一种采用玻璃球坯制备C-Lens的加工方法与流程

本发明涉及光通信无源器件精密加工，具体涉及一种采用玻璃球坯制备c-lens的加工方法。

背景技术：

1、c-lens是光纤准直器、光耦合器、光开关等光通信器件的核心光学元件，其球面面型精度、曲率一致性、同轴度及膜层完整性直接决定光器件的插入损耗、耦合效率及长期使用稳定性。

2、目前行业量产c-lens主流采用玻璃棒上摆机研磨工艺及传统球改加工工艺，然而，传统上摆机依靠机械摆臂轨迹研磨成型，运动轨迹存在固有偏差，无法对透镜球面进行均匀修型，导致产品球面局部面型精度无法全部达标，批量r值离散度大，高精度产品良率偏低，无法满足高端光器件的装配使用要求，并且，行业常规成熟工序为先芯取成型、后镀膜，透镜完成外形磨边、定芯加工后再进行镀膜处理，进而导致后续分拣、装配过程中，已镀膜膜层极易发生摩擦、划伤、磕碰破损，导致透镜光学性能失效，产品报废率高。

技术实现思路

1、针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种采用玻璃球坯制备c-lens的加工方法，能够有效地解决现有技术中，行业常规成熟工序为先芯取成型、后镀膜，透镜完成外形磨边、定芯加工后再进行镀膜处理，进而导致后续分拣、装配过程中，已镀膜膜层极易发生摩擦、划伤、磕碰破损，导致透镜光学性能失效，产品报废率高的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、本发明提供一种采用玻璃球坯制备c-lens的加工方法，包括以下步骤：

4、s1、半球毛坯制备，选取光学玻璃圆球作为基材，将玻璃球阵列排布并通过光敏胶预粘接于光学平盘表面，采用恒压工装下压定位使所有玻璃球粘接高度一致，经研磨、抛光加工去除部分球体材料，形成具有预设曲率半径且面型精度一致的半球毛坯；

5、s2、双面镀膜，将半球毛坯装载于夹具内，使半球毛坯的边缘非光学区被夹具限位承托，球面与平面的光学有效面均无遮挡，在半球毛坯保持装夹状态不拆取的情况下，依序对其球面及平面端进行光学镀膜，完成双面镀膜；

6、s3、芯取磨边，双面镀膜完成后，保持半球毛坯在夹具内的原有定位状态，将装载有半球毛坯的夹具直接转移至芯取加工工位，以夹具的定位基准为依据，对半球毛坯的外圆周面及平面端进行磨削成型，去除多余材料以形成标准圆柱侧面，获得圆柱侧面无膜层残留的c-lens半成品；

7、s4、精密清洗与成品检验，将c-lens半成品从夹具中取出，依次进行清洗、烘干及成品检测。

8、进一步地，步骤s1中，经研磨、抛光加工后获得的所述半球毛坯，其球面局部面型误差δn不大于0.3。

9、进一步地，步骤s2中，所述光学镀膜为适配光通信波段的光学增透膜系。

10、进一步地，步骤s3中，采用金刚石砂轮对所述半球毛坯的外周进行磨削，成型后所述圆柱侧面无镀膜残留。

11、进一步地，步骤s2中，所述夹具采用阵列式工位排布，其结构适配自动化上料装置，通过机械吸取完成所述半球毛坯的自动装夹。

12、一种c-lens加工用夹具，包括上盘和下盘；

13、所述下盘的表面开设有沉头凹槽，且该沉头凹槽设有多个并沿下盘的中心面呈阵列分布，所述沉头凹槽用于承托半球毛坯的平面端边缘，所述上盘表面开设有与沉头凹槽位置一一对应的限位圆孔，所述限位圆孔用于配合所述沉头凹槽对所述半球毛坯的球面侧边缘进行限位固定。

14、进一步地，还包括限位单元，用于锁紧固定所述上盘与所述下盘；

15、所述限位单元包括固定安装于所述上盘外侧的插接杆，所述插接杆沿所述上盘的中心线呈圆周阵列分布，所述插接杆的外圆周面开设有环形锁紧槽，所述下盘的外侧固定安装有与所述插接杆一一对应的锁紧块，所述锁紧块内开设有与所述插接杆外圆面间隙配合的插接孔，所述下盘上还开设有与插接孔相互连通的锥形孔。

16、进一步地，所述锁紧块的圆周外表面开设有径向贯通的槽孔，所述槽孔内安装有弹板，所述弹板设有多个并沿锁紧块的中心轴线呈圆周阵列分布，所述弹板朝向所述插接孔的一侧设有卡接凸起，所述弹板背离所述插接孔的一侧设有锥形推块。

