[发明专利]一种用于多边形扫描镜的加工方法及装置

说明书

本发明公开了一种用于多边形扫描镜的加工方法，通过分度盘带动多边形扫描镜毛坯进行角度分度转动；分度盘和多边形扫描镜毛坯可沿机床Z轴直线运动；调节三个刀齿在飞切刀盘上的轴向和径向位置，使三个刀齿之间在刀盘轴向上的伸出高度存在高度差，使三个刀齿到刀盘中心的径向距离存在距离差，实现一次走刀完成对多边形扫描镜毛坯的当前加工面的粗加工、半精加工和精加工工序；通过找平多边形扫描镜毛坯的一个加工面，通过飞切刀盘一次走到对找平的加工面进行加工；加工完毕后，通过分度盘带动多边形扫描镜毛坯转动至下一加工面继续加工，如此循环直至对多边形扫描镜毛坯的所有加工面加工结束。本发明利于显著提高对多边形扫描镜工作面的加工效率。

技术领域

本发明涉及超精密加工技术领域，具体涉及一种用于多边形扫描镜的加工方法及装置。

背景技术

多边形激光扫描技术应用十分广泛，例如，可用于激光打标和印刷、激光雷达、胶片记录和激光投影等信息的书写，也可用于条码扫描、密度测定、卷筒纸检查和农业检查等。多边形扫描镜是多边形激光扫描技术的关键零件。如图1所示为多边形扫描镜在生物医疗成像领域内的应用。

多边形扫描镜具有三个及以上的反射面，其在工作过程中围绕固定轴高速旋转(速度最高可达到50000转)，实现激光束的往返扫描，从而实现目标的高速、高效、精密的单轴扫描。多边形扫描镜的制造精度直接决定了扫描系统的相关性能，包括动态跟踪误差、速度稳定性、动平衡、垂直度和同时性等。如多边形扫描转镜的边与边之间的夹角误差会导致计时误差(当转镜从一面转到下一面时)；多边形的边所在的平面与多边形外接圆柱的轴线平行度会影响扫描系统的动态跟踪误差；多边形边所在的几个面的平面度会影响激光光斑的聚焦特性。因此，对其加工精度提出了极高要求，多边形边所在的几个面要求平面度要求优于λ/10(λ＝633nm)，且要求具有纳米级表面粗糙度。为实现如此高的加工精度，需要使用超精密加工方法。然而，多边形扫描镜在加工过程中多边形所在的面易扭曲、易变形，严重限制了多边形扫描镜的加工精度和效率的提升。因此，研究其高效高精度的制造方法十分重要。

当前通常采用传统抛光方法和单点金刚石车削实现多边形扫描镜的加工，两种方法各有优缺点。

1、传统的抛光方法加工后的扫描镜表面粗糙度较好，但抛光方法加工材料范围受限，例如不能直接用于铝镜的加工。

2、单点金刚石车削方法加工后的镜面粗糙度较低相比于传统抛光较低，但单点金刚石切削加工效率非常高，且非常适合于加工铝、铜及塑料等材料的切削。因此，单点金刚石切削成为多边形扫描镜加工的主要方法，东芝机械公司开发了面向多边形扫描镜加工的专用金刚石切削装备，以实现其高效高精度加工。英国Symons Mirror Technology公司也使用单点金刚石车削技术实现了多边形转镜的加工。两家公司的关于多边形扫描镜金刚石车削加工的具体技术细节未见公开报道。但是，单点金刚石车削方法对多边形扫描镜的传统加工方法，加工效率有待进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：对于多边形扫描镜的传统加工方法，加工效率较低，本发明提供了解决上述问题的一种用于多边形扫描镜的加工方法及装置，特别涉及到一种结合高精度分度盘、高精度车床及可微调切削刀具的多边形激光扫描镜加工方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种用于多边形扫描镜的加工方法，包括以下步骤：

步骤A，通过分度盘带动多边形扫描镜毛坯进行角度分度转动；所述分度盘和多边形扫描镜毛坯同轴安装在机床工作台上，且沿机床Z轴直线运动，使飞切刀盘相对多边形扫描镜毛坯轴向进给运动；

步骤B，调节三个刀齿在飞切刀盘上的轴向和径向位置，使三个刀齿之间在刀盘轴向上的伸出高度存在高度差，使三个刀齿到刀盘中心的径向距离存在距离差，以满足不同刀齿的不同切深要求，实现一次走刀完成对多边形扫描镜毛坯的当前加工面的粗加工、半精加工和精加工工序；加工过程中，通过机床主轴带动飞切刀盘转动；