[發明專利]一種高精度五棱鏡的制作方法

有效

• 申請號: 201610003803.1
• 申請日: 2016-01-05
• 公開（公告）號: CN105629359B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 袁陽;張付美;郭芮;楊崇民;秦啟暉;張超凡;劉昕;陳朝平;劉星宏;張巖
• 申請（專利權）人: 西安應用光學研究所
• 主分類號: G02B5/04
• 分類號: G02B5/04
• 代理公司: 西北工業大學專利中心61204
• 代理人: 陳星

技術領域

本發明屬于光學冷加工技術領域，具體為一種高精度五棱鏡的制作方法。

背景技術

在光學系統中，“五棱鏡”是光束定角度(90°)轉向器之一，其用途一是，不管第一面上的入射角是多少，出射光把入射光轉向一定角度(90°)，用途二是，五棱鏡的成像既無旋轉也無鏡面反射，其加工制造精度直接影響著其在光學系統中的作用，影響五棱鏡在光學系統的技術指標包括：1.第一、第二平行差(θ_Ⅰ、θ_Ⅱ)，如圖1所示，即光線從棱鏡的入射面A垂直入射時，光線在出射前對出射面法線的偏差，在入射光軸截面方向的分量稱為“第一平行差”，在垂直于入射光軸截面方向的分量稱為“第二平行差”；2.90°及22.5°加工精度。

以圖1中五棱鏡為例，目前，五棱鏡的傳統加工方法先加工一側面(F)作為基準面，然后單塊改(C)面與基準面(F)垂直度，點膠、細磨面貼置到平面度好的平面平板上，上盤再拋光，接著單塊改(D)面與(C)面的45°，同時與基準面(F)的垂直度，點膠、細磨面貼置到平面度好的平面平板上，上盤再拋光，而后單塊改(A)面與(D)面的22.5°以及與基準面(F)的垂直度，點膠、細磨面貼置到平面度好的平面平板上，上盤再拋光，最后改(B)面與(C)面的22.5°以及與基準面(F)的垂直度，再拋光，該加工方法存在問題：

1、加工中貼置未貼緊而導致第一、第二平行超差；

2、點膠加工因未及時加工易出現走動，影響角度加工精度；

3、單塊零件改角度及垂直度，費時、工作效率低；

4、易產生觀察窗口印子或腐蝕影響表面疵病。

發明內容

本發明針對上述五棱鏡傳統加工方法存在的不足，提出了一種高精度五棱鏡的制作方法。

本發明的技術方案為：

所述一種高精度五棱鏡的制作方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：加工粗磨成型若干個五棱鏡毛坯；所述五棱鏡毛坯中呈五邊形的兩個端面為F面和G面，要求制作完成后相互垂直的兩個側面為A面和B面，與A面相鄰的另一側面為C面，與B面相鄰的另一側面為D面，與C面和D面相鄰的側面為E面；對F面進行精磨和拋光，要求F面面形光圈數N滿足-1≤N≤0；

步驟2：加工得到方磚，所述方磚四個側面分別為H面、I面、J面和K面，方磚兩個端面為L面和M面；對方磚六個面進行精磨和拋光，要求方磚六個面的面形均為低光圈，方磚四個側面中相鄰的兩兩側面之間角度滿足90°±2＂，方磚四個側面與L面的垂直度滿足90°±2＂，L面和M面的平行差不大于5＂，M面的表面疵病要求不超過Ⅴ級，方磚其余五面的表面疵病要求不超過Ⅳ級；

步驟3：將步驟1制得的所有五棱鏡毛坯的F面光膠到方磚的四個側面上，使得五棱鏡毛坯的A面與方磚的M面在同一加工面上；精磨五棱鏡毛坯的A面和方磚的M面，使得五棱鏡毛坯A面以及方磚M面與方磚L面的平行差不大于2＂，再拋光五棱鏡毛坯的A面和方磚的M面，面形要求光圈數N≤1，局部光圈△N≤0.2，表面疵病不超過Ⅳ級；最后五棱鏡毛坯和方磚下盤、清洗；

步驟4：將90°標準角度塊規的基面緊貼在光學比較測角儀的檢測臺面上，調整光學比較測角儀的自準直管，使90°標準角度塊規反射的自準直像刻度線與光學比較測角儀內刻度線的0刻度重合，得到90°標準角度塊規反射的自準直像刻度線與光學比較測角儀內刻度線的0刻度對準的位置作為基準點P，并且固定自準直管；

步驟5：將方磚的M面緊貼在光學比較測角儀的檢測臺面上，要求接觸面有光圈，并且將步驟3處理后的某個五棱鏡毛坯B面放置在光學比較測角儀的檢測臺面上；調整五棱鏡毛坯，使得五棱鏡毛坯A面反射的自準直像位于基準點P上，并將五棱鏡毛坯的F面光膠在方磚的側面上，使得五棱鏡毛坯B面與方磚M面在同一加工面上；

步驟6：重復步驟5，將所有步驟3處理后的五棱鏡毛坯均光膠到方磚的側面上；精磨五棱鏡毛坯的B面和方磚的M面，使得五棱鏡毛坯B面以及方磚M面與方磚L面的平行差不大于2＂，再拋光五棱鏡毛坯的B面和方磚的M面，面形要求光圈數N≤1，局部光圈△N≤0.2，表面疵病不超過Ⅳ級；最后五棱鏡毛坯和方磚下盤、清洗；

步驟7：將22.5°標準角度塊規的基面緊貼在光學比較測角儀的檢測臺面上，調整光學比較測角儀的自準直管，使22.5°標準角度塊規斜面反射的自準直像對準基準點P，并且固定自準直管；