JP2002126901A - Cutting method, cutting device, and mold - Google Patents

Cutting method, cutting device, and mold

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JP2002126901A
JP2002126901A JP2000324235A JP2000324235A JP2002126901A JP 2002126901 A JP2002126901 A JP 2002126901A JP 2000324235 A JP2000324235 A JP 2000324235A JP 2000324235 A JP2000324235 A JP 2000324235A JP 2002126901 A JP2002126901 A JP 2002126901A
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cutting
cutting tool
actuator
command waveform
tool
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Masamichi Saito
正道 齊藤
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cutting work capable of machining even a curved surface, having a small radius of curvature, with excellent surface roughness in a short time. SOLUTION: A cutting tool 2 is caused to effect movement in the cutting force direction and the thrust force direction on a work by two or more direct acting actuators 10a and 10b, the tip of the cutting tool 2 is caused to effect rotational movement, and the cutting tool is scanned in the direction approximately orthogonal to the cutting direction to effect a cutting work.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子あるいは
その金型の加工において、曲率半径が小さくかつ一定で
ない自由曲面を持つ被加工物を切削工具により加工する
場合に、良好な表面粗さを得ながら加工時間の短縮を図
るための技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical element or a mold for machining an optical element or a metal mold thereof, which has a small radius of curvature and has an unfixed free-form surface. The present invention relates to a technique for shortening a processing time while obtaining.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、図7に示すように、被加工物10
1の長手方向を母線方向(X方向)、短手方向を子線方
向(Y方向)とした場合、母線方向と子線方向の曲率半
径が異なるトーリック形状等の光学部品の型を切削加工
する場合、ダイヤモンドチップ102aとシャンク10
2bからなる切削工具102をバイトホルダ103に取
り付け、主軸104により切削工具を回転させる。この
際、ダイヤモンドチップ102aの先端半径は被加工物
の子線の曲率半径より小さく、また切削工具の旋回半径
R1は被加工物の母線の曲率半径R2より小さい必要が
ある。この状態で、子線方向に切削工具と被加工物を相
対的に移動させることにより、微少な1ライン分をフラ
イカット加工した後、母線方向に送りピッチPで移動さ
せ、これを繰り返すことにより、全面を切削加工する。
この加工時間は、要求表面粗さとダイヤモンドチップ先
端半径から決定される子線方向移動速度と旋回半径R1
から決まる送りピッチPで決定される。
2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in FIG.
When the longitudinal direction is the generatrix direction (X direction) and the transverse direction is the sagittal direction (Y direction), a mold of an optical component such as a toric shape having a different radius of curvature between the generatrix direction and the sagittal direction is cut. In the case, the diamond tip 102a and the shank 10
A cutting tool 102 made of 2b is attached to a tool holder 103, and the cutting tool is rotated by a main shaft 104. At this time, the tip radius of the diamond tip 102a must be smaller than the radius of curvature of the sagittal wire of the workpiece, and the turning radius R1 of the cutting tool needs to be smaller than the radius of curvature R2 of the generatrix of the workpiece. In this state, the cutting tool and the workpiece are relatively moved in the sagittal direction, so that one minute line is fly-cut, then moved in the generatrix direction at a feed pitch P, and this is repeated. , Cut the entire surface.
The processing time is determined by the moving speed in the sagittal direction determined by the required surface roughness and the radius of the tip of the diamond tip, and the turning radius R1.
Is determined by the feed pitch P determined from

【0003】近年の光学部品は、その光学部品を用いた
製品の小型、高性能化に伴い、小型で且つ複雑な自由曲
面が求められている。このため、高精度光学金型に要求
されるスペックは、形状的には曲率が小さくなり、ま
た、要求表面粗さはさらなる向上が求められている。
[0003] In recent years, optical components have been required to have small and complicated free-form surfaces with the miniaturization and high performance of products using the optical components. For this reason, the specifications required for a high-precision optical mold have a small curvature in terms of shape, and the required surface roughness is required to be further improved.

【0004】この様な要求に対して、このフライカット
方式では、切削工具の旋回半径を被加工物の最も小さな
曲率半径より小さくする必要があり、切削工具を主軸に
固定するためのバイトホルダの突き出し部103aの径
は旋回径より小さくすることはもとより、被加工物との
干渉をさけるためさらに細くする必要がある。また、旋
回半径を小さくすると同一の表面粗さを得るためには、
母線方向の送りピッチPを小さくする必要がある。
[0004] In response to such a demand, in the fly-cut method, the turning radius of the cutting tool must be smaller than the smallest radius of curvature of the workpiece, and a cutting tool for fixing the cutting tool to the spindle is required. The diameter of the protruding portion 103a needs to be smaller than the turning diameter, and further thinner in order to avoid interference with the workpiece. In order to obtain the same surface roughness by reducing the turning radius,
It is necessary to reduce the feed pitch P in the generatrix direction.

【0005】また、加工精度を向上させる一つの手段と
して、切削工具を強制的に振動させる振動切削加工法が
提案されている(特開平7−68401号公報、特開平
10−166204号公報)。この方式は、旋削加工や
ドリル加工において、切削工具を振動させることにより
切削抵抗を減少させ、加工精度の向上、工具寿命の向上
を目的とした援助加工的なものであり、トーリック形状
などの自由曲面を加工することは、現状では不可能であ
る。
Further, as one means for improving the processing accuracy, a vibration cutting method for forcibly vibrating a cutting tool has been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 7-68401 and 10-166204). In turning or drilling, this method reduces the cutting resistance by vibrating the cutting tool, improves machining accuracy, and extends tool life. It is not possible at present to machine curved surfaces.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、バイト
ホルダー径が小さくなるとバイト保持剛性の低下や切削
抵抗によるびびり振動などの発生により、形状精度、表
面粗さが低下する問題が生じる。また、送りピッチPが
小さくなることにより、単位面積あたりの加工時間が長
くなる問題も生じる。
However, when the diameter of the bite holder is reduced, there is a problem that the shape accuracy and the surface roughness are reduced due to a reduction in bite holding rigidity and occurrence of chatter vibration due to cutting resistance. Further, as the feed pitch P becomes smaller, there is a problem that the processing time per unit area becomes longer.

【0007】また、現在の振動切削加工方法は、援助加
工的なものであり、トーリック形状などの自由曲面を加
工することは、現状では不可能である。
Further, the current vibration cutting method is an assisting method, and it is impossible at present to machine a free-form surface such as a toric shape.

