JP2000094270A

JP2000094270A - 鏡面加工方法

Info

Publication number: JP2000094270A
Application number: JP10288932A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Inada; 久稲田; Satoshi Kai; 聡甲斐
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-09-25
Filing date: 1998-09-25
Publication date: 2000-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は被工作物の加工面の表面粗さを所定の
領域毎に分類し、切削距離を削減して各領域を要求精度
で適切に加工する鏡面加工方法を提供する。【解決手段】ＮＣ加工機１０は、工具１６を回転させつ
つ被工作物Ｐの長手方向に移動させ、１ライン切削加工
すると、工具１６を短手方向に所定送りピッチで送っ
て、再度、工具１６を回転させつつ長手方向に移動させ
て被工作物Ｐの切削加工を行う。ＮＣ加工機１０は、被
工作物Ｐの加工面をピッチ方向で、高精度な加工精度の
要求される有効範囲Ａａと高精度な加工精度の要求され
ない非有効範囲Ａｂとに区分して、切削距離と形状精度
との関係及び切削距離と表面粗さとの関係を把握し、こ
の関係と切削距離の計算式を用いて、有効範囲Ａａ内が
所望の加工精度に仕上げられる切削距離に収まるように
加工条件をプログラムで自動算出して設定して、加工を
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鏡面加工方法に関
し、詳細には、被工作物の加工面に要求される表面粗さ
をその領域毎に分類して切削距離を削減し、各領域の表
面粗さを要求される精度で適切に加工しつつ生産性の良
好な鏡面加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、被行作物の切削加工において
は、被工作物が回転軸を有する場合には、例えば、図９
及び図１０に示すように、２軸制御のＮＣ加工機１を用
いて被工作物Ｐの回転軸を加工機１の主軸２に一致させ
て図示しない押さえ軸により固定し、主軸２を回転させ
ながら工具３をＮＣ制御して加工して、被工作物Ｐを所
望の形状に切削加工する。すなわち、加工機１は、その
Ｚ軸テーブル４に回転駆動される主軸２が取り付けられ
ており、そのＸ軸テーブル５に工具３が取り付けられて
いる。ＮＣ加工機１は、Ｚ軸テーブル４及びＸ軸テーブ
ル５を図９に矢印で示す方向に移動させつつ、主軸２に
より被工作物Ｐを図１０に矢印で示す方向に回転させ
て、工具３により被工作物Ｐを鏡面加工する。

【０００３】この２軸制御のＮＣ加工機１を用いて被工
作物Ｐを加工する場合には、被工作物Ｐの幅をＨ、被工
作物Ｐの長さをＬ、工具３の送り量をｆｐとしたとき、
切削距離ＣＬは、次式で求めることができる。

【０００４】ＣＬ＝Ｗ×Ｌ／ｆｐ例えば、Ｗ＝１０ｍｍ、Ｌ＝２００ｍｍ、ｆｐ＝０．０
３ｍｍとしたとき、切削距離ＣＬは、ＣＬ＝１０×２００／０．０３／１０００≒６７ｍである。

【０００５】ところが、被工作物が回転軸を有さない形
状の場合には、２軸制御のＮＣ加工機では、適切に加工
することができないため、図１に示すようなＸＹＺの３
軸制御のＮＣ加工機１０を用いて加工を行う。

【０００６】３軸制御のＮＣ加工機１０は、Ｘ軸テーブ
ル１１、Ｙ軸テーブル１２及びＺ軸テーブル１３を備え
ており、各テーブル１１、１２、１３は、図１に矢印で
示す各軸方向に移動制御される。

【０００７】Ｘ軸テーブル１１上には、被工作物Ｐが固
定され、Ｙ軸テーブル１２には、工具スピンドル１４が
固定されている。工具スピンドル１４の先端には、工具
ホルダー１５が取り付けられ、工具ホルダー１５には、
工具１６が固定される。工具スピンドル１４は、工具ホ
ルダー１５を介して工具１６を工具スピンドル１４の回
転軸回りに回転させる。

【０００８】３軸制御のＮＣ加工機１０は、工具スピン
ドル１４により工具１６を回転させながら、Ｘ−Ｚ軸の
同時２軸制御により被工作物Ｐの１ラインを加工し、次
に、Ｙ軸テーブル１１を制御して、工具１６をＹ軸方向
に所定の送りピッチ量だけ送って次のラインを同様に加
工する。３軸制御のＮＣ加工機１０は、この工程を繰り
返すことにより被工作物Ｐの加工面全面を切削加工す
る、いわゆるフライカット加工を行う。

