CN1738697A - 非球面加工方法、非球面成形方法以及非球面加工装置 - Google Patents

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Abstract

在现有的法线控制加工方法中，由于X轴工作台的往复运动控制与Y轴工作台的往复运动控制相互组合，使两工作台的控制变得非常复杂。因此，当磨削和切削矫正凹凸高低差较大的强烈散光的复曲面等时，必须复杂的控制方法和用于使其动作的高功能的控制装置。因此，本发明提供一种非球面加工方法，包括：被加工工件，其以旋转轴为中心旋转；以及旋转工具(214)，其可沿与工件的旋转轴相同方向以及与所述工件的旋转轴正交的方向相对工件移动。所述旋转工具(214)在与所述工件的旋转轴正交的方向上，在从工件的旋转轴的中心起到工件的外周部止的一部分或整个区域中，以规定的进给节距沿固定方向移动，将所述工件加工为非轴对称非球面。

Description

非球面加工方法、非球面成形方法以及非球面加工装置
技术领域
本发明涉及非球面加工方法，特别是涉及能快速磨削和切削凹凸高低差较大的非球面的非球面加工方法、非球面成形方法以及非球面加工装置。
背景技术
作为老视矫正用眼镜镜片，大量使用着所谓无界限累进屈光度镜片。近年，提出有所谓内面累进镜片，其在眼球侧的凹面上设有由累进面或累进面复曲面(Toric)合成的曲面。该内面累进镜片可以减轻作为累进屈光度镜片缺点的摇晃或变形，可以使其光学性能飞跃地提高。日本专利第3367102号公报、日本专利特开平10-175149号公报记载了与制成这样的眼镜镜片的凹面累进面等的非轴对称非球面技术有关的现有技术的文献信息。
制成非轴对称非球面的三轴控制的非球面加工装置，使用X轴工作台、Y轴工作台、工件旋转机构的三轴，连续将旋转工具定位在规定位置，通过磨削和切削、根据镜片设计形状来进行成形。
控制方法的概要如下：其一边使工件旋转，一边利用编码器对该工件的旋转位置进行分度，在该旋转位置同步地，对X轴工作台、Y轴工作台表、工件旋转装置的三轴进行控制。
有关利用该非球面加工装置的现有的作为成形控制方法的法线控制加工方法，将利用图12、图13和图14加以说明。图12是表示法线控制加工方法中的镜片加工面的概略图。图12(a)是镜片正面图，图12(b)是图12(a)的B-B’截面图。图13是表示法线控制加工方法的概念图。图14是表示法线控制加工方法中的X轴方向的旋转工具中心位置的概念图。
对于法线控制加工方法的NC控制(数控)所需要的数值数据，利用表示在图12中的任意点Qx来说明。对于法线控制加工方法的NC控制所需要的数值数据，设想一条从圆形镜片的外周起到旋转中心止的以进给节距P所规定的螺线，而从镜片的旋转中心起按每个规定角度的射线与螺线的各交点的坐标值，可用镜片的旋转角度(θ)和从旋转中心起的距离(半径Rx)来给定。此外，求出未图示的与通过各交点的Y轴方向的面形状对应的高度(y)。这三点就作为加工点的坐标值(θ、Rx、y)被求出。
复曲面是这样的曲面，它具有沿A-A’线的最小曲率的曲线(基曲线)，和沿与A-A’线正交的B-B’线的最大曲率的曲线(交叉曲线)。当基曲线和交叉曲线的曲率之差较大时，如图12(b)所示，沿交叉曲线切断的截面，成为具有特别厚的两端部和较薄的中央部的曲面形状。旋转工具214每转过180°，就在最小厚度部分的高度和最大厚度部分的高度之间往复运动。即，沿Y轴方向往复运动。例如，如图13所示，当镜片从A-A’截面部到B-B’截面部转动90°时，从最小厚度的部分中的任意加工点Qn起，到最大高度的任意加工点Qnm止，旋转工具214向Y轴方向的正侧移动。
用于磨削和切削的旋转工具214的顶端部的截面形成为圆弧状(以下称为R形状)。对于法线控制，例如将旋转工具214的顶端部的R部分的中心，定位在沿镜片加工点Qn引出的法线方向上。