【0008】また、特開平7−68401号公報に開示
されている技術は、一般に言われている振動切削加工方
法(「精密加工振動切削」:実教出版株式会社などに記
載されている内容)であり、旋削加工やフライス加工に
応用して切削生を向上させる援助加工的な効果を目的と
しているため、振動による切削工具の動きにより光学式
の関係に基づく曲面を鏡面加工することに適用すると、
以下の問題が発生する。
[0008] The technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-68401 is a vibration cutting method generally called ("precision processing vibration cutting": contents described in Jikkyo Shuppan Co., Ltd.). Since it is intended to be applied to turning and milling to improve the cutting quality, it can be applied to mirror machining of curved surfaces based on optical relationships by the movement of the cutting tool due to vibration. ,
The following problems occur:

【0009】従来鏡面加工に一般的に用いられていたフ
ライカット加工方法は、切削工具と被加工物を相対的に
走査運動するとき、戻り時間を削減し加工時間を短縮す
るため往復加工を行っていた。しかし、特開平7−68
401号公報に開示されている技術では、切削工具と被
削材を相対的に切削方向に移動させるため往復加工を行
うと往路と復路でアップカットとダウンカットを用いる
必要があり、切削工具へのダメージや加工面の状態に違
いが発生するため、往復加工に向いていないという欠点
があった。
A fly-cutting method generally used in conventional mirror-finish processing performs reciprocating processing in order to reduce a return time and a processing time when a cutting tool and a workpiece are relatively scanned and moved. I was However, JP-A-7-68
In the technology disclosed in Japanese Patent Publication No. 401, when reciprocating machining is performed to relatively move the cutting tool and the work material in the cutting direction, it is necessary to use upcut and downcut on the outward path and the return path. However, there is a drawback that it is not suitable for reciprocating processing because the damage of the surface and the state of the processed surface are different.

【0010】アップカット、ダウンカットによる切削工
具へのダメージに関しては、ダウンカットの場合は、図
8に示すように、背分力方向(切削抵抗の垂直分力の方
向、切り込み方向ともいえる)の速度が切削方向の速度
より速く、工具の進入角度が直角に近いため切削工具へ
のダメージが大きく(図中の切削工具位置の工具軌跡の
動き)、これに対して、アップカットの場合は図9に示
すように、切削が進んでいる方向から工具が進入するこ
とにより、切削方向への速度が、背分力方向の速度より
速くなっており、工具の進入角を寝かせることができ
(図中の切削工具位置の工具軌跡の動き)、切削工具へ
のダメージが低減できる。加工面の特性についても、同
様な理由からアップカットとダウンカットで違うといえ
る。
[0010] Regarding the damage to the cutting tool due to the up-cut and down-cut, in the case of the down-cut, as shown in FIG. 8, the force in the back force direction (also referred to as the direction of the vertical force of the cutting resistance, the cutting direction). The speed is faster than the speed in the cutting direction, and the angle of entry of the tool is close to a right angle, so the damage to the cutting tool is large (movement of the tool trajectory at the position of the cutting tool in the figure). As shown in FIG. 9, when the tool enters from the direction in which cutting is proceeding, the speed in the cutting direction is faster than the speed in the back force direction, and the approach angle of the tool can be reduced (see FIG. 9). The movement of the tool trajectory at the middle cutting tool position), and the damage to the cutting tool can be reduced. Regarding the characteristics of the machined surface, it can be said that the up cut and the down cut are different for the same reason.

【0011】また、特開平7−68401号に開示され
ている技術では、切削工具が負の速度成分を有する期間
内で切り屑及び仕上げ面から離れているが、この動作で
あると、図10に示すように切り屑及び被加工物から離
れる前に切削工具が戻るため切り屑を切断することがで
きず、切り屑が連続的になりやすい。この連続した切り
屑が仕上げ面を傷つけることがある。また、切り屑及び
被削材から負の切削方向の速度を有するときに離れるこ
とを考えると、切り込み量が背分力方向の片振幅より大
きいため、ダウンカットを行うと図11に示すAの部分
のように切削工具の逃げ面で被削材を削る動作が発生す
ることからダウンカットは望ましくない。
In the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-68401, the cutting tool is separated from the chip and the finished surface within a period having a negative speed component. As shown in (1), since the cutting tool returns before leaving the chips and the workpiece, the chips cannot be cut, and the chips tend to be continuous. This continuous swarf can damage the finished surface. Also, considering that the chip is separated from the chip and the work material when having a speed in the negative cutting direction, the cut amount is larger than the half amplitude in the back force direction. Down cutting is not desirable because the operation of cutting the work material occurs on the flank of the cutting tool like a part.

【0012】このように往復切削ができない点からも、
単位面積あたりの加工時間が長くなる問題が生ずる。
In view of the fact that reciprocating cutting cannot be performed,
There is a problem that the processing time per unit area becomes longer.

【0013】従って、本発明は上述した課題に鑑みてな
されたものであり、その目的は、曲率半径の小さな曲面
でも良好な表面粗さで且つ短時間に加工することができ
る切削加工方法及び装置を提供することである。
Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a cutting method and apparatus capable of processing a curved surface having a small radius of curvature with good surface roughness and in a short time. It is to provide.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明に係わる切削加工方法
は、互いに略直行する方向に運動する2つ以上の直動ア
クチュエータにより、切削工具を被加工物に対して主分
力方向と背分力方向に運動させて、前記切削工具の先端
を回転運動させ、且つ前記切削工具を切削方向に略直交
する方向に走査させて切削加工を行うことを特徴として
いる。
Means for Solving the Problems The above-mentioned problems are solved,
In order to achieve the object, a cutting method according to the present invention is directed to a cutting method in which a cutting tool is moved relative to a workpiece by a main component direction and a back component force by two or more linear actuators moving in directions substantially perpendicular to each other. The cutting tool is rotated by moving the tip of the cutting tool in a direction substantially perpendicular to the cutting direction.

【0015】また、この発明に係わる切削加工方法にお
いて、前記直動アクチュエータを、100Hz〜100
0Hzの周波数で駆動することを特徴としている。
Further, in the cutting method according to the present invention, the linear motion actuator may be set at 100 Hz to 100 Hz.
It is characterized by being driven at a frequency of 0 Hz.

【0016】また、この発明に係わる切削加工方法にお
いて、前記被加工物の加工面の主分力方向の曲率に合わ
せて、前記切削工具の主分力方向の振動振幅のみを変更
し、背分力方向への振動振幅を一定にすることを特徴と
している。
Further, in the cutting method according to the present invention, only the vibration amplitude of the cutting tool in the main component direction is changed in accordance with the curvature of the processing surface of the workpiece in the main component direction. It is characterized in that the vibration amplitude in the force direction is made constant.

【0017】また、この発明に係わる切削加工方法にお
いて、前記振動振幅の変更は、前記直動アクチュエータ
への指令波形を変更することにより行い、前記指令波形
の変更は、前記切削工具が前記被加工物の加工面に接触
していないときに行うことを特徴としている。
Further, in the cutting method according to the present invention, the change of the vibration amplitude is performed by changing a command waveform to the linear motion actuator, and the change of the command waveform is performed by the cutting tool by the cutting tool. It is characterized in that it is performed when it is not in contact with the processed surface of the object.

【0018】また、この発明に係わる切削加工方法にお
いて、前記切削工具を背分力方向に駆動する直動アクチ
ュエータに加える指令波形は略台形波であり、該台形波
の立ち上がり及び立下り部分には、高次関数による曲線
を用いることを特徴としている。
In the cutting method according to the present invention, the command waveform applied to the linear actuator that drives the cutting tool in the direction of the back force is a substantially trapezoidal wave, and the rising and falling portions of the trapezoidal wave are , Characterized by using a curve by a higher-order function.

