JP2005334981A - トーリック形状レンズ成型用金型の切削加工方法及びその装置 - Google Patents

トーリック形状レンズ成型用金型の切削加工方法及びその装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2005334981A
JP2005334981A JP2004152976A JP2004152976A JP2005334981A JP 2005334981 A JP2005334981 A JP 2005334981A JP 2004152976 A JP2004152976 A JP 2004152976A JP 2004152976 A JP2004152976 A JP 2004152976A JP 2005334981 A JP2005334981 A JP 2005334981A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cutting
curvature
rotary
workpiece
blade
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2004152976A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuyasu Sugaya
暢康 菅ケ谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toppan Printing Co Ltd filed Critical Toppan Printing Co Ltd
Priority to JP2004152976A priority Critical patent/JP2005334981A/ja
Publication of JP2005334981A publication Critical patent/JP2005334981A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Milling Processes (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

【課題】トーリック形状を実用的な所要時間で効率的に切削加工する切削加工方法及びその装置を提供することにある。
【解決手段】ある方向の曲率とそれと直交する方向の曲率が異なる形状であるトーリック形状のレンズ又はレンズアレイを成型するための金型を切削加工する切削加工において、切削用の回転刃物を取り付ける回転主軸2の移動及び位置決めを行うZ軸方向リニアガイドと、被切削体を取り付けてXY軸方向に移動及び位置決めを行うXYテーブルと、前記Z軸方向リニアガイド及びXYテーブルを適宜に移動及び位置決め制御可能なNC制御手段とを備え、前記回転主軸2に、回転刃物の回転主軸2中心を通る断面の曲率半径R1 と該回転刃物の回転面に沿った断面の曲率半径R2 とが互いに異なる回転刃物4が取り付けられている。
【選択図】図2