详言之，对于最小厚度的曲线(基曲线，A-A’截面)上的任意加工点Qn，将旋转工具214的中心点Pn定位在从加工点Qn引出的法线方向上。对于从加工点Qn起使镜片旋转90°的最大高度的曲线(交叉曲线，B-B’截面)上的任意加工点Qnm，将旋转工具214的中心点Pnm定位在从加工点Qnm引出的法线方向上。此处，加工点Qnm从加工点Qn起向X轴方向的中心侧恰好移动了1/4节距。在从该加工点Qn移动到加工点Qnm之间，旋转工具214一方面沿Y轴方向的正方向移动ΔY，一方面向X轴方向的中心侧相对移动Xm。对于使镜片再旋转了90°的最小高度曲线(基曲线，A-A’截面)上的任意加工点Qnr，旋转工具214向未图示的Y轴方向的负方向移动。这时在X轴方向，比起朝向进给节距中心侧的速度，由于厚度减少使朝向外侧的速度更大，因此旋转工具214如图14(c)所示，向外周侧刚好相对移动了Xr。亦即，B-B’截面的交叉曲线成为移动方向的符号变为正负的拐点，旋转工具214以B-B’截面的交叉曲线为边界，使运动方向成为正负相反的方向，进行Y轴方向和X轴方向的往复运动。
在法线控制的加工方法中，如图12所示，把螺线和射线的交点作为加工点，旋转工具214的顶端部的中心位置被控制在从该加工点引出的法线方向上。亦即，在法线控制的加工方法中，旋转工具214如前所述那样循环使运动方向正负相反地进行，一边描绘着锯齿状的复杂的螺线轨迹，一边磨削和切削工件。
根据上述的由非球面加工装置所进行的法线控制加工方法，由于X轴工作台使工件沿X轴方向作微小的往复运动，并且，Y轴工作台使旋转工具沿Y轴方向作微小的往复运动，因此，X轴工作台的往复运动控制与Y轴工作台的往复运动控制相互关联，使两工作台的控制变得非常复杂。因此，当磨削和切削矫正凹凸高低差较大的强烈散光的复曲面等时，采用在通常的镜片加工中使用的控制方法，就会发生由伴随往复运动的后座力引起的磨削和切削形状的崩溃。从而，就会产生需要复杂的控制方法和用于使其动作的高功能的控制装置的这一问题。
此外，由于必须使X轴工作台至少移动工件半径的距离，因此其减小就有一个界限，大型沉重使惯性力变大。因此，要使工件沿X轴方向以高速作微小的往复运动是很困难的。因此，当磨削和切削复曲面等时，对在通常的镜片加工中采用的工件转数，X轴工作台就不能随动。如采用超高输出的电机，虽然可以使X轴工作台进行高速往复运动，但并不现实。从而，为了使X轴工作台达到能够随动的程度，就必须降低工件转数。其结果，产生了降低生产率的这一问题。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种非球面加工方法、非球面成形方法以及非球面加工装置，可以利用现有的非球面加工装置，通过简单的控制方法，高质量且迅速地磨削和切削凹凸高低差较大的工件。
为达到上述目的，本发明的非球面加工方法包括：被加工工件，其以旋转轴为中心旋转；以及旋转工具，其可沿与所述工件的旋转轴相同方向和与所述工件的旋转轴正交的方向相对所述工件移动，其特征在于，所述旋转工具在与所述工件的旋转轴正交的方向上，在从所述工件的旋转轴的中心起到所述工件的外周部止的一部分或整个区域中，以规定的进给节距沿固定方向移动，将所述工件加工为非轴对称非球面。
根据本发明的非球面加工方法，由于上述旋转工具以规定的进给节距朝固定方向移动来加工上述工件，因此上述旋转工具一边描绘出不是锯齿状的简单的螺线轨迹，一边磨削和切削工件。亦即，旋转工具在与工件的旋转轴正交的方向不作往复运动，而总是沿固定方向作相对移动。
因此，由于非球面加工装置的X轴工作台不使工件作往复运动，而是沿固定方向运动，因此X轴工作台的控制方法就变得简单，不必使该控制装置高性能化。此外，即使提高凹凸高低差较大的工件的转数，也可以进行随动，与现有的例子比较起来，可以用简单的控制方法，高质量且迅速地进行磨削和切削。
此外，本发明所提供的非球面加工方法的特征在于：控制所述旋转工具的位置，使所述旋转工具顶端的旋转中心轴位于从所述工件加工点引出的法线方向上。
