JP2001038501A - レンズ成形用金型の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】低コストでかつ短時間でレンズ成形用金型を製
造することのできるレンズ成形用金型の製造方法を得
る。 【解決手段】ジググラインダー等を用いた研削加工に替
えて、粒径１μｍ以下のｃＢＮを焼結させた刃先強度の
強いチップ２１を設けたバイト２を使用して、精密切削
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】本発明はレンズ成形用金型の
中子を切削加工、特に精密切削加工で製造する方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、レンズ成形用金型の中子の材
料としては、１３Ｃｒ系含Ｍｏステンレス鋼であるＳU
Ｓ４２０Ｊ２改良型が広く用いられており、所望の金型
形状である球面または非球面形状を、機械加工によって
創成している。通常前記金型の機械加工は、まずＮＣ旋
盤等による切削加工を行い、次にジググラインダー等に
よる研削加工、最後に仕上げ加工として研磨加工を行っ
ていた。

【０００３】しかし、ジググラインダーによる研削加工
では、特に凹面加工において、被加工物の凹面中心部に
放射状の模様が残ってしまったり、回転中心部に形成さ
れる加工できない部分いわゆる、「へそ」を低減させるた
めに、研削冶具の取りつけ、段取り時間を含めた加工時
間に長時間を要していた。また、より高精度な加工を要
求される場合には、あらかじめ機械加工で所望の形状に
加工した金型母材の上に、さらに無電解ニッケルメッキ
を数十μｍ付け、その上から単結晶ダイヤモンドバイト
を用いた超精密旋盤による鏡面切削加工を行い、さらに
研磨加工を行って金型を製作していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の技術においては、切削加工や研削加工の形
状精度や面粗さにある程度の限界があるために、前記加
工不具合部を後工程の研磨工程で修正加工する時間が長
くなってしまい、その結果、製造コストが高くなるとい
った問題があった。

【０００５】また、単結晶ダイヤモンドバイトの鏡面切
削加工では、確かに形状精度や面粗さに関して高精度に
超精密加工ができるが、前記単結晶ダイヤモンドバイト
は、加工材料に鉄系を用いると鉄と反応してしまった
り、加工時の摩擦熱によりダイヤモンドバイトのシャー
プな切れ刃形状を維持できずにチッピングを起こす等、
耐久性が悪いという問題もあった。さらに、基材に無電
解ニッケルメッキを用いる方法では、無電解ニッケルメ
ッキ加工費が高く、その後の切削加工に用いる単結晶ダ
イヤモンドバイトそのものも高価であるといった問題も
あった。

【０００６】そこで本発明は、低コストでかつ短時間で
レンズ成形用金型を製造することのできるレンズ成形用
金型の製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決し目的を
達成するために、発明者は通常の切削加工は除去量が大
きいために高精度な加工には向いていないが、ｃＢＮバ
イトを用いて前記切削除去量を研削加工と同程度まで少
なくすることにより、加工精度が格段に向上することに
着目した。すなわち、請求項１に記載の発明に係わるレ
ンズ成形用金型の製造方法では、レンズ成形用中子の切
削加工工具として、単結晶または多結晶の立方晶窒化硼
素（ｃＢＮ）砥粒と結合材からなる切削工具を用いて、
微小切り込み切削加工することを特徴としている。

【０００８】また、請求項２に記載の発明に係わるレン
ズ成形用金型の製造方法では、請求項１に記載のレンズ
成形用金型の製造方法において、ｃＢＮの平均粒径が１
μｍ以下の切削工具を用いることを特徴としている。請
求項３に記載の発明に係わるレンズ成形用金型の製造方
法では、請求項１または請求項２に記載のレンズ成形用
金型の製造方法において、結合材にセラミックスを用い
ることを特徴としている。

【０００９】さらに、請求項４に記載の発明に係わるレ
ンズ成形用金型の製造方法では、請求項１から請求項３
のいずれかに記載のレンズ成形用金型の製造方法におい
て、微小切り込み切削加工における切り込み量が、荒加
工で５ミクロンより大きく、仕上げ加工で５ミクロン以
下であることを特徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態においては、
ｃＢＮとセラミックスとからなるバイトを、防振機能が
付加された超精密非球面加工機の所定の場所に取り付
け、球面および非球面の金型加工を行った。図１に、本
実施の形態で加工した、外径φ３０ｍｍ、曲率半径３０
ｍｍの凹面のレンズ用金型中子の概略図を示す。

【００１１】金型中子の材質は、市販のＳUＳ４２０Ｊ
２改良型、本実施の形態ではＨＰＭ３８（日立金属製）
を用いた。前記中子のロックウエル硬さは、ＨｒＣ５０
以上が望ましいが、ＨｒＣ４０まで可能である。ただ
し、ＨｒＣ４０未満の硬度では局部的に荒れ部やすじが
発生して加工に不適である。また、前記バイトには、図
２に示すような粒径１μｍ以下のｃＢＮを焼結させた刃
先強度の強いチップ２１を設けたバイト２、たとえばス
ミボロンＢＮ３００（住友電工製）のすくい面再研磨し
たチップを使用し、以下の条件で精密切削加工を行っ
た。 この条件で精密切削加工をしたところ、流れ形の切り粉
が発生し、金型中子中心部までツールマークが形成され
た。この時の面粗さはＲａ＝０．１μｍであり、加工時
間は３．５時間であった。

【００１２】比較のために、従来のジググラインダーに
よる研削加工を行ったところ、加工時間に約２倍の６時
間を要しながらも、面粗さはＲａ＝０．１μｍを確保で
きなかった。

【００１３】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、研磨前の加工面精度および面粗さが現状よりも向上
され、加工時間も約半分となったため、コストダウンの
効果があった。また、後工程の研磨時間の大幅短縮が可
能となり、さらなるコストダウンが計れた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 レンズ成形用金型中子の概略図。

【図２】 実施の形態で使用したｃＢＮバイトの概略
図。

【符号の説明】

１・・・レンズ成型用金型 ２・・・ｃＢＮバイト ２１・・ｃＢＮチップ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】成形用金型の製造方法において、レンズ成
   形用中子の切削加工工具として単結晶または多結晶の立
   方晶窒化硼素（以下ｃＢＮと称す）砥粒と結合材からな
   る切削工具を用いて、微小切り込み切削加工することを
   特徴とするレンズ成形用金型の製造方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載のレンズ成形用金型の製造
   方法において、前記ｃＢＮの平均粒径が１μｍ以下の切
   削工具を用いることを特徴とするレンズ成形用金型の製
   造方法。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載のレンズ成
   形用金型の製造方法において、前記結合材にセラミック
   スを用いたことを特徴とするレンズ成形用金型の製造方
   法。
4. 【請求項４】請求項１から請求項３のいずれかに記載の
   レンズ成形用金型の製造方法において、微小切り込み切
   削加工における切り込み量が、荒加工で５ミクロンより
   大きく、仕上げ加工では５ミクロン以下であることを特
   徴とするレンズ成形用金型の製造方法。