1.本发明涉及微透镜加工技术领域，特别是涉及一种方形双曲微透镜的加工装置及其制作工艺。
背景技术：2.微透镜广泛应用于5g和数据中心等精密器件，微透镜的结构如图1所示，包括球面a、平面b和圆柱体c，微透镜的加工方法通常是：1)定制客户所需直径的圆柱体材质；2)利用二十轴机进行研磨球面，得到相应的曲率；3)利用研磨机、抛光机进行平面加工，得到平面；4)对得到的球面和平面装夹镀膜，从而获得单曲微透镜。
3.随着产业升级，光通信趋于超薄、集成、模块整合趋势，双曲微透镜有了很大的应用市场，现有技术中为了获得如图2所示的双曲微透镜产品，首先按照上述加工单曲微透镜的方式分别加工出两个单曲微透镜，然后利用方形金属筒进行套合组装，三个部件合为一体，形成双曲微透镜，在光通信demux领域中应用。
4.鉴于微透镜属于精密器件，上述方形双曲微透镜的组合方式实施较为困难，所用组装机构复杂，同时组装后需要进行可靠度验证，防止组装不牢靠的问题。作为进一步优化结构，行业中试图加工如图3所示的方形双曲微透镜，即将圆柱体原料加工成方形，进而加工两个球面，但是加工双曲微透镜时，按照现有的二十轴机摆幅要求，圆柱体材料长度需至少在3.5mm以上，鉴于微透镜焦距要求，需要将已加工第一球面的产品减薄到长度2mm，因此利用现有制作工艺和装置加工双曲微透镜，长度不足，夹取力差，无法进行两球面加工。另一方面，受限于长度要求，双曲微透镜在高温镀膜中双面镀膜需要两端都有露出，现有技术目前只能按照镀完一面再镀另一面，操作工艺繁琐。
5.综上所示，按照现有的微透镜制作工艺和加工装置，无法直接有效的加工出方形双曲微透镜，也暂未有相关技术公开报道。
技术实现要素：6.本发明主要解决的技术问题是提供一种方形双曲微透镜的加工装置及其制作工艺，开拓性的解决了行业中双曲微透镜的加工难点，制作快速，成本低廉，有效加工1《r《2.5范围双曲面。
7.为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种方形双曲微透镜的加工装置，包括微透镜第二曲面加工机构和微透镜镀膜工装，通过所述微透镜第二曲面加工机构加工完成的双曲微透镜装载至所述微透镜镀膜工装进行高温镀膜，所述微透镜镀膜工装的厚度不大于双曲微透镜的长度；
8.所述微透镜第二曲面加工机构包括上下设置的夹头和铝模，所述铝模内设置有丸片，所述丸片的中心开设有曲率孔，所述夹头的下端卡嵌设置有玻璃管，所述玻璃管的长度大于3.5mm，所述夹头外螺纹连接有夹头帽，微透镜置于所述玻璃管的底端；
9.所述微透镜镀膜工装包括镀膜盘，所述镀膜盘上排布设置有若干定位窗，每一所
述定位窗的一端滑动设置有弹性片，所述定位窗的另一端滑动设置有限位挡板，所述弹性片和限位挡板之间滑动设置有若干卡嵌板，所述限位挡板和所述镀膜盘之间设置有锁紧件，所述微透镜镀膜工装的外侧设置有保护架。
10.优选的，所述玻璃管内设置有pom圆棒。
11.优选的，微透镜和所述pom圆棒之间设置有棉花垫，且长度要求范围为0≤(pom圆棒长度+微透镜长度+棉花垫长度)-玻璃管长度≤0.5mm。
12.优选的，所述玻璃管的内径比微透镜的直径大0.01mm，且微透镜的加工球面偏心小于50
′
。
13.优选的，所述弹性片为半方形弹性片，包括对称设置的几形弹臂，所述几形弹臂的一侧设置有e形弹臂，双曲微透镜卡嵌在e形弹臂和所述卡嵌板之间。