此外，本发明所提供的非球面加工方法的特征在于：控制由所述旋转工具进行的加工，使其从这样的位置开始加工，即，在与所述工件的旋转轴正交的方向上，所述工件的旋转中心与所述旋转工具顶端之间的距离为0或接近0，或者使其从所述工件的外周边缘部与所述旋转工具顶端的距离为0或接近0的位置开始加工。
此外，本发明所提供的非球面加工方法的特征在于：所述旋转工具是以旋转轴为中心进行旋转的磨具。
此外，本发明所提供的非球面加工方法的特征在于：所述旋转工具就是以旋转轴为中心进行旋转的刀具。
此外，本发明所提供的非球面成形方法的特征在于，其具有：粗加工工序，其将所述工件成形为近似于所期望形状的形状；精加工工序，其在所述粗加工工序之后，并通过在所述工件上利用如技术方案1至5的任何一项所述的非球面加工方法进行加工，将所述工件成形为期望的形状。
此外，本发明所提供的非球面加工装置的特征在于，其中应用了如技术方案6所述的非球面成形方法。本发明可进行眼镜等光学镜片的高精度非球面加工。
附图说明
图1是表示使用第1实施例的非球面加工方法的非球面加工装置正面图。
图2是作为工件的一例的镜片的截面图。
图3是表示非球面加工方法中的镜片加工面的概略图。(a)是镜片正面图，(b)是沿图3(a)的B-B’线的截面图。
图4是将旋转工具顶端部表面划分为网格状的3维坐标的概念图。(a)是表示工件与旋转工具的位置关系的立面图、平面图和侧面图，(b)是图4(a)的旋转工具的放大图。
图5是表示工件表面上与旋转工具顶端部表面上的3维坐标的概念图。
图6是表示非球面加工方法的概念图。
图7是表示非球面加工方法中的X轴方向的旋转工具中心位置的概念图。
图8是表示第2实施例的非球面加工方法中的镜片的加工面的概略图。(a)是镜片正面图，(b)是沿图8(a)的B-B’线的截面图。
图9是表示非球面加工方法的概念图。
图10是表示第3实施例的非球面加工方法中的旋转工具的概略图。
图11是表示第4实施例的非球面加工方法中的旋转工具的概略图。
图12是表示作为现有例的法线控制加工方法中的镜片加工面的概略图。(a)是镜片正面图，(b)是图12(a)的B-B’截面图。
图13是表示法线控制加工方法的概念图。
图14是表示法线控制加工方法中的X轴方向的旋转工具中心位置的概念图。
具体实施方式
以下，对本发明的非球面加工方法的实施例进行说明。
加工装置的说明
对本发明的非球面加工方法中所用的非球面加工装置(也称为NC控制装置)，以眼镜镜片的磨削和切削加工作为一例，用图1加以说明。图1是表示本发明的第1实施例在非球面加工方法中所用的非球面加工装置的正面图。
非球面加工装置200在底座201上，具有X轴工作台202和Y轴工作台203。X轴工作台202由X轴驱动电机204驱动，以沿X轴方向作往复运动。X轴方向的位置由安装在X轴驱动电机204中的未图示的编码器进行分度。在X轴工作台202上固定有作为工件轴旋转机构的工件轴旋转部件205。在工件轴旋转部件205上安装有工件卡盘206，通过工件旋转轴驱动电机207，驱动工件卡盘206以与X轴正交的Y轴方向的主轴为旋转轴进行旋转。工件卡盘206的旋转位置由安装在工件旋转轴驱动电机207上的未图示的编码器进行分度。借助未图示的毛坯夹具，将待加工的工件(眼镜镜片)208安装在工件卡盘206上。Y轴工作台203由Y轴驱动电机209驱动，使其沿与X轴工作台202正交的大约为水平方向的Y轴方向作往复运动。Y轴方向的位置由安装在Y轴驱动电机209上的未图示的编码器进行分度。在Y轴工作台203上，具有Z轴工作台210。Z轴工作台210由Z轴驱动电机211驱动，使其沿Z轴方向作往复运动。Z轴方向的位置由安装在Z轴驱动电机211上的未图示的编码器进行分度。在Z轴工作台210上，固定有作为旋转工具旋转机构的旋转工具旋转部件212。在旋转工具旋转部件212的旋转工具轴213上，安装有旋转工具214，由Z轴驱动电机211驱动该旋转工具214以与X轴正交的Z轴方向的主轴为旋转轴进行旋转。