【0019】また、この発明に係わる切削加工方法にお
いて、前記切削工具を主分力方向に駆動する直動アクチ
ュエータに加える指令波形は、背分力方向の指令波形で
ある台形波の一定指令値の部分において前記切削工具の
主分力方向の移動速度が最大となるように設定すること
を特徴としている。
In the cutting method according to the present invention, the command waveform applied to the direct acting actuator for driving the cutting tool in the main component force direction is a constant command value of a trapezoidal wave which is a command waveform in the back force direction. The cutting tool is characterized in that the moving speed of the cutting tool in the main component direction is maximized in the portion.

【0020】また、この発明に係わる切削加工方法にお
いて、前記切削工具を主分力方向に駆動する直動アクチ
ュエータに加える指令波形は略矩形波であり、該矩形波
の立ち上がり部分又は立ち下がり部分を、背分力方向の
指令波形である台形波の一定指令値の部分に一致させる
ことを特徴としている。
In the cutting method according to the present invention, a command waveform applied to a linear motion actuator for driving the cutting tool in a main component direction is a substantially rectangular wave, and a rising portion or a falling portion of the rectangular wave is determined. , Which is characterized by matching the value with a constant command value portion of a trapezoidal wave which is a command waveform in the back force direction.

【0021】また、本発明に係わる切削加工装置は、切
削工具を支持するための本体部と、該本体部を前記切削
工具の主分力方向に振動させるための第1の直動アクチ
ュエータと、前記本体部を前記切削工具の背分力方向に
振動させるための第2の直動アクチュエータと、前記本
体部の前記切削工具を支持している部位から離れた位置
に配置され、前記本体部を背分力方向のみに移動可能に
支持する第1の板バネと、前記本体部の前記切削工具を
支持している部位に近い位置に配置され、前記本体部を
主分力方向及び背分力方向のみに移動可能に支持する第
2の板バネとを具備することを特徴としている。
The cutting apparatus according to the present invention comprises a main body for supporting the cutting tool, a first linear motion actuator for vibrating the main body in a main component direction of the cutting tool, A second linear actuator for vibrating the main body in the direction of the back force of the cutting tool, and a second linear actuator arranged at a position away from a portion of the main body that supports the cutting tool; A first leaf spring movably supporting only the back component direction, and a first leaf spring disposed at a position close to a portion of the main body portion supporting the cutting tool, the main body portion having a main component force direction and a back component force; And a second leaf spring that is supported so as to be movable only in the direction.

【0022】また、この発明に係わる切削加工装置にお
いて、前記第1及び第2の直動アクチュエータは、10
0Hz〜1000Hzの周波数で駆動されることを特徴
としている。
Further, in the cutting apparatus according to the present invention, the first and second linear actuators are preferably
It is characterized by being driven at a frequency of 0 Hz to 1000 Hz.

【0023】また、本発明に係わる金型は、上記の切削
加工方法により加工されたことを特徴としている。
Further, a die according to the present invention is characterized in that it is processed by the above-mentioned cutting method.

【0024】また、本発明に係わる金型は、上記の切削
加工装置により加工されたことを特徴としている。
Further, a mold according to the present invention is characterized in that it is processed by the above-mentioned cutting device.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な一実施形態
について、添付図面を参照して詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0026】図1は、本発明の一実施形態に係わる加工
装置の概略図である。
FIG. 1 is a schematic view of a processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【0027】図1において、加工装置は、4軸同期ステ
ージを持つ切削装置と切削工具を運動させる切削ユニッ
ト1とを備えている。切削ユニット1は、バイト(切削
工具)2と2つの直動アクチュエータユニット3a、3
bとメインフレーム4とを備えて構成されている部分で
ある。切削ユニット1は、4軸同期切削装置の回転位置
決めステージ5に固定されており、回転位置決めステー
ジ5は、Z方向に移動するステージ6上に配置されてい
る。7はワーク(被加工物)、8はワークを固定する治
具、9はXY方向に移動するステージである。ワーク7
は、治具8によりXYステージ9に固定されている。な
お、本実施形態では、ワーク7は、例えば光学素子を成
形するための金型である。
In FIG. 1, the processing device includes a cutting device having a four-axis synchronous stage and a cutting unit 1 for moving a cutting tool. The cutting unit 1 includes a cutting tool (cutting tool) 2 and two linear actuator units 3a, 3
b and the main frame 4. The cutting unit 1 is fixed to a rotary positioning stage 5 of a four-axis synchronous cutting device, and the rotary positioning stage 5 is disposed on a stage 6 that moves in the Z direction. Reference numeral 7 denotes a work (workpiece), 8 denotes a jig for fixing the work, and 9 denotes a stage that moves in the X and Y directions. Work 7
Is fixed to the XY stage 9 by a jig 8. In the present embodiment, the work 7 is, for example, a mold for molding an optical element.

【0028】次に、図1を用いて本実施形態の加工動作
を説明する。
Next, the processing operation of this embodiment will be described with reference to FIG.

【0029】バイト2が、互いに直交する方向に配置さ
れた2つの直動アクチュエータ3a、3bにより回転運
動を行い(この直動アクチュエータによりバイト2が回
転運動を行う原理については後述する)、ワーク7がX
Yステージ9によりY方向に走査運動を行い加工が進行
する。Y方向への走査が終了するとX方向にステップ移
動し、再度Y方向の走査運動を行う。これを繰り返すこ
とによりワーク全面の加工を行う。また、形成する自由
曲面の形状に合わせY方向に走査するのと同期してZス
テージ6によりバイト2のZ方向位置を制御する。ま
た、自由曲面の傾斜(曲率)に合わせ、回転位置決めス
テージ5により、バイト2の背分力方向が常に自由曲面
の法線方向を向くように法線追跡を行っている。本加工
動作により、自由曲面鏡面加工を行うことができる。
The cutting tool 2 is rotated by two linear actuators 3a and 3b arranged in directions orthogonal to each other (the principle of rotating the cutting tool 2 by the linear actuator will be described later). Is X
The scanning movement is performed in the Y direction by the Y stage 9, and the processing proceeds. When the scanning in the Y direction is completed, the step moves in the X direction, and the scanning movement in the Y direction is performed again. By repeating this, the entire surface of the work is processed. The Z stage 6 controls the position of the cutting tool 2 in the Z direction in synchronization with the scanning in the Y direction according to the shape of the free-form surface to be formed. In addition, according to the inclination (curvature) of the free-form surface, normal rotation is tracked by the rotation positioning stage 5 so that the back force direction of the cutting tool 2 always faces the normal direction of the free-form surface. By this processing operation, free-form mirror processing can be performed.

【0030】次に、本実施形態の特徴的な部分である切
削ユニット1の詳細を図2乃至図4を参照して説明す
る。
Next, the details of the cutting unit 1, which is a characteristic part of the present embodiment, will be described with reference to FIGS.

