔镜毛坯（２）的第二通光面（Ｂ）与平行平面光胶垫板（７）下表面之间的厚度差≤０．００２ｍｍ；然后，抛光楔镜毛坯（２）的第二通光面（Ｂ），面形要求为光圈Ｎ≤２、局部光圈ΔＮ≤０．３；最后用铅笔在楔镜毛坯（２）的外圆上标识出第二通光面（Ｂ）即楔镜零件（１）的斜面，之后下盘，倒角，清洗，从而获得ｍ×ｎ个楔镜零件（１）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苏瑛，侯俊平，张云龙，郭芮，张付美，张峰，刘选民，张岩，刘昕，常阿娟，袁阳，左雪艳，惠晓华，
申请(专利权)人：中国兵器工业第二〇五研究所，
类型：发明
国别省市：87