小半徑柱面鏡光學(xué)加工工藝研究

　　柱面鏡是普遍的非球面透鏡，柱面鏡與子午線矢狀截面的交點(diǎn)分別是兩條圓弧和兩條平行線的交點(diǎn)。如果用球面系統(tǒng)來描述兩個截面的成像特性，一個截面有光焦度，另一個截面沒有光焦度。當(dāng)平行激光束通過柱面透鏡時，焦點(diǎn)可以在一個方向上畫成一條線。柱面鏡的這一特性在一些特殊場合有其特定的應(yīng)用。

　　柱面鏡處理方法概述:1.粗磨。小半徑粗磨柱面鏡一般是將方形毛坯貼在夾具上形成圓柱體，然后加工外圓得到圓柱體。厚度等于或大于圓柱體曲率半徑R的零件，一般先粗磨成一個完整的圓柱體，再精磨拋光后將多余部分磨掉。普通外圓磨床可用于圓柱體的粗磨，無心磨床可用于直徑較小的圓柱體。當(dāng)柱面鏡數(shù)量較少時，可在粗磨機(jī)上手工磨出方形毛坯的四個角，然后將圓柱體安裝在儀表車床的主軸上，再在車床刀架上安裝一塊與水平面成一定角度傾斜的平鐵板加工外圓。平板的寬度約為圓筒長度的1/5~2/5.它需要用手或附加的連桿機(jī)構(gòu)左右移動。用銑床可以形成中等曲率半徑柱面鏡的粗磨。2.精細(xì)碾磨。對于小半徑柱面鏡的精磨，當(dāng)數(shù)量較少時，仍可采用手工加儀表車床的方法，只能用精磨磨料代替。數(shù)量較大時，可采用上下平模，中間有隔板，其中上平模比下平模小20%~40%左右。分離器的厚度一般比圓筒的直徑小1毫米左右。磨削時，應(yīng)定期轉(zhuǎn)動圓筒，以免出現(xiàn)錐度。另一種固定分離器的方法是用中間的心軸代替外扣環(huán)。對于中等半徑柱面鏡，銑削后往往粘在夾具上形成透鏡柱進(jìn)行精磨。然后將鏡柱安裝在車床主軸上，將模具安裝在車床刀架上，再加入散裝磨料進(jìn)行精磨。對于不適合涂膠的凹面柱面鏡和大半徑柱面，通常先涂膠鏡板，然后用專用柱面機(jī)床進(jìn)行精磨。3.拋光。拋光類似于精磨。一般在拋光模上粘一層厚約3mm ~ 5mm的毛氈，拋光模的長度約為圓柱體長度的1/3.

　　通過對柱面鏡傳統(tǒng)加工方法的綜合分析比較，挑選了合適的加工方法，并對不同拋光模具層數(shù)、各種隔板材料、隔板槽形狀和長度、模具擺動幅度等加工因素進(jìn)行了探索。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，聚氨酯拋光片更適合拋光模層，不銹鋼更耐磨用于精磨隔膜材料，氟塑料更適合拋光隔膜材料，通過控制相關(guān)工藝參數(shù)可以很好地滿足小半徑柱面鏡表層粗糙度等技術(shù)要求，且穩(wěn)定。這種小半徑柱面鏡加工方法的加工因素和工藝參數(shù)的分析、比較、挑選和試驗(yàn)結(jié)果，可供從事小半徑柱面鏡加工的人員參考。