[发明专利]一种产生空心光束的内外圆锥透镜的加工方法

权利要求书

1.一种产生空心光束的内外圆锥透镜的加工方法，其特征在于包括如下步骤：

1)内外圆锥透镜粗磨成型：

将制作内外圆锥透镜的玻璃材料分别切割、下料，并滚圆成两端面平整、端面与侧壁垂直度良好的圆柱形玻璃毛坯；

用钻头在制作内圆锥透镜的圆柱形玻璃毛坯的一端端面的中部打孔，所打孔的深度比成品内圆锥透镜的锥高深2～3mm；

将打孔后的圆柱形玻璃毛坯在倒边机的圆锥形模具上粗磨成型，粗磨成型的内圆锥透镜锥面的偏心小于0.1mm，锥面与锥底的夹角比成品小0.45°～0.55°，锥顶处有一直径2～2.5mm、深度为2～3mm的槽；

将制作外圆锥透镜的圆柱形玻璃毛坯在倒边机的伞形磨具上粗磨成型，粗磨成型的外圆锥透镜锥面的偏心小于0.1mm，锥面与锥底的夹角比成品大0.45°～0.55°；

粗磨成型的外圆锥透镜的锥底直径比内圆锥透镜的锥底直径小0.8～1.2mm；

2)内外圆锥透镜精磨面形：

(1)精磨抛光端面：将内外圆锥透镜的圆柱端面精磨后采用普通上盘或石膏上盘进行抛光，抛光后光洁度达到4级光洁度或图纸要求的光洁度，光圈达到±2道圈；

(2)用精磨抛光机对外圆锥透镜的锥面进行精磨，调整好主轴转动时外圆锥透镜圆柱端面的跳动幅度，使其小于0.03mm，精磨时使用圆锥形模具进行修正，边磨边用角度测量尺进行测量，待精磨完成最后一道砂后，不换砂改用修过边缘棱线的方块玻璃的成一条直线的棱边加砂修改锥面面形，使得锥面表面均匀；

用精磨抛光机对内圆锥透镜的锥面进行精磨，内圆锥透镜的锥面精磨方法同外圆锥透镜锥面精磨；

(3)内圆锥透镜锥面精磨完成后将内外圆锥透镜一起进行对研，对研时机床的主轴速度控制在18～22rpm，研磨时间控制在15分钟以内，在精磨最后一道砂时，当粗砂面去除后，每隔1～2分钟即将内外圆锥透镜置于镜筒内进行检验，在5～8m的范围检测空心光束，直至所产生的空心光束无会聚、杂光少、光环均匀，光环内环的直径比成品大1～2mm；

3)抛光：采用沥青抛光对内外圆锥透镜进行抛光，抛光时主轴速度控制在18～22rpm，内外圆锥透镜与主轴的同轴度误差不大于0.03mm，抛光时间控制在30分钟内完成，抛光时，先将锥面中心用小的抛光模抛光，再用大的抛光模对整个面形进行抛光，直到整个面形抛光完成；

在抛光即将完成时，每隔1～2分钟即对内外圆锥透镜所产生的空心光束进行检验，当所产生的空心光束满足设计要求的时候，说明抛光达到要求，将内外圆锥透镜进行封装；

所述检验方法为：将成对的内外圆锥透镜进行装配后采用光束质量测试仪对光束进行检验，若在5～10m之间没有光束的会聚和发散，空心光束大小满足设计要求、光环大小均匀一致、在任一扫描区域内环上与环外光能量的比值大于95％，则表明杂光在允许的范围之内，抛光达到要求，否则需要重新抛光。

2.根据权利要求1所述的一种产生空心光束的内外圆锥透镜的加工方法，其特征在于：内外圆锥透镜对研完成后对透镜所产生的空心光束的检测方法为：将透镜所产生的空心光束照射在没有反光的白板上进行检测和测量，若光环有清晰的边缘，并且光环上的光亮度远大于光环外的光亮度，没有任何集中的光点出现，光环内环的直径比成品大1～2mm，则说明对研达到要求，否则需要重新对研。

3.根据权利要求1或2所述的一种产生空心光束的内外圆锥透镜的加工方法，其特征在于：精磨外圆锥透镜锥面完成后，将其放在事先修好内圆锥透镜的镜筒内，通过判断1～8m的距离之间光是否有会聚、光环是否有杂光、光环是否均匀、光环直径是否满足要求，以检验精磨角度和锥面面形，若1～8m的距离之间光没有会聚，杂光少，光环均匀，光环内环的直径比设计的大1～2mm，则说明精磨角度和面形已达到要求，如果1～8m的距离之间光有会聚、光环不均匀、杂光比较多，则说明锥面面形没有磨好，需要重新进行精磨；

精磨内圆锥透镜锥面完成后，将其放在事先修好外圆锥透镜的镜筒内检验，检验方法同外圆锥透镜。