小半径柱面镜光学加工工艺研究

　　柱面镜是普遍的非球面透镜，柱面镜与子午线矢状截面的交点分别是两条圆弧和两条平行线的交点。如果用球面系统来描述两个截面的成像特性，一个截面有光焦度，另一个截面没有光焦度。当平行激光束通过柱面透镜时，焦点可以在一个方向上画成一条线。柱面镜的这一特性在一些特殊场合有其特定的应用。

　　柱面镜处理方法概述:1.粗磨。小半径粗磨柱面镜一般是将方形毛坯贴在夹具上形成圆柱体，然后加工外圆得到圆柱体。厚度等于或大于圆柱体曲率半径R的零件，一般先粗磨成一个完整的圆柱体，再精磨抛光后将多余部分磨掉。普通外圆磨床可用于圆柱体的粗磨，无心磨床可用于直径较小的圆柱体。当柱面镜数量较少时，可在粗磨机上手工磨出方形毛坯的四个角，然后将圆柱体安装在仪表车床的主轴上，再在车床刀架上安装一块与水平面成一定角度倾斜的平铁板加工外圆。平板的宽度约为圆筒长度的1/5~2/5.它需要用手或附加的连杆机构左右移动。用铣床可以形成中等曲率半径柱面镜的粗磨。2.精细碾磨。对于小半径柱面镜的精磨，当数量较少时，仍可采用手工加仪表车床的方法，只能用精磨磨料代替。数量较大时，可采用上下平模，中间有隔板，其中上平模比下平模小20%~40%左右。分离器的厚度一般比圆筒的直径小1毫米左右。磨削时，应定期转动圆筒，以免出现锥度。另一种固定分离器的方法是用中间的心轴代替外扣环。对于中等半径柱面镜，铣削后往往粘在夹具上形成透镜柱进行精磨。然后将镜柱安装在车床主轴上，将模具安装在车床刀架上，再加入散装磨料进行精磨。对于不适合涂胶的凹面柱面镜和大半径柱面，通常先涂胶镜板，然后用专用柱面机床进行精磨。3.抛光。抛光类似于精磨。一般在抛光模上粘一层厚约3mm ~ 5mm的毛毡，抛光模的长度约为圆柱体长度的1/3.

　　通过对柱面镜传统加工方法的综合分析比较，挑选了合适的加工方法，并对不同抛光模具层数、各种隔板材料、隔板槽形状和长度、模具摆动幅度等加工因素进行了探索。实验结果表明，聚氨酯抛光片更适合抛光模层，不锈钢更耐磨用于精磨隔膜材料，氟塑料更适合抛光隔膜材料，通过控制相关工艺参数可以很好地满足小半径柱面镜表层粗糙度等技术要求，且稳定。这种小半径柱面镜加工方法的加工因素和工艺参数的分析、比较、挑选和试验结果，可供从事小半径柱面镜加工的人员参考。