【０００９】このときの切削距離は、切削形状が平面の
場合、次の式により近似的に簡単に求めることができ
る。

【００１０】ＣＬ＝ｅ×Ｎ×Ｌ／ｆ×Ｗ／ｐここで、ｅは、工具１６の１回転あたりの切削長さ、Ｎ
は、工具１６の回転数、Ｌは、被工作物ＰのＸ軸方向の
加工面の１ライン長さ、ｆは、工具１６のライン方向へ
の送り速度、Ｗは、被工作物Ｐの加工面のＹ軸方向の長
さ、ｐは、Ｙ軸方向への１回当たりの送り量である。

【００１１】ここで、例えば、上記被工作物Ｐが回転軸
を有する場合に掲げた例と同様に、Ｗ＝１０ｍｍ、Ｌ＝
２００ｍｍ、ｆｐ＝０．０３ｍｍとして、ｅ＝０．５、
Ｎ＝６０００、ｐ＝ｆｐ、ｆ＝１００の場合の切削距離
ＣＬを上記式から計算すると、ＣＬ＝２０００ｍとな
り、被工作物Ｐが回転軸を有さない形状の場合に、３軸
制御のＮＣ加工機１０で加工すると、切削距離ＣＬは、
被工作物Ｐを回転させて加工したときの切削距離ＣＬの
約３０倍の切削距離ＣＬを加工することになる。すなわ
ち、被工作物Ｐを回転させない場合には、被工作物Ｐを
回転させた場合に比較して、工具１６の摩耗が著しく促
進され、所望の形状精度および表面粗さが得られないこ
とになる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の鏡面加工技術にあっては、被工作物が回転軸
を有さない形状の被工作物を、その加工面の全面を同じ
加工精度で加工していたため、上述のように、被工作物
を回転させて加工したときの約３０倍の切削距離を加工
することになり、被工作物を回転させた場合に比較し
て、工具の摩耗が著しく促進され、意図する形状精度及
び表面粗さを得ることができないという問題があった。

【００１３】そこで、請求項１記載の発明は、回転工具
を被工作物に接触させつつ所定の軸心の周りに回転させ
ながら所定の軌跡上を所定の送り量で移動させて１ライ
ンの加工を行い、次に、当該ライン方向と直交する方向
であるピッチ方向に所定の送りピッチ量だけ工具を送っ
て次のラインの加工を行う加工処理を順次行って、被工
作物に３次元自由曲面を加工するに際して、ピッチ方向
で被工作物の加工表面を複数の表面粗さの領域に領域区
分する状態で加工することにより、工具の切削距離を削
減して、工具の劣化を抑制し、被工作物の高精度に加工
を行う必要のある領域と精度がそれほど要求されない領
域とを領域区分して、高精度に加工を行う必要のある領
域を所望の高精度に加工を行うことができるとともに、
加工時間を短縮して、生産性を向上させることのできる
鏡面加工方法を提供することを目的としている。

【００１４】請求項２記載の発明は、ピッチ方向への工
具の送りピッチ量を変化させて被工作物の加工表面の表
面粗さを変化させることにより、被工作物の高精度に加
工を行う必要のある領域での工具の送りピッチ量を細か
く、精度がそれほど要求されない領域での工具の送りピ
ッチ量を粗くし、工具の劣化を抑制して、高精度に加工
を行う必要のある領域を所望の高精度に加工を行うこと
ができるとともに、加工時間を短縮して、生産性を向上
させることのできる鏡面加工方法を提供することを目的
としている。

【００１５】請求項３記載の発明は、ライン方向への工
具の送り量を変化させて表面粗さを変化させることによ
り、被工作物の高精度に加工を行う必要のある領域での
工具の送り量を細かく、精度がそれほど要求されない領
域での工具の送り量を粗くして、工具の劣化を抑制し、
高精度に加工を行う必要のある領域を所望の高精度に加
工を行うことができるとともに、加工時間を短縮して、
生産性を向上させることのできる鏡面加工方法を提供す
ることを目的としている。

【００１６】請求項４記載の発明は、工具として、その
刃先が円弧形状であり、当該円弧の形状精度が０．１μ
ｍ以下の単結晶ダイヤモンド工具を使用することによ
り、加工鏡面のピッチ方向での形状精度をより一層向上
させることのできる鏡面加工方法を提供することを目的
としている。

