[發明專利]一種可實現在線檢測的金屬多面掃描棱鏡加工方法

有效

• 申請號: 201711320966.3
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN108044130B
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 黃啟泰
• 申請（專利權）人: 蘇州大學;蘇州斑馬光學技術有限公司
• 主分類號: B23B5/00
• 分類號: B23B5/00;B23B9/04;B23B25/06;G02B5/04
• 代理公司: 無錫市匯誠永信專利代理事務所(普通合伙) 32260
• 代理人: 張歡勇

本發明公開了一種可實現在線檢測的金屬多面掃描棱鏡加工方法，解決多次裝夾定位誤差影響掃描面角加工度精度的問題；通過自準直定位光路與標準塊精確控制轉軸的轉角，同時以加工好的金屬多面掃描棱鏡第一掃描面為基準裝調自準直檢測光路，轉動轉軸，只要自準直定位光路與標準塊上第n個側面實現自準直，則自準直檢測光路與第一掃描面的第n個掃描面也實現自準直；本技術方案的使用可以不依賴于高精度數控轉軸，在兩軸機床上即可完成金屬多面掃描棱鏡在線檢測與加工，大幅提高加工效率、加工精度及加工一致性。

技術領域

本發明屬于光學加工技術領域，具體涉及一種多面掃描棱鏡的加工方法。

背景技術

多面掃描棱鏡具有多個反射面，是掃描儀、復印機、掃碼器等激光設備中的核心光學器件。使用時通常安裝在電動機的旋轉軸上，通過多面掃描棱鏡的高速旋轉，可實現大范圍、超高速、高精度與高重復性的激光光束掃描，其角度精度、表面質量等因素將直接影響掃描精度和效果，因此對其各個反射面的角度加工精度要求非常高。

目前國內多面掃描棱鏡的加工主要依靠帶有轉軸的數控車床實現，一次可加工數量有限，各面之間的角度精度依靠數控轉軸的精度進行保障。數控車床上加工的多面掃描棱鏡時，為了保證各個掃描面之間的角度精度，需要一次裝夾完成所有側面加工。檢測各個掃描面角度時，如果采用線下檢測，如果某個掃描面角度超差，就需要重新裝夾，對掃描棱鏡再次加工，重新裝夾時必然引入新的定位誤差，是加工效率低下、檢測效率也低；此外批量加工時產品一致性差，嚴重影響到組裝設備的穩定性。

發明內容

本發明的目的在于解決多次裝夾的引入的定位誤差影響角各個掃描面角度精度的問題。

一種可實現在線檢測的金屬多面掃描棱鏡加工方法，具體技術方案如下：

1)加工標準塊步驟：加工一塊精度優于金屬多面掃描棱鏡的設計參數的多面棱鏡作為標準塊，將所述金屬多面掃描棱鏡的掃描面個數記為N，標準塊上的側面個數也為N；

2)將所述標準塊安裝固定在電控轉臺的轉軸上，其中所述標準塊上任意側面的法線方向與電控轉臺的轉軸垂直；

3)將待加工的金屬多面掃描棱鏡鏡胚也裝夾在所述電控轉臺的轉軸上，其中金屬多面掃描棱鏡鏡胚橫截面法線方向與電控轉臺的轉軸平行；

4)在機床上搭建自準直定位光路，并將電控轉臺安裝在機床工作臺上，轉動所述電控轉臺，將所述標準塊的第一個側面對準自準直定位光路，用鎖止機構固定所述電控轉臺的轉軸；在所述金屬多面掃描棱鏡鏡胚上車削出第一掃描面；

5)在機床上搭建自準直檢測光路，標準塊的第一個側面對準所述自準直定位光路時，以金屬多面掃描棱鏡的第一掃描面為基準，調整自準直檢測光路使被第一掃描面反射的反射光和入射光重合；

6)轉動所述電控轉臺，將標準塊的第n個側面對準所述自準直定位光路，在金屬多面掃描棱鏡鏡胚上車削出第n個掃描面；標準塊的第n個側面對準所述自準直定位光路時，若所述自準直檢測光路的入射光與被金屬多面掃描棱鏡第n個掃描面反射的反射光不重合，將第n個掃描面的反射光和入射光角度誤差反饋至機床進行誤差補償加工，并再次對第n個掃描面車削；若自準直檢測光路的入射光與被第n個掃描面反射的反射光重合，第一掃描面和第n掃描面的角度符合要求；其中n從2依次增加到N。帶來的技術效果是：加工完成第n個掃描面后，可以通過自準直檢測光路直接判斷該加工面與第一掃描面的角度誤差是否符合要求，如果不符合要求，不需要再次裝夾，直接將角度偏差作為機床的誤差補償文件再次對第n個掃描面車削加工，有效的避免了重新裝夾的定位誤差對角度精度的影響。

為了減小切削量，可先將金屬多面掃描棱鏡鏡胚制作成角度誤差小于2度的金屬多面體，然后用金剛石飛刀車削技術按照上述技術方案直接車削成光學面。

上述技術方案還可在一個較長的金屬多面掃描棱鏡鏡胚上車削，待所有側面都加工好后，通過切割工藝直接獲得多個金屬多面掃描棱鏡。