Description

本発明は、レンズアレイ成型用の成型金型の切削加工方法及びその装置に関し、特に、回転非対称の凹形状切削加工であるトーリック形状のレンズ成型用金型の切削加工方法及びその装置に関する。
従来、例えば、NCフライス盤、マシニングセンターなどによる切削加工では、目的形状より小径のボールエンドミル等を用いて、金属製の被切削体(ワーク)の平坦な表面に対して、回転非対称の凹形状のトーリック形状になるように、回転刃物と被切削体の表面との相対的位置を、3次元数値データに基づいて等高線状にNC機の数値制御により移動動作させることにより切削加工が行われていた。
しかしながら、上記小径の回転刃物による3次元数値制御による等高線状の切削加工にあっては、以下のような問題点があった。
その1つは切削加工に要する時間であり、一般に、鏡面が得られる最大の面粗さRmax0.2(0.2μm)前後が得られるような等高線ピッチで加工するには、1形状当たりの3次元データは膨大な量になり、それに伴い切削加工に要する時間も長くなる。
この場合、例えば、レンズ形状をアレイ状に数千以上の単位で多数個成型する金型の切削加工は、その加工に要する時間が長く掛かり、実用的な所要時間において、その実現が困難であった。
そこで、本発明は、トーリック形状を実用的な所要時間で、効率的に切削加工する切削加工方法及びその装置を提供することにある。
本発明の請求項1に係る発明は、ある方向の曲率とそれと直交する方向の曲率が異なる形状であるトーリック形状のレンズ又はレンズアレイを成型するための金型を切削加工する切削加工方法において、切削用の回転刃物の回転軸中心を通る断面の曲率半径と該回転刃物の回転面に沿った断面の曲率半径とが互いに異なる回転刃物を用いて切削することを特徴とするトーリック形状レンズ成型用金型の切削加工方法である。
本発明の請求項2に係る発明は、ある方向の曲率とそれと直交する方向の曲率が異なる形状であるトーリック形状のレンズ又はレンズアレイを成型するための金型を切削加工する切削加工装置において、切削用の回転刃物を取り付ける回転主軸の移動及び位置決めを行うZ軸方向リニアガイドと、被切削体を取り付けてXY軸方向に移動及び位置決めを行うXYテーブルと、前記Z軸方向リニアガイド及びXYテーブルを適宜に移動及び位置決め制御可能なNC制御手段とを備え、前記回転主軸に、回転刃物の回転軸中心を通る断面の曲率半径と該回転刃物の回転面に沿った断面の曲率半径とが互いに異なる回転刃物が取り付けられていることを特徴とするトーリック形状レンズ成型用金型の切削加工装置である。
被切削体を取り付けてX軸方向(被切削体の切削面に対する切削深さ方向)とY軸方向(被切削体の切削面に対する一次元方向)に移動動作するXYステージと、主軸と該主軸を回転動作させる回転機構とを有してZ軸方向(被切削体の切削面に対する他の一次元方向)に移動動作するZ軸方向リニアガイドとを有し、該XYステージとZ軸方向リニアガイドは、位置精度良くCNC制御されるものであり、目的の断面形状を有し、目的とする曲率半径を有する直径φを有する回転刃物を、主軸の刃物ホルダーを介して取り付け、該主軸を回転動作させて、被切削体を切削加工する切削加工方法及びその装置であり、本発明の加工方法及び装置を実施することにより、トーリック形状の切削面を有するトーリック形状レンズ成型用金型の金型切削加工における従来の切削加工時間を大幅に短縮することができ、実用的な切削加工の所要時間によるトーリック形状の金型切削加工方法及び切削加工装置を提供することが可能となる。
本発明の加工法及び加工装置を、図面に基づいて以下に詳細に説明すれば、図1は、本発明の方法及びその装置の一実施例を説明する全体斜視図であり、図2は、本発明における金型加工部(切削用の回転刃物と被切削体の切削面)の詳細図であり、(a)は、その側面図、(b)は、それと直交する方向から見た正面図である。
本発明の加工装置は、図1に示すように、Zステージ6を有する主軸回転機構1と、該主軸回転機構1の主軸2に刃物ホルダー3を介して取り付けた回転刃物4と、被切削体5(ワーク)を取り付け固定するホルダー部を備えたXYステージ7とからなっている。
回転刃物4は、目的断面形状の刃が円周上に配されていて、その回転半径(回転直径φ/2)は、目的の曲率半径Rの値か又はそれ以下の値となっている。
刃物ホルダー3は、加工面に干渉しない形状であり、加工に耐える剛性で刃物を固定できるものとなっている。
被切削体5(ワーク)は、切削加工時にワーク5に加わる力に対する十分な強度を有していて、必要な加工精度を得るのに十分な剛性を有し、XYステージ7上に、直接またはホルダーを介して取り付け固定できる機構(図示せず)で保持されている。
Zステージ6、及びXYステージ7は、目的の切削加工に対して、必要且つ十分な強度と剛性を有し、NC装置の制御による加工に対応できるようなものとなっている。
主軸回転機構1は、目的の加工条件を満たす刃物の回転周速度が得られるように、容易に回転速度が変更できる機構となっていて、また、目的の加工精度を達成できるよう十分な剛性、振動対策、発熱による熱膨張や歪み対策が施された機構となっている。
主軸回転機構1は、位置決めのための直線移動用のボールねじに直結され、Z軸方向の直線移動動作を制御して位置決めするNC装置に制御されて対応するサーボモータを備えており、また、切削加工に十分な剛性を有するZ軸方向に直線移動可能なZステージ(Z軸方向リニアガイド6)を有しており、主軸2は回転数で回転を可変でき、主軸2の回転スピン精度(回転揺らぎ精度)は1μm以下となっている。
主軸2の先端部に一体的に設けた刃物ホルダー3には、コレットチャックを交換することにより、回転刃物4(ロータリーシャンク)を装着することができる。
被切削加工体5(ワーク)としては、表面を平坦化したアルミニウムやアルミニウム合金ブロック、あるいは鋼材などを用いることができる。
XYステージ6は、主軸2の先端部の刃物ホルダー3に取り付けられた刃物ホルダー3の下方に配置されていて、X軸方向とY軸方向との直線移動動作を制御して位置決めするための各々直線移動用のボールねじに直結され、その直線移動動作を制御して位置決めするNC装置に制御されて対応するサーボモータ(図示せず)と、切削加工に十分な剛性を有するX軸方向とY軸方向のそれぞれリニアガイドを有している。