【００１７】請求項５記載の発明は、工具の回転半径、
回転数、送り速度、工具による被工作物への切り込み
量、ピッチ方向への工具の送りピッチ量及び工具の回転
径等から算出される工具による被工作物の切削距離と被
工作物の寸法から表面粗さを生じさせる加工条件を設定
して、当該加工条件で加工を行うことにより、切削距離
と加工精度から適切に加工条件を算出して、工具の劣化
をより一層適切に抑制し、高精度に加工を行う必要のあ
る領域を所望の高精度により一層適切に加工を行うこと
ができるとともに、加工時間を短縮して、生産性をより
一層向上させることのできる鏡面加工方法を提供するこ
とを目的としている。

【００１８】請求項６記載の発明は、工具の回転半径、
回転数、送り速度、工具による被工作物への切り込み
量、ピッチ方向への工具の送りピッチ量、被工作物の寸
法が数値入力されると、当該数値入力に応じて被工作物
の表面粗さを生じさせる加工条件を自動算出するプログ
ラムにより、加工条件を算出して、被工作物の加工を行
うことにより、切削距離と加工精度から適切に加工条件
を数値入力するだけで自動算出して、工具の劣化をより
一層適切に抑制し、高精度に加工を行う必要のある領域
を所望の高精度により一層適切に加工を行うことができ
るとともに、加工時間を短縮して、生産性をより一層向
上させることのできる利用性の良好な鏡面加工方法を提
供することを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の鏡
面加工方法は、回転工具を被工作物に接触させつつ所定
の軸心の周りに回転させながら所定の軌跡上を所定の送
り量で移動させて１ラインの加工を行い、次に、当該ラ
イン方向と直交する方向であるピッチ方向に所定の送り
ピッチ量だけ前記工具を送って次のラインの加工を行う
加工処理を順次行って、前記被工作物に３次元自由曲面
を加工する鏡面加工方法において、前記ピッチ方向で前
記被工作物の加工表面を複数の表面粗さの領域に領域区
分する状態で加工することにより、上記目的を達成して
いる。

【００２０】上記構成によれば、回転工具を被工作物に
接触させつつ所定の軸心の周りに回転させながら所定の
軌跡上を所定の送り量で移動させて１ラインの加工を行
い、次に、当該ライン方向と直交する方向であるピッチ
方向に所定の送りピッチ量だけ工具を送って次のライン
の加工を行う加工処理を順次行って、被工作物に３次元
自由曲面を加工するに際して、ピッチ方向で被工作物の
加工表面を複数の表面粗さの領域に領域区分する状態で
加工するので、工具の切削距離を削減して、工具の劣化
を抑制することができ、被工作物の高精度に加工を行う
必要のある領域と精度がそれほど要求されない領域とを
領域区分して、高精度に加工を行う必要のある領域を所
望の高精度に加工を行うことができるとともに、加工時
間を短縮して、生産性を向上させることができる。

【００２１】この場合、例えば、請求項２に記載するよ
うに、前記鏡面加工方法は、前記ピッチ方向への前記工
具の送りピッチ量を変化させて前記表面粗さを変化させ
てもよい。

【００２２】上記構成によれば、ピッチ方向への工具の
送りピッチ量を変化させて被工作物の加工表面の表面粗
さを変化させるので、被工作物の高精度に加工を行う必
要のある領域での工具の送りピッチ量を細かく、精度が
それほど要求されない領域での工具の送りピッチ量を粗
くして、工具の劣化を抑制することができ、高精度に加
工を行う必要のある領域を所望の高精度に加工を行うこ
とができるとともに、加工時間を短縮して、生産性を向
上させることができる。

【００２３】また、例えば、請求項３に記載するよう
に、前記鏡面加工方法は、前記ライン方向への前記工具
の送り量を変化させて前記表面粗さを変化させてもよ
い。

【００２４】上記構成によれば、ライン方向への工具の
送り量を変化させて表面粗さを変化させるので、被工作
物の高精度に加工を行う必要のある領域での工具の送り
量を細かく、精度がそれほど要求されない領域での工具
の送り量を粗くして、工具の劣化を抑制することがで
き、高精度に加工を行う必要のある領域を所望の高精度
に加工を行うことができるとともに、加工時間を短縮し
て、生産性を向上させることができる。

【００２５】さらに、例えば、請求項４に記載するよう
に、前記工具は、その刃先が円弧形状であり、当該円弧
の形状精度が０．１μｍ以下の単結晶ダイヤモンド工具
であってもよい。

【００２６】上記構成によれば、工具として、その刃先
が円弧形状であり、当該円弧の形状精度が０．１μｍ以
下の単結晶ダイヤモンド工具を使用しているので、加工
鏡面のピッチ方向での形状精度をより一層向上させるこ
とができる。

