JP2012030311A - Spherical surface grinding method and spherical surface grinding device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spherical surface grinding method and a spherical surface grinding device capable of shortening a processing time in following processes and further reducing the number of processes by improving a quality requirement, specifically the depth of crack without reducing a processing efficiency so as to reduce a load on a precise grinding and a polishing in the following processes.SOLUTION: This spherical surface grinding method includes a speed-controlled slitting step of grinding a workpiece only a predetermined depth of cut by a grinding wheel while controlling a slitting speed by mutually approaching a workpiece shaft at the distal end of which a lens base is attached and a grinding wheel shaft at the distal end of which the grinding wheel is attached while rotating these shafts, and a pressure-controlled slitting step of slitting the workpiece while controlling a pressure at which the workpiece is pressed against the grinding wheel after the speed-controlled slitting step.

Description

この発明は、球面研削加工方法および球面研削加工装置に関し、さらに詳しくは、レンズなどの光学素子や金型などのワークに対する球面研削加工方法および球面研削加工装置に関する。   The present invention relates to a spherical grinding method and a spherical grinding device, and more particularly to a spherical grinding method and a spherical grinding device for a workpiece such as an optical element such as a lens or a mold.

従来、レンズなどの光学素子の球面研削加工方法としては、特許文献1に開示されている方法がある。図7に示すように、この方法で用いる加工装置18は、各構成部材を支承するベース1上に、ワークであるレンズ基体3を保持するワーク保持部4を回転自在に支持するワークヘッド5が前後動可能に設置されている。ワーク保持部4の軸端部には、プーリー6が固設されている。プーリー6は、ワークヘッド5に固設されたモーター7の駆動軸8に固設したプーリー9に、ベルト10を介して連結されている。符号11は、レンズ基体3を球面状に加工するカップ形の研削砥石を示す。この研削砥石11は、砥石軸12を介してハウジング13に回転自在に支持されている。上記ワークヘッド5には、このワークヘッド5を研削砥石11に対して進退させる方向に移動させるためのボールネジ14が螺装されている。このボールネジ14は、ベース1に固設したパルスモーター15と連動するように構成されている。また、回転数計測部19は、モーター7の駆動軸8に固設された切欠き円板20の切欠きを光電センサー21が検出するよう構成されている。この回転数計測部19は、速度制御装置17へ検出結果を送信するようになっている。   Conventionally, as a spherical grinding method of an optical element such as a lens, there is a method disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG. 7, the processing apparatus 18 used in this method has a work head 5 that rotatably supports a work holding portion 4 that holds a lens base 3 that is a work on a base 1 that supports each component. It is installed so that it can move back and forth. A pulley 6 is fixed to the shaft end of the work holding unit 4. The pulley 6 is connected via a belt 10 to a pulley 9 fixed to a drive shaft 8 of a motor 7 fixed to the work head 5. Reference numeral 11 denotes a cup-shaped grinding wheel for processing the lens base 3 into a spherical shape. The grinding wheel 11 is rotatably supported by a housing 13 via a grinding wheel shaft 12. The work head 5 is screwed with a ball screw 14 for moving the work head 5 in a direction for advancing and retreating the grinding head 11. The ball screw 14 is configured to be interlocked with a pulse motor 15 fixed to the base 1. Further, the rotation speed measuring unit 19 is configured such that the photoelectric sensor 21 detects a notch of the notch disk 20 fixed to the drive shaft 8 of the motor 7. The rotational speed measurement unit 19 transmits a detection result to the speed control device 17.

