一种屋脊棱镜加工工艺的制作方法

本发明涉及屋脊棱镜加工技术领域，具体是一种屋脊棱镜加工工艺。

背景技术：

直角屋脊棱镜是将直角棱镜的大面用两个互相垂直的反射面代替构成的一种反射棱镜，这两个反射面称为屋脊面，两个直角面则分别作为光线的入射面和出射面。直角屋脊棱镜可以将图像倒置并偏转90，即当穿过棱镜时，出射光线与入射光线垂直，图像从右到左和从上到下进行反射。因此，直角屋脊棱镜主要用于光学成像系统中反射光线，其不会受限于全反射的临界角，能接受较大角度的入射光。

生产直角屋脊棱镜的传统方式是：先利用直角棱镜毛料磨削出形状、大小与产品相当的毛坯件，然后依次抛光加工毛坯件的直角面和屋脊面。这种加工方式工序繁杂，加工过程费时费力，效率低下；并且难以控制产品的角精度和各面的面型精度，合格率低；加工出的直角屋脊棱镜由于屋脊角精度差，进而导致成品在成像时，出射光线偏向较大，成像清晰度和真实性差。

经检索，中国专利，申请公布号：cn102794686a，申请公布日：2012.11.28，公开了一种斯米特屋脊棱镜抛光加工工艺，包括有棱镜毛坯本体及其对应的靠模，棱镜毛坯本体、靠模上的面一与面二的夹角为45°，面三与面四的夹角为90°，面五与面六相互平行，棱镜毛坯本体与靠模的表面用光学冷加工工艺中的光胶工艺胶合，分别对棱镜毛坯本体的面一、面二、面三、面四进行抛光加工。在加工过程中通过对产品干涉条纹的观察和测算，用抛光方法调整产品表面平整度和平行差，来确保产品的角精度。该发明中的加工工艺是先磨削加工出棱镜毛坯料本体，然后再对棱镜毛坯料本体各个工作面进行抛光，生产过程费时费力，效率低；且加工出的成品精度和合格率低。

技术实现要素：

发明要解决的技术问题

针对现有的直角屋脊棱镜生产工艺生产效率、合格率和产品精度均较低的问题，本发明提供了一种屋脊棱镜加工工艺，每个面一次加工到位，生产工序缩减将近一半，效率提高约一倍；同时，减少了研磨和抛光两道工序中的人为操作误差的叠加，另外，在加工直角面和屋脊面之前先精加工侧面和屋脊棱的所在面，利用这两个面作为基准面定位加工出直角面和屋脊面，大大提高了产品精度和合格率。

技术方案

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

一种屋脊棱镜加工工艺，步骤包括：

s01、取屋脊棱镜毛料，先研磨加工出两个侧面；

s02、研磨和抛光所述屋脊棱镜毛料的大面，加工出屋脊棱的所在面；

s03、利用屋脊棱的所在面进行定位，研磨和抛光加工出两个直角面；

s04、利用所述侧面进行定位，研磨和抛光加工出两个屋脊面。

进一步地，所述侧面的加工步骤包括：

ⅰ、用丙酮试剂擦净所述屋脊棱镜毛料的一个侧面后将其摆放到托盘上，然后用光学胶固定，待胶水干透后在所述屋脊棱镜毛料四周涂抹上保护漆；

ⅱ、均匀摆放满托盘后整盘置于二轴机中，从上往下对所述屋脊棱镜毛料朝上的侧面进行研磨，研磨至表面的砂眼粒度在6倍放大镜下观察均匀一致，无划痕。

进一步地，所述屋脊棱的所在面的加工步骤包括：

ⅰ、将一个所述侧面用光学胶粘接在靠体ⅰ的侧面，保证所述屋脊棱镜毛料的大面水平朝上且高于靠体ⅰ的上端，然后将靠体ⅰ的下端用光学胶固定在托盘上；

ⅱ、均匀摆放满托盘后整盘置于二轴机中，从上往下对所述屋脊棱镜毛料的大面进行研磨，研磨尺寸误差控制在0.005mm以内，表面平整度控制在0.001mm，研磨后表面的砂眼粒度在6倍放大镜下观察均匀一致，无划痕；

ⅲ、然后对磨面进行抛光加工至表面平整度＜1/8λ，且用6倍放大镜在100w的白炽灯下检测表面无疵病，完成所述屋脊棱的所在面的加工。

进一步地，所述靠体ⅰ为90°角的精度误差在10″以内的玻璃方砖。

进一步地，所述直角面的加工步骤包括：

ⅰ、取靠体ⅱ，将靠体ⅱ的大面和所述屋脊棱的所在面分别用乙醇和乙醚混合试剂擦净，并将两者光胶在一起，保证屋脊棱镜毛料上已加工好的所述侧面竖直；然后将所述靠体ⅱ光胶到托盘上；