【0031】図2は切削ユニットの断面図である。図1
に図示されていた直動アクチュエータユニット3a、3
bは、それぞれアクチュエータ10a、10bと冷却部
11a、11bとを備えており、アクチュエータ10a
はZ方向に伸縮し、アクチュエータ10bはX方向に伸
縮する方向に配置されている。本実施形態では、アクチ
ュエータ10a、10bに超磁歪素子を用いている。ま
た、アクチュエータの発熱による熱変位の影響を極力減
らし、短時間で熱的安定を図るために、冷却部11a、
11bによりアクチュエータの冷却を行っている。
FIG. 2 is a sectional view of the cutting unit. FIG.
Linear actuator units 3a, 3
b includes actuators 10a and 10b and cooling units 11a and 11b, respectively.
Extends and contracts in the Z direction, and the actuator 10b is arranged in a direction that expands and contracts in the X direction. In the present embodiment, giant magnetostrictive elements are used for the actuators 10a and 10b. Further, in order to minimize the influence of thermal displacement due to the heat generated by the actuator and to achieve thermal stability in a short time, the cooling unit 11a,
The actuator is cooled by 11b.

【0032】バイト2は、シャンク2aの先端にダイヤ
モンドチップ2bを固定した超精密ダイヤモンドバイト
であり、バイト2はバイトホルダー12に固定され、バ
イトホルダー12は可動部13に固定されている。可動
部13には、直動アクチュエータ10a、10bが弾性
ヒンジ14a、14bを介して接続されている。弾性ヒ
ンジ14aはヒンジ部分が1段であり、弾性ヒンジ14
bはヒンジ部分が2段である。
The cutting tool 2 is an ultra-precision diamond cutting tool having a diamond tip 2b fixed to the tip of a shank 2a. The cutting tool 2 is fixed to a cutting tool holder 12, and the cutting tool holder 12 is fixed to a movable portion 13. The linear actuators 10a and 10b are connected to the movable part 13 via elastic hinges 14a and 14b. The elastic hinge 14a has a single-stage hinge portion.
b is a two-stage hinge portion.

【0033】また、可動部13は板バネ15a、15b
によりメインフレーム4に固定されている。板バネ15
aは図3に示すように十字の形状をしておりX、Y方向
に剛であり、かつ、Z方向に柔らかい板バネである。ま
た、そのZ方向の位置は弾性ヒンジ14aのほぼ中央に
一致するように配置されている。板バネ15bは、図4
に示すようにY方向に剛であり、かつ、X、Z方向に柔
らかい板バネである。このアクチュエータと板バネ、弾
性ヒンジの構成により、可動部13は、直動アクチュエ
ータ10aの伸縮によりZ方向に運動し、また、直動ア
クチュエータ10bの伸縮により板バネ15aの十字形
状の中央を回転中心とした矢印Aの円弧運動を行う。こ
の直動アクチュエータ10bの動きは、図2に示す長さ
L1、L2の比で拡大され、バイト2の先端のX方向の
ストロークとなる。この直動アクチュエータ10a、1
0bの動きによりバイト2の先端は、X−Z平面内の回
転運動を行う。この板バネの形状及び配置を適宜変更す
ることにより、バイト先端の移動方向以外の他成分剛性
を剛にし、かつ、X方向のストロークを大きくすること
が可能である。
The movable part 13 is composed of leaf springs 15a, 15b.
To the main frame 4. Leaf spring 15
a is a leaf spring having a cross shape as shown in FIG. 3, which is rigid in the X and Y directions and soft in the Z direction. The position in the Z direction is arranged so as to substantially coincide with the center of the elastic hinge 14a. FIG. 4 shows the leaf spring 15b.
Are leaf springs that are rigid in the Y direction and soft in the X and Z directions. With the configuration of the actuator, the leaf spring, and the elastic hinge, the movable portion 13 moves in the Z direction by the expansion and contraction of the linear actuator 10a, and the center of the cross shape of the leaf spring 15a is rotated by the expansion and contraction of the linear actuator 10b. The circular motion of arrow A is performed. The movement of the linear actuator 10b is enlarged by the ratio of the lengths L1 and L2 shown in FIG. The linear actuators 10a, 1
Due to the movement of 0b, the tip of the cutting tool 2 makes a rotational movement in the XZ plane. By appropriately changing the shape and arrangement of the leaf spring, it is possible to increase the rigidity of components other than the moving direction of the tip of the cutting tool and to increase the stroke in the X direction.

【0034】次に、直動アクチュエータ10a、10b
に与える指令波形によりバイト2の先端がどの様な運動
を行い、切削加工を行うためにどの様な指令波形が望ま
しいかを図5及び図6を参照して説明する。
Next, the linear motion actuators 10a and 10b
With reference to FIGS. 5 and 6, what kind of movement of the tip of the cutting tool 2 is performed and what kind of command waveform is desirable for performing the cutting process will be described.

【0035】図5(a)は、Z方向のアクチュエータ1
0aへの指令波形を示した図である。横軸は指令波形の
1周期の時間、縦軸はZ方向の指令値(振幅)を示して
いる。また、図5(b)は、X方向のアクチュエータ1
0bへの指令波形を示した図であり、縦、横軸は図5
(a)と同様である。図5(a),(b)の指令波形を
同期させて動かすことによりバイト2の先端は、図5
(c)の軌跡を動くことになる。本方式の加工におい
て、ワークの切削面として形成される部分は、Z方向の
アクチュエータ10aが最大指令値近傍で加工した部分
であり、図5(c)においてはZ方向変位が5μm近傍
の部分となる。
FIG. 5A shows an actuator 1 in the Z direction.
It is the figure which showed the command waveform to 0a. The horizontal axis shows the time of one cycle of the command waveform, and the vertical axis shows the command value (amplitude) in the Z direction. FIG. 5B shows an actuator 1 in the X direction.
FIG. 5 is a diagram showing a command waveform to 0b.
Same as (a). By synchronizing and moving the command waveforms of FIGS. 5 (a) and 5 (b),
The trajectory (c) moves. In the machining of this method, the portion formed as the cutting surface of the work is a portion processed by the Z-direction actuator 10a in the vicinity of the maximum command value, and in FIG. Become.