上記構成の加工装置18を用いてレンズを球面研削加工する場合、レンズ基体3をワーク保持部4に保持した後、モーター7を回転させてワーク保持部4および研削砥石11を回転させる。モーター7の回転により切欠き円板20が回転し、速度制御装置17に送られる信号によりレンズ基体3の回転数を計測できる。同時に速度制御装置17からの指令によりパルスモーター15を駆動し、ワークヘッド5を研削砥石11方向に前進移動させ、レンズ基体3を研削砥石11に押し付ける。更に、所定のパルス数をカウントするまでパルスモーター15を駆動すると、ワークヘッド5は所定位置まで送り込まれて切り込み動作を停止する。パルスモーター15が停止すると、速度制御装置17は光電センサー21から送られてくる信号をカウントし、レンズ基体3の一回転分に相当する信号をカウントすると速度制御装置17がパルスモーター15を逆転駆動する。パルスモーター15の逆転により、ワークヘッド5が後退し、レンズ基体3が研削砥石11から離される。上記の動作により、レンズ基体3の被加工面には球面が創成される。   When the lens is spherically ground using the processing device 18 having the above-described configuration, after the lens base 3 is held by the work holding unit 4, the motor 7 is rotated to rotate the work holding unit 4 and the grinding wheel 11. The notch disk 20 is rotated by the rotation of the motor 7, and the number of rotations of the lens base 3 can be measured by a signal sent to the speed control device 17. At the same time, the pulse motor 15 is driven by a command from the speed controller 17 to move the work head 5 forward in the direction of the grinding wheel 11 and press the lens base 3 against the grinding wheel 11. Further, when the pulse motor 15 is driven until a predetermined number of pulses are counted, the work head 5 is sent to a predetermined position and stops the cutting operation. When the pulse motor 15 is stopped, the speed control device 17 counts the signal sent from the photoelectric sensor 21, and when the signal corresponding to one rotation of the lens base 3 is counted, the speed control device 17 drives the pulse motor 15 in the reverse direction. To do. Due to the reverse rotation of the pulse motor 15, the work head 5 moves backward and the lens base 3 is separated from the grinding wheel 11. By the above operation, a spherical surface is created on the processing surface of the lens base 3.

このような加工装置18によれば、レンズの切り込み完了後に、その位置にてレンズ基体3の切り込み動作を停止し、更にレンズ基体3の一回転分(又は一回転分以上)に相当する回転数をレンズ基体3に確実に与えること(所謂、スパークアウト)ができる。従って、上記レンズ基体3の切り込み停止時にたとえ研削跡が付いていても、上記のスパークアウトによりレンズ基体3の被加工面全体を停止位置で荒摺加工して研削跡を除去した球面を得ることができる。   According to such a processing apparatus 18, after completing the lens cutting, the cutting operation of the lens base 3 is stopped at that position, and the number of rotations corresponding to one rotation (or more than one rotation) of the lens base 3 is further stopped. Can be reliably applied to the lens base 3 (so-called spark-out). Therefore, even if there is a grinding mark at the time of stopping the cutting of the lens base 3, the entire processed surface of the lens base 3 is rough-processed at the stop position by the spark out to obtain a spherical surface from which the grinding mark is removed. Can do.

特公平1−26821号公報Japanese Patent Publication No. 1-26821

一般に、球面研削加工で要求される被加工面の品質には、面形状精度、表面粗さ、クラック深さなどがある。上記の従来技術では面形状精度の向上が期待できるが、クラック深さについては改善を要するという課題があった。すなわち、レンズ基体3に発生するクラックは、研削砥石11がレンズ基体3を切り込んでいるときに発生するが、上記のスパークアウトは切り込み停止後に行われる。このため、切り込み中に発生したクラックは、そのまま残ることになる。   In general, the surface quality required for spherical grinding includes surface shape accuracy, surface roughness, crack depth, and the like. Although the above prior art can be expected to improve the surface shape accuracy, there is a problem that the crack depth needs to be improved. That is, cracks occurring in the lens base 3 occur when the grinding wheel 11 cuts the lens base 3, but the above spark-out is performed after the cut is stopped. For this reason, the crack generated during the cutting remains as it is.