ⅱ、均匀摆放满托盘后整盘置于二轴机中，从上往下对所述屋脊棱镜毛料进行研磨和抛光，加工出所述直角面。

进一步地，所述屋脊面的加工步骤包括：

ⅰ、将一个所述侧面用乙醇和乙醚混合试剂擦净后用光学胶粘接在靠体ⅱ的大面上，待胶干后涂上保护漆，然后将所述靠体ⅱ光胶在托盘上；

ⅱ、均匀摆放满托盘后整盘置于二轴机中从上至下对所述屋脊棱镜毛料进行研磨，研磨尺寸误差控制在0.005mm以内，表面平整度控制在-0.001mm，研磨至磨面在6倍放大镜下观察无划痕，然后对该磨面进行抛光加工出第一个屋脊面；

ⅲ、用乙醇和乙醚混合试剂擦净所述第一个屋脊面并涂上保护漆，然后置于丙酮试剂中浸泡30分钟，再用超声波清洗干净；

ⅳ、然后用同样的方法加工出另一个屋脊面。

进一步地，所述靠体ⅱ为的45°和90°角度误差均在10″以内的玻璃等腰直角三棱柱。

进一步地，所述托盘为玻璃圆盘，其表面平整度＜1/10λ，表面光洁度为40～60，上下表面的平行度精度误差在5″以内。

进一步地，所述直角面的表面平整度＜1/4λ，表面光洁度为20～40；所述屋脊面的表面平整度＜1/8λ，表面光洁度为20～40；屋脊棱镜成品的45°和90°角误差控制在5″以内。

进一步地，抛光加工中，采用沥青和松香按1∶1.7的配比自制抛光盘，且抛光液为氧化铈∶纯净水＝1∶100的氧化铈溶液。

有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明提供的一种屋脊棱镜加工工艺，采用依次精加工出屋脊棱镜的侧面、直角面和屋脊面的方式进行加工，每个面一次加工到位，与“先加工出屋脊棱镜的形状，再对各面进行抛光加工”的传统生产方式相比，生产工序缩减将近一半，效率提高约一倍；同时，减少了研磨和抛光两道工序中的人为操作误差的叠加，大大提高了产品精度；

(2)本发明提供的一种屋脊棱镜加工工艺，在加工直角面和屋脊面之前先精加工两个侧面和屋脊棱的所在面，在保证这两组面的精度后借助这两组面进行定位，进一步加工出直角面和屋脊面，使得直角面、屋脊面以及屋脊棱镜的45°和90°角的精度大大提高，加工出的屋脊棱镜的屋脊角精度误差能够达到1″以内，光线经其转向后出射光线的角度偏差在30″以内，合格率超过90％；

(3)本发明提供的一种屋脊棱镜加工工艺，借助靠体ⅰ与托盘配合定位屋脊棱镜毛料来加工屋脊棱的所在面，操作简单易控，使得所述屋脊棱的所在面的加工精度较高，进而保证了所述直角面和屋脊面的加工精度，产出的成品屋脊棱镜的角精度和塔差精度更高；

(4)本发明提供的一种屋脊棱镜加工工艺，在已加工出所述屋脊棱的所在面的基础上，借助靠体ⅱ与加工出的所述屋脊棱的所在面光胶配合定位屋脊棱镜毛料，并与托盘配合使用进行研磨和抛光加工，精度控制较高，有效保证了屋脊棱镜产品的45°角精度和两直角面的垂直度；

(5)本发明提供的一种屋脊棱镜加工工艺，在已经精加工出两个侧面、所述屋脊棱的所在面和两个直角面的基础上，借助靠体ⅱ与所述侧面胶合定位屋脊棱镜毛料，并与托盘配合使用进行研磨和抛光加工，精度控制较高，加工出的屋脊面面型精度高，屋脊角精度误差能够达到1″以内；

(6)本发明提供的一种屋脊棱镜加工工艺，借助托盘、靠体ⅰ和靠体ⅱ的配合使用，单批次产出60件屋脊棱镜成品，进一步提高了生产效率。

附图说明

图1、要加工的屋脊棱镜的结构示意图；

图2、加工屋脊棱镜的侧面时的工件摆盘状态示意图；

图3、工件固定在靠体ⅰ上的状态示意图；

图4、加工屋脊棱镜的直角面时工件与靠体ⅱ光胶状态示意图；

图5、加工屋脊棱镜的屋脊面时工件与靠体ⅱ光胶状态示意图；

图6、屋脊棱镜的屋脊面加工过程示意图；

附图中：1、屋脊棱镜；11、侧面；12、直角面；13、屋脊面；14、屋脊棱；2、托盘；3、靠体ⅰ；4、靠体ⅱ。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