非球面加工装置200也可以构成为，代替由X轴工作台202的驱动使工件轴旋转部件205沿X轴方向所作的往复运动，而将工件轴旋转部件205固定，将Y轴工作台203安装在X轴工作台202上，利用驱动X轴工作台202使旋转工具214沿X轴方向作往复运动。
此外，作为X轴、Y轴和Z轴的位置检测机构也可以使用线性标尺来代替编码器。
此处，对控制方法进行说明。
首先，将由编码器分度的Z轴方向的旋转工具214的旋转中心，对准工件208的旋转中心。其次，一边使工件208旋转，一边用编码器对该工件208的旋转位置进行分度。然后，使由编码器分度的、沿作为工件208的旋转轴的Y轴方向的、旋转工具214和工件208的相对位置与工件208的旋转同步，同时，还使由编码器分度的、沿X轴方向的、旋转工具轴213的旋转中心和工件208的旋转中心之间的距离与工件208的旋转同步。这样一来，利用X轴工作台202、Y轴工作台203、以及工件轴旋转部件205的三个轴，将旋转工具214定位在加工点。通过对与该加工点对应的旋转工具轴213的旋转中心坐标进行连续定位，根据镜片设计形状进行成形。
此外，对非球面加工装置200用于进行工件(眼镜镜片)208的加工所必要的数值数据，根据从作为输入机构的输入装置300输入的眼镜镜片的规定数据，由计算用计算机400进行计算，通过主计算机500存储到非球面加工装置200内部的存储装置中，或者在加工中从主计算机500传送到非球面加工装置200中。
磨削和切削程序的说明
此处，对制造非球面的磨削和切削程序，用图2加以说明。图2是作为工件的一例的镜片的截面图。
在磨削和切削方法中，包括有外径加工、近似加工面粗切削加工、精切削加工、倒角加工等。外径加工如图2所示，作为以工件208为例的加工，其切削具有后续加工工序(切削工序、磨削工序)的稍厚的镜片208(以下，称为“半精加工镜片208”)的不要的外周部208a，使其缩小到规定的外径。外形加工也是用于缩短粗切削加工或精加工的时间的加工。近似加工面粗切削加工是快速地切削半精加工镜片208，并将其加工为规定的近似面形状208b的粗切削加工。精切削加工通过从近似面形状208b开始的切削加工，精密地制成规定的镜片面形状208c。倒角加工是这样的加工：由于精切削加工后的镜片边缘锋利而危险，并且容易缺损，而通过旋转工具214(精加工用)对边缘进行倒角208d。
下面对利用图1所示的非球面加工装置200，进行半精加工镜片208的磨削和切削加工的工艺进行说明。由未图示的毛坯夹具所固定的半精加工镜片208被固定在工件卡盘206上，根据对该半精加工镜片208所给定的外径加工数据，利用旋转工具214(粗加工用)磨削和切削半精加工镜片208的外径直到规定的外径为止。继而，用旋转工具214(粗加工用)，根据近似面加工面粗切削加工数据，按照近似于期望的镜片面形状208c的自由曲面、复曲面或球面的面形状，磨削和切削加工到表面粗糙度Rmax小于等于100μm的近似面形状208b为止。继而，利用旋转工具214(精加工用)，根据精切削加工数据，更进一步磨削和切削0.1～5.0mm的程度，加工成基于表面粗糙度Rmax为1～10μm程度的眼镜镜片的规定数据的镜片面形状208c。继而，利用旋转工具214(精加工用)，根据倒角加工数据，进行倒角208d的加工。
磨削和切削条件的说明
作为磨削和切削条件，其范围如下。
<磨削的情况>
旋转工具：磨具。
粘结剂种类：金属、树脂。
工件转数：粗切削加工为1～300rpm(转/分)，精加工为1～300rpm。
进给节距：粗切削加工为0.05～5.0mm/rev(mm/转)，精加工为0.005～1.0mm/rev。
进刀深度：粗切削加工为0.1～5.00mm/pass(mm/行程)，精加工为0.001～0.5mm/pass(根据磨具网眼粗细)。
<切削的情况>
旋转工具：刀具
材质：单晶或多晶金刚石。
工件转数：粗切削加工为1～300rpm，精加工为1～300rpm。
进给节距：粗切削加工为0.05～5.0mm/rev，精加工为0.005～1.0mm/rev。