14.优选的，所述卡嵌板包括两侧对称设置的e形卡盘，所述e形卡盘和所述e形弹臂对应设置。
15.优选的，所述锁紧件包括设置在限位挡板和镀膜盘之间的锁柱，所述限位挡板包括贴合所述锁柱设置的v形槽，所述限位挡板的另一侧设置有与所述e形卡盘对应的e形挡板，所述锁柱的一侧设置有锁位螺栓。
16.优选的，所述弹性片、限位挡板和卡嵌板均采用铍青铜材质。
17.本发明还提供了一种方形双曲微透镜的制作工艺，包括以下步骤：
18.(ⅰ)定制所需直径的圆柱体原料；
19.(ⅱ)利用二十轴机对圆柱体的一面进行研磨球面，得到单曲面微透镜，其中一端为平面，一端为球面；
20.(ⅲ)利用数控平面铣磨机，对第(ⅱ)步中获得的单曲面微透镜的平面进行研磨，从而减薄微透镜，微透镜的长度缩短至为1mm～3.5mm；
21.(ⅳ)将第(ⅲ)步获得的单曲面微透镜装入上述微透镜第二曲面加工机构的玻璃管中，装入棉花垫和pom圆棒，通过夹头帽锁紧，然后将微透镜第二曲面加工机构安装至二十轴机上，通过二十轴机摆臂驱使夹头对单曲面微透镜加工第二曲面；
22.(
ⅴ
)通过数控平面铣磨机对第(ⅳ)步获得的双曲面微透镜周向研磨抛光，从而加工成正方形，得到方形双曲面微透镜；
23.(ⅵ)将第(
ⅴ
)步获得的方形双曲面微透镜依次装入上述微透镜镀膜工装中；
24.(ⅶ)对装载有方形双曲面微透镜的微透镜镀膜工装进行超声波清洗；
25.(
ⅷ
)对装载有方形双曲面微透镜的微透镜镀膜工装在200℃条件下进行高温镀膜；
26.(
ⅸ
)将镀膜完成的产品从微透镜镀膜工装中卸载，进行成品检验，最终获得方形双曲微透镜成品。
27.优选的，上述第(ⅳ)步中装入的微透镜和玻璃管之间的缝隙通过蜡填充，待加工完成后，进行除蜡清洗。
28.本发明的有益效果是：
29.本发明提供的方形双曲微透镜的加工装置及其制作工艺，针对方形双曲微透镜球面加工，采用新式工艺和新式装置，开拓性的解决了行业中方形双曲微透镜的加工难点，快速加工出第二面曲面，成本低廉，施工方便迅速，能够有效加工曲率在1《r《2.5范围的双曲
面；同时方形双曲微透镜镀膜工装，装载快速，且适应超薄产品，满足产品长度1《l《4mm，业界做到超薄款镀膜，有效解决方形双曲微透镜镀膜困难的技术弊端，有效提升加工效率。
附图说明
30.图1是本发明单曲微透镜的结构示意图；
31.图2是本发明背景技术中现有通过方形金属筒进行套合组装的双曲微透镜；
32.图3是本发明中微透镜第二曲面加工机构的示意图；
33.图4是本发明中制作工艺中第ⅳ步加工获得的微透镜结构示意图；
34.图5是本发明制作工艺中第
ⅴ
步中周向研磨抛光的区域分布；
35.图6是本发明中微透镜镀膜工装的结构示意图；
36.图7是本发明微透镜镀膜工装中弹性片的结构示意图；
37.图8是本发明微透镜镀膜工装中卡嵌板的结构示意图；
38.图9是本发明微透镜镀膜工装中限位挡板的结构示意图；
39.图10是本发明处理完成获得的方形双曲微透镜的结构示意图；
40.附图中各部件的标记如下：
41.1、夹头；2、铝模；3、丸片；4、曲率孔；5、玻璃管；6、夹头帽；7、镀膜盘；8、定位窗；9、弹性片；91、几形弹臂；92、e形弹臂；10、限位挡板；101、v形槽；102、e形挡板；11、卡嵌板；111、e形卡盘；12、pom圆棒；13、棉花垫；14、锁柱；15、锁位螺栓；16、单曲面微透镜；17、方形双曲面微透镜；18、底板；19、盖板；20、支撑柱。
