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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410851362.1 (22)申请日 2014.12.30 B24B 13/00(2006.01) B24B 1/04(2006.01) (71)申请人 上海现代先进超精密制造中心有限 公司 地址 200433 上海市杨浦区国定路 335 号 2 号楼 2401 室 (72)发明人 韩庆 陈静 笪永康 (74)专利代理机构 上海新天专利代理有限公司 31213 代理人 张宁展 (54) 发明名称 偏光棱镜的高精密加工方法 (57) 摘要 一种偏光棱镜的高精密加工方法， 所述的偏 光棱镜是在一正方扁平柱体上加工出两个 60 度 面和。
2、一个 45 度面而构成， 该方法是采用超声波机 床进行加工， 本发明加工偏光棱镜的光学玻璃的 面型精度达到 0.005mm 之内， 与手工研磨相比， 极 大降低了生产时间， 提高了生产效率。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 (10)申请公布号 CN 104493663 A (43)申请公布日 2015.04.08 CN 104493663 A 1/1 页 2 1.一种偏光棱镜的高精密加工方法， 所述的偏光棱镜是在一正方扁平柱体上加工出两 个60度面和一个45度面而构成， 特征在于该方法是采用超声波机床进行。
3、加工， 包括下列步 骤 ： 1) 将 k9 玻璃切割成长 60mm， 宽 60mm， 厚度 30mm 的长方体毛胚玻璃 ； 2)将所述的毛胚玻璃粘接在长、 宽各200mm， 厚度20mm的平板铝块夹具上， 然后固定在 超声波机床的工作台上 ； 3)启动所述的超声波机床， 采用直径50mm金刚石砂轮D91， 开启超声波， 将所述的毛胚 玻璃加工成厚度为 25mm， 长宽均为 51.8mm 的玻璃块 ； 4) 将所述的玻璃块与平板铝块夹具脱接， 获得基板玻璃 ； 5) 将所述的基板玻璃放在长 62mm、 宽 62mm、 厚度 30mm 的两侧有 5mm 宽的侧壁的铝卡 具的卡槽中， 卡槽侧壁与玻璃。
4、的缝隙之间用高温加热后融成液状的沥青灌注， 使之彻底粘 合， 然后使用虎钳固定住所述的铝卡具的外侧壁， 再用压板让虎钳与超声波机床的工作台 固定 ； 6) 磨削所述的玻璃块的两个 60 度面的表面， 切削深度 0.1mm， 采用的刀具 ： 直径 50mm 金刚石砂轮 D46， 超声波关闭， 机床工作台通过 G 指令程序绕着 A 轴翻转 60 度， 刀具以铣削 平面的形式每刀 0.005mm 磨削玻璃的 60 度斜面， 转速为 3800rpm， 进速为 100mm/min， 步距 为 0.005mm ； 7) 磨削 45 度面的表面， 切削深度 0.1mm， 采用刀具 ： 直径 50mm 金刚石。
5、砂轮 D46， 超声波 关闭， 机床工作台通过G指令程序绕着A轴翻转45度， 刀具以铣削平面的形式每刀0.005mm 磨削玻璃的 45 度斜面， 转速为 3800rpm， 进速为 100mm/min， 步距为 0.005mm ； 8) 加工完成， 将铝卡具和玻璃脱接， 获得偏光棱镜。 2.根据权利要求 1 所述的偏光棱镜的高精密加工方法， 其特征在于所述的毛胚玻璃与 平板铝块夹具的粘接方法是 ： 将平板铝块放置在加热炉上， 打开加热炉， 加温至 60， 停止 加热， 均匀涂抹黄蜡至平板铝块上， 使其至液体状， 轻轻粘上毛胚玻璃， 然后放置阴凉处， 待 冷却至常温待用。 3.根据权利要求 1 所。
6、述的偏光棱镜的高精密加工方法， 其特征在于所述的玻璃块与平 板铝块夹具脱接方法是 ： 将其放置在加热炉上， 打开加热炉， 加温至 60 摄氏度， 停止加热， 轻轻移动玻璃使其缓慢与铝块脱离， 用酒精擦去附在玻璃上的黄蜡。 4.根据权利要求 1 所述的偏光棱镜的高精密加工方法， 其特征在于所述的将铝卡具 和玻璃脱接的方法是将加工完成的铝卡具和玻璃组合体放在浸满汽油的容器中， 待 6 小时 后， 两者稍有松动时， 缓慢推挤， 直至两者分离， 获得偏光棱镜。 权 利 要 求 书 CN 104493663 A 2 1/3 页 3 偏光棱镜的高精密加工方法 技术领域 0001 本发明涉及偏光棱镜， 特别。