【0036】図5(d)は、この切削面となる最大指令
値部分の軌跡を拡大した図である。この中でAは本実施
形態の軌跡、Bはフライカット方式の旋回半径20mm
の軌跡、Cは同じくフライカット方式の旋回半径50m
mの時の軌跡である。切削面の表面粗さは、図5(d)
に示すZ1の長さで決定される。例えば、理論表面粗さ
20nmを目指すのであれば、Z方向変位4.98μm
から5.00μmの間の軌跡の部分をワークに転写する
必要があり、このためには、X方向の送りピッチは、軌
跡Aで±32μm以下、軌跡Bで±28μm以下にする
必要があり、軌跡Cについては±50μm以上にするこ
とが可能である。これより、フライカット方式によれ
ば、同じ表面粗さを得るためには、旋回半径によりX方
向送りピッチが大きく変わることが解り、また、本実施
形態の加工方式においては、フライカット方式の旋回半
径20mm程度と同等のX方向の送りピッチにすること
が可能なことが解る。
FIG. 5D is an enlarged view of the locus of the maximum command value portion serving as the cutting surface. Among them, A is the trajectory of the present embodiment, and B is the turning radius of the fly-cut method of 20 mm.
The trajectory, C is the turning radius of the fly-cut method 50m
It is a locus at the time of m. The surface roughness of the cutting surface is shown in FIG.
Is determined by the length of Z1 shown in FIG. For example, if aiming at a theoretical surface roughness of 20 nm, the displacement in the Z direction is 4.98 μm.
It is necessary to transfer the part of the locus between 5.00 μm and 5.00 μm to the work. For this purpose, the feed pitch in the X direction needs to be ± 32 μm or less for the locus A and ± 28 μm or less for the locus B. The trajectory C can be set to ± 50 μm or more. From this, it can be understood that, according to the fly-cut method, in order to obtain the same surface roughness, the feed pitch in the X-direction greatly changes depending on the turning radius. It can be seen that a feed pitch in the X direction equivalent to a radius of about 20 mm can be achieved.

【0037】図6は、本実施形態の方式においてZ方向
アクチュエータのへの指令波形は図5と同じ、X方向の
指令値波形の最大指令値(振幅)を±30μmに変更し
たときの軌跡の図である。図6の(a)、(b)、
(c)、(d)は図5と同じ種類のものである。図6
(d)において、軌跡Aは本実施形態の軌跡であり、軌
跡Bはフライカット方式の旋回半径20mm、軌跡Cは
フライカット方式の旋回半径10mmの軌跡である。こ
れより、図6の軌跡は、フライカット方式で旋回半径1
0から20mmの間と同等であることが解る。
FIG. 6 shows that the command waveform to the Z-direction actuator in the method of the present embodiment is the same as that of FIG. 5, and the locus of the locus when the maximum command value (amplitude) of the command value waveform in the X direction is changed to ± 30 μm. FIG. (A), (b),
(C) and (d) are of the same type as FIG. FIG.
In (d), the trajectory A is the trajectory of the present embodiment, the trajectory B is a trajectory with a turning radius of 20 mm in the fly-cut system, and the trajectory C is a trajectory with a turning radius of 10 mm in the fly-cut system. Thus, the trajectory shown in FIG.
It turns out that it is equivalent to between 0 and 20 mm.

【0038】図5、図6より、本実施形態の特徴である
X方向の指令波形(振幅)を変更するだけで、フライカ
ット方式における旋回半径パラメータを変更することが
可能である。今までのフライカット方式では一つの被加
工物を一定の旋回半径で加工していたが、このアクチュ
エータへの指令波形を変えることにより疑似旋回半径を
変更する機能により、本方式では、ワークの加工ポイン
トにより、その加工ポイントのワーク形状の曲率半径に
最適な旋回半径で加工することが可能になる。これによ
り、各加工ポイントにおけるX方向送りピッチを理論表
面粗さを満足する最大の大きさに設定することができ、
加工時間を大幅に短縮することができる。
5 and 6, the turning radius parameter in the fly-cut method can be changed only by changing the command waveform (amplitude) in the X direction, which is a feature of the present embodiment. In the conventional fly-cut method, a single workpiece was machined with a constant turning radius.However, the function to change the pseudo turning radius by changing the command waveform to this actuator has made it possible to process the workpiece in this method. The point enables machining with a turning radius that is optimal for the radius of curvature of the workpiece shape at the machining point. Thereby, the feed pitch in the X direction at each processing point can be set to the maximum size that satisfies the theoretical surface roughness,
Processing time can be greatly reduced.

【0039】なお、鏡面加工を行うときの切り屑は、切
削工具が1回転するごとに切断していくことが望まし
く、切削工具の背分力方向の切り込み量は、背分力方向
の振幅の1/2より小さいことが必要である。
It is desirable that the chips when performing mirror finishing are cut every time the cutting tool makes one rotation, and the cutting amount of the cutting tool in the back force direction is the amplitude of the back force direction. It must be smaller than 1/2.

【0040】また、上述したX方向のアクチュエータへ
の指令波形だけを変える工具軌跡(旋回半径)変更方法
により、切り込み量に直接関係する切り込み方向のアク
チュエータへの指令値波形を一定にすることができ、ア
クチュエータの駆動条件を一定にでき、その熱的変動を
抑制することが可能となる。
Also, by the above-described tool trajectory (turning radius) changing method which changes only the command waveform to the actuator in the X direction, the command value waveform to the actuator in the cutting direction directly related to the cutting amount can be made constant. In addition, the driving conditions of the actuator can be made constant, and the thermal fluctuation thereof can be suppressed.

【0041】なお、図12は、主分力方向(切削抵抗の
水平分力の方向)と背分力方向(切削抵抗の垂直分力の
方向)の振幅を変更したときの軌跡の模式図である。こ
こで、縦軸が背分力方向、横軸が主分力方向である。
(a)は両方の振幅を変更した場合、(b)が主分力方
向だけを変更した場合である。被加工物に最終的に転写
される部分は、最下点の部分であり、(a)は最下点の
部分の曲率が変化しないが、(b)は最下点の部分の軌
跡曲率が変化している。また、背分力方向は、切削工具
の切り込み方向であり、一番形状精度に影響する方向で
あるため、背分力方向のアクチュエータは一定条件で駆
動させ熱的安定性を維持することが形状精度の面から望
ましい。この2点より、軌跡を変化させるときは、主分
力方向の振幅だけを変化させることが望ましいことがわ
かる。
FIG. 12 is a schematic diagram of the trajectory when the amplitudes in the main component direction (the direction of the horizontal component force of the cutting force) and the back component direction (the direction of the vertical component force of the cutting force) are changed. is there. Here, the vertical axis is the back component direction, and the horizontal axis is the main component direction.
(A) shows a case where both amplitudes are changed, and (b) shows a case where only the main component force direction is changed. The portion that is finally transferred to the workpiece is the lowest point portion. (A) shows that the curvature of the lowest point portion does not change, while (b) shows the locus curvature of the lowest point portion. Is changing. Also, since the back force direction is the cutting direction of the cutting tool and is the direction that most affects the shape accuracy, the actuator in the back force direction can be driven under certain conditions to maintain thermal stability. Desirable in terms of accuracy. From these two points, it can be seen that when changing the trajectory, it is desirable to change only the amplitude in the main component force direction.

