[发明专利]一种可实现在线检测的金属多面扫描棱镜加工方法

说明书

本发明公开了一种可实现在线检测的金属多面扫描棱镜加工方法，解决多次装夹定位误差影响扫描面角加工度精度的问题；通过自准直定位光路与标准块精确控制转轴的转角，同时以加工好的金属多面扫描棱镜第一扫描面为基准装调自准直检测光路，转动转轴，只要自准直定位光路与标准块上第n个侧面实现自准直，则自准直检测光路与第一扫描面的第n个扫描面也实现自准直；本技术方案的使用可以不依赖于高精度数控转轴，在两轴机床上即可完成金属多面扫描棱镜在线检测与加工，大幅提高加工效率、加工精度及加工一致性。

技术领域

本发明属于光学加工技术领域，具体涉及一种多面扫描棱镜的加工方法。

背景技术

多面扫描棱镜具有多个反射面，是扫描仪、复印机、扫码器等激光设备中的核心光学器件。使用时通常安装在电动机的旋转轴上，通过多面扫描棱镜的高速旋转，可实现大范围、超高速、高精度与高重复性的激光光束扫描，其角度精度、表面质量等因素将直接影响扫描精度和效果，因此对其各个反射面的角度加工精度要求非常高。

目前国内多面扫描棱镜的加工主要依靠带有转轴的数控车床实现，一次可加工数量有限，各面之间的角度精度依靠数控转轴的精度进行保障。数控车床上加工的多面扫描棱镜时，为了保证各个扫描面之间的角度精度，需要一次装夹完成所有侧面加工。检测各个扫描面角度时，如果采用线下检测，如果某个扫描面角度超差，就需要重新装夹，对扫描棱镜再次加工，重新装夹时必然引入新的定位误差，是加工效率低下、检测效率也低；此外批量加工时产品一致性差，严重影响到组装设备的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于解决多次装夹的引入的定位误差影响角各个扫描面角度精度的问题。

一种可实现在线检测的金属多面扫描棱镜加工方法，具体技术方案如下：

1)加工标准块步骤：加工一块精度优于金属多面扫描棱镜的设计参数的多面棱镜作为标准块，将所述金属多面扫描棱镜的扫描面个数记为N，标准块上的侧面个数也为N；

2)将所述标准块安装固定在电控转台的转轴上，其中所述标准块上任意侧面的法线方向与电控转台的转轴垂直；

3)将待加工的金属多面扫描棱镜镜胚也装夹在所述电控转台的转轴上，其中金属多面扫描棱镜镜胚横截面法线方向与电控转台的转轴平行；

4)在机床上搭建自准直定位光路，并将电控转台安装在机床工作台上，转动所述电控转台，将所述标准块的第一个侧面对准自准直定位光路，用锁止机构固定所述电控转台的转轴；在所述金属多面扫描棱镜镜胚上车削出第一扫描面；

5)在机床上搭建自准直检测光路，标准块的第一个侧面对准所述自准直定位光路时，以金属多面扫描棱镜的第一扫描面为基准，调整自准直检测光路使被第一扫描面反射的反射光和入射光重合；

6)转动所述电控转台，将标准块的第n个侧面对准所述自准直定位光路，在金属多面扫描棱镜镜胚上车削出第n个扫描面；标准块的第n个侧面对准所述自准直定位光路时，若所述自准直检测光路的入射光与被金属多面扫描棱镜第n个扫描面反射的反射光不重合，将第n个扫描面的反射光和入射光角度误差反馈至机床进行误差补偿加工，并再次对第n个扫描面车削；若自准直检测光路的入射光与被第n个扫描面反射的反射光重合，第一扫描面和第n扫描面的角度符合要求；其中n从2依次增加到N。带来的技术效果是：加工完成第n个扫描面后，可以通过自准直检测光路直接判断该加工面与第一扫描面的角度误差是否符合要求，如果不符合要求，不需要再次装夹，直接将角度偏差作为机床的误差补偿文件再次对第n个扫描面车削加工，有效的避免了重新装夹的定位误差对角度精度的影响。

为了减小切削量，可先将金属多面扫描棱镜镜胚制作成角度误差小于2度的金属多面体，然后用金刚石飞刀车削技术按照上述技术方案直接车削成光学面。

上述技术方案还可在一个较长的金属多面扫描棱镜镜胚上车削，待所有侧面都加工好后，通过切割工艺直接获得多个金属多面扫描棱镜。