JP2004154888A - 凸面形状の研削方法 - Google Patents

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JP2004154888A
JP2004154888A JP2002322102A JP2002322102A JP2004154888A JP 2004154888 A JP2004154888 A JP 2004154888A JP 2002322102 A JP2002322102 A JP 2002322102A JP 2002322102 A JP2002322102 A JP 2002322102A JP 2004154888 A JP2004154888 A JP 2004154888A
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Tomonori Imamura
友紀 今村
Masaru Saeki
優 佐伯
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オリンパス株式会社
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Abstract

【課題】被加工物に対して凸面形状の研削加工を行う場合に、研削砥石の部分的な摩耗を抑制でき、研削砥石の簡単なツルーイングを可能とする。
【解決手段】被加工物3をワーク回転軸10により回転させると共に、研削砥石7を砥石回転軸9により回転させながら相互に当接させて研削することにより軸対称の凸形状を被加工物に形成する。研削砥石7が円柱形状に成形されており、研削砥石7の砥石回転軸9をワーク回転軸10と直交した軸回りに旋回させると共に、被加工物3をワーク回転軸10の軸方向に移動させる。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズ、ミラー、プリズムなどの光学素子に対して凸形状の光学面或いは、これらの光学素子をプレス成形する金型に対して凸形状の成形面を高精度で研削加工する研削方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図6は、セラミックス等の硬脆材料からなる被加工物を回転軸対称の非球面形状に研削加工する従来の装置を示す。この装置は、被加工物100を保持して回転するワークスピンドル101と、直交するXY方向の移動可能な調整テーブル102と、水平方向に対して傾斜した傾斜台103に載置された研削スピンドル104と、研削スピンドル104に回転保持される砥石105とを有しており、砥石105の先端におけるコーナー部分には、円弧部105a(図8及び図10参照)が形成されている。なお、研削部位に研削液を噴き付ける研削液ノズル108が配置されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
この装置によって研削加工を行うときは、ワークスピンドル101及び研削スピンドル104を回転させ、砥石105先端の円弧部105aの曲率Rと被加工物100の所望の曲面形状とに応じてXY方向の調整テーブル102を移動させながら加工を行う。
【0004】
【特許文献1】
特開平8−229792号公報(第4頁、第1図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の装置によって研削を行う場合には、砥石が部分的に摩耗し易い問題を有している。これを図7〜図11により説明すると、図7は加工開始の平面図、図8は加工開始の側面図であり、図9は加工終了の平面図、図10は加工終了の側面図、図11は砥石の曲率の特性図である。
【0006】
従来の凹面形状の研削加工方法を用いることにより、同様にして凸面形状の研削加工は可能である。しかしながら、図7及び図8に示す加工開始から図9及び図10に示す加工終了に至る場合、すなわち砥石105を被加工物100の外周から中心に向けてトラバースさせる場合、研削作用点の移動量は砥石105先端の円弧部105aの曲率と被加工物100の曲率とに依存する。このため、図11に示すように、砥石105先端の円弧部105aの曲率が小さいほど、また被加工物の曲率半径が大きいほど、研削作用点の移動量が少なくなるため、砥石摩耗量を分散させることが難しく、砥石が部分的な摩耗する問題を有している。なお、図11において、特性曲線Aは砥石先端の円弧部105aの曲率半径が5mm、特性曲線Bは曲率半径が15mmの場合を示す。
【0007】
また、砥石105の先端は所望の半径を有する円弧状に形成する必要があり、砥石105が加工により摩耗した場合には、初期の形状に維持するために砥石105の先端に対してツルーイングを高精度に行わなければならない。このツルーイングの際には、砥石105先端の円弧形状と、不図示のツルアとをミクロンオーダーで位置出しして精密な芯出しを必要とするため、作業に手間と技能を有する。しかも、高精度なツルーイングでは多大な作業時間がかかりコスト高につながると共に、熟練の技能者でないと高精度なツルーイングができないという問題がある。
【0008】