そして、ZステージのZ軸方向の位置決め、及びXYステージ6のX軸、Y軸方向の位置決めは、CNC制御(コンピュータによるNC制御)により、Gコードを介して行われる。
まず、図1、図2(a)〜(b)に示すように、NC制御により、Z軸方向リニアガイドとXYステージ6のY軸方向リニアガイドの移動位置の制御を行いながら、Y軸方向(ワーク5の長辺方向)の切削送りピッチと、Z軸方向(ワーク5の短辺方向)の切削送りピッチを設定して切削を行う。
また、主軸2には刃物ホルダー3を介して回転刃物4を取り付けて切削加工する際に、Y軸方向(ワーク5の長辺方向)の切削曲率半径をRとする場合には、回転直径2Rの回転刃物4を使用し、Z軸方向(ワーク5の短辺方向)の切削曲率半径をRとする場合には、回転直径2Rの回転刃物4を使用する。
そして、XYステージ6のX軸方向リニアガイドの移動位置の制御を行いながら、X軸方向(ワーク5の切削深さ方向)の位置決めを行い、所定の主軸回転数にて、被切削加工体5の上面の平坦面に対してトーリック形状の金型加工を行う。
本発明のトーリック形状レンズ成型用金型の切削加工方法及びその装置は、目的とする切削断面形状として、例えば、回転軸の中心を通る断面形状が非球面形状に成型された回転刃物4の複数個の各々刃部4aが、その回転刃物4の回転主軸2の回転円周に対して同心円状の同一円周上に配置された回転刃物4を用いるものである。
図2(a)〜(b)に示すように、この回転刃物4を、該刃物4の回転周面が被切削体5(ワーク)の平坦な表面(加工面)に対して垂直になるように配置して、適当な回転数で回転させながら、該被切削体5の加工面に垂直に押し付けることにより、回転軸の中心を通る断面形状が非球面形状に成型された回転刃物4の複数個の非球面形状の各々刃部4aによって切削することにより、図2(a)に示すように、Z軸方向に沿う切削断面形状面8が所定の曲率半径R1 であって、該回転刃物4の刃物回転面(回転軸と直交する方向の面)に沿う切削断面形状面9が部分円形状(曲率半径R2 )を有する回転非対称(非球面形状)の凹形状切削面であるトーリック形状の切削面の切削加工を1工程で完結させるものである。
また、図2(b)に示す回転刃物4の刃物回転面(回転軸と直交する方向の面)に沿う方向の切削断面形状面9として、例えば非球面形状を必要とし、その曲率半径R2 が刃物4の回転半径より大きな曲率半径を必要とするような場合には、任意の形状についてNC制御による1次元数値制御によりY軸方向に、又は2次元数値制御によりX軸及びY軸方向に、主軸2(回転刃物4)とワーク5との相対位置を移動動作させることにより、同様に、1工程で、互いに垂直方向の断面形状が異なる非球面形状の曲率半径R1 、R2 の切削加工を行うことができる。
両加工法とも、刃物4とワーク5の加工面の関係は相対的なものであるので、主軸2の移動に依らなくても、適宜にワーク5の加工面の移動によっても同じ加工を提供できるも
のである。
この加工に用いる刃物4の刃先の材質は、加工対象の材質によっても異なるが、切削面に鏡面を得るためには、一般に単結晶ダイヤモンドバイト等が望ましい。
これにより、回転非対称(非球面形状)の凹形状切削面であるトーリック形状の切削面を、従来は目的形状に対して十分小さな半径を有する刃物4を用いて、膨大な3次元数値データにより長時間の切削加工により切削していたのを、本発明の切削加工方法及び装置により、1工程で短時間に切削加工できるようになると同時に、上記のトーリック形状の切削面のあるアレイ状の金型等を実用的な切削加工時間で切削できるようになる。
以下に本発明における具体的実施例について、図1、図2(a)〜(b)に基づいて詳細に説明する。
主軸回転機構1には、モータースピンドル型番アストロ−E6040(株式会社NAKANISHI製)を採用した。
主軸回転機構1の主軸2は、2,000〜40,000rpmの回転数で回転を可変でき、スピンドル精度が1μm以下のものを使用した。
主軸2の先端部に、一体的に設けた刃物ホルダー3には、コレットチャックを交換することにより、直径φが0.5mm〜φ6.0mmの回転刃物4(ロータリーシャンク)を装着することができる。本実施例においては、回転刃物4として、外形10mm、曲率半径1.5mm(回転刃物4の直径3mm)、シャンク径6mmの柄付外丸フライス(三晃工具株式会社製)を用いた。
被切削加工体5(ワーク)としては、切削加工性を考慮して、7000系アルミ合金ブロックを用いた。
Zステージ6のZ軸、XYステージ7のX軸、Y軸の各々方向の位置決めは、CNC制御(コンピュータによるNC制御)によりGコードを介して行った。
本実施例においては、図1、図2に示すように、NC制御により、Z軸方向リニアガイドとXYステージ6のY軸方向リニアガイドの移動位置の制御を行いながら、Y軸方向(ワーク5の長辺方向)の切削送りピッチを5mm、Z軸方向(ワーク5の短辺方向)の切削送りピッチを2.5mmにて、また、Y軸方向(ワーク5の長辺方向)の切削曲率半径Rを5mm(使用する回転刃物の切削回転刃物4の直径は10mm)、Z軸方向(ワーク5の短辺方向)の切削曲率半径Rを1.5mm(使用する回転刃物の切削回転刃物4の直径は3mm)に設定して、XYステージ6のX軸方向リニアガイドの移動位置の制御を行いながらX軸方向(ワーク5の切削深さ方向)の位置決めを行いながら、20,000rpmの主軸回転数で、被切削加工体5の上面の平坦面に対してトーリック形状の金型加工を行った。
本実施例では、適当な刃物送り速度になるようにCNC制御(コンピュータによるNC制御)したところ、従来の加工時間の約4分の1の加工時間にて、トーリック形状の金型の切削加工ができ、従来の加工よりきわめて短い加工時間で得られた。
本発明方法及びその装置を説明する全体斜視図。 (a)は本発明方法及びその装置による切削加工を説明する部分側面図、(b)はその正面図。
符号の説明
1…主軸回転機構
2…主軸
3…刃物ホルダ
4…回転刃物
5…被切削体(ワーク)
6…Z軸方向リニアガイド
7…XYステージ
8…切削面