7、是一种偏光棱镜的高精密加工方法。 背景技术 0002 棱镜是一种由两两相交但彼此均不平行的平面围成的透明物体 , 用以分光或使 光束发生色散。工作原理是光从一个介质进入另一个介质时 ( 例如， 从空气到玻璃的棱 镜)， 速度会改变。 结果是， 光的路径被弯曲， 并且部分光被反射。 光柱在接口所做的角度改 变和反射的比率由两个介质相互的折射率来决定。 多数介质的折射率与光的波长或光的颜 色有关， 当由棱镜表面折射时， 由于色散作用导致不同程度的颜色分离。 0003 棱镜分为三种 ： 色散棱镜、 反射棱镜、 偏光棱镜。本文介绍的是偏光棱镜 ( 以下简 称为 PBS) 中的一种。 发明内容 0004。
8、 本发明的目的在于提供一种偏光棱镜的高精密加工方法， 该方法加工偏光棱镜的 光学玻璃的面型精度达到 0.005mm 之内， 与手工研磨相比， 极大降低了生产时间， 提高了生 产效率。 0005 本发明的技术解决方案如下 ： 0006 一种偏光棱镜的高精密加工方法， 所述的偏光棱镜是在一正方扁平柱体上加工出 两个60度面和一个45度面而构成， 特点在于该方法是采用超声波机床进行加工， 包括下列 步骤 ： 0007 1) 将 k9 玻璃切割成长 60mm， 宽 60mm， 厚度 30mm 的长方体毛胚玻璃 ； 0008 2)将所述的毛胚玻璃粘接在长、 宽各200mm， 厚度20mm的平板铝块夹具上。
9、， 然后固 定在超声波机床的工作台上 ； 0009 3)启动所述的超声波机床， 采用直径50mm金刚石砂轮D91， 开启超声波， 将所述的 毛胚玻璃加工成厚度为 25mm， 长宽均为 51.8mm 的玻璃块 ； 0010 4) 将所述的玻璃块与平板铝块夹具脱接， 获得基板玻璃 ； 0011 5)将所述的基板玻璃放在长62mm、 宽62mm、 厚度30mm的两侧有5mm宽的侧壁的铝 卡具的卡槽中， 卡槽侧壁与玻璃的缝隙之间用高温加热后融成液状的沥青灌注， 使之彻底 粘合， 然后使用虎钳固定住所述的铝卡具的外侧壁， 再用压板让虎钳与超声波机床的工作 台固定 ； 0012 6) 磨削所述的玻璃块的两。
10、个 60 度面的表面， 切削深度 0.1mm， 采用的刀具 ： 直径 50mm 金刚石砂轮 D46， 超声波关闭， 机床工作台通过 G 指令程序绕着 A 轴翻转 60 度， 刀具以 铣削平面的形式每刀 0.005mm 磨削玻璃的 60 度斜面， 具体加工工艺见下表 ： 0013 转速 S(rpm)进速 F(mm/min)步距 Z(mm) 说 明 书 CN 104493663 A 3 2/3 页 4 38001000.005 0014 7) 磨削 45 度面的表面， 切削深度 0.1mm， 采用刀具 ： 直径 50mm 金刚石砂轮 D46， 超声波关闭， 机床工作台通过 G 指令程序绕着 A 轴。
11、翻转 45 度， 刀具以铣削平面的形式每刀 0.005mm 磨削玻璃的 45 度斜面， 具体加工工艺见下表 ： 0015 转速 S(rpm)进速 F(mm/min)步距 Z(mm) 38001000.005 0016 8) 加工完成， 将铝卡具铝块和玻璃脱接， 获得偏光棱镜。 0017 所述的毛胚玻璃与平板铝块夹具的粘接方法是 ： 将平板铝块放置在加热炉上， 打 开加热炉， 加温至 60， 停止加热， 均匀涂抹黄蜡至平板铝块上， 使其至液体状， 轻轻粘上毛 胚玻璃， 然后放置阴凉处， 待冷却至常温待用。 0018 所述的玻璃块与铝卡具脱接方法是 ： 将其放置在加热炉上， 打开加热炉， 加温至 。
12、60 摄氏度， 停止加热， 轻轻移动玻璃使其缓慢与铝块脱离， 用酒精擦去附在玻璃上的黄蜡。 0019 所述的将铝卡具和玻璃脱接的方法是将加工完成的铝卡具和玻璃组合体放在浸 满汽油的容器中， 待 6 小时后， 两者稍有松动时， 缓慢推挤， 直至两者分离， 获得偏光棱镜。 0020 与现有技术相比， 本发明的有益效果是 ： 用CNC机床加工光学面,偏光棱镜的面型 精度达到 0.005mm 之内， 极大降低了生产时间， 提高了生产效率。 附图说明 0021 图 1 是棱镜工装夹具示意图， 图 1(A) 为主视图， 图 1(B) 为左视图， 图 1(C) 为立体 图。 0022 图 2 是加工刀具示意。
