JP2007044785A - 切削工具、加工装置、成形金型、光学素子、及び切削加工方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 シャンク20は、加工用チップ30を支持する支持部21と、ホルダの先端に固定される固定部23とを有する。先細部分25の両側面25a,25bには、それぞれ凹部25cが設けられている。ここで、これら側面25a,25bのうち支持部21側の部分は、一定の開き角θ1を有しており、これら側面25a,25bのうち固定部23側の部分は、一定の開き角θ2を有している。固定部23側の開き角θ2を支持部21側の開き角θ1をよりも大きくすることによって、両側面25a,25bの中央付近に屈曲部が形成され、これらの屈曲部の周辺が凹部25cとなる。
【選択図】 図1
Description
θ1<θ2<90° … (1)
の条件を満たす。この場合、固定部側面の開き角θ2が支持部側面の開き角θ1よりも大きくなり、支持部や加工用チップを細くしつつ、固定部側面を大きくすることができる。一方で、固定部側面の開き角θ2が極端に大きくなって固定部が被加工体と干渉して加工を妨げることを防止できる。
θ1<θ2−10° … (2)
の条件を満たす。この場合、支持部や加工用チップを十分に細くすることができ、加工形状の範囲を広げることができる。
θ1<θ2−20° … (3)
の条件を満たす。この場合、支持部や加工用チップをさらに細くすることができ、加工形状の範囲をさらに広げることができる。
D/2<y<x … (4)
の条件を満たす。この場合、固定部の開口中心から支持部の先端までの実効距離L=x+yを一定以上に確保しつつ、支持部の先端に向けての長さxを大きくすることができ、支持部や加工用チップを細長くすることができる。これにより、支持部や固定部の強度を十分に維持できるとともに、支持部に異常な振動が発生することを防止できる。
以下、本発明の第1実施形態に係る切削工具を図面を用いて説明する。図1(a)は、切削工具の平面図であり、図1(b)は、切削工具の側面図である。
θ1<θ2<90° … (1)
が成り立っており、固定部23側の開き角θ2は、支持部21側の開き角θ1よりも大きくなっているが、90°未満となっている。このように、固定部23側の開き角θ2を支持部21側の開き角θ1をよりも大きくすることによって、両側面25a,25bの中央付近に屈曲部が形成され、これらの屈曲部の周辺が凹部25cとなる。ここで、支持部21側の開き角θ1は、固定部23側の開き角θ2よりも小さくなっており、加工用チップ30を尖った細長い形状とすることができる。加工用チップ30を細長くした場合、被加工体である金型母材の凹部に工具刃先を挿入し易くなり、金型母材の凹部の加工の自由度が増す。一方、固定部23側の開き角θ2は、支持部21側の開き角θ1よりも大きくなっており、固定部23を十分に大きなサイズとすることができる。これにより、支持部21を徒に長くすることなく安定性して支持することができ、不図示のホルダの先端に固定する際に締付け用のネジを通すべき開口23aのサイズも一定以上に確保することができる。さらに、固定部23側の開き角θ2は、これを鋭角とする90°未満となっており、固定部23が被加工体である金型母材と干渉する可能性を低減している。
D/2<y<x … (4)
が成り立っており、固定部23の支持部21側の長さyは、支持部21の長さxよりも小さくなっており、支持部21の相対的なサイズが大きくなっている。これにより、固定部23の開口23a中心から支持部21の先端までの実効長L=x+yを一定以下に保持しつつ、支持部21の先端に向けての長さxを相対的に大きくすることができる。これにより、支持部21や加工用チップ30を細長くしつつも、支持部21や固定部23の強度を十分に高く維持できるとともに、支持部21に異常な振動が発生することを防止できる。つまり、y<xとすることによって、深い凹面形状を高精度な面に仕上ることができる。一方、D/2<yとしているので、シャンク20の固定を十分な強度で行うことができ、加工の安定性・信頼性を高めることができる。なお、xの上限値は、経験的に、設計上6mm以下とすることが好ましい。
以下、本発明者が行った具体的な実施例について説明する。本実施例において、図8の切削装置100は、送り方向であるX、Z軸の位置分解能が1nmで、主軸である回転軸RAと、X、Z軸に沿った直行軸との剛性は、非常に高くなっている。被加工体であるワークWは、日本タングステン製のタングステンカーバイト(以下WC)を用いた。WCの硬度はHV=2500と非常に高硬度な材料である。切削ユニット40によって形成される、加工面形状は、軸対称凹面であり、SR(近似曲率半径)が1.2mm、最大見込み角(軸に対する加工面の傾斜角度が最大となる角度)が62°という極めて小さく深い面を加工した。
以下、第2実施形態に係る切削装置について説明する。第2実施形態の切削装置は、第1実施形態の切削装置を一部変更したものであり、特に説明しない部分は、第1実施形態の装置と共通しており、図面において共通する部分には同一の符号を付して重複説明を省略する。
