摘要：針對(duì)某新型導(dǎo)彈激光系統(tǒng)提出的小半徑柱面鏡，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)柱面鏡加工方法的綜合分析比較，選擇合適的加工方法、用不同拋光模層進(jìn)行拋光比較，對(duì)多種分離器材料和分離器槽的長(zhǎng)短、模具的擺動(dòng)幅度等進(jìn)行工藝試驗(yàn)，使小圓棒柱面鏡的表面粗糙度最小值達(dá)到Ra 0.005 m，優(yōu)于設(shè)計(jì)圖紙表面粗糙度Ra 0.01 m的要求，后續(xù)再磨去多余的半個(gè)圓柱，形成并達(dá)到平面的技術(shù)要求，滿足了此半圓柱狀的小半徑柱面鏡全部技術(shù)條件，形成穩(wěn)定批產(chǎn)加工能力。

關(guān)鍵詞：物理光學(xué)；非球面；柱面鏡；拋光

引言

隨著軍方對(duì)武器裝備產(chǎn)品性能需求的不斷提高，武器裝備對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的要求也不斷提高。正因非球面光學(xué)零件可以獲得球面光學(xué)零件無(wú)可比擬的良好的成像質(zhì)量，用一個(gè)或幾個(gè)非球面零件代替多個(gè)球面零件，在光學(xué)系統(tǒng)中能夠很好地簡(jiǎn)化組件結(jié)構(gòu)，有效地減輕組件質(zhì)量，并矯正多種像差，改善成像質(zhì)量，提高系統(tǒng)鑒別能力，從而提高其光學(xué)性能。柱面鏡是非球面透鏡中常見(jiàn)的一種，其與子午)弧矢截面的交線分別為兩圓弧的交線與兩平行的直線，兩截面成像性質(zhì)若分別用球面系統(tǒng)來(lái)描述，則一個(gè)截面有光焦度，而另一截面是無(wú)光焦度的，當(dāng)一平行激光束通過(guò)柱面鏡時(shí)，可以使焦點(diǎn)沿一個(gè)方向拉開(kāi)成一條線，柱面鏡的這一特性在某些特殊場(chǎng)合有其特定的用途。如最新某型導(dǎo)彈的激光系統(tǒng)中，就采用了多個(gè)半徑R1mm的小半徑柱面鏡參與成像。

1 柱面鏡加工方法綜述

1.1 粗磨

通常小半徑柱面鏡的粗磨，是將方形毛坯膠到胎具上，組成圓柱體后加工外圓獲得柱面。厚度等于或大于柱面曲率半徑R的零件，一般先粗磨成整體圓柱，待精磨、拋光完工后再磨去多余部分。圓柱的粗磨可用常規(guī)外圓磨床，較小直徑的圓柱可用無(wú)心磨床。當(dāng)柱鏡數(shù)量不多時(shí)，也可先用手工在粗磨機(jī)上磨去方形毛坯的四角，然后將圓柱安裝在儀表車(chē)床的主軸上，再在車(chē)床刀架上安裝與水平面傾斜成一定角度的平鐵板來(lái)加工外圓。平板寬度約為柱體長(zhǎng)度的1/5~2/5，并應(yīng)通過(guò)手動(dòng)或附加的連桿機(jī)構(gòu)做左右運(yùn)動(dòng)。中等以上曲率半徑的柱面鏡的粗磨可利用銑磨機(jī)成形。

1.2 精磨

小半徑柱面鏡的精磨，當(dāng)數(shù)量不多時(shí)，仍可采用手工加儀表車(chē)床的方法，僅換用精磨磨料而已。當(dāng)數(shù)量較多時(shí)，可用上、下平模，中間夾分離器的方法，其中上平模約比下平模小20%~40%。分離器厚度一般比圓柱直徑小1mm左右。精磨過(guò)程中應(yīng)定時(shí)將圓柱調(diào)頭，以避免錐度。固定分離器另外一種方式是由外擋圈換為中間芯軸。對(duì)于中等半徑的柱面鏡，銑磨成形后常膠到胎具上組成鏡柱來(lái)精磨。然后安裝鏡柱于車(chē)床主軸上，再將模具安裝在車(chē)床刀架上后加散料磨料精磨。對(duì)于凹柱面鏡和不適于膠成柱體的大半徑柱面，常常是先膠成鏡盤(pán)，然后在專用柱面機(jī)床上用相應(yīng)的柱面模具精磨。

1.3 拋光

拋光的運(yùn)動(dòng)方式類(lèi)似于精磨，一般在拋光模上粘一層厚約3mm~5mm的毛氈，拋光模長(zhǎng)度約為柱體長(zhǎng)度的1/3。圖1所示細(xì)小柱鏡加工方法，其拋光模通常是在平模上粘一層呢子做成。

圖1.細(xì)小柱面鏡加工方法示意圖