17、进一步地，所述锁紧块的外侧滑动套设有抵接环，所述抵接环的内端面与所述锥形推块的锥面抵接配合，所述抵接环的端面固定安装有导向杆，所述导向杆贯穿所述锁紧块的端壁并向外延伸，所述导向杆设有多个并沿抵接环的中心轴线呈圆周阵列分布，所述导向杆上套设有复位弹簧，所述复位弹簧的一端固定安装在导向杆的圆周外表面，所述复位弹簧的另一端固定安装在锁紧块的外侧，所述抵接环的端面嵌装有磁性件，所述磁性件用于吸附所述锁紧块的端面，以维持锁紧状态。

18、本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

19、1、采用光学玻璃球作为基材配合平盘粘蜡或胶水球磨工艺制备半球毛坯，玻璃球基材成型工艺成熟、结构稳定性强，可精准可控透镜球面成型精度，批量面型一致性极佳，能够稳定将球面局部面型控制在0.3n以内，完全满足高端客户高精度面型使用要求，彻底解决传统上摆机工艺面型不稳定、难以达标、批量离散度大的。

20、2、由行业内先加工成型、后镀膜的常规工艺流程转变为半球成型、双面镀膜、同夹具芯取的加工流程，解决后续磨边加工划伤膜层、导致光学性能失效的问题。

21、3、设计上下组合式的一体化夹具，一套夹具兼容双面镀膜、芯取磨边两道核心工序，无需二次拆装定位，在保留传统工艺无镀膜挡边优势的基础上，彻底消除二次装夹定位误差，大幅提升成品同轴度与批量一致性。

22、4、摒弃传统单点夹持、仅能人工上料的落后模式，本发明采用规整阵列式一体化夹具，工位排布规整统一、适配机械吸取结构，可直接配合自动化吸料设备完成批量自动上料、自动对位装夹，无需人工逐个操作，解决传统镀膜无法自动化生产的痛点，大幅提升上料效率与工位一致性。

23、5、在半球半成品状态完成双面镀膜，此时透镜未形成圆柱侧边结构，后续芯取磨边成型圆柱面，成品圆柱侧边无多余膜层残留，玻璃基材裸露干净，从工艺源头解决传统成品镀膜余膜导致的粘胶不牢、易脱胶问题，提升器件长期稳定性。

1.一种采用玻璃球坯制备c-lens的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种采用玻璃球坯制备c-lens的加工方法，其特征在于：步骤s1中，经研磨、抛光加工后获得的所述半球毛坯，其球面局部面型误差δn不大于0.3。

3.根据权利要求1所述的一种采用玻璃球坯制备c-lens的加工方法，其特征在于：步骤s2中，所述光学镀膜为适配光通信波段的光学增透膜系。

4.根据权利要求1所述的一种采用玻璃球坯制备c-lens的加工方法，其特征在于：步骤s3中，采用金刚石砂轮对所述半球毛坯的外周进行磨削，成型后所述圆柱侧面无镀膜残留。

5.根据权利要求1所述的一种采用玻璃球坯制备c-lens的加工方法，其特征在于：步骤s2中，所述夹具（1）采用阵列式工位排布，其结构适配自动化上料装置，通过机械吸取完成所述半球毛坯的自动装夹。

6.一种c-lens加工用夹具，其特征在于：包括上盘（11）和下盘（12）；

7.根据权利要求6所述的c-lens加工用夹具，其特征在于：还包括限位单元（13），用于锁紧固定所述上盘（11）与所述下盘（12）；

8.根据权利要求7所述的c-lens加工用夹具，其特征在于：所述锁紧块（133）的圆周外表面开设有径向贯通的槽孔（1331），所述槽孔（1331）内安装有弹板（1332），所述弹板（1332）设有多个并沿锁紧块（133）的中心轴线呈圆周阵列分布，所述弹板（1332）朝向所述插接孔（134）的一侧设有卡接凸起（1333），所述弹板（1332）背离所述插接孔（134）的一侧设有锥形推块。

9.根据权利要求8所述的c-lens加工用夹具，其特征在于：所述锁紧块（133）的外侧滑动套设有抵接环（1335），所述抵接环（1335）的内端面与所述锥形推块的锥面抵接配合，所述抵接环（1335）的端面固定安装有导向杆（1336），所述导向杆（1336）贯穿所述锁紧块（133）的端壁并向外延伸，所述导向杆（1336）设有多个并沿抵接环（1335）的中心轴线呈圆周阵列分布，所述导向杆（1336）上套设有复位弹簧（1337），所述复位弹簧（1337）的一端固定安装在导向杆（1336）的圆周外表面，所述复位弹簧（1337）的另一端固定安装在锁紧块（133）的外侧，所述抵接环（1335）的端面嵌装有磁性件（1338），所述磁性件（1338）用于吸附所述锁紧块（133）的端面，以维持锁紧状态。