进刀深度：粗切削加工为0.1～10.00mm/pass，精加工为0.05～3.0mm/pass。
并且，大都在进给节距为一定的条件下进行加工，但也可以在加工途中变更进给节距。如果举一例进行说明，则在不根据镜片的折射率且散光大于等于2.00D的情况下，在镜片外周部的碎裂很容易发生。当加工这样的镜片时，在镜片外周部以小的进给节距P1加工，在接近镜片中心部的内周部，以较大的进给节距P0加工(P1＜P0)。具体来说，P1可在0.01mm/rev～0.07mm/rev，P0可在0.03mm/rev～0.10mm/rev的范围决定。此外，以进给节距P1进行加工的镜片的外周部，是指从镜片的最外周起的5～15mm的范围。
实施例1
对本发明的非球面加工方法的第1实施例，以眼镜镜片(以下称为“镜片”)的加工为例，用图3、图4、图5、图6和图7进行说明。图3是表示非球面加工方法的镜片加工面的概略图。图3(a)是镜片正面图，图3(b)是沿图3(a)的B-B’线的截面图。图4是将旋转工具顶端部表面划分为网格状的3维坐标的概念图。图4(a)是表示工件与旋转工具的位置关系的立面图、平面图和侧面图，图4(b)是图4(a)的旋转工具的放大图。图5是表示工件表面上与旋转工具顶端部表面上的3维坐标的概念图。图6是表示非球面加工方法的概念图。图7是表示非球面加工方法中的X轴方向的旋转工具中心位置的概念图。
在第1实施例的非球面加工方法中，如图3所示，旋转工具214的磨具，一边使旋转工具轴213的旋转中心描绘出螺线轨迹，一边进行磨削。在现有的法线控制中，预先决定出由镜片的旋转角度和离旋转中心的距离所表示的加工点，但在第1实施例的非球面加工方法中，预先决定出由旋转工具轴213的旋转中心位置所描绘的螺线形状。亦即，旋转工具轴213的旋转中心所描绘的螺线轨迹，由与工件208的旋转轴正交的方向(X轴)上所规定的进给节距来决定。本例中，当以规定的进给节距从工件208的旋转中心起到旋转工具轴213的旋转中心止的距离(Rx)连续减少时，即，当从镜片外周方向朝向中心方向时，是所描绘的螺线形状。
此外，在第1实施例的非球面加工方法中，旋转工具轴213的旋转轴中心的坐标Cx的数值数据，可用工件208的旋转位置(θ)、与工件208的旋转轴正交的方向(X轴)上的以规定的进给节距连续地减小时的对工件208的旋转中心的距离(Rx)、以及图中未示出的与工件208的旋转轴相同方向(Y轴)上的工件208的加工点上的旋转工具214的顶端部所接触的位置(y)这样的三点(θ、Rx、y)来表示。通过对旋转工具轴213的旋转中心坐标连续进行定位，根据镜片设计形状，进行成形。并且，坐标也可以用各点的绝对值或对前一个坐标点的相对值，构成用于加工的数值数据。
如图4(b)所示，在旋转工具214的顶端部以半径R成为R形状的表面的规定位置，按规定的规则划分为网格状，求出各网格点的3维坐标。
此外，如图5所示，在工件208的表面上，沿Y轴的原点方向，复制旋转工具214的顶端部表面的3维坐标，在工件208的表面上，按照与旋转工具214的表面的3维坐标相同的规定规则划分为网格状，求出划分为网格状的工件208的表面的3维坐标。
从而，按照工件208的表面的3维坐标与旋转工具214的表面的3维坐标之间对应的每个网格点，来计算工件208的表面与旋转工具214的表面的距离，求出网格点间距离成为最小的网格点的组合。该网格点的坐标(Lxn，Lym)就成为接触点。
并且，如果加长网格的一边，则导出加工点的精度就会降低，如果缩短，就会提高精度但时间变长。现实上，取为0.001～0.1mm的程度。
如图6和图7所示，例如在最小厚度的部分(基曲线、A-A’截面)的任意点Cn上，若在旋转工具214的顶端部的与工件208的旋转轴正交的方向(X轴)上存在中心轴(以下，称为“顶端部中心轴”)时，旋转工具214的顶端部中心轴的Y轴方向的位置可这样决定，如图5所示，使旋转工具214自由地沿Y轴方向移动，在旋转工具214的顶端部表面的3维坐标与工件208的表面的3维坐标对应的网格点最初接触的点Qs(Lxns，Lyms)，就成为接触点(加工点)。此外，如图6和图7所示，旋转工具214的顶端部中心轴位于点Qs引出的法线上。