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、被加工物に対して凸面形状の研削加工を行う場合に、高精度に研削できると共に砥石の部分的な摩耗を抑制でき、しかも砥石のツルーイングを簡単に行うことが可能な凸面形状の研削方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1の発明の凸面形状の研削方法は、被加工物をワーク回転軸により回転させると共に、研削砥石を砥石回転軸により回転させながら相互に当接させて研削することにより軸対称の凸形状を被加工物に形成する方法であって、前記研削砥石が円柱形状に成形されており、この研削砥石の砥石回転軸をワーク回転軸と直交した軸回りに旋回させると共に、被加工物をワーク回転軸の軸方向に移動させることを特徴とする。
【0010】
この発明では、研削砥石として円柱形状に成形された砥石を用い、この研削砥石をワーク回転軸と直交した軸回りに旋回させるため、高精度に研削することができ、しかも研削に用いる領域が広くなるため摩耗量が分散し、部分的な摩耗を抑制することができる。また、円柱形状の単純形状となっているため、その外周面にツルアを当接させるだけで簡単にツーリングすることができる。
【0011】
請求項2の発明の凸面形状の研削方法は、被加工物をワーク回転軸により回転させると共に、研削砥石を砥石回転軸により回転させながら相互に当接させて研削することにより軸対称の凸形状を被加工物に形成する方法であって、前記研削砥石が円柱形状に成形されており、この研削砥石の砥石回転軸をワーク回転軸と直交した軸回りに旋回させると共に、被加工物をワーク回転軸の軸方向に移動させ、さらに研削加工中に前記研削砥石をワーク回転軸と直交した方向に移動させることを特徴とする。
【0012】
この発明においても、研削砥石の摩耗量が分散して部分的な摩耗を抑制することができるが、この発明においては、研削砥石をワーク回転軸と直交した方向に移動させるため、研削に用いる領域がさらに広くなり、摩耗量を分散させることが可能となる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示する実施の形態により具体的に説明する。なお、各実施の形態において、同一の部材には同一の符号を付して対応させてある。
【0014】
(実施の形態1)
図1〜図3は本発明の実施の形態1を示し、図1は研削装置の全体斜視図、図2及び図3は研削状態の平面図である。
【0015】
研削装置は、図1に示すように、ベース11の上にワークテーブル2及び移動テーブル6とが配置されており、被加工物3はワーク軸スピンドル1に保持され、研削砥石7は砥石軸スピンドル4に保持されている。
【0016】
ワーク軸スピンドル1は回転自在であり、Z方向に移動自在となるようにZ方向移動自在のワークテーブル2に固定されている。被加工物3はワーク軸スピンドル1の口元に把持され、ワーク回転軸10を中心にして回転する。
【0017】
砥石軸スピンドル4は工具台5に固定されており、工具台5は矢印Bで示す方向に回転自在の旋回テーブル(B軸テーブル)8上に固定されている。移動テーブル6はベース11上をZ方向と直交するX方向に移動自在となっており、旋回テーブル8はこの移動テーブル6上に取り付けられている。
【0018】
研削砥石7は砥石軸スピンドル4の口元に把持されている。この研削砥石7は円筒形状に成形されており、その長手方向が砥石軸スピンドル4の軸方向に沿うように同スピンドル4に把持される。この把持状態で研削砥石7は砥石回転軸9を中心に回転する。
【0019】
X、Z、B方向への移動は不図示のNC装置によって数値制御されるものである。また、研削砥石7の砥石回転軸9は水平、垂直あるいは任意の方向でかまわないが、高さ方向の位置は、被加工物3の高さに合わせて加工開始前に調整されるものである。
【0020】
次に、この実施の形態による被加工物3の研削を説明する。なお、この実施の形態では、位置合わせを除いて移動テーブル6はX方向に移動することなく、ベース11上に固定状態となるものである。
【0021】
研削においては、まず、砥石軸スピンドル4とワーク軸スピンドル1とを所望の回転数に回転させる。続いて、図2に示すように被加工物3の曲面の外周部に対して、円柱形状の研削砥石7の外径部が包絡するようにNCデータを作成してX軸とB軸およびZ軸を制御しながら移動テーブル6、旋回テーブル8およびZ軸テーブル2を移動させて当接させる。
【0022】
その後、研削砥石7は被加工物3が所望の凸形状になるようにワークテーブル2の移動と旋回テーブル8の旋回によって研削加工を行う。この旋回テーブル8の旋回により、砥石回転軸9、すなわち研削砥石7はワーク回転軸10と直交した軸回りに旋回する。このような作動を行うことにより、図3に示すように被加工物3の中心に研削砥石7が到達した時点で研削加工が完了する。なお、この実施の形態では、長手方向の長さが少なくとも被加工物3の半径よりも長い円柱形状の研削砥石7を用いるものである。
【0023】
このような実施の形態では、円柱形状の研削砥石7を用いると共に、研削砥石7をワーク回転軸10と直交した軸回りに旋回させるため、研削砥石7の長手方向の広範囲な領域を研削加工に使用することができる。これにより、研削砥石7の摩耗量を分散させることができ、研削砥石7の摩耗による形状崩れが激減し、高精度な研削加工ができる。
【0024】
また、円柱形状となっている研削砥石7は、単純形状であり、その外周面にツルアを当接させるだけでツルーイングが可能であるため、ツルーイングを容易にでき、その作業の工数短縮を行うことができるばかりでなく、熟練作業者でなくても高精度なツルーイングが可能となる。
【0025】
(実施の形態2)