实施例1

本实施例中的一种屋脊棱镜加工工艺，专用于加工生产如图1中所示屋脊棱镜1，该屋脊棱镜1为等腰直角屋脊棱镜，包括两个侧面11、两个相互垂直的直角面12和两个相互垂直的屋脊面13，两屋脊面13相交构成屋脊棱14。生产加工步骤如下：

s01、取屋脊棱镜毛料，先研磨加工出两个侧面11；该屋脊棱镜毛料为等腰直角棱镜；

s02、研磨和抛光所述屋脊棱镜毛料的大面，加工出屋脊棱14的所在面，即为加工后的屋脊棱镜毛料的大面；

s03、利用屋脊棱14的所在面进行定位，研磨和抛光加工出两个直角面12；

s04、利用所述侧面11进行定位，研磨和抛光加工出两个屋脊面13。

本实施例中的屋脊棱镜加工工艺，采用依次精加工出屋脊棱镜1的侧面11、直角面12和屋脊面13的方式进行加工，每个面一次加工到位，与“先加工出屋脊棱镜的形状，再对各面进行抛光加工”的传统生产方式相比，生产工序缩减将近一半，效率提高约一倍；同时，减少了研磨和抛光两道工序中的人为操作误差的叠加，大大提高了产品精度；另外，在加工直角面12和屋脊面13之前先精加工两个侧面11和屋脊棱14的所在面，在保证这两组面的精度后借助这两组面进行定位，进一步加工出直角面12和屋脊面13，使得直角面12、屋脊面13以及屋脊棱镜1的45°和90°角的精度大大提高。

本实施例中，控制所述直角面12的表面平整度＜1/4λ，表面光洁度为20～40；所述屋脊面13的表面平整度＜1/8λ，表面光洁度为20～40；屋脊棱镜1成品的45°和90°角误差控制在5″以内。加工出的屋脊棱镜1的屋脊角精度误差能够达到1″以内，光线经其转向后出射光线的角度偏差在30″以内，合格率超过90％。

实施例2

本实施例中的一种屋脊棱镜加工工艺，基本步骤同实施例1，不同和改进之处在于，所述侧面11的加工步骤为：

ⅰ、用丙酮试剂擦净所述屋脊棱镜毛料的一个侧面，然后将其该侧面朝下摆放到托盘2上，并在所述屋脊棱镜毛料下端滴上光学胶固定，静置10分钟左右至胶水干透，在所述屋脊棱镜毛料四周涂抹上保护漆，以防止后续加工过程中有水渗进所述屋脊棱镜毛料的地面导致屋脊棱镜毛料从托盘2上脱落；本实施例中所述托盘2的直径为300mm，每盘能够摆放约100件所述屋脊棱镜毛料；

ⅱ、如图2中所示，均匀摆放满托盘2后整盘置于二轴机中，从上往下对所述屋脊棱镜毛料朝上的侧面进行研磨，磨耗0.05mm，研磨至表面的砂眼粒度在6倍放大镜下观察均匀一致，无划痕。

一个侧面11加工好后，用木锤将屋脊棱镜毛料从托盘2上敲掉，并放入丙酮试剂里浸泡30分钟左右，清洗掉屋脊棱镜毛料表面的光学胶，然后用同样的方式加工出第二个侧面11。

采用本实施例中的方法加工屋脊棱镜1的侧面11，一次加工出约100件，加工效率高，且加工精度和一致性高，为屋脊棱镜1成品的生产质量奠定了基础。

本实施例中，所述托盘2为玻璃圆盘，其表面平整度＜1/10λ，表面光洁度为40～60，上下表面的平行度精度误差在5″以内，目的是通过增加托盘2的精度来降低加工误差。

实施例3

本实施例中的一种屋脊棱镜加工工艺，基本步骤同实施例1和2，不同和改进之处在于，所述屋脊棱14的所在面的加工步骤为：

ⅰ、如图3中所示，准备长×宽×高＝75mm×25mm×50mm的靠体ⅰ3，将一个所述侧面11用光学胶粘接在靠体ⅰ3的侧面，保证所述屋脊棱镜毛料的大面水平朝上且高于靠体ⅰ3的上端，每个靠体ⅰ3上固定6件，然后将靠体ⅰ3的下端用光学胶固定在所述托盘2上，每盘固定10件；

ⅱ、均匀摆放满托盘2后整盘置于二轴机中，从上往下对所述屋脊棱镜毛料的大面进行研磨，研磨尺寸误差控制在0.005mm以内，表面平整度控制在0.001mm，研磨后表面的砂眼粒度在6倍放大镜下观察均匀一致，无划痕；