【００２７】また、例えば、請求項５に記載するよう
に、前記鏡面加工方法は、前記工具の回転半径、回転
数、送り速度、前記工具による前記被工作物への切り込
み量、前記ピッチ方向への前記工具の送りピッチ量及び
前記工具の回転径等から算出される前記工具による前記
被工作物の切削距離と前記被工作物の寸法から前記表面
粗さを生じさせる加工条件を設定して、当該加工条件で
前記加工を行ってもよい。

【００２８】上記構成によれば、工具の回転半径、回転
数、送り速度、工具による被工作物への切り込み量、ピ
ッチ方向への工具の送りピッチ量及び工具の回転径等か
ら算出される工具による被工作物の切削距離と被工作物
の寸法から表面粗さを生じさせる加工条件を設定して、
当該加工条件で加工を行うので、切削距離と加工精度か
ら適切に加工条件を算出して、工具の劣化をより一層適
切に抑制することができ、高精度に加工を行う必要のあ
る領域を所望の高精度により一層適切に加工を行うこと
ができるとともに、加工時間を短縮して、生産性をより
一層向上させることができる。

【００２９】さらに、例えば、請求項６に記載するよう
に、前記鏡面加工方法は、前記工具の回転半径、回転
数、送り速度、前記工具による前記被工作物への切り込
み量、前記ピッチ方向への前記工具の送りピッチ量、前
記被工作物の寸法が数値入力されると、当該数値入力に
応じて前記被工作物の前記表面粗さを生じさせる加工条
件を自動算出するプログラムにより、前記加工条件を算
出して、前記被工作物の加工を行ってもよい。

【００３０】上記構成によれば、工具の回転半径、回転
数、送り速度、工具による被工作物への切り込み量、ピ
ッチ方向への工具の送りピッチ量、被工作物の寸法が数
値入力されると、当該数値入力に応じて被工作物の表面
粗さを生じさせる加工条件を自動算出するプログラムに
より、加工条件を算出して、被工作物の加工を行うの
で、切削距離と加工精度から適切に加工条件を数値入力
するだけで自動算出して、工具の劣化をより一層適切に
抑制することができ、高精度に加工を行う必要のある領
域を所望の高精度により一層適切かつ簡単に加工を行う
ことができるとともに、加工時間を短縮して、生産性を
より一層簡単に向上させることができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるか
ら、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本
発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもので
はない。

【００３２】図１〜図８は、本発明の鏡面加工方法の一
実施の形態を示す図であり、図１は、本発明の鏡面加工
方法の一実施の形態の鏡面加工方法の適用されるＸＹＺ
の３軸制御のＮＣ加工機の斜視図である。

【００３３】なお、図１は、上記従来の説明で利用した
ＮＣ加工機１０の斜視図であり、本実施の形態の説明に
おいては、上記従来の説明で用いた符号をそのまま用い
て、説明する。

【００３４】図１において、３軸制御のＮＣ加工機１０
は、Ｘ軸テーブル１１、Ｙ軸テーブル１２及びＺ軸テー
ブル１３を備えており、各テーブル１１、１２、１３
は、図示しない制御部により、図１に矢印で示す各軸方
向に移動制御される。

【００３５】Ｘ軸テーブル１１上には、被工作物Ｐが固
定され、被工作物Ｐは、例えば、金型の鏡面駒等であ
る。

【００３６】Ｙ軸テーブル１２には、工具スピンドル１
４が固定されている。工具スピンドル１４の先端には、
工具ホルダー１５が取り付けられ、工具ホルダー１５に
は、工具１６が固定される。

【００３７】工具１６としては、例えば、図２に示すよ
うな単結晶ダイヤモンド工具１６ａが用いられ、工具ス
ピンドル１４は、工具ホルダー１５を介して単結晶ダイ
ヤモンド工具１６ａを工具スピンドル１４の回転軸回り
に回転させる。

【００３８】単結晶ダイヤモンド工具１６ａは、図２に
示すように、例えば、その刃先が半径ｒが５ｍｍの円弧
形状に形成され、刃先輪郭形状精度は、０．１μｍ以下
である。

【００３９】３軸制御のＮＣ加工機１０は、工具スピン
ドル１４により工具１６（単結晶ダイヤモンド工具１６
ａ）を回転させながら、Ｘ−Ｚ軸の同時２軸制御により
被工作物Ｐの１ラインを加工し、次に、Ｙ軸テーブル１
１を制御して、工具１６をＹ軸方向に送って次のライン
を同様に加工する。３軸制御のＮＣ加工機１０は、この
工程を繰り返すことにより被工作物Ｐの加工面全面を切
削加工する、いわゆるフライカット加工を行う。