以下、第2実施例について説明する。本実施例において、図15の振動切削装置200は、送り方向であるX、Z軸の位置分解能が1nmで、主軸である回転軸RAと、X、Z軸に沿った直行軸と、鉛直旋回軸PXとの剛性は、非常に高くなっている。被加工体であるワークWは、Co含有の超硬材料を用いた。振動切削ユニット40によって形成される、加工面形状は、光学レンズで用いられる軸対称凹面であり、近似曲率半径が1.9mmで、中心曲率半径が1.5mmで、最大見込み角(加工面の傾斜角度が最大となる角度)が65°という極めて小さく深い面を加工した。
以下、第3実施形態に係る切削装置について説明する。第3実施形態の切削装置は、第1実施形態の切削装置を一部変更したものであり、特に説明しない部分は、第1実施形態の装置と共通しており、図面において共通する部分には同一の符号を付して重複説明を省略する。
以下、第3実施例について説明する。本実施例において、図17の振動切削装置300は、送り方向であるX、Y、Z軸の位置分解能が1nmである。被加工体であるワークWは、STAVAX料を用いた。振動切削ユニット40によって形成される、加工面形状は、X、Y軸方向に個別の曲率を有するアナモフィク面であり、サイズは10mm×15mmである。
以下、第4実施形態に係る切削装置について説明する。第4実施形態の切削装置は、第3実施形態の切削装置を一部変更したものであり、特に説明しない部分は、第3実施形態の装置と共通しており、図面において共通する部分には同一の符号を付して重複説明を省略する。
以下、第5実施形態に係る切削装置について説明する。第5実施形態の切削装置は、第3実施形態の切削装置を一部変更したものであり、特に説明しない部分は、第3実施形態の装置と共通しており、図面において共通する部分には同一の符号を付して重複説明を省略する。
Claims (19)
- 加工用チップと、
前記加工用チップを支持する支持部と、ホルダの先端に固定される固定部とを有するとともに、前記支持部から前記固定部にかけて延在する先細部分の側面に凹部を設けたシャンクと
を備える切削工具。 - 前記先細部分は、平坦な上下面と先細る側面とを有する板状体であり、前記固定部は、固定用の開口を備える請求項1記載の切削工具。
- 前記先細部分は、前記支持部と、前記固定部のうち前記開口の中心から前記支持部側の部分とを含む請求項2記載の切削工具。
- 前記支持部側面の開き角をθ1、前記固定部側面の開き角をθ2とした場合に、
θ1<θ2<90°
の条件を満たす請求項1及び請求項2のいずれか一項記載の切削工具。 - θ1<θ2−10°
の条件を満たす請求項4記載の切削工具。 - θ1<θ2−20°
の条件を満たす請求項4記載の切削工具。 - 前記支持部の軸方向の長さをx、前記固定部の軸方向に関する前記開口の中心から前記支持部側の端部までの長さをy、前記固定部の前記開口の開口径をDとした場合に、
D/2<y<x
の条件を満たす請求項2記載の切削工具。 - 前記加工用チップは、ダイヤモンドで形成されている請求項1から請求項7のいずれか一項記載の切削工具。
- 前記加工用チップは、高純度cBNで形成されている請求項1から請求項7のいずれか一項記載の切削工具。
- 前記シャンクは、超硬及び超硬合金のいずれかで形成されている請求項1から請求項9のいずれか一項記載の切削工具。
- 前記シャンクは、シリコンカーバイド、インバー材、ステンレスインバー材、アルミナ、窒化珪素、サイアロン、鋼、及びジルコニアのいずれかで形成されている請求項1から請求項9のいずれか一項記載の切削工具。
- 請求項1から請求項11のいずれか一項記載の切削工具と、
前記切削工具を振動させるための振動源と、
先端部に前記切削工具を保持するとともに、前記振動源からの振動を前記切削工具に伝達する振動体と
を備える加工装置。 - 請求項1から請求項11のいずれか一項記載の切削工具と、
前記切削工具を駆動する駆動装置と
を備える加工装置。 - 前記駆動装置は、ターニング加工、ルーリング加工、フライカット加工、及びミーリング加工のいずれかを可能にする動作を行う請求項13記載の加工装置。
- 請求項1から請求項11のいずれか一項記載の切削工具を用いて、加工創製された光学面を有する成形金型。
- 前記光学面は、球面、非球面、及び微細構造のいずれかであることを特徴とする請求項15記載の成形金型。
- 請求項15及び請求項16のいずれか一項記載の成形金型によって成形された光学素子。
- 請求項1から請求項11のいずれか一項記載の切削工具を用いて加工創製された光学素子。
- 加工用チップを先端に固定するシャンクを備える切削工具を用いた切削加工方法であって、
前記加工用チップを支持する支持部からホルダ先端に固定される固定部にかけて延在する先細部分の側面に設けた凹部によって被加工体との干渉を回避するとともに、支持部の先端を固定部に近づけることによって固定部から刃先までの長さを短くすることを特徴とする切削加工方法。
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