一种用于加工金属多面扫描棱镜的夹具的制作方法

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装置。

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，所带来的问题是加工效率低下、成本难以控制、角度精度较差，扫描效果不好；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。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有技术的多面扫描棱镜的各面之间的角度精度难以控制的问题。

具体技术方案如下：

一种用于加工金属多面扫描棱镜的夹具，包括电控转台支架、安装在电控转台支架上的电控转台、电控转台的转轴、设置于所述转轴上的用于装夹待加工金属多面扫描棱镜镜胚的夹持部，其特征在于：还包括精度优于金属多面扫描棱镜的设计参数的多面棱镜标准块、自准直光路，所述的多面棱镜标准块固定在电控转台的转轴上，多面棱镜标准块的横截面法线方向与电控转台的转轴平行；所述的自准直光路设置在电控转台支架上，通过旋转所述的转轴从自准直光路发出的入射光可垂直入射至多面棱镜标准块的任意一个侧面。

使用上述夹具进行金属多面扫描棱镜加工时，将电控转台支架装夹在机床的工作转台上，将待加工的金属多面扫描棱镜镜胚也装夹在所述的夹持部，通过所述的加持部使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；转动所述电控转台，将所述多面棱镜标准块的任意一个侧面对准自准直光路，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一个扫描面；转动所述电控转台，依次将所述多面棱镜标准块的其他侧面对准自准直光路，在金属多面扫描棱镜镜胚上车削出其余的扫描面。

该加工方法的机床可使用两轴或者以上单点金刚石车床的飞刀车削技术完成。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，带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。

上述技术方案中：所述多面棱镜标准块为精度优于金属多面扫描棱镜的设计参数的玻璃多面棱镜。

上述技术方案中：所述的玻璃多面棱镜可采用常规冷加工方法加工，加工多面棱镜标准块时严格控制各表面之间角度误差、塔差。

上述技术方案中：多面棱镜标准块上设置通孔，该多面棱镜标准块上的通孔与电控转台的转轴同轴的方式装配固定。

上述技术方案中：所述的待加工的金属多面扫描转镜镜坯上也设置通孔，并穿入电控转台的转轴。

上述技术方案中：所述的自准直光路为自准直平行光管。

优选方案：所述的自准直光路由平行光激光器、分光镜、平面反射镜、像屏组成，其中平行光激光器射出的平行光入射至分光镜，分光镜反射的光作为参考光被垂直放置于光路中的平面反射镜反射后入射至像屏，分光镜透射的光作为检测光垂直入射至所述多面棱镜标准块的任意一个侧面；检测光被该侧面反射至像屏，在像屏上形成干涉条纹。该自准直光路实际上为迈克尔逊干涉光路，通过干涉条纹可以更精确的控制电控转台的转轴转角。

还可以用ccd替换像屏，将参考光与检测光的干涉条纹成像在ccd中，在整个加工过程中实时监控干涉条纹的变化。这样可以更方便的观察到加工过程中控制电控转台的转轴是否发生旋转。

还可在用机床进行车削加工时，将所述干涉条纹的实时变化信息反馈回机床，进行误差实时补偿。这样的加工属于闭环加工工艺，可以实施通过干涉条纹变化转化为电控转台的转轴的姿态变化，将这一实时变化信息反馈至加工机床，可以进一步提高加工精度。

为了适应批量加工，更优的方案为：上述技术方案中，步骤2)中所述的电控转台的转轴通过联动机构与若干根从动转轴连接，每一根从动转轴上都可装夹至少一个金属多面扫描棱镜镜胚，当电控转台的转轴旋转时，所述的从动转轴也旋转相同角度；上述步骤3)中同时将多个待加工的金属多面扫描棱镜镜胚装夹在所述从动转轴上；上述步骤4)中转动所述电控转台，将所述多面棱镜标准块的任意一个侧面对准自准直光路，用锁止机构固定所述电控转台的转轴以及所有从动转轴；在所述电控转台的转轴与从动转轴上固定的金属多面扫描棱镜镜胚上车削出扫描面。这样每一根转轴上都可安装多个待加工金属多面扫描棱镜镜胚，并且可以通过联动装置连接多根从动转轴，这样就可以实现批量加工，还可以保证同一批产品精度一致，这就大大提高了所组装产品的稳定性。

附图说明

图1金属多面扫描棱镜加工示意图；

图2多转轴批量加工金属多面扫描棱镜示意图；

图3一种自准直光路示意图；

其中：1-电控转台，2-多面棱镜标准块，3-金属多面扫描棱镜镜胚，4-电控转台的转轴，5-自准直光路，6-电控转台支架，7-锁止机构，8-联动机构，9-从动转轴，10-平行光激光器，11-分光镜，12-参考光，13-检测光，14-平面反射镜，15-像屏，16-夹持部。