【００４０】このときの切削距離は、切削形状が平面の
場合には、従来の説明でも記載したように、次の式によ
り近似的に簡単に求めることができる。

【００４１】ＣＬ＝ｅ×Ｎ×Ｌ／ｆ×Ｗ／ｐ・・・（１）ここで、ｅは、工具１６の１回転あたりの切削長さ、Ｎ
は、工具１６の回転数、Ｌは、被工作物ＰのＸ軸方向の
加工面の１ライン長さ、ｆは、工具１６のライン方向へ
の送り速度、Ｗは、被工作物Ｐの加工面のＹ軸方向の長
さ、ｐは、Ｙ軸方向への１回当たりの送り量である。

【００４２】また、上記工具１６の１回転あたりの切削
長さｅは、図３に示すように、工具１６の回転半径を
Ｒ、切削角度をθ、切り込み量をｄとしたとき、次式で
与えられる。

【００４３】ｅ＝Ｒ×θ・・・（２） θ＝ｃｏｓ^-1（（Ｒ−ｄ）／Ｒ）さらに、被工作物Ｐに加工する加工面が非鏡面形状であ
る場合には、１ラインの切削長さＬは、一般的に次式に
より近似的に切削長さＺ（ｘ）を求めて、上記式の１ラ
インの切削長さＬに代入することにより、得ることがで
きる。

【００４４】Ｚ（ｘ）＝Ｃ_moｘ²／［１＋｛１−（１＋Ｋ）Ｃ² _moｘ²｝^1/2］＋Ａ₁ ＋Ａ₂ｘ²＋Ａ₃ｘ³＋・・・・・・（３）ここで、Ｃ_moは、非球面形状ラインの曲率、ｘは、ライ
ン方向の変数、Ａ及びＫは、係数である。

【００４５】次に、本実施の形態の作用を説明する。本
実施の形態の３軸制御のＮＣ加工機１０を使用した鏡面
加工方法は、被工作物Ｐの加工面全面を同じ加工精度で
加工するのではなく、加工面を当該被工作物Ｐにとって
必要とされる加工精度で領域区分して、当該必要な加工
精度で加工を行うところにその特徴がある。

【００４６】いま、３軸制御のＮＣ加工機１０により金
型の鏡面駒を被工作物Ｐとして切削加工するものとし
て、以下説明する。

【００４７】すなわち、被工作物Ｐは、その加工面の全
てが均一な精度で切削する必要があるとは限らず、一般
に、高精度な加工を必要とする領域（有効領域）と、加
工精度として有効領域ほどの精度を必要としない領域
（非有効領域）と、がある。例えば、被工作物Ｐが金型
の鏡面駒の場合、鏡面駒は、成型時の樹脂の変形が成形
品の重要な成形型に影響を及ぼす領域である成形品の必
要な領域（有効領域）と、成形品の必要な領域にかから
ないように余裕を持たせた領域（非有効領域）と、が存
在し、例えば、鏡面駒のレンズ面にあたる領域は、有効
領域として高精度に加工する必要があるが、レンズ面以
外の領域は、非有効領域として、レンズ面ほどの加工精
度を必要としない。

【００４８】そこで、本実施の形態のＮＣ加工機１０
は、図４に矢印で示すように、被工作物Ｐを工具１６
（単結晶ダイヤモンド工具１６ａ）を回転させつつ長手
方向に移動させて１ラインの切削加工を行うと、工具１
６を短手方向（ピッチ方向）に所定送りピッチで送っ
て、再度、工具１６を回転させつつ長手方向に移動させ
て切削加工を行うが、このとき、短手方向で有効領域と
非有効領域において加工精度を変化させる。

【００４９】すなわち、本実施の形態のＮＣ加工機１０
で加工を行う場合、まず、切削距離と形状精度との関係
及び切削距離と表面粗さとの関係を把握する。この関係
と上記切削距離の計算式を用いて有効領域内が所望の加
工精度に仕上げられる切削距離に収まるように加工条件
を設定する。

【００５０】この加工条件の設定においては、ＮＣ加工
機１０は、予めその制御部にプログラムが格納されてお
り、上記式（１）、式（２）あるいは式（３）で用いる
条件、例えば、工具１６の１回転あたりの切削長さｅ、
工具１６の回転数Ｎ、被工作物ＰのＸ軸方向の加工面の
１ライン長さＬ、工具１６のライン方向への送り速度
ｆ、被工作物Ｐの加工面のＹ軸方向の長さＷ、Ｙ軸方向
への１回当たりの送り量ｐ、工具１６の回転半径Ｒ、切
り込み量ｄ及び工具半径ｒを数値入力すると、プログラ
ムにより加工条件の設定を自動的に演算する。