具体实施方式
42.下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
43.实施例：
44.一种方形双曲微透镜的制作工艺，包括如下步骤：
45.(ⅰ)根据需求，定制所需直径的圆柱体原料；
46.(ⅱ)利用二十轴机对圆柱体的一面进行研磨球面，得到单曲面微透镜，此时微透镜的一端为平面，一端为球面，即为如图1所示的结构形状，该步骤的处理方式为现有通用技术，在此不再赘述，本发明的创新点主要在于后续的处理方式和所应用的装置。
47.(ⅲ)利用数控平面铣磨机，对第(ⅱ)步获得的单曲面微透镜的平面一端进行研磨，从而减薄微透镜，本实施例选择的微透镜长度减薄至2mm，即球顶和另一端平面之间的距离，微透镜长度越短越难实施，现有技术目前仅能做到4.0mm及以上，按照本发明的方式可以操作微透镜长度减薄至1.0～3.5mm之间。
48.(ⅳ)将第(ⅲ)步获得的单曲面微透镜装入微透镜第二曲面加工机构内，其中微透镜第二曲面加工机构的结构介绍如下：
49.如图3所示，微透镜第二曲面加工机构包括上下设置的夹头1和铝模2，铝模2内设置有丸片3，对丸片3的中心进行开孔，形成曲率孔4，定制相应曲率装入铝模2中，通过二十轴机带动铝模2进行转动。夹头1的下端卡嵌设置有玻璃管5，因二十轴机摆幅需要将玻璃管长度控制在大于3.5mm，比如4mm左右，这样使得玻璃管还有一段空心。将第(ⅲ)步获得的单
曲面微透镜放入玻璃管5内，夹头1外螺纹连接有夹头帽6，通过转动夹头帽6固定住位于玻璃管5底端的微透镜。
50.如图3所示，玻璃管5的内径比微透镜的直径大0.01mm，控制好配合公差，将待加工微透镜的加工球面偏心小于50
′
，再放入棉花垫13保护好已加工好的球面。为了防止玻璃管装入夹头发生夹碎现象，在玻璃管5内装入pom圆棒12，使得长度要求范围为0≤(pom圆棒长度+微透镜长度+棉花垫长度)-玻璃管长度≤0.5mm，装入的微透镜和玻璃管之间的缝隙可以通过蜡填充，最后装入定制夹头1，通过夹头帽2将其锁紧，然后将微透镜第二曲面加工机构安装至二十轴机上，通过二十轴机摆臂驱使夹头1摆动，对单曲面微透镜加工得到第二曲面，加工完成后，从玻璃管5内卸下产品进行除蜡清洗，通过微透镜第二曲面加工机构加工得到的双曲面微透镜形状如图4所示。
51.如图5所示，通过数控平面铣磨机对第(ⅳ)步获得的双曲面微透镜周向进行研磨抛光，从而加工成正方形，得到方形双曲面微透镜。将获得的方形双曲面微透镜依次装入微透镜镀膜工装中，通过微透镜第二曲面加工机构加工完成的双曲微透镜装载至微透镜镀膜工装进行高温镀膜。
52.如图6和图7所示，双曲微透镜镀膜处于高温环境且两端面都要镀上膜，微透镜镀膜工装的厚度应不大于双曲微透镜的长度，本发明的微透镜镀膜工装结构可以实现最短1mm的微透镜一次性双面镀膜。微透镜镀膜工装包括镀膜盘7，镀膜盘7上排布设置有若干定位窗8，每一个定位窗8的一端滑动设置有弹性片9，弹性片9为半方形弹性片，包括对称设置的几形弹臂91，几形弹臂91的一侧设置有e形弹臂92，双曲微透镜卡嵌在e形弹臂92和卡嵌板11之间，通过半方形弹性片提供弹性支撑。