使镜片旋转90°，从点Cn到最大厚度部分(交叉曲线，B-B’截面)的任意点Cnm上，若旋转工具214的顶端部中心轴存在时，旋转工具214的顶端部中心轴在Y轴方向的位置可这样确定，使旋转工具214自由地沿Y轴方向移动，在旋转工具214的顶端部表面的3维坐标与工件208的表面的3维坐标对应的网格点最初接触的点Qsm(接触点)上引出法线，使旋转工具214的顶端部的中心轴位于该法线上。使镜片旋转90°，当从Cn到Cnm使旋转工具214移动时，旋转工具214一方面沿Y轴方向的正方向移动ΔY，旋转工具214一方面还向X轴方向的中心侧刚好相对移动相当于1/4节距的Xnm。亦即，工件208通过X轴工作台202向X轴方向的外侧，刚好移动了相当于1/4节距的Xnm。
使镜片再旋转90°，从点Cnm到最小厚度部分的任意点Cnr上，若旋转工具214的顶端部的中心存在时，旋转工具214一方面沿Y轴方向的正方向移动，一方面还向X轴方向的中心侧刚好相对移动相当于1/4节距的Xnr。亦即，工件208通过X轴工作台202向X轴方向的外侧，刚好移动了相当于1/4节距的Xnr。
在第1实施例的非球面加工方法中，以下述方式进行控制，即，以规定的进给节距连续地减小垂直于工件208的旋转轴的方向(X轴)上的工件208的旋转中心与旋转工具214的顶端部中心轴之间的距离Rx，由此，非球面加工装置200的X轴工作台202并不使镜片208作往复运动，只是向固定的方向运动。并且，若工件208的转数一定，进给节距也一定的话，就成为等速运动。这样一来，旋转工具214在镜片208上所描绘的轨迹不是现有那样的锯齿状，而是简单的螺线状，即使凹凸高低差较大的工件208的转数被提高，也可以对其进行跟踪。换言之，可以提高磨削速度进行磨削。
第1实施例的非球面加工方法与现有的由法线控制的加工方法相比较，大约可达到1.3倍的生产率。
如上所述，根据本实施例，可得到如下的效果。
根据本发明的非球面加工方法、非球面成形方法以及非球面加工装置，由于不必使惯性力很大的工作台进行往复运动，可以简单地控制其只向固定方向运动，因此工作台的随动性非常良好，即使凹凸高低差较大的工件208高速旋转，也可以高质量且迅速地进行加工。
实施例2
对本发明的非球面加工方法的第2实施例，用图8和图9进行说明。图8是表示第2实施例的非球面加工方法中的镜片加工面的概略图。图8(a)是镜片正面图，图8(b)是沿图8(a)的B-B’线的截面图。图9是表示非球面加工方法的概念图。
在第2实施例的非球面加工方法中，作为旋转工具214的磨具一边描绘如图8所示的螺线轨迹，一边进行磨削。本例以规定的进给节距增加从工件208的旋转中心起到旋转工具214的顶端中心轴之间的距离(Rx)。亦即，从工件208的旋转中心或旋转中心附近的加工点开始磨削，然后向工件208的外周侧进行磨削。该磨削加工数据沿从工件208的旋转中心朝向工件208的外周侧的螺线来作成。
在第2实施例的非球面加工方法中，对旋转工具214的顶端部的中心轴的坐标的数值数据，代替在实施例1中已说明的距离Rx，取其为在与工件208的旋转轴正交方向(X轴)上以规定的进给节距增加时，从工件208的旋转中心起的距离(Rx)。
如图8和图9所示，第2实施例的非球面加工方法在切削开始时，把旋转工具214的顶端部的中心轴定位在用Y轴(主轴)表示的工件208的旋转中心的加工点S0引出的法线方向上。从工件208的旋转中心的加工点S0开始进行加工，例如，在最大厚度的部分(交叉曲线，B-B’截面)的任意点Sn上，若旋转工具214的顶端部的中心轴存在时，旋转工具214的顶端部中心轴在Y轴方向的位置可这样确定，使旋转工具214自由地沿Y轴方向移动，在旋转工具214的顶端部表面的3维坐标与工件208的表面的3维坐标所对应的网格点最初接触的点Qt(接触点)上引出法线，使旋转工具214的顶端部中心轴位于该法线上。