【００５１】この加工条件の設定では、上述のように、
切削距離と形状精度との関係及び切削距離と表面粗さと
の関係からプログラムが作成されている。例えば、工具
１６が単結晶ダイヤモンド工具１６ａで、刃先形状が円
弧で、その形状精度が０．１μｍ以下の半径５ｍｍのも
のである場合、切削距離と被工作物Ｐの加工面の形状精
度は、図５に示すような関係にあり、同様の条件で切削
距離と表面粗さとは、図６に示すような関係にある。

【００５２】例えば、Ｌ＝２００ｍｍ、Ｗ＝１２ｍｍ、
被工作物Ｐの有効領域の短手方向の長さが８ｍｍの鏡面
駒を、表面粗さ０．０７μｍ以内に仕上げる場合、図６
から分かるように、切削距離を３５００ｍ以内に抑える
必要がある。

【００５３】ところが、被工作物Ｐの加工面全面を同じ
精度で加工を行う従来の鏡面加工方法では、上記式
（１）〜（３）から算出すると、切削距離が４５００ｍ
以上となり、図６から分かるように、必要な表面粗さで
ある０．０７を得ることができない。

【００５４】そこで、本実施の形態の鏡面加工方法で
は、上述のように、被工作物Ｐの加工面が、高精度に加
工を必要とする領域（有効領域）と、加工精度として有
効領域ほどの精度を必要としない領域（非有効領域）
と、があることに着目して、図７に示すように、被工作
物Ｐの加工面を、工具１６を送るライン方向（長手方
向）に対して直交する方向（短手方向）であるピッチ方
向において、高精度の加工の要求される有効領域Ａａと
非有効領域Ａｂとに区分し、有効領域Ａａの範囲を表面
粗さ０．０７μｍ内に、非有効領域Ａｂの範囲を表面粗
さ０．１以上という条件を設定して、上記プログラムを
使用して計算させて加工条件を決定し、加工を行う。

【００５５】例えば、工具１６として刃先形状が円弧で
その形状精度が０．１μｍ以下の半径５ｍｍの単結晶ダ
イヤモンド工具１６ａを使用して、有効領域Ａａ内にお
いては、短手方向（ピッチ方向）の送り量である送りピ
ッチＰを０．０４ｍｍ、工具１６ａの送り速度ｆを５０
ｍｍ／ｍｉｎとし、非有効領域Ａｂにおいては、送りピ
ッチＰを０．０８ｍｍ、送り速度ｆを１００ｍｍ／ｍｉ
ｎとし、その他の加工条件を同じにして加工を行う。

【００５６】この条件でＮＣ加工機１０により被工作物
Ｐの加工を行うと、その切削距離は、２７００ｍ程度に
抑えることができるとともに、図７のＣｐの位置で短手
方向に切断してその表面粗さを見てみると、図８に示す
ように、有効領域Ａａでは、所望の高精度な表面粗さの
加工を行うことができ、非有効領域Ａｂでは、有効領域
Ａａよりも粗い所望の表面粗さの加工を行うことができ
る。

【００５７】このように、本実施の形態によれば、被工
作物Ｐに３次元自由曲面を加工するに際して、ピッチ方
向で被工作物Ｐの加工表面を複数の表面粗さの領域に領
域区分する状態で加工している。

【００５８】したがって、工具１６の切削距離を削減し
て、工具１６の劣化を抑制することができ、被工作物Ｐ
の高精度に加工を行う必要のある領域（有効領域Ａａ）
と精度がそれほど要求されない領域（非有効領域Ａｂ）
とを領域区分して、高精度に加工を行う必要のある有効
領域Ａａを所望の高精度に加工を行うことができるとと
もに、加工時間を短縮して、生産性を向上させることが
できる。

【００５９】この場合、ピッチ方向への工具１６の送り
ピッチ量を変化させて被工作物Ｐの加工表面の表面粗さ
を変化させ、また、ライン方向への工具１６の送り量を
変化させて、表面粗さを変化させて、被工作物Ｐの加工
表面の表面粗さを変化させている。

【００６０】したがって、被工作物Ｐの高精度に加工を
行う必要のある領域での工具Ｐの送りピッチ量を細か
く、精度がそれほど要求されない領域での工具１６の送
りピッチ量を粗くして、工具１６の劣化を抑制すること
ができ、高精度に加工を行う必要のある領域を所望の高
精度に加工を行うことができるとともに、加工時間を短
縮して、生産性を向上させることができる。

【００６１】さらに、本実施の形態では、工具１６とし
て、その刃先が円弧形状であり、当該円弧の形状精度が
０．１μｍ以下の単結晶ダイヤモンド工具１６ａを使用
している。