レンズなどの光学素子においては、荒摺加工後に、レンズ基体3の被加工面の形状を略反転した総型砥石を用いて精研削および研磨加工を行って鏡面を得る工程(以下、後工程という。)を行っている。ここで、上記のクラックが除去されない場合には、ピットあるいはボツと呼ばれる点状痕が鏡面に残り不良となる。このため、荒摺加工の後工程となる精研削加工においては、数工程をかけてこのクラックを除去することが必要となる。また、生産現場では効率向上の要求が厳しく、切り込み速度を大きくして加工時間を短縮しようとするため、クラック深さはさらに大きくなる。従って、後工程での加工量がさらに大きくなり、使用する精研削砥石への負担が大きくなるという問題がある。   In an optical element such as a lens, a step of obtaining a mirror surface by rough grinding and polishing using a general-purpose grindstone in which the shape of the surface to be processed of the lens base 3 is substantially reversed after roughing (hereinafter referred to as a post-process) .)It is carried out. Here, when the above-mentioned crack is not removed, dot-like marks called pits or pits remain on the mirror surface and become defective. For this reason, it is necessary to remove these cracks over several steps in the fine grinding process, which is a subsequent process of roughing. Further, the demand for efficiency improvement is severe at the production site, and the crack depth is further increased because the cutting speed is increased to shorten the processing time. Therefore, there is a problem that the amount of processing in the subsequent process is further increased and the burden on the precision grinding wheel to be used is increased.

この発明は上記に鑑みてなされたものであり、加工効率を落とすことなく、要求品質、特にクラック深さの向上を図り、後工程である精研削、研磨加工の負担を軽減することにより、後工程の加工時間短縮さらには工程削減が可能な球面研削加工方法および球面研削加工装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and it is possible to improve the required quality, in particular, the crack depth without reducing the processing efficiency, and reduce the burden of fine grinding and polishing processing, which are subsequent processes, thereby reducing the subsequent process. It is an object of the present invention to provide a spherical grinding method and a spherical grinding machine capable of reducing the machining time of the process and further reducing the process.

上記の目的を達成するために、この発明にかかる球面研削加工方法は、先端にワークを取付けたワーク軸と、先端に研削砥石を装着した砥石軸とのそれぞれを回転させつつ互いに近接させ、切り込み速度を制御しつつ研削砥石によってワークを所定量だけ研削し、前記研削の後に、圧力制御による切り込みを行うことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the spherical grinding method according to the present invention includes a work shaft having a work piece attached to the tip and a grindstone shaft having a grindstone attached to the tip while being brought close to each other to make a cut. The workpiece is ground by a predetermined amount with a grinding wheel while controlling the speed, and after the grinding, cutting is performed by pressure control.

また、この発明にかかる球面研削加工装置は、回転自在に構成されたワーク保持部と、このワーク保持部に連結したワーク側回転駆動部と、先端に砥石を装着する砥石軸と、この砥石軸に連結した砥石側回転駆動部と、上記のワーク保持部に保持されたワークを砥石軸に装着された研削砥石に対して進退する方向に移動させる進退駆動部と、ワーク保持部に保持されたワークを砥石軸に装着された研削砥石側に加圧させる加圧駆動部と、進退駆動部の駆動速度、進退方向および停止位置を制御する速度制御装置と、加圧駆動部によるワークと研削砥石との研削加工中の加工圧力を制御する圧力制御装置と、を備え、回転するワークを回転する研削砥石に対し所定の速度で移動してワークを所定量切り込んだ後に、所定圧力による切り込みを行うことを特徴とする。   In addition, the spherical grinding apparatus according to the present invention includes a work holding unit configured to be rotatable, a work side rotation driving unit coupled to the work holding unit, a grindstone shaft on which a grindstone is mounted at the tip, and the grindstone shaft The grindstone-side rotation driving unit connected to the grindstone, the advancing / retreating driving unit that moves the workpiece held in the workpiece holding unit in a direction to advance and retreat with respect to the grinding wheel mounted on the grindstone shaft, and the workpiece holding unit. A pressure drive unit that pressurizes the workpiece toward the grinding wheel side mounted on the grindstone shaft, a speed control device that controls the drive speed, advance / retreat direction, and stop position of the advance / retreat drive unit, and the workpiece and the grinding wheel by the pressure drive unit And a pressure control device for controlling the processing pressure during the grinding process. After the rotating workpiece is moved at a predetermined speed relative to the rotating grinding wheel and the workpiece is cut by a predetermined amount, the workpiece is cut by a predetermined pressure. It is characterized in.