使镜片208旋转90°，从点Sn起到最小厚度部分(基曲线，A-A’截面)的任意点Snm上，若旋转工具214的顶端部中心轴存在时，旋转工具214的顶端部中心轴在Y轴方向的位置就是使旋转工具214自由地沿Y轴方向移动，旋转工具214的顶端部表面的3维坐标与工件208的表面的3维坐标所对应的网格点最初接触的位置，加工点就是旋转工具214的顶端部表面的3维坐标与工件208表面的3维坐标所对应的网格点最初接触的点Qtm(接触点)。使镜片208旋转90°，当旋转工具214从Sn移动到Snm时，旋转工具214一方面沿Y轴方向的负方向移动ΔY，旋转工具214一方面还向X轴方向的镜片208的外周侧刚好相对移动相当于1/4节距的Xnm。亦即，工件208通过X轴工作台202向X轴方向的中心侧刚好移动了相当于1/4节距的Xnm。
这样一来，第2实施例的非球面加工方法以下述方式进行控制，即，以规定的进给节距增加正交于工件208的旋转轴的方向(X轴)上的工件208的旋转中心与旋转工具214的顶端部中心轴的距离Rx，由此，使旋转工具214在镜片208上描绘的轨迹不是现有那样的锯齿状，而是简单的螺线状。
在从工件208的外周侧开始磨削的情况下，当开始使旋转工具214接触以高速旋转的工件208的圆周速度很快的外周面时，不能急于将旋转工具214接触到工件208的外周面，必须首先将旋转工具214配置在稍稍离开工件208的外周面外侧的位置，使其不要接触工件208，然后，以通常的磨削进给节距使旋转工具214慢慢地移向旋转中心侧，将旋转工具214接触外周面，然后开始磨削。通常从距离工件208的外周面5mm左右的外侧起开始旋转工具214的移动，这时旋转工具214并不进行磨削，成为无效的生产时间。
在第2实施例的非球面加工方法中，通过从工件208的旋转中心起开始磨削，由于旋转工具214最初接触工件208的部分是圆周速度为0或几乎为0的旋转中心，或者旋转中心的附近，因此可以立即接触旋转工具214，只是在必须磨削的区域内移动旋转工具214来完成加工。
这样一来，通过从工件208的旋转中心或者旋转中心附近开始磨削，不必降低旋转工具214的速度，由于只是在必须加工的区域移动旋转工具214进行加工，因此比起从工件208的外周一侧开始磨削的情况，可以缩短磨削加工时间。
此外，用于加工的磨削加工数据只要对应于工件208的加工面即可，因此也可以减少磨削加工数据量。
并且，对从工件208的旋转中心开始磨削的非球面加工方法，由于从圆周速度为0或几乎为0的旋转中心开始磨削，最好也将其利用于后述加工程序内的精切削加工。并且，若为0.1～5.0mm左右的磨削量(进刀深度)，也可以直接将旋转工具214接触到工件208的旋转中心开始磨削。
此外，在磨削开始时，旋转工具214的顶端部的R部分的中心轴被配置在Y轴上，这时Y轴通过了表示在Y轴(主轴)上的工件208的旋转中心的轨迹的加工点S0，控制旋转工具214在Y轴方向的位置，使其加工与当时的旋转工具214接触的镜片加工点。在从工件208的旋转中心起朝向外侧的螺线轨迹上，通过对旋转工具214顶端的中心轴坐标连续进行定位，根据镜片的设计形状，进行成形。并且，坐标也可以用各点的绝对值或对前一个坐标点的相对值，构成用于加工的数值数据。
如前所述，第2实施例的非球面加工方法可以比实施例1更快地进行加工。
如上所述，根据本实施例，可得到如下的效果。
根据本发明的非球面加工方法、非球面成形方法以及非球面加工装置，由于不必使惯性力较大的工作台进行往复运动，可以简单地控制其只向固定方向运动，因此工作台的随动性良好，即使是凹凸高低差较大的工件208，也可以使其高速旋转，可以高质量且迅速地进行加工。
实施例3
对本发明的非球面加工方法的第3实施例，用图10进行说明。图10是表示第3实施例的非球面加工方法中的旋转工具214的概略图。图10(a)是旋转工具214的正面图，图10(b)是旋转工具214的侧面图。