【００６２】したがって、加工鏡面のピッチ方向での形
状精度をより一層向上させることができる。

【００６３】また、本実施の形態のＮＣ加工機１０は、
工具１６の回転半径、回転数、送り速度、工具１６によ
る被工作物Ｐへの切り込み量、ピッチ方向への工具１６
の送りピッチ量及び工具１６の回転径等から算出される
工具１６による被工作物Ｐの切削距離と被工作物Ｐの寸
法から表面粗さを生じさせる加工条件を設定して、当該
加工条件で加工を行っている。

【００６４】したがって、切削距離と加工精度から適切
に加工条件を算出して、工具１６の劣化をより一層適切
に抑制することができ、高精度に加工を行う必要のある
領域を所望の高精度により一層適切に加工を行うことが
できるとともに、加工時間を短縮して、生産性をより一
層向上させることができる。

【００６５】さらに、本実施の形態のＮＣ加工機１０
は、工具１６の回転半径、回転数、送り速度、工具１６
による被工作物Ｐへの切り込み量、ピッチ方向への工具
１６の送りピッチ量、被工作物Ｐの寸法が数値入力され
ると、当該数値入力に応じて被工作物Ｐの表面粗さを生
じさせる加工条件を自動算出するプログラムにより、加
工条件を算出して、被工作物Ｐの加工を行っている。

【００６６】したがって、切削距離と加工精度から適切
に加工条件を数値入力するだけで自動算出して、工具１
６の劣化をより一層適切に抑制することができ、高精度
に加工を行う必要のある領域を所望の高精度により一層
適切かつ簡単に加工を行うことができるとともに、加工
時間を短縮して、生産性をより一層簡単に向上させるこ
とができる。

【００６７】なお、上記加工条件で送り速度ｆを上げる
と、工具１６の送り方向の粗さ／うねり成分が大きくな
り、形状精度も劣化することとなる。したがって、有効
領域Ａａの範囲内においては、工具１６の送り速度ｆ
は、低速の方が良好な精度の加工を行うことができる。

【００６８】以上、本発明者によってなされた発明を好
適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。

【００６９】

【発明の効果】請求項１記載の発明の鏡面加工方法によ
れば、回転工具を被工作物に接触させつつ所定の軸心の
周りに回転させながら所定の軌跡上を所定の送り量で移
動させて１ラインの加工を行い、次に、当該ライン方向
と直交する方向であるピッチ方向に所定の送りピッチ量
だけ工具を送って次のラインの加工を行う加工処理を順
次行って、被工作物に３次元自由曲面を加工するに際し
て、ピッチ方向で被工作物の加工表面を複数の表面粗さ
の領域に領域区分する状態で加工するので、工具の切削
距離を削減して、工具の劣化を抑制することができ、被
工作物の高精度に加工を行う必要のある領域と精度がそ
れほど要求されない領域とを領域区分して、高精度に加
工を行う必要のある領域を所望の高精度に加工を行うこ
とができるとともに、加工時間を短縮して、生産性を向
上させることができる。

【００７０】請求項２記載の発明の鏡面加工方法によれ
ば、ピッチ方向への工具の送りピッチ量を変化させて被
工作物の加工表面の表面粗さを変化させるので、被工作
物の高精度に加工を行う必要のある領域での工具の送り
ピッチ量を細かく、精度がそれほど要求されない領域で
の工具の送りピッチ量を粗くして、工具の劣化を抑制す
ることができ、高精度に加工を行う必要のある領域を所
望の高精度に加工を行うことができるとともに、加工時
間を短縮して、生産性を向上させることができる。

【００７１】請求項３記載の発明の鏡面加工方法によれ
ば、ライン方向への工具の送り量を変化させて表面粗さ
を変化させるので、被工作物の高精度に加工を行う必要
のある領域での工具の送り量を細かく、精度がそれほど
要求されない領域での工具の送り量を粗くして、工具の
劣化を抑制することができ、高精度に加工を行う必要の
ある領域を所望の高精度に加工を行うことができるとと
もに、加工時間を短縮して、生産性を向上させることが
できる。

【００７２】請求項４記載の発明の鏡面加工方法によれ
ば、工具として、その刃先が円弧形状であり、当該円弧
の形状精度が０．１μｍ以下の単結晶ダイヤモンド工具
を使用しているので、加工鏡面のピッチ方向での形状精
度をより一層向上させることができる。