【0042】ここで、指令軌跡を変更するタイミング
は、加工データに応じて、バイトの下に被加工物が無い
時に行うことが望ましい。これにより、指令波形変更に
伴い切削工具に外乱振動が発生しても被加工物に影響す
ることが無い。また、指令波形データを格納するメモ
リ、もしくは、指令波形を表す関数式から指令波形を求
める演算が可能であるならば、切削工具が被加工物と接
触していないときに指令波形を変更することができる。
Here, it is desirable to change the command locus when there is no workpiece below the cutting tool according to the processing data. Thus, even if disturbance vibration occurs in the cutting tool due to the change in the command waveform, the workpiece is not affected. Also, if it is possible to calculate the command waveform from the memory that stores the command waveform data or the function formula that represents the command waveform, change the command waveform when the cutting tool is not in contact with the workpiece. Can be.

【0043】次に指令波形のパターンについて説明す
る。
Next, the pattern of the command waveform will be described.

【0044】まず、切り込み方向(Z方向)の指令波形
は、表面粗さに影響するため、なるべく加工ポイントの
曲率半径に近いものが良い。しかし、凹凸両方の被加工
物形状に対応する必要があるため、加工面を形成する指
令波形の部分は、アクチュエータへの指令値を一定とす
ると考えやすい。このため、Z方向アクチュエータへの
指令波形は台形波を基準にしたものが、望ましい。しか
し、本加工方式では高周波駆動が必要なため、大きな加
減速の変化は切削工具に外乱振動的な動きが生じやす
く、表面粗さを悪くすることが考えられる。このため、
図5、図6で示したように、Z方向アクチュエータへの
指令波形の立ち上げ、立ち下げは、滑らかな指令波形が
良い。具体的には、5次関数を用いた曲線などである。
First, since the command waveform in the cutting direction (Z direction) affects the surface roughness, it is preferable that the command waveform be as close as possible to the radius of curvature of the processing point. However, since it is necessary to correspond to the shape of the workpiece with both the irregularities, it is easy to think that the command value to the actuator is constant in the command waveform portion forming the processing surface. Therefore, it is desirable that the command waveform to the Z-direction actuator is based on a trapezoidal wave. However, since high-frequency driving is required in this processing method, a large change in acceleration / deceleration is likely to cause disturbance-like movement of the cutting tool, and the surface roughness may be degraded. For this reason,
As shown in FIGS. 5 and 6, the rising and falling of the command waveform to the Z-direction actuator is preferably a smooth command waveform. Specifically, it is a curve using a quintic function.

【0045】次に、送り方向(X方向)の指令波形につ
いて説明する。
Next, a command waveform in the feed direction (X direction) will be described.

【0046】送り方向の指令波形は、上述したように擬
似的な旋回半径の変更機能以外に、切削速度を制御する
ことが可能である。SIN波形の指令値にしても1周期
内の時間により速度が変化する。このため、Z方向アク
チュエータが加工面(被加工物の鏡面を形成する部分)
を加工している位置に対応するX方向アクチュエータへ
の指令波形において、1周期内で速度成分が最速の波形
になっていることが望ましい。本実施形態では、X方向
アクチュエータへの指令波形にCOS波形を用いている
が、その代わりに矩形波形を用いることにより、同じ駆
動周波数でも切削速度を速くすることが可能である。こ
のX方向の波形の考え方により同一駆動周波数でも切削
速度を大きくすることができ、切削特性を向上すること
ができる。
The command waveform in the feed direction can control the cutting speed in addition to the pseudo turning radius changing function as described above. Even with the command value of the SIN waveform, the speed changes according to the time within one cycle. For this reason, the Z-direction actuator is used as the processing surface (the part forming the mirror surface of the workpiece).
In the command waveform to the X-direction actuator corresponding to the position where is processed, it is desirable that the speed component has the fastest waveform within one cycle. In the present embodiment, the COS waveform is used as the command waveform to the X-direction actuator. However, by using a rectangular waveform instead, it is possible to increase the cutting speed even at the same driving frequency. According to the concept of the waveform in the X direction, the cutting speed can be increased even at the same driving frequency, and the cutting characteristics can be improved.

【0047】次に、実際の加工手順を図13を参照して
説明すると、切削工具2を常に楕円振動させた状態で、
被加工物1の母線方向(X方向)端部b1に対して光学
式の関係に当てはまる延長線上a1の点に被加工物1と
切削工具2を相対移動させ、子線方向(Y方向)に加工
送りし(切削工具と被加工物とをY方向への移動が主に
なるように相対移動させ)、1ライン分の加工を行う。
実際の工具経路は図13のL1であり、a1→b1→c
1→d1→e1になり、切削工具の背分力方向が加工面
の法線方向に一致するとともにZ方向に変化する面形状
であるため、形状に追従するような工具軌跡を満足する
ためには、X、Z方向にも移動しながら1ラインの加工
を行う。その後、母線方向に点e1→e2に移動する送
りピッチ分の移動と切削工具の回転割り出しを行う回転
位置決めステージ5により法線角の移動を行い、また子
線方向に加工送りを行う(e2→d2→c2→b2→a
2)。この動作を繰り返すことにより被加工物1の全面
が加工され、結果として目標加工面が得られる。このよ
うな加工により、装置移動精度と同等の0.1μmレベ
ルの高い形状精度を得ることができる。
Next, the actual machining procedure will be described with reference to FIG. 13. In a state where the cutting tool 2 is always subjected to elliptical vibration,
The workpiece 1 and the cutting tool 2 are moved relative to each other at a point a1 on an extended line that applies an optical relationship to the generatrix direction (X direction) end b1 of the workpiece 1 and move in the sagittal direction (Y direction). Processing is performed (the cutting tool and the workpiece are relatively moved so that movement in the Y direction is mainly performed), and processing for one line is performed.
The actual tool path is L1 in FIG. 13, and a1 → b1 → c
1 → d1 → e1, and since the direction of the back force of the cutting tool coincides with the normal direction of the processing surface and changes in the Z direction, in order to satisfy a tool trajectory that follows the shape. Performs processing of one line while moving in the X and Z directions. After that, the normal angle is moved by the rotation positioning stage 5 that moves the feed pitch to move from the point e1 to e2 in the generatrix direction and the rotation index of the cutting tool, and performs the machining feed in the sagittal direction (e2 → d2 → c2 → b2 → a
2). By repeating this operation, the entire surface of the workpiece 1 is processed, and as a result, a target processed surface is obtained. By such processing, it is possible to obtain a high shape accuracy of the order of 0.1 μm, which is equivalent to the device movement accuracy.

【0048】このような加工方法において、切削工具の
振動の軌跡を変更する動作に付いて説明すると、図13
のa,eの位置において、振動の軌跡を変更する。これ
は、振動の指令値を1周期内の時間に対する振幅(アク
チュエータの伸び量)として与えるため、1周期を50
以上に分割したデータ列が必要であり、このデータを入
れ替えるときの時間が1周期を分割した時間内で終了す
ることができず、指令値に不連続が発生する。この不連
続を回避するために必要な動作である。例えば、500
Hzで駆動しているとき、1周期を50分割したとする
と、40μsいないでデータ列の変更を行わなければな
らないため、時間的な問題がある。そのため、振動の軌
跡の変更は切削工具の下に被加工物が無い時に行うこと
が望ましい。
The operation of changing the trajectory of the vibration of the cutting tool in such a machining method will be described with reference to FIG.
At the positions a and e, the trajectory of the vibration is changed. This is because the vibration command value is given as the amplitude (the amount of extension of the actuator) with respect to the time within one cycle, so that one cycle is 50 times.
The data string divided as described above is necessary, and the time for exchanging the data cannot be completed within the time obtained by dividing one cycle, and discontinuity occurs in the command value. This is an operation necessary to avoid this discontinuity. For example, 500
If one cycle is divided into 50 when driving at Hz, there is a time problem since the data string must be changed within 40 μs. Therefore, it is desirable to change the trajectory of the vibration when there is no workpiece below the cutting tool.