ⅲ、然后对磨面进行抛光加工约两小时，至表面平整度＜1/8λ，且用6倍放大镜在100w的白炽灯下检测表面无疵病，完成所述屋脊棱14的所在面的加工；抛光加工中，采用沥青和松香按1∶1.7的配比自制抛光盘，且抛光液为氧化铈∶纯净水＝1∶100的氧化铈溶液，能够有效提高抛光后的表面光洁度；加工完成后，用乙醇乙醚混合试剂擦净该面，再涂上保护漆进行保护，然后转入清洗工序清洗掉侧面11上的光学胶。

本实施例中，所述靠体ⅰ3为玻璃方砖，其90°角的精度误差在10″以内，与所述托盘2配合使用能够有效保证所述屋脊棱14的所在面的加工精度。

采用本实施例中的方法加工所述屋脊棱14的所在面，每盘可加工出60件，生产效率高；借助靠体ⅰ3与托盘2配合定位屋脊棱镜毛料，操作简单易控，使得所述屋脊棱14的所在面的加工精度较高，进而保证了所述直角面12和屋脊面13的加工精度，产出的成品屋脊棱镜的角精度和塔差精度更高。

实施例4

本实施例中的一种屋脊棱镜加工工艺，基本步骤同实施例1至3，不同和改进之处在于，所述直角面12的加工步骤为：

ⅰ、如图4中所示，准备靠体ⅱ4，所述靠体ⅱ4为的45°和90°角度误差均在10″以内的玻璃等腰直角三棱柱，其长度为75mm，直角边长度为20mm，将靠体ⅱ4的大面和所述屋脊棱14的所在面分别用乙醇和乙醚混合试剂擦净，并将两者光胶在一起，保证屋脊棱镜毛料上已加工好的所述侧面11竖直，每个靠体ⅱ4上固定3件屋脊棱镜毛料；然后将所述靠体ⅱ4光胶到托盘2上，每盘摆放20条靠体ⅱ4；

ⅱ、均匀摆放满托盘2后整盘置于二轴机中，从上往下对所述屋脊棱镜毛料进行研磨和抛光，至表面平整度＜1/4λ，表面光洁度为20～40，加工出所述直角面12。两个直角面12均采用同样的方式加工，每个直角面12加工完成后均用丙酮试剂浸泡清洗，擦干净后进行下道生产工序。

采用本方法加工所述直角面12，每次可加工生产60件，生产效率高。本实施例中的屋脊棱镜加工工艺，在已加工出所述屋脊棱14的所在面的基础上，借助靠体ⅱ4与加工出的所述屋脊棱14的所在面光胶配合定位屋脊棱镜毛料，并与托盘2配合使用进行研磨和抛光加工，精度控制较高，有效保证了屋脊棱镜1产品的45°角精度和两直角面12的垂直度。

实施例5

本实施例中的一种屋脊棱镜加工工艺，基本步骤同实施例1至4，不同和改进之处在于，如图5和图6中所示，所述屋脊面13的加工步骤为：

ⅰ、将一个所述侧面11用乙醇和乙醚混合试剂擦净，然后用光学胶粘接在靠体ⅱ4的大面上，保证屋脊棱镜毛料上已加工出的侧面11和屋脊棱14的所在面相交处的棱边水平朝上，待胶干后涂上保护漆，然后将所述靠体ⅱ4光胶在托盘2上；每个靠体ⅱ4上固定3件屋脊棱镜毛料，每盘摆放20条靠体ⅱ4；

ⅱ、均匀摆放满托盘2后整盘置于二轴机中从上至下对所述屋脊棱镜毛料进行研磨，研磨至屋脊棱14的所在面的中线位置，研磨尺寸误差控制在0.005mm以内，表面平整度控制在-0.001mm，研磨至磨面在6倍放大镜下观察无划痕，然后对该磨面进行抛光加工，抛光至表面平整度＜1/8λ，表面光洁度为20～40，从而加工出第一个屋脊面13；

ⅲ、用乙醇和乙醚混合试剂擦净所述第一个屋脊面13并涂上保护漆，然后用木锤敲击下盘并置于丙酮试剂中浸泡30分钟，再用超声波清洗干净；

ⅳ、然后用同样的方法加工出另一个屋脊面13。

采用本方法加工所述屋脊面13，每次可加工生产60件，生产效率高；在已经精加工出两个侧面11、所述屋脊棱14的所在面和两个直角面12的基础上，借助靠体ⅱ4与所述侧面11胶合定位屋脊棱镜毛料，并与托盘2配合使用进行研磨和抛光加工，精度控制较高，加工出的屋脊面13面型精度高，屋脊角精度误差能够达到1″以内。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。