小口径角锥棱镜光学加工用装置的制作方法

本实用新型属于光学零件精密加工技术领域，具体涉及一种小口径角锥棱镜光学加工用装置。

背景技术：

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、测绘和建筑等技术领域。

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。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的问题，提供一种小口径角锥棱镜光学加工用装置。

本实用新型的另一目的在于提供一种小口径角锥棱镜光学修磨用装置。

为此，本实用新型提供的技术方案如下：

小口径角锥棱镜光学加工用装置，包括贴置膜、铝制外圈和铝胶模，所述铝制外圈上设有锁紧装置，所述铝制外圈沿贴置膜圆周方向设置形成圆柱形容器，所述圆柱形容器内填充有石膏水泥调制物形成石膏盘，所述铝胶模设于石膏盘中央且与石膏盘平齐。

所述石膏水泥调制物包括石膏、水泥和水，石膏和水泥的质量比为4:1-3:1，水和石膏水泥混合物的质量比为1:2。

锁紧装置为卡扣结构。

小口径角锥棱镜光学修磨用装置，包括立方体光胶板、平板玻璃和多块小平行平面玻璃，所述平板玻璃和立方体光胶板垂直，所述立方体光胶板光胶在平板玻璃上，多块小平行平面玻璃均匀分布在立方体光胶板上且相互之间有凹槽。

所述立方体光胶板上下表面的平行度≤1″，工作面的平面度达到N=0.5光圈，立方体光胶板的四侧面与上下表面的夹角为，且误差角度为同偏大或同偏小。

所述平板玻璃的上表面是测量基准，下表面与四个侧面是光胶面，工作面的平面度达到N=0.5光圈。

所述多块小平行平面玻璃上下工作面的平面度≤0.2μm。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的这种小口径角锥棱镜光学加工用装置，应用平板玻璃与角锥棱镜的光胶胶合，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。

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是小口径角锥棱镜光学加工用装置的实施剖视图；

图4是小口径角锥棱镜光学修磨用装置的结构示意图；

图5是不合格角锥棱镜修磨上盘剖视图。

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、立方体光胶板；8、平板玻璃；9、小平行平面玻璃；10、辅助玻璃片；11、不合格角锥棱镜；12、锁紧装置。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供了一种小口径角锥棱镜光学加工用装置，包括贴置膜1、铝制外圈4和铝胶模6，所述铝制外圈4上设有锁紧装置12，所述铝制外圈4沿贴置膜1周向设置形成圆柱形容器，所述圆柱形容器内填充有石膏水泥调制物5形成石膏盘，所述铝胶模6设于石膏盘中央且与石膏盘平齐。贴置膜1如图1所示，铝制外圈4如图2所示。

该装置用于对小口径角锥棱镜第一个工作面加工。使用过程如下：

打开锁紧装置12，取下铝制外圈4，把角锥棱镜毛坯2任意一个工作面贴置在贴置模上（沿周向圆平面布置），零件相互之间应有(2～4)mm的间隙。在间隙之间撒上一层(0.5～1)mm厚的锯末3或已融化的白蜡，然后，再用铝制外圈4把贴置模围上，并用锁紧装置12固定。通过石膏水泥调制物5，将角锥棱镜毛坯2（零件）固定在石膏盘上。如图3所示。

其中，石膏水泥调制物5包括石膏、水泥和水，石膏和水泥的质量比为4:1-3:1，水和石膏水泥混合物的质量比为1:2。

将石膏和水泥按3:1或4:1的比例配置，用水将其调制均匀，水和待调制物（石膏与水泥）的比例为1：2，倒入圆柱形容器中，厚度为50mm，最后在石膏盘上中央处嵌入放置约φ120mm的铝胶模6，铝胶模6与石膏盘平齐（见图2）。将其放置4～8小时石膏水泥调制物5凝固，凝固后，打开锁紧制作，取下铝制外圈4。用毛刷扫去零件之间的锯末3或用竹签把白蜡挑下来，再用竹签把零件之间较高的石膏去除掉，使零件高出石膏盘大约1mm，并用毛刷清除干净石膏盘零件表面。把融化的黄蜡涂与零件之间和石膏盘所有表面，用刀片把零件上的黄蜡刮去，使黄蜡低于零件表面，并用布子沾汽油擦拭干净。

加工过程：将沥青抛光模安装在平面研磨机上，将已固定有零件（一次可固定多个）的石膏盘清洁后放置在沥青抛光模上，分别用不同牌号的金刚砂（白、棕刚玉），在平面研磨机上对角锥棱镜进行第一工作面研磨和抛光并满足技术要求。不同牌号的金刚砂分别为W28、W14和W7。

使用该加工装置，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，并实现一次研磨加工多块，方便小口径角锥棱镜光学加工。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种小口径角锥棱镜光学修磨用装置，包括立方体光胶板7、平板玻璃8和多块小平行平面玻璃9，所述平板玻璃8和立方体光胶板7垂直，所述立方体光胶板7光胶在平板玻璃8上，多块小平行平面玻璃9均匀分布在立方体光胶板7上且相互之间有凹槽。

凹槽在光学加工中起到散热作用和方便研磨液的流动，达到抛光作用。

小口径角锥棱镜三个工作面加工完成后，需要对工作面进行检测，要求角锥棱镜入射面与三个工作面的夹角54°44′24″，三个相互垂直工作面的直角误差应分别满足。如果检测不合格，需要进行修磨。

使用本装置对不合格角锥棱镜11进行修磨，如图4所示，在本实施例中，小平行平面玻璃9为九块，尺寸为（40×40×2）mm，通过光学抛光的方法使上下工作面的平面度≤0.2μm；立方体光胶板7尺寸为(140×140×30)mm，平板玻璃8尺寸为(140×60×15)mm，上表面是测量基准，下表面与四个侧面（光胶面）是工艺基准，将他们通过光学抛光的方法使工作面的平面度达到N=0.5光圈。

如图5所示，将不合格角锥棱镜11光胶在立方体光胶板7上四周（光胶时有辅助玻璃片10），角锥棱镜的另一个面与玻璃平板紧密接触，并出现干涉条纹，干涉条纹与立方体光胶板7棱线平行。角锥棱镜12光胶好后，除加工面外，其余涂上保护漆。

修磨过程：将Ф250mm沥青抛光模安装在研磨机上，将图5所示的光胶好的立方体光胶板7放置在抛光模上直接抛光，并在抛光中用千分表测量控制镜盘表面和光胶垫板表面平行差小于0.0005mm，并用干涉仪检测棱镜的平面度N=0.25牛顿环，用放大镜检测零件表面无疵病，满足零件加工技术条件后，用木榔头把零件敲下，用脱脂棉沾酒精将零件擦洗干净，在用泰曼干涉仪检测角锥棱镜直角误差，使三个工作面的平面度满足N=0.25牛顿环（光圈）。则满足的技术要求，即待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或。

修磨后，角锥棱镜的三个反射工作面两两相互垂直，入射工作面与三个反射工作面的夹角是54°44′24″。工作面到角锥棱镜的顶点为15 mm，入射面小于φ40mm小口径角锥棱镜，若使用背景技术中提到的三种加工方法，存在极大的浪费现象，存在加工时间长，合格率低的缺陷。

本实施例应用平板玻璃8与角锥棱镜的光胶胶合，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8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。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。