13、图 , 图 2(A) 为主视图 , 图 2(B) 为刨视图。 0023 图 3 是所加工的偏光棱镜示意图 , 图 3(A) 为主视图 , 图 3(B) 为左视图， 图 3(C) 为俯视图， 图 3(D) 为刨视图。 0024 图 4 是所加工的偏光棱镜立体图。 具体实施方式 0025 下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明， 但不应以此限制本发明的保护范 围。 0026 本发明偏光棱镜的高精密加工方法， 所述的偏光棱镜是在一正方扁平柱体上加工 出两个 60 度面和一个 45 度面而构成， 如图 4 所示， 该方法是采用超声波机床进行加工， 本 实施例是采用最新一代 ULTRASONICHSK。
14、 超声发生系统通过 HSK A63 接口将先进材料 ( 例如 玻璃陶瓷薄壁轻质结构脆性材料、 硬质合金制成的雕印工具)的ULTRASONIC硬加工与传 统的 5 轴铣削融合。 0027 当超声波功能启用时， 主轴头上的超声波发生器发出特有的频率， 通过电磁感应 线圈传输到超声波刀柄上， 触发刀柄内的压电陶瓷， 由此便可在刀具旋转的同时轴向叠加 ULTRASONIC超声波振动， 此功能可减少加工力来达到出色的表面光洁度Ra0.2m， 最小 说 明 书 CN 104493663 A 4 3/3 页 5 化材料微裂纹， 延长刀具寿命 ； 与传统铣磨相比， 切削率高达数倍， 通过金刚石颗粒的微碎 片达。
15、到自锐效果 ； 在加工区优化颗粒的冲洗。 0028 刀具使用的是金刚石砂轮， 较普通刀具具有很高的硬度， 良好的韧性， 超高的热稳 定性。 0029 该方法包括下列步骤 ： 0030 1) 将 k9 玻璃切割成长 60mm， 宽 60mm， 厚度 30mm 的长方体毛胚玻璃 ； 0031 2)将所述的毛胚玻璃粘接在长、 宽各200mm， 厚度20mm的平板铝块夹具上， 然后固 定在超声波机床的工作台上 ； 所述的毛胚玻璃与平板铝块夹具的粘接方法是 ： 将平板铝块 放置在加热炉上， 打开加热炉， 加温至 60， 停止加热， 均匀涂抹黄蜡至平板铝块上， 使其至 液体状， 轻轻粘上毛胚玻璃， 然后放。
16、置阴凉处， 待冷却至常温待用 ； 0032 3)启动所述的超声波机床， 采用直径50mm金刚石砂轮D91， 开启超声波， 将所述的 毛胚玻璃加工成厚度为 25mm， 长宽均为 51.8mm 的玻璃块 ； 0033 4) 将所述的玻璃块与平板铝块夹具脱接， 获得基板玻璃， 所述的玻璃块与平板铝 块夹具脱接方法是 ： 将其放置在加热炉上， 打开加热炉， 加温至 60 摄氏度， 停止加热， 轻轻 移动玻璃使其缓慢与铝块脱离， 用酒精擦去附在玻璃上的黄蜡 ； 0034 5)将所述的基板玻璃放在长62mm、 宽62mm、 厚度30mm的两侧有5mm宽的侧壁的铝 卡具 ( 如图 1 所示 ) 的卡槽中， 。
17、卡槽侧壁与玻璃的缝隙之间用高温加热后融成液状的沥青 灌注， 使之彻底粘合， 然后使用虎钳固定住所述的铝卡具的外侧壁， 再用压板让虎钳与超声 波机床的工作台固定 ； 0035 6) 磨削所述的玻璃块的两个 60 度面的表面， 切削深度 0.1mm， 采用的刀具 ： 直径 50mm 金刚石砂轮 D46， 超声波关闭， 机床工作台通过 G 指令程序绕着 A 轴翻转 60 度， 刀具以 铣削平面的形式每刀 0.005mm 磨削玻璃的 60 度斜面， 具体加工工艺见下表 ： 0036 转速 S(rpm)进速 F(mm/min)步距 Z(mm) 38001000.005 0037 7) 磨削 45 度面的。
18、表面， 切削深度 0.1mm， 采用刀具 ： 直径 50mm 金刚石砂轮 D46， 超声波关闭， 机床工作台通过 G 指令程序绕着 A 轴翻转 45 度， 刀具以铣削平面的形式每刀 0.005mm 磨削玻璃的 45 度斜面， 具体加工工艺见下表 ： 0038 转速 S(rpm)进速 F(mm/min)步距 Z(mm) 38001000.005 0039 8) 加工完成， 将夹具铝块和玻璃脱接， 获得偏光棱镜。 0040 实验表明， 本发明方法加工偏光棱镜的光学玻璃的面型精度达到 0.005mm 之内， 与手工研磨相比， 极大降低了生产时间， 提高了生产效率。 说 明 书 CN 104493663 A 5 1/3 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 104493663 A 6 2/3 页 7 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 104493663 A 7 3/3 页 8 图 4 说 明 书 附 图 CN 104493663 A 8 。