図4及び図5は、実施の形態2を示し、図4は加工開始の平面図、図5は加工終了の平面図である。
【0026】
この実施の形態では、実施の形態1の研削に加えて、研削時に研削砥石7をX方向に移動させるものである。すなわち、この実施の形態では、研削時に移動テーブル6をワーク回転軸10と直交した方向に移動させるものである。すなわち図4及び図5に示すように、微小な被加工物3を研削する場合、移動テーブル6を上述した方向に任意に移動させ、これに合わせてワーク回転軸10のZ方向の移動量を制御して、研削作用点の移動量を極力大きく変化させながら研削加工を行う。このように移動テーブル6を移動させながら研削を行うことにより、円柱形状の砥石7における研削使用領域がさらに広がる。
【0027】
このような実施の形態では、円柱形状の研削砥石7の接触部位を任意に設定することによって、研削砥石7における研削加工に使える領域が広くなる。このため、実施の形態1よりもさらに研削砥石7の摩耗量を分散させることができ、研削砥石7の摩耗による形状崩れが激減し、高精度な研削加工が可能となる。また、研削砥石7をX方向に移動させるため、摩耗量の少ない箇所を選択的に使用でき、これにより研削砥石7を長寿命とすることができる。
【0028】
以上の実施の形態から、本発明を次の技術的思想を包含するものである。
(1)ワーク回転軸を中心に被加工物を回転させるワーク軸スピンドルと、ワーク軸スピンドルをワーク回転軸の軸方向に進退させるワークテーブルと、円柱形状に成形された研削砥石を砥石回転軸を中心に回転させる砥石軸スピンドルと、砥石軸スピンドルを支持すると共に砥石回転軸がワーク軸と直交した軸回りで旋回するように砥石軸スピンドルを旋回させる旋回テーブルとを備えていることを特徴とする凸面形状の研削装置。
【0029】
この研削装置では、研削砥石の長手方向の広範囲な領域を研削加工に使用することができるため、研削砥石の摩耗量を分散させることができ、研削砥石の摩耗による形状崩れが少なくなり、高精度な研削加工ができる。
【0030】
(2)ワーク回転軸を中心に被加工物を回転させるワーク軸スピンドルと、ワーク軸スピンドルをワーク回転軸の軸方向に進退させるワークテーブルと、円柱形状に成形された研削砥石を砥石回転軸を中心に回転させる砥石軸スピンドルと、砥石軸スピンドルを支持すると共に砥石回転軸がワーク回転軸と直交した軸回りで旋回するように砥石軸スピンドルを旋回させる旋回テーブルと、旋回テーブルを支持すると共に研削砥石をワーク回転軸と直交した方向に移動させる移動テーブルとを備えていることを特徴とする凸面形状の研削装置。
【0031】
この研削装置では、上記(1)の研削装置の作用効果を有するのに加えて、研削砥石の摩耗量をさらに分散させることができるため、研削砥石を長寿命とすることができる。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、研削砥石の研削使用領域が増大するため、研削砥石の部分的な摩耗が抑制されて形状崩れが少なくなり、凸面形状を高精度に研削できると共に研削砥石のツルーイングを簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に用いる研削装置の斜視図である。
【図2】実施の形態1における加工開始時の平面図である。
【図3】実施の形態1における加工終了時の平面図である。
【図4】実施の形態2の加工開始時の平面図である。
【図5】実施の形態2の加工終了時の平面図である。
【図6】従来の装置を示す斜視図である。
【図7】従来の方法における加工開始時の平面図である。
【図8】従来の方法における加工開始時の側面図である。
【図9】従来の方法における加工終了時の平面図である。
【図10】従来の方法における加工終了時の側面図である。
【図11】被加工物の曲率半径における研削時の移動量を示す特性図である。
【符号の説明】
2 ワークテーブル
3 被加工物
6 移動テーブル
7 研削砥石
8 旋回テーブル
9 砥石回転軸
10 ワーク回転軸

Claims (2)

  1. 被加工物をワーク回転軸により回転させると共に、研削砥石を砥石回転軸により回転させながら相互に当接させて研削することにより軸対称の凸形状を被加工物に形成する方法であって、
    前記研削砥石が円柱形状に成形されており、この研削砥石の砥石回転軸をワーク回転軸と直交した軸回りに旋回させると共に、被加工物をワーク回転軸の軸方向に移動させることを特徴とする凸面形状の研削方法。
  2. 被加工物をワーク回転軸により回転させると共に、研削砥石を砥石回転軸により回転させながら相互に当接させて研削することにより軸対称の凸形状を被加工物に形成する方法であって、
    前記研削砥石が円柱形状に成形されており、この研削砥石の砥石回転軸をワーク回転軸と直交した軸回りに旋回させると共に、被加工物をワーク回転軸の軸方向に移動させ、さらに研削加工中に前記研削砥石をワーク回転軸と直交した方向に移動させることを特徴とする凸面形状の研削方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008098429A1 (fr) * 2007-02-13 2008-08-21 Wang Zhong An Procédé de traitement asphérique

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