【0049】また、光学式を基にした曲面を鏡面加工す
る場合、刃先の位置の指令値との誤差は、10nm以下
が必要である。これは、高精度の鏡面加工では、表面粗
さ30nm程度は必要であり、切削工具の再現性、装置
振動、工具軌跡から発生する理論粗さなどから30nm
を誤差割り振りすると10nm以下が必要になる。
When a curved surface based on an optical system is mirror-finished, an error from a command value of the position of the cutting edge must be 10 nm or less. This is because surface roughness of about 30 nm is required for high-precision mirror finishing, and 30 nm is required due to the reproducibility of cutting tools, equipment vibration, theoretical roughness generated from tool trajectories, etc.
When an error is allocated, 10 nm or less is required.

【0050】10nmを満足するためには、振動発生源
のアクチュエータの指令値に対するオーバーシュートを
最小限にする必要がある。特に背分力方向のアクチュエ
ータを台形波で動かしたときは、最下点で位置指令が急
変化するためオーバーシュートが発生し、切り込みすぎ
るという問題が発生する。これを回避するためには、5
次関数などを用いた指令値により、オーバーシュートを
低減させる必要がある。また、更にオーバーシュートを
低減させるためには、図14に示すように、指令値を三
角波に近づけ、1周期内におけるフラットな部分を小さ
くし、加減速の時間を大きくし、ゆっくり移動するよう
にする。しかし、フラットな部分を小さくすると加工に
使える部分が短くなるため、送りピッチを大きくするこ
とができない。そのため、図15に示すように、送り方
向の軌跡波形を矩形波にすることにより、送りピッチを
大きくすることができる。
In order to satisfy 10 nm, it is necessary to minimize the overshoot of the vibration source with respect to the command value of the actuator. In particular, when the actuator in the direction of the back force is moved by a trapezoidal wave, the position command changes abruptly at the lowest point, causing an overshoot and a problem of excessive cutting. To avoid this, 5
It is necessary to reduce the overshoot by using a command value using the following function or the like. Further, in order to further reduce the overshoot, as shown in FIG. 14, the command value is approximated to a triangular wave, the flat portion in one cycle is reduced, the acceleration / deceleration time is increased, and the robot is moved slowly. I do. However, if the flat portion is made smaller, the portion that can be used for processing becomes shorter, so that the feed pitch cannot be increased. Therefore, as shown in FIG. 15, by making the trajectory waveform in the feed direction a rectangular wave, the feed pitch can be increased.

【0051】以上説明したように、上記の実施形態によ
れば、直動アクチュエータにより、切削工具が被加工物
に対して主分力(切削抵抗の水平分力)方向と背分力
(切削抵抗の垂直分力)方向に運動(振動)しながら、
切削方向に直交する方向に移動(走査)させることによ
り、曲率半径の小さい被加工物でも高精度に加工するこ
とが可能となる。
As described above, according to the above embodiment, the direct acting actuator allows the cutting tool to apply a main component force (horizontal component force of cutting resistance) and a back component force (cutting force) to the workpiece. While moving (vibrating) in the direction
By moving (scanning) in the direction orthogonal to the cutting direction, it is possible to process a workpiece having a small radius of curvature with high accuracy.

【0052】また、送り方向の指令波形だけを変更する
ことにより、被加工物の曲率半径に最適な旋回半径(工
具軌跡)で加工が可能となり、加工時間の短縮が図れ
る。
Further, by changing only the command waveform in the feed direction, machining can be performed with a turning radius (tool trajectory) optimal for the radius of curvature of the workpiece, and the machining time can be reduced.

【0053】また、この指令波形の変更方法により切り
込み方向のアクチュエータの駆動条件を一定にでき、熱
による加工形状への影響をなくすことができる。
Further, the driving condition of the actuator in the cutting direction can be made constant by this method of changing the command waveform, and the influence of heat on the processed shape can be eliminated.

【0054】また、切り込み方向の指令波形や送り方向
の指令波形を選択することにより、高速駆動時による外
乱振動を低減でき、また、切削速度を速くすることがで
きる。
Further, by selecting a command waveform in the cutting direction or a command waveform in the feed direction, disturbance vibration during high-speed driving can be reduced, and the cutting speed can be increased.

【0055】これらにより、金型の鏡面加工において形
状対応能力の拡大、高精度加工、加工時間の短縮を図る
ことができる。
As a result, it is possible to increase the ability to cope with the shape, achieve high-precision processing, and reduce the processing time in the mirror finishing of the mold.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
曲率半径の小さな曲面でも良好な表面粗さで且つ短時間
に加工することが可能となる。
As described above, according to the present invention,
Even a curved surface having a small radius of curvature can be processed with good surface roughness and in a short time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係わる加工装置の概略図
である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す加工装置の切削ユニットの詳細図で
ある。
FIG. 2 is a detailed view of a cutting unit of the processing apparatus shown in FIG.

【図3】切削ユニットに用いられる板バネの形状を示す
図である。
FIG. 3 is a view showing a shape of a leaf spring used in the cutting unit.

【図4】切削ユニットに用いられる板バネの形状を示す
図である。
FIG. 4 is a view showing a shape of a leaf spring used in the cutting unit.

【図5】一実施形態で用いられる指令軌跡及び工具軌跡
を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a command locus and a tool locus used in one embodiment.

【図6】一実施形態で用いられる指令軌跡及び工具軌跡
の他の例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating another example of a command trajectory and a tool trajectory used in an embodiment.

【図7】従来のフライカット切削方法を示す概略図であ
る。
FIG. 7 is a schematic view showing a conventional fly cut cutting method.

【図8】ダウンカットの場合のバイトの軌跡を示す図で
ある。
FIG. 8 is a diagram illustrating a locus of a cutting tool in a case of a down cut.

【図9】アップカットの場合のバイトの軌跡を示す図で
ある。
FIG. 9 is a diagram illustrating a locus of a cutting tool in the case of an upcut.

【図10】アップカットの場合のバイトの軌跡を示す図
である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a locus of a cutting tool in the case of an upcut.

【図11】ダウンカットの場合のバイトの軌跡を示す図
である。
FIG. 11 is a diagram showing a locus of a cutting tool in the case of a down cut.

【図12】主分力方向と背分力方向の振幅を変更したと
きの切削工具の軌跡を示す模式図である。
FIG. 12 is a schematic diagram showing the trajectory of the cutting tool when the amplitudes in the main component force direction and the back component direction are changed.