【００７３】請求項５記載の発明の鏡面加工方法によれ
ば、工具の回転半径、回転数、送り速度、工具による被
工作物への切り込み量、ピッチ方向への工具の送りピッ
チ量及び工具の回転径等から算出される工具による被工
作物の切削距離と被工作物の寸法から表面粗さを生じさ
せる加工条件を設定して、当該加工条件で加工を行うの
で、切削距離と加工精度から適切に加工条件を算出し
て、工具の劣化をより一層適切に抑制することができ、
高精度に加工を行う必要のある領域を所望の高精度によ
り一層適切に加工を行うことができるとともに、加工時
間を短縮して、生産性をより一層向上させることができ
る。

【００７４】請求項６記載の発明の鏡面加工方法によれ
ば、工具の回転半径、回転数、送り速度、工具による被
工作物への切り込み量、ピッチ方向への工具の送りピッ
チ量、被工作物の寸法が数値入力されると、当該数値入
力に応じて被工作物の表面粗さを生じさせる加工条件を
自動算出するプログラムにより、加工条件を算出して、
被工作物の加工を行うので、切削距離と加工精度から適
切に加工条件を数値入力するだけで自動算出して、工具
の劣化をより一層適切に抑制することができ、高精度に
加工を行う必要のある領域を所望の高精度により一層適
切かつ簡単に加工を行うことができるとともに、加工時
間を短縮して、生産性をより一層簡単に向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鏡面加工方法の一実施の形態を適用し
た３軸制御のＮＣ加工機の斜視図。

【図２】図１のＮＣ加工機に取り付けられる工具の拡大
正面図。

【図３】図１のＮＣ加工機による切削距離計算用のＮＣ
加工機の工具部分と被工作物のモデル図。

【図４】図１のＮＣ加工機による被工作物の加工手順を
示す図。

【図５】図１のＮＣ加工機による切削長と形状精度との
関係を示す図。

【図６】図１のＮＣ加工機による切削長と表面粗さとの
関係を示す図。

【図７】被工作物の加工面を有効領域と非有効領域を区
分して示す正面図。

【図８】図７の被工作物のＣｐ面の表面粗さを示す図。

【図９】２軸制御のＮＣ加工機の平面図。

【図１０】図９の２軸制御のＮＣ加工機に取り付けられ
ている被工作物の右側面図。

【符号の説明】

１０ＮＣ加工機１１Ｘ軸テーブル１２Ｙ軸テーブル１３Ｚ軸テーブル１４工具スピンドル１５工具ホルダー１６工具１６ａ単結晶ダイヤモンド工具Ｐ被工作物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転工具を被工作物に接触させつつ所定の
軸心の周りに回転させながら所定の軌跡上を所定の送り
量で移動させて１ラインの加工を行い、次に、当該ライ
ン方向と直交する方向であるピッチ方向に所定の送りピ
ッチ量だけ前記工具を送って次のラインの加工を行う加
工処理を順次行って、前記被工作物に３次元自由曲面を
加工する鏡面加工方法において、前記ピッチ方向で前記
被工作物の加工表面を複数の表面粗さの領域に領域区分
する状態で加工することを特徴とする鏡面加工方法。
【請求項２】前記鏡面加工方法は、前記ピッチ方向への
前記工具の送りピッチ量を変化させて前記表面粗さを変
化させることを特徴とする請求項１記載の鏡面加工方
法。
【請求項３】前記鏡面加工方法は、前記ライン方向への
前記工具の送り量を変化させて前記表面粗さを変化させ
ることを特徴とする請求項１記載の鏡面加工方法。
【請求項４】前記工具は、その刃先が円弧形状であり、
当該円弧の形状精度が０．１μｍ以下の単結晶ダイヤモ
ンド工具であることを特徴とする請求項１から請求項３
のいずれかに記載の鏡面加工方法。
【請求項５】前記鏡面加工方法は、前記工具の回転半
径、回転数、送り速度、前記工具による前記被工作物へ
の切り込み量、前記ピッチ方向への前記工具の送りピッ
チ量及び前記工具の回転径等から算出される前記工具に
よる前記被工作物の切削距離と前記被工作物の寸法から
前記表面粗さを生じさせる加工条件を設定して、当該加
工条件で前記加工を行うことを特徴とする請求項１から
請求項４のいずれかに記載の鏡面加工方法。
【請求項６】前記鏡面加工方法は、前記工具の回転半
径、回転数、送り速度、前記工具による前記被工作物へ
の切り込み量、前記ピッチ方向への前記工具の送りピッ
チ量、前記被工作物の寸法が数値入力されると、当該数
値入力に応じて前記被工作物の前記表面粗さを生じさせ
る加工条件を自動算出するプログラムにより、前記加工
条件を算出して、前記被工作物の加工を行うことを特徴
とする請求項５記載の鏡面加工方法。