具体实施方式

为了更清楚地说明发明，下面结合附图及实施例作进一步描述

实施例一：

附图1所示的一种用于加工金属多面扫描棱镜的夹具，具体技术方案如下：

一种用于加工金属多面扫描棱镜的夹具，包括电控转台支架6、安装在电控转台支架6上的电控转台1、电控转台的转轴4、设置于所述转轴4上的用于装夹待加工金属多面扫描棱镜镜胚3的夹持部16，其特征在于：还包括精度优于金属多面扫描棱镜的设计参数的多面棱镜标准块2、自准直光路5，所述的多面棱镜标准块2固定在电控转台的转轴4上，多面棱镜标准块2的横截面法线方向与电控转台的转轴4平行；所述的自准直光路5设置在电控转台支架6上，通过旋转所述的转轴从自准直光路发出的入射光可垂直入射至多面棱镜标准块的任意一个侧面。

使用上述夹具进行金属多面扫描棱镜加工时，将电控转台支架装夹在机床的工作转台上，将待加工的金属多面扫描棱镜镜胚3也装夹在所述的夹持部16，通过所述的加持部16使金属多面扫描棱镜镜胚3横截面法线方向与电控转台的转轴4平行；转动所述电控转台1，将所述多面棱镜标准块2的任意一个侧面对准自准直光路5，用锁止机构7固定所述电控转台的转轴4；在所述金属多面扫描棱镜镜胚3上车削出一个扫描面；转动所述电控转台1，依次将所述多面棱镜标准块2的其他侧面对准自准直光路5，在金属多面扫描棱镜镜胚上车削出其余的扫描面。

实施例二：

附图2所示的一种用于加工金属多面扫描棱镜的夹具，具体技术方案如下：在实施例一的基础上，所述的电控转台的转轴4通过联动机构8与若干根从动转轴9连接，每一根从动转轴9上都安装有若干个用于装夹待加工金属多面扫描棱镜镜胚的夹持部16，当电控转台的转轴4旋转时，所述的从动转轴16也旋转相同角度。

使用该技术方案加工时，可以实现批量加工，将若干个待加工的金属多面扫描棱镜镜胚3装夹在所述的夹持部16，调整多面棱镜标准块的横截面法线方向与电控转台的转轴平行；电控转台1的转轴2通过联动机构8与若干根从动转轴9连接，每一根从动转轴上都可装夹至少一个金属多面扫描棱镜镜胚3，当电控转台的转轴旋转时，所述的从动转轴也旋转相同角度；转动所述电控转台1，将所述多面棱镜标准块2的任意一个侧面对准自准直光路5，用锁止机构7固定所述电控转台的转轴4；在所述金属多面扫描棱镜镜胚3上车削出一个扫描面；转动所述电控转台1，依次将所述多面棱镜标准块2的其他侧面对准自准直光路5，在金属多面扫描棱镜镜胚上车削出其余的扫描面。

实施例三：

实施例一技术方案基础上，所述的自准直光路5如图3所示，由平行光激光器10、分光镜11、平面反射镜14、像屏15组成，其中平行光激光器射出的平行光入射至分光镜，分光镜反射的光作为参考光12被垂直放置于光路中的平面反射镜反射后入射至像屏，分光镜透射的光作为检测光13入射至所述多面棱镜标准块的任意一个侧面；转动所述电控转台，检测光被该侧面反射至像屏15，在像屏上形成干涉条纹。该光路实际上为迈克尔逊干涉光路，通过干涉条纹可以更精确的控制电控转台的转轴转角。

上述技术的方案的原理为，通过自准直光路与多面棱镜标准块精确控制转轴的转角，由于待加工金属多面扫描棱镜镜胚与多面棱镜标准块装夹在同一根转轴上，因此可以精确的复制多面棱镜标准块各个侧面的角度精度。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加工，大幅提高加工效率、加工精度及加工一致性。

该技术方案不但适用于多面扫描棱镜，还可适用于多面异形棱镜，例如棱镜的侧面为球面或者非球面，为了精确控制该多面异形棱镜各个面的光轴方向，也可以先加工各个面为平面的光轴角度与多面异形棱镜光轴角度相同的多面棱镜标准块，将多面棱镜标准块的光轴角度通过本技术方案复制到多面异形棱镜上。

本技术方案未详细说明部分属于本领域技术人员公知技术。