【図13】切削の具体例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a specific example of cutting.

【図14】アクチュエータに加える背分力方向の指令値
を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a command value in the back force direction applied to the actuator.

【図15】アクチュエータに加える主分力方向の指令値
を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a command value in a main component force direction applied to an actuator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 切削ユニット 2 バイト 2a シャンク 2b ダイヤモンドチップ 3a、3b アクチュエータユニット 4 メインフレーム 5 回転位置決めステージ 6 Zステージ 7 ワーク(被加工物) 8 ワーク固定治具 9 XYステージ 10a、10b アクチュエータ 11a、11b 冷却ジャケット 12 バイトホルダー 13 可動部 14a、14b 弾性ヒンジ 15a、15b 板バネ 101 被加工物(ワーク) 102 切削工具(バイト) 102a ダイヤモンドチップ 102b シャンク 103 バイトホルダー 104 主軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cutting unit 2 Tool 2a Shank 2b Diamond chip 3a, 3b Actuator unit 4 Main frame 5 Rotational positioning stage 6 Z stage 7 Work (workpiece) 8 Work fixing jig 9 XY stage 10a, 10b Actuator 11a, 11b Cooling jacket 12 Tool holder 13 Movable part 14a, 14b Elastic hinge 15a, 15b Leaf spring 101 Workpiece (work) 102 Cutting tool (bite) 102a Diamond tip 102b Shank 103 Tool holder 104 Tool spindle

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 互いに略直行する方向に運動する2つ以
上の直動アクチュエータにより、切削工具を被加工物に
対して主分力方向と背分力方向に運動させて、前記切削
工具の先端を回転運動させ、且つ前記切削工具を切削方
向に略直交する方向に走査させて切削加工を行うことを
特徴とする切削加工方法。
1. A cutting tool is moved in a main component force direction and a back component force direction with respect to a workpiece by two or more linear motion actuators moving in directions substantially orthogonal to each other, and the tip of the cutting tool is moved. The cutting method is performed by rotating the cutting tool and scanning the cutting tool in a direction substantially orthogonal to the cutting direction.
【請求項2】 前記直動アクチュエータを、100Hz
〜1000Hzの周波数で駆動することを特徴とする請
求項1に記載の切削加工方法。
2. The linear actuator according to claim 1, wherein
The cutting method according to claim 1, wherein the driving is performed at a frequency of 1000 Hz.
【請求項3】 前記被加工物の加工面の主分力方向の曲
率に合わせて、前記切削工具の主分力方向の振動振幅の
みを変更し、背分力方向への振動振幅を一定にすること
を特徴とする請求項1に記載の切削加工方法。
3. The vibration amplitude of the cutting tool in the main component direction is changed according to the curvature of the processing surface of the workpiece in the main component direction to keep the vibration amplitude in the back component direction constant. The cutting method according to claim 1, wherein the cutting is performed.
【請求項4】 前記振動振幅の変更は、前記直動アクチ
ュエータへの指令波形を変更することにより行い、前記
指令波形の変更は、前記切削工具が前記被加工物の加工
面に接触していないときに行うことを特徴とする請求項
3に記載の切削加工方法。
4. The method according to claim 1, wherein the changing of the vibration amplitude is performed by changing a command waveform to the linear actuator, and the changing of the command waveform is performed when the cutting tool is not in contact with the processing surface of the workpiece. The cutting method according to claim 3, wherein the cutting method is performed occasionally.
【請求項5】 前記切削工具を背分力方向に駆動する直
動アクチュエータに加える指令波形は略台形波であり、
該台形波の立ち上がり及び立下り部分には、高次関数に
よる曲線を用いることを特徴とする請求項1に記載の切
削加工方法。
5. A command waveform applied to a linear motion actuator that drives the cutting tool in the direction of a back force is a substantially trapezoidal wave.
2. The cutting method according to claim 1, wherein a curve based on a higher-order function is used for a rising portion and a falling portion of the trapezoidal wave.
【請求項6】 前記切削工具を主分力方向に駆動する直
動アクチュエータに加える指令波形は、背分力方向の指
令波形である台形波の一定指令値の部分において前記切
削工具の主分力方向の移動速度が最大となるように設定
することを特徴とする請求項5に記載の切削加工方法。
6. A command waveform applied to a linear motion actuator that drives the cutting tool in a main component direction is a constant component value of a trapezoidal wave which is a command waveform in a back component direction. The cutting method according to claim 5, wherein the moving speed in the direction is set to be maximum.
【請求項7】 前記切削工具を主分力方向に駆動する直
動アクチュエータに加える指令波形は略矩形波であり、
該矩形波の立ち上がり部分又は立ち下がり部分を、背分
力方向の指令波形である台形波の一定指令値の部分に一
致させることを特徴とする請求項6に記載の切削加工方
法。
7. A command waveform applied to a linear motion actuator that drives the cutting tool in a main component force direction is a substantially rectangular wave,
7. The cutting method according to claim 6, wherein a rising portion or a falling portion of the rectangular wave is made to coincide with a portion of a constant command value of a trapezoidal wave which is a command waveform in the back force direction.
【請求項8】 切削工具を支持するための本体部と、 該本体部を前記切削工具の主分力方向に振動させるため
の第1の直動アクチュエータと、 前記本体部を前記切削工具の背分力方向に振動させるた
めの第2の直動アクチュエータと、 前記本体部の前記切削工具を支持している部位から離れ
た位置に配置され、前記本体部を背分力方向のみに移動
可能に支持する第1の板バネと、 前記本体部の前記切削工具を支持している部位に近い位
置に配置され、前記本体部を主分力方向及び背分力方向
のみに移動可能に支持する第2の板バネとを具備するこ
とを特徴とする切削加工装置。
8. A main body for supporting the cutting tool, a first linear actuator for vibrating the main body in a main component direction of the cutting tool, and A second direct-acting actuator for vibrating in the component force direction; and a second linear motion actuator disposed at a position away from a portion of the main body portion supporting the cutting tool, so that the main body portion can be moved only in the back force direction. A first leaf spring to be supported, a first leaf spring being disposed at a position close to a portion of the main body portion supporting the cutting tool, and supporting the main body portion so as to be movable only in a main component force direction and a back component force direction. A cutting device comprising: a second leaf spring.
【請求項9】 前記第1及び第2の直動アクチュエータ
は、100Hz〜1000Hzの周波数で駆動されるこ
とを特徴とする請求項8に記載の切削加工装置。
9. The cutting apparatus according to claim 8, wherein the first and second linear actuators are driven at a frequency of 100 Hz to 1000 Hz.
【請求項10】 請求項1乃至7のいずれか1項に記載
の切削加工方法により加工されたことを特徴とする金
型。
10. A mold processed by the cutting method according to any one of claims 1 to 7.
【請求項11】 請求項8又は9に記載の切削加工装置
により加工されたことを特徴とする金型。
11. A die machined by the cutting apparatus according to claim 8 or 9.
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