激光器中常采用長焦距透鏡。它們通常有兩種:一種是平凹透鏡,它在激光器中作反射鏡;另一種是平凸鏡,它在激光器中常作輸出鏡(有時也作反射鏡)。其偏心會影響激光光束的質量:光斑不圓,不均勻,甚至找不到光斑。而因為透鏡的焦距長(通常為1m,3m,5m甚至10m等),透鏡的線偏心量會超過定心磨邊機的工作范圍和視場,這樣長焦距透鏡的偏心就不能象常規(guī)透鏡那樣通過定心磨邊的方法得到校正,因此,長焦距透鏡的加工成為光加工中的難點。
長焦距透鏡的制造技術
現(xiàn)以平凹長焦距透鏡為例,說明長焦距透鏡的制造過程。平凸長焦距透鏡的加工過程基本上與平凹長焦距透鏡的制造過程類似,其不同之處就在于加工第二面的時候采用了盲孔上盤的方法來避免火漆引起的中心偏。具體操作如下:
(1)粗磨球面
將大塊料切成長方條料,再將長方條料放在滾圓機上滾成圓柱,再將圓柱坯切成平片。
(2)精磨球面
用W28的金剛砂開出凹球面,將開好的凹球面用火漆上盤精磨,精磨時依次磨過W20,W14,W10的金剛砂。
(3)拋光球面
將精磨好的透鏡放在四軸機上,用CeO2作拋光劑,成盤拋光凹球面,經過2~3個周期的拋光,光圈和光潔度將滿足要求。
(4)磨邊
將零件下盤,清洗,滾外圓,將零件滾到圖紙要求的尺寸。這是為了使平行平板與凹球面保持線接觸,這樣可避免上盤引入透鏡的偏心。
(5)清洗
將零件清洗干凈,放在搪瓷盤中,待加工第二面。
(6)平面的上盤
取一平行平板,其平行度非常好(用千分表幾乎測不出各點的上下表面的差異),再將球面反扣在平行平板上,使零件和平行平板保持線接觸。這種上盤方法可避免上盤引入的偏心。為了使零件在此后的灌膠過程中不被膠沖起來,需先將零件固定。此后,在零件上壓上銅板壓條,將熔融的流動性好的定心膠灌注在平行平板上,使零件之間充滿均勻的一層膠,它將零件和平行平板牢固地粘在一起,并且防止水和拋光液的浸入,使零件在以后的精磨和拋光過程中不會從平行平板上掉下來。最后將平行平板粘到鑄鐵盤上,這樣就完成了平面的上盤。
(7)平面的精磨
將平面依次過W28,W20,W14,W10的金剛砂,并根據(jù)精度的要求,嚴格控制厚度和等厚差。因為等厚差直接影響零件的中心偏,精磨過程中等厚差的控制是關鍵,
(8)平面的拋光
平面的拋光是在四軸機上進行的。用瀝青、蜂臘和松香的混合物作拋光膠,用CeO2作拋光劑,在四軸機上經過2~3個周期的拋光,可達到較高精度的面形和光潔度。
(9)下盤
將拋光好的零件下盤并用酒精將零件清洗干凈,放在搪瓷盤中,送交專職人員檢驗。
分析
將采用這種方法加工的焦距f′=-6m,口徑D=7.75mm透鏡從中隨機抽出幾件在定心儀上測量其中心偏,發(fā)現(xiàn)其中心偏角X平均為1′。這么高的精度足以滿足激光器的要求(通常激光器中對中心偏提出的技術指標為(2′~3′),而用火漆上盤法制作同樣的透鏡中心偏角平均為5′。