Claims (2)

  1. ある方向の曲率とそれと直交する方向の曲率が異なる形状であるトーリック形状のレンズ又はレンズアレイを成型するための金型を切削加工する切削加工方法において、切削用の回転刃物の回転軸中心を通る断面の曲率半径と該回転刃物の回転面に沿った断面の曲率半径とが互いに異なる回転刃物を用いて切削することを特徴とするトーリック形状レンズ成型用金型の切削加工方法。
  2. ある方向の曲率とそれと直交する方向の曲率が異なる形状であるトーリック形状のレンズ又はレンズアレイを成型するための金型を切削加工する切削加工装置において、切削用の回転刃物を取り付ける回転主軸の移動及び位置決めを行うZ軸方向リニアガイドと、被切削体を取り付けてXY軸方向に移動及び位置決めを行うXYテーブルと、前記Z軸方向リニアガイド及びXYテーブルを適宜に移動及び位置決め制御可能なNC制御手段とを備え、前記回転主軸に回転刃物の回転軸中心を通る断面の曲率半径と該回転刃物の回転面に沿った断面の曲率半径とが互いに異なる回転刃物が取り付けられていることを特徴とするトーリック形状レンズ成型用金型の切削加工装置。
JP2004152976A 2004-05-24 2004-05-24 トーリック形状レンズ成型用金型の切削加工方法及びその装置 Withdrawn JP2005334981A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004152976A JP2005334981A (ja) 2004-05-24 2004-05-24 トーリック形状レンズ成型用金型の切削加工方法及びその装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004152976A JP2005334981A (ja) 2004-05-24 2004-05-24 トーリック形状レンズ成型用金型の切削加工方法及びその装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005334981A true JP2005334981A (ja) 2005-12-08

