[發明專利]一種多邊形掃描鏡的加工方法及加工裝置

在審

• 申請號: 202011017099.8
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112157273A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 費基雄
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院機械制造工藝研究所
• 主分類號: B23B1/00
• 分類號: B23B1/00;B23B29/32
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 胡曉麗

本發明公開了一種多邊形掃描鏡的加工方法，包括以下步驟：通過機床C軸帶動多邊形掃描鏡毛坯進行角度分度轉動；調節三個刀齒位置，使三個刀齒之間在刀盤軸向上的伸出高度存在高度差，使三個刀齒到刀盤中心的徑向距離存在距離差，以滿足不同刀齒的不同切深要求，實現一次走刀完成對多邊形掃描鏡毛坯的當前加工面的粗加工、半精加工和精加工工序；通過找平多邊形掃描鏡毛坯的一個加工面，通過飛切刀盤一次走到對找平的加工面進行加工；加工完畢后，通過機床C軸帶動多邊形掃描鏡毛坯轉動至下一加工面繼續加工，如此循環直至對多邊形掃描鏡毛坯的所有加工面加工結束。本發明利于顯著提高對多邊形掃描鏡工作面的加工效率。

技術領域

本發明涉及超精密加工領域，具體涉及一種多邊形掃描鏡的加工方法及加工裝置。

背景技術

多邊形激光掃描技術應用十分廣泛，例如，可用于激光打標和印刷、激光雷達、膠片記 錄和激光投影等信息的書寫，也可用于條碼掃描、密度測定、卷筒紙檢查和農業檢查等。多 邊形掃描鏡是多邊形激光掃描技術的關鍵零件。如圖1所示為多邊形掃描鏡在三維測量領域 內的應用。

多邊形掃描鏡具有三個及以上的反射面，其在工作過程中圍繞固定軸高速旋轉(速度最 高可達到50000轉)，實現激光束的往返掃描，從而實現目標的高速、高效、精密的單軸掃描。 多邊形掃描鏡的制造精度直接決定了掃描系統的相關性能，包括動態跟蹤誤差、速度穩定性、 動平衡、垂直度和同時性等。如多邊形掃描轉鏡的邊與邊之間的夾角誤差會導致計時誤差(當 轉鏡從一面轉到下一面時)；多邊形的邊所在的平面與多邊形外接圓柱的軸線平行度會影響掃 描系統的動態跟蹤誤差；多邊形邊所在的幾個面的平面度會影響激光光斑的聚焦特性。因此， 對其加工精度提出了極高要求，多邊形邊所在的幾個面要求平面度要求優于λ/10(λ＝633nm)， 且要求具有納米級表面粗糙度。為實現如此高的加工精度，需要使用超精密加工方法。然而， 多邊形掃描鏡在加工過程中多邊形所在的面易扭曲、易變形，嚴重限制了多邊形掃描鏡的加 工精度和效率的提升。因此，研究其高效高精度的制造方法十分重要。

當前通常采用傳統拋光方法和單點金剛石車削實現多邊形掃描鏡的加工，兩種方法各有 優缺點。

1、傳統的拋光方法加工后的掃描鏡表面粗糙度較好，但拋光方法加工材料范圍受限，例 如不能直接用于鋁鏡的加工。

2、單點金剛石車削方法加工后的鏡面粗糙度較低相比于傳統拋光較低，但單點金剛石切 削加工效率非常高，且非常適合于加工鋁、銅及塑料等材料的切削。因此，單點金剛石切削 成為多邊形掃描鏡加工的主要方法，東芝機械公司開發了面向多邊形掃描鏡加工的專用金剛 石切削裝備，以實現其高效高精度加工。英國Symons Mirror Technology公司也使用單點金剛 石車削技術實現了多邊形轉鏡的加工。兩家公司的關于多邊形掃描鏡金剛石車削加工的具體 技術細節未見公開報道。但是，單點金剛石車削方法對多邊形掃描鏡的傳統加工方法，加工 效率有待進一步提高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：對于多邊形掃描鏡的傳統加工方法，加工效率較低，本 發明提供了解決上述問題的一種多邊形掃描鏡的加工方法。

本發明通過下述技術方案實現：

一種多邊形掃描鏡的加工方法，包括以下步驟：

步驟A，通過機床C軸帶動多邊形掃描鏡毛坯進行角度分度轉動；所述多邊形掃描鏡毛 坯和機床C軸同軸安裝；

步驟B，調節多個刀齒在飛切刀盤上的軸向和徑向位置，使多個刀齒之間在刀盤軸向上 的伸出高度存在高度差，使多個刀齒到刀盤中心的徑向距離存在距離差，以滿足不同刀齒的 不同切深要求，實現一次走刀完成對多邊形掃描鏡毛坯的當前加工面的粗加工、半精加工和 精加工工序；加工過程中，通過旋轉軸帶動飛切刀盤轉動，且飛切刀盤沿多邊形掃描鏡毛坯 軸向進給運動；