[发明专利]一种贯通式微透镜阵列工件的仿形抛光方法

说明书

本发明公开了一种贯通式微透镜阵列工件的仿形抛光方法，包括以下步骤：步骤1加工单元结构为重复k次的贯通式微透镜阵列结构，阵列单元可以为非球面、V型和圆柱型等；步骤2利用加工好的阵列工件作为成形车刀切削羊毛抛光棒，将工件上的阵列形状复刻到羊毛棒上；步骤3利用加工后的羊毛棒再次对工件阵列单元进行抛光加工。仿形抛光需要抛光棒廓形与所抛光工件阵列形状相同，如果用普通方法加工出阵列形状抛光棒，加工难度比较大。本发明利用加工好的一段阵列工件作为成形车刀，车削抛光棒，一次成型，操作过程简单，减少加工误差，提高加工精度。

技术领域

本发明涉及一种仿形抛光加工方法，具体的涉及一种贯通式微透镜阵列工件的仿形抛光方法。

背景技术

微结构阵列光学元件不仅具有重量轻、体积小、便于复制等优点；而且还具有独特的优异特性，如高衍射效率、独特的色散性能和特殊的光学性能，因此在民用和国防领域有着越来越重要的作用，微结构光学阵列的加工精度往往较高，阵列结构的单元间距一般在毫米或微米级，面形精度和表面粗糙度要求分别在亚微米级和纳米级，超精密磨削和抛光是目前针对微结构光学阵列表面精密加工最为行之有效的手段，其主要的实现形式是在超精密机床上采用微小磨具进行超精密磨削加工，获得一定精度的微结构阵列，然后对工件进行抛光使面形精度和表面粗糙度达到要求。

发明人发现传统的抛光方法是用细羊毛抛光棒对单个阵列单元进行逐一抛光，这种方法加工效率非常低，而且羊毛抛光棒磨损很快，加工精度一致性很差。

发明内容

本发明的目的是为解决贯通式微透镜阵列结构抛光过程中，使用细羊毛抛光棒对单个阵列单元逐一抛光，羊毛抛光棒磨损快，加工效率低，工件加工周期长的问题，提出一种阵列成形羊毛抛光棒对工件贯通式阵列进行仿形抛光的方法，本方法利用加工好的具有阵列形状的羊毛抛光棒对磨削后的工件贯通式阵列进行抛光，只需对阵列单元进行一次抛光循环即可完成整个阵列结构的仿形抛光。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:

一种贯通式微透镜阵列工件的仿形抛光方，包括以下步骤：

步骤1加工贯通式微透镜阵列工件；

步骤2利用加工好的贯通式微透镜阵列工件作为成形车刀切削羊毛抛光棒，将工件上的阵列形状复刻到羊毛抛光棒上；

步骤3利用加工后的羊毛抛光棒再次对工件贯通式阵列进行抛光加工。

作为进一步的技术方案，所述的步骤1的通式微透镜阵列包括但不限于非球面微柱面阵列、V型槽阵列和微圆柱阵列。

所述的非球面微柱面阵列的加工，使用圆弧截面砂轮，利用机床的插补运动保证砂轮与工件的切点形成高次曲线，对阵列结构进行变切点磨削；根据曲线相切原理利用圆弧砂轮对阵列柱面进行变切点往复磨削，在工件上加工出非球面微柱面阵列形状。

所述的V型槽阵列的加工，采用V型砂轮磨削加工V型槽，采取单个沟槽多次磨削的方式，即磨削总深度为H沟槽，通过多次磨削进给、每次磨削深度a的方式实现。

所述的微圆柱阵列的加工，使用成型圆弧砂轮逐一顺次磨削平面工件表面并且保证任意相邻圆弧槽之间有交集的平行式凹圆柱阵列。

作为进一步的技术方案，在步骤2中利用贯通式微透镜阵列工件作为成形车刀切削羊毛抛光棒时，在工件上方设有一层牺牲层，牺牲层为额外加工好的小段阵列工件；该小段阵列工件的阵列形状与工件完全相同。

更进一步的，所述的牺牲层黏贴在工件上方。

作为进一步的技术方案，步骤2的具体加工方法如下：

将所述工件安装于机床主轴，羊毛抛光棒安装于机床高速主轴，工件以切入角度θ切入羊毛抛光棒，然后羊毛抛光棒在垂直于高次曲线截面平面方向做往复运动，逐渐将工件的阵列形状复刻到羊毛抛光棒上。