53.如图6、图8和图9所示，定位窗8的另一端滑动设置有限位挡板10，弹性片9和限位挡板10之间滑动设置有若干卡嵌板11，卡嵌板11包括两侧对称设置的e形卡盘111，e形卡盘111和e形弹臂92对应设置。限位挡板10和镀膜盘7之间设置有锁紧件，锁紧件包括设置在限位挡板10和镀膜盘7之间的锁柱14，限位挡板10包括贴合锁柱14设置的v形槽101，限位挡板10的另一侧设置有与e形卡盘111对应的e形挡板102，锁柱14的一侧设置有锁位螺栓15，通过锁位螺栓15(图中未标注出，不影响方案理解)锁紧顶柱锁柱14，将整个组合锁紧。为了增强材质强度和防止多次使用老化，弹性片9、限位挡板10和卡嵌板11均采用铍青铜材质。另外，为了防止微透镜碰伤，节约防护成本，微透镜镀膜工装的外侧设置有保护架，保护架包括设置在镀膜盘7周向的底板18和盖板19，通过底板18和盖板19组合通过支撑柱20锁紧，支撑柱20设计成头部和尾部镂空结构，便于运输。
54.上述微透镜镀膜工装加工完成后，对装载有方形双曲面微透镜的微透镜镀膜工装进行超声波清洗，进而对装载有方形双曲面微透镜的微透镜镀膜工装在200℃条件下进行高温镀膜，减少光反射。将镀膜完成的产品从微透镜镀膜工装中卸载，进行成品检验，最终获得方形双曲微透镜成品，其结构如图10所示。
55.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
技术特征：1.一种方形双曲微透镜的加工装置，其特征在于：包括微透镜第二曲面加工机构和微透镜镀膜工装，通过所述微透镜第二曲面加工机构加工完成的双曲微透镜装载至所述微透镜镀膜工装进行高温镀膜，所述微透镜镀膜工装的厚度不大于双曲微透镜的长度；所述微透镜第二曲面加工机构包括上下设置的夹头(1)和铝模(2)，所述铝模(2)内设置有丸片(3)，所述丸片(3)的中心开设有曲率孔(4)，所述夹头(1)的下端卡嵌设置有玻璃管(5)，所述玻璃管(5)的长度大于3.5mm，所述夹头(1)外螺纹连接有夹头帽(6)，微透镜置于所述玻璃管(5)的底端；所述微透镜镀膜工装包括镀膜盘(7)，所述镀膜盘(7)上排布设置有若干定位窗(8)，每一所述定位窗(8)的一端滑动设置有弹性片(9)，所述定位窗(8)的另一端滑动设置有限位挡板(10)，所述弹性片(9)和限位挡板(10)之间滑动设置有若干卡嵌板(11)，所述限位挡板(10)和所述镀膜盘(7)之间设置有锁紧件，所述微透镜镀膜工装的外侧设置有保护架。2.根据权利要求1所述的一种方形双曲微透镜的加工装置，其特征在于：所述玻璃管(5)内设置有pom圆棒(12)。3.根据权利要求2所述的一种方形双曲微透镜的加工装置，其特征在于：微透镜和所述pom圆棒(12)之间设置有棉花垫(13)，且长度要求范围为0≤(pom圆棒长度+微透镜长度+棉花垫长度)-玻璃管长度≤0.5mm。4.根据权利要求1所述的一种方形双曲微透镜的加工装置，其特征在于：所述玻璃管(5)的内径比微透镜的直径大0.01mm，且微透镜的加工球面偏心小于50
′