在第3实施例的非球面加工方法中，在旋转工具214的圆周面的侧面上，在夹持中心的两个位置上，配置有作为刀具的铣刀215。
此外，第3实施例的非球面加工方法，与根据第1和第2实施例说明过的旋转工具214由磨具进行磨削加工的方法相同。
如上所述，根据本实施方式，即使切削加工的方式，也可以得到与第1和第2实施例同样的效果。
实施例4
用图11说明本发明的非球面加工方法的第4实施例。图11是表示第4实施例的非球面加工方法中的旋转工具214的概略图。图11(a)是旋转工具214的正面图，图11(b)是旋转工具214的侧面图。
在第4实施例的非球面加工方法中，在旋转工具214的圆周面的侧面上的一个位置上，配置有铣刀215。
此外，第4实施例的非球面加工方法，与根据第1和第2实施例说明过的旋转工具214由磨具进行磨削加工的方法相同。
如上详述那样，根据本实施方式，即使旋转工具214只有一块铣刀的方式，也可以得到与第3实施例同样的效果。
并且，本发明并不仅限于上述实施例。例如，也可以按以下方式实施。
(1)本发明的非球面加工方法也可以用来加工整个镜片208。此外，也可以用本发明的非球面加工方法加工镜片208的一部分，利用现有的法线控制加工方法加工另一部分。特别是在工件208的中心附近存在倾斜部的情况下，例如，在附有棱镜镜片的情况下，本发明的加工方法在旋转工具214处于工件208的中心侧时可能会与棱镜部发生干涉。因此，一部分采用现有的法线控制加工方法进行磨削和切削加工便成为有效的方法。
(2)本发明的非球面加工方法对镜片圆周速度较大的镜片外周部特别有效。在镜片中心部附近，由于其凹凸的差变小，即使采用现有的法线控制加工方法，其生产率也不会降低。因此，也可以在镜片外周部采用本发明的非球面加工方法，而在镜片中心附近采用法线控制加工方法。
(3)本发明的非球面加工方法不仅可应用于根据眼镜镜片规定数据的最终镜片面形状，例如，也可以应用于切削镜片外径而缩小外径的外径加工；形成近似于最终镜片面形状的自由曲面、复曲面或球面形状的粗切削加工；以及切削镜片端部的尖锐部分的倒角加工。
(4)作为工件208，代替眼镜镜片，也可以是其它镜片、或用于镜片注塑聚合的铸模等。此外，加工面并不限于凹面，也可以是凸面。

Claims (7)

1.一种非球面加工方法，包括：
被加工工件，其以旋转轴为中心旋转；以及
旋转工具，其可沿与所述工件的旋转轴相同方向和与所述工件的旋转轴正交的方向相对所述工件移动，
其特征在于，所述旋转工具在与所述工件的旋转轴正交的方向上，在从所述工件的旋转轴的中心起到所述工件的外周部止的一部分或整个区域中，以规定的进给节距沿固定方向移动，将所述工件加工为非轴对称非球面。
2.如权利要求1所述的非球面加工方法，其特征在于，
控制所述旋转工具的位置，使所述旋转工具顶端的旋转中心轴位于从所述工件加工点引出的法线方向上。
3.如权利要求1或2所述的非球面加工方法，其特征在于，
控制由所述旋转工具进行的加工，使其从这样的位置开始加工，即，在与所述工件的旋转轴正交的方向上，所述工件的旋转中心与所述旋转工具顶端之间的距离为0或接近0，或者使其从所述工件的外周边缘部与所述旋转工具顶端的距离为0或接近0的位置开始加工。
4.如权利要求1至3的任何一项所述的非球面加工方法，其特征在于，
所述旋转工具是以旋转轴为中心旋转的磨具。
5.如权利要求1至3的任何一项所述的非球面加工方法，其特征在于，
所述旋转工具是以旋转轴为中心旋转的刀具。
6.一种非球面成形方法，其特征在于，
包括：
粗加工工序，其将所述工件成形为近似于所期望形状的形状；
精加工工序，其在所述粗加工工序之后，并通过在所述工件上利用如权利要求1至5的任何一项所述的非球面加工方法进行加工，将所述工件成形为期望的形状。
7.一种非球面加工装置，其中应用了如权利要求6所述的非球面成形方法。
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