Family

ID=35489085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004152976A Withdrawn JP2005334981A (ja) 2004-05-24 2004-05-24 トーリック形状レンズ成型用金型の切削加工方法及びその装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005334981A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008265130A (ja) * 2007-04-19 2008-11-06 Olympus Corp フライアイレンズ成形型、フライアイレンズ成形型加工装置、フライアイレンズ成形型加工方法
JP2010149265A (ja) * 2008-12-26 2010-07-08 Canon Inc 位置決め装置
WO2014072134A1 (de) * 2012-11-07 2014-05-15 Meiko Haertel Ringförmiges werkzeug zur bearbeitung eines werkstücks
CN111421595A (zh) * 2020-04-29 2020-07-17 中山北方晶华精密光学有限公司 一种镜片切边时用的治具和镜片切边方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008265130A (ja) * 2007-04-19 2008-11-06 Olympus Corp フライアイレンズ成形型、フライアイレンズ成形型加工装置、フライアイレンズ成形型加工方法
JP2010149265A (ja) * 2008-12-26 2010-07-08 Canon Inc 位置決め装置
WO2014072134A1 (de) * 2012-11-07 2014-05-15 Meiko Haertel Ringförmiges werkzeug zur bearbeitung eines werkstücks
US9481042B2 (en) 2012-11-07 2016-11-01 Meiko Haertel Ring-shaped tool for processing a work piece
CN111421595A (zh) * 2020-04-29 2020-07-17 中山北方晶华精密光学有限公司 一种镜片切边时用的治具和镜片切边方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4875184B2 (ja) 工具回転半径可変の工具ホルダおよび該工具を備えた工作機械ならびに前記工作機械を用いた加工方法
JP5355206B2 (ja) 加工装置および加工方法
US5919012A (en) Method of high speed cutting mold and ultra-high speed milling machine
JP2007331068A (ja) 精密ロール旋盤
JP2007320022A (ja) ロール加工方法
JP2012501253A (ja) 誘導回転やすり並びにそのようなやすりを使用してバリ取りするための装置及びバリ取りする方法
CN102814706A (zh) 自由形态切割机
JP5478296B2 (ja) フレネルレンズおよびフレネルレンズ成形型ならびにフレネルレンズの製造方法、フレネルレンズ成形型の製造方法
US20100111632A1 (en) Method and apparatus for non-rotary machining
JP2005074569A (ja) プログラム、コンピュータ装置、多軸加工機、ncプログラムの生成方法、ワークの加工方法
JP3652182B2 (ja) 回折格子の加工方法及び加工装置
JP5911595B2 (ja) 工作機械の制御装置および工作機械
JP5413913B2 (ja) 旋削による非円形加工方法
JP2010029947A (ja) 複合エンドミル及び複合エンドミルを用いた加工方法
JPS60155310A (ja) 切削加工方法およびその装置
JP2010017769A (ja) 薄板形状ワーク加工方法
JP2005334981A (ja) トーリック形状レンズ成型用金型の切削加工方法及びその装置
JP4313686B2 (ja) 輪帯光学素子用金型の製造方法
JP4843539B2 (ja) 加工装置および加工方法
JP2004042188A (ja) 金型の加工方法
JP2008264937A (ja) ポリゴン加工装置及びポリゴン加工方法
JPH06711A (ja) 切削加工方法
JP2007090489A (ja) 金型の切削加工方法及び装置
JP2006289871A (ja) 輪帯光学素子の製造方法および輪帯光学素子用金型の製造方法
JP2007253306A (ja) Nc工作機械

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Effective date: 20070424

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

A761 Written withdrawal of application

Effective date: 20070802

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761