本発明によれば、ワークを球面研削する場合、加工時間を延ばすことなくクラック深さが小さい加工面を得ることができ、精研削から研磨までの後工程への負担を小さくでき、また工程削減も可能となる。   According to the present invention, when a workpiece is subjected to spherical grinding, a machined surface with a small crack depth can be obtained without extending the machining time, the burden on subsequent processes from fine grinding to polishing can be reduced, and the number of processes can be reduced. Is also possible.

図1は、この発明の実施の形態にかかる球面研削加工装置を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing a spherical grinding apparatus according to an embodiment of the present invention. 図2は、この発明の実施の形態にかかる球面研削加工方法を用いた工程を含み、研磨工程までを行う場合を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing a case where the polishing process is performed including the process using the spherical grinding method according to the embodiment of the present invention. 図3は、球面研削加工工程を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing the spherical grinding process. 図4は、この発明の実施の形態にかかる球面研削加工方法を用いた実施例の設定値を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing set values of an example using the spherical grinding method according to the embodiment of the present invention. 図5は、比較例の設定値を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating setting values of the comparative example. 図6は、比較例のフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart of the comparative example. 図7は、従来の球面研削加工装置を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing a conventional spherical grinding apparatus.

以下、この発明の実施の形態にかかる球面研削加工方法および球面研削加工装置の詳細を図面に基づいて説明する。まず、図1を用いてこの発明の実施の形態にかかる球面研削加工装置について説明する。なお、以下の説明において、図7に示した従来の装置部材と同一の部材については同一符号を付してその説明を省略する。   Hereinafter, details of a spherical grinding method and a spherical grinding device according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, a spherical grinding apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the following description, the same members as those of the conventional apparatus member shown in FIG.

図1に示すように、ワークヘッド5を前後動可能に支承するワーク軸ベース2にはボールネジ14が螺装され、ベース1側に固設された進退駆動部としてのパルスモーター15と連動構成されている。シリンダー35はワーク軸ベース2に固設され、ワークヘッド5に連結されている。このシリンダー35は、レンズ基体3を接触状態にある砥石軸12上の研削砥石11に対して圧力調整可能に加圧させるための加圧駆動部となるものである。ワーク軸ベース2上には、シリンダー35によって進退駆動されるワークヘッド5の前進移動位置を規定する、前後調節可能に設置されたストッパー36が設けられている。また、シリンダー35には、シリンダー35の圧力を制御する圧力制御装置37が接続されている。   As shown in FIG. 1, a ball screw 14 is screwed on a work shaft base 2 that supports a work head 5 so as to be movable back and forth, and is linked to a pulse motor 15 as an advancing / retreating drive unit fixed on the base 1 side. ing. The cylinder 35 is fixed to the work shaft base 2 and is connected to the work head 5. The cylinder 35 serves as a pressure drive unit for pressing the lens base 3 against the grinding wheel 11 on the grinding wheel shaft 12 in a contact state so that the pressure can be adjusted. On the work shaft base 2, there is provided a stopper 36 that can be adjusted in the front-rear direction to define the forward movement position of the work head 5 that is driven forward and backward by the cylinder 35. The cylinder 35 is connected to a pressure control device 37 that controls the pressure of the cylinder 35.

研削砥石11は、レンズ基体3を球面状に加工するカップ形砥石であり、砥石軸12を介してハウジング13に回転自在に支持されている。ハウジング13は、砥石軸ベース30に設けられている。砥石軸12は、モーター31によりプーリー32、ベルト33などを介して回転駆動されるようになっている。   The grinding wheel 11 is a cup-shaped grinding wheel that processes the lens base 3 into a spherical shape, and is rotatably supported by the housing 13 via a grinding wheel shaft 12. The housing 13 is provided on the grindstone shaft base 30. The grindstone shaft 12 is rotated by a motor 31 via a pulley 32, a belt 33, and the like.