。5.根据权利要求1所述的一种方形双曲微透镜的加工装置，其特征在于：所述弹性片(9)为半方形弹性片，包括对称设置的几形弹臂(91)，所述几形弹臂(91)的一侧设置有e形弹臂(92)，方形双曲微透镜卡嵌在e形弹臂(92)和所述卡嵌板(11)之间。6.根据权利要求1所述的一种方形双曲微透镜的加工装置，其特征在于：所述卡嵌板(11)包括两侧对称设置的e形卡盘(111)，所述e形卡盘(111)和所述e形弹臂(92)对应设置。7.根据权利要求1所述的一种方形双曲微透镜的加工装置，其特征在于：所述锁紧件包括设置在限位挡板(10)和镀膜盘(7)之间的锁柱(14)，所述限位挡板(10)包括贴合所述锁柱(14)设置的v形槽(101)，所述限位挡板(10)的另一侧设置有与所述e形卡盘(111)对应的e形挡板(102)，所述锁柱(14)的一侧设置有锁位螺栓(15)。8.根据权利要求1所述的一种方形双曲微透镜的加工装置，其特征在于：所述弹性片(9)、限位挡板(10)和卡嵌板(11)均采用铍青铜材质。9.一种方形双曲微透镜的制作工艺，其特征在于：使用权利要求1～8中任意一项所述的方形双曲微透镜的加工装置，包括以下步骤：(ⅰ)定制所需直径的圆柱体原料；(ⅱ)利用二十轴机对圆柱体的一面进行研磨球面，得到单曲面微透镜，其中一端为平面，一端为球面；(ⅲ)利用数控平面铣磨机，对第(ⅱ)步中获得的单曲面微透镜的平面进行研磨，从而减薄微透镜，微透镜的长度缩短至为1mm～3.5mm；(ⅳ)将第(ⅲ)步获得的单曲面微透镜装入上述微透镜第二曲面加工机构的玻璃管中，装入棉花垫和pom圆棒，通过夹头帽锁紧，然后将微透镜第二曲面加工机构安装至二十轴机上，通过二十轴机摆臂驱使夹头对单曲面微透镜加工第二曲面；
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)通过数控平面铣磨机对第(ⅳ)步获得的双曲面微透镜周向研磨抛光，从而加工成正方形，得到方形双曲面微透镜；(ⅵ)将第(
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)步获得的方形双曲面微透镜依次装入上述微透镜镀膜工装中；(ⅶ)对装载有方形双曲面微透镜的微透镜镀膜工装进行超声波清洗；(
ⅷ
)对装载有方形双曲面微透镜的微透镜镀膜工装在200℃条件下进行高温镀膜；(
ⅸ
)将镀膜完成的产品从微透镜镀膜工装中卸载，进行成品检验，最终获得方形双曲微透镜成品。10.根据权利要求9所述的一种方形双曲微透镜的制作工艺，其特征在于：上述第(ⅳ)步中装入的微透镜和玻璃管之间的缝隙通过蜡填充，待加工完成后，进行除蜡清洗。
技术总结本发明公开了一种方形双曲微透镜的加工装置，包括微透镜第二曲面加工机构和微透镜镀膜工装，通过微透镜第二曲面加工机构加工完成的双曲微透镜装载至微透镜镀膜工装进行高温镀膜，所述微透镜第二曲面加工机构包括上下设置的夹头、铝模、丸片、夹头帽和玻璃管，所述玻璃管的长度大于3.5mm，所述微透镜镀膜工装的厚度不大于双曲微透镜的长度，所述微透镜镀膜工装包括镀膜盘、若干定位窗、弹性片、限位挡板、卡嵌板、锁紧件和保护架，本发明还提供了一种方形双曲微透镜的制作工艺，通过上述方式，本发明开拓性的解决了行业中双曲微透镜的加工难点，制作快速，成本低廉，有效加工曲率范围1<R<2.5的双曲面微透镜。1<R<2.5的双曲面微透镜。1<R<2.5的双曲面微透镜。
技术研发人员：王晔全
受保护的技术使用者：苏州东辉光学有限公司
技术研发日：2022.03.22
技术公布日：2022/7/5