以下、この実施の形態にかかる球面研削加工装置を用いた球面研削加工方法およびその作用・動作について説明する。この実施の形態にかかる球面研削加工方法は、先端にレンズ基体3を取り付けたワーク保持部(ワーク軸)と、先端に研削砥石11を装着した砥石軸12とのそれぞれを回転させつつ互いに近接させ、切り込み速度を制御しつつ研削砥石11によってレンズ基体3を所定の切り込み量だけ研削する速度制御切り込み工程と、この速度制御切り込み工程の後に、研削砥石11にレンズ基体(ワーク)3を押し当てる圧力を制御しながら切り込みを行う圧力制御切り込み工程と、を順次行うものである。   Hereinafter, a spherical grinding method using the spherical grinding device according to this embodiment, and its operation and operation will be described. In the spherical grinding method according to this embodiment, a workpiece holding portion (work shaft) having a lens base 3 attached to the tip and a grinding wheel shaft 12 having a grinding wheel 11 attached to the tip are brought close to each other while rotating. A speed control cutting process for grinding the lens base 3 by a predetermined cutting amount with the grinding wheel 11 while controlling the cutting speed, and a pressure for pressing the lens base (workpiece) 3 against the grinding wheel 11 after the speed control cutting process. And a pressure control cutting process for cutting while controlling the pressure.

具体的には、レンズ基体3を従来加工と同様に速度制御により所定速度で所定量e1の切り込みを行い、その後、この速度制御による切り込みで発生したクラックの深さと等しい又はほぼ等しい所定量e2だけ、圧力制御により所定圧力で切り込みを行う。このとき適切な圧力を設定するとレンズ基体3に発生するクラックの深さは速度制御切り込みで発生するクラックの深さの数分の一〜数十分の一となる。速度制御切り込み工程は、従来加工と同様かそれ以上でもよく、ほとんど同じ加工時間で良好な加工面が得られる。   Specifically, the lens base 3 is cut by a predetermined amount e1 at a predetermined speed by speed control in the same manner as in the conventional processing, and then the predetermined amount e2 equal to or substantially equal to the depth of the crack generated by the cutting by this speed control. Incision is performed at a predetermined pressure by pressure control. At this time, if an appropriate pressure is set, the depth of the crack generated in the lens base 3 is one-tenth to one-tenth of the depth of the crack generated by the speed control cut. The speed control cutting process may be the same as or higher than the conventional machining, and a good machined surface can be obtained in almost the same machining time.

まず、レンズ基体3をワーク保持部4に保持した後、モーター7を回転してワーク保持部4を回転させる。さらに、速度制御装置17からの指令によりパルスモーター15を駆動させる。そして、モーター31により回転駆動される研削砥石11に近づく方向に、ワークヘッド5を前進移動させ、レンズ基体3を研削砥石11に押し付ける。更に、速度制御装置17は、所定のパルス数をカウントするまでパルスモーター15を駆動させて、ボールネジ14によりワークヘッド5を距離e1だけ前進させた所定位置で停止させる。これにより、切り込み速度を制御しつつ研削砥石11によってレンズ基体3を所定の切り込み量だけ研削する速度制御切り込み工程が実行される。その結果、回転するレンズ基体3を回転する研削砥石11に対し一定の速度で相対的に移動させてレンズ基体3を切り込むことができる。   First, after holding the lens base 3 on the work holding part 4, the motor 7 is rotated to rotate the work holding part 4. Further, the pulse motor 15 is driven by a command from the speed control device 17. Then, the work head 5 is moved forward in a direction approaching the grinding wheel 11 that is rotationally driven by the motor 31, and the lens base 3 is pressed against the grinding wheel 11. Further, the speed control device 17 drives the pulse motor 15 until a predetermined number of pulses are counted, and stops the work head 5 by a distance e1 by the ball screw 14 at a predetermined position. As a result, a speed control cutting process is performed in which the grinding wheel 11 grinds the lens base 3 by a predetermined cutting amount while controlling the cutting speed. As a result, the lens base 3 can be cut by moving the rotating lens base 3 relative to the rotating grinding wheel 11 at a constant speed.

パルスモーター15が停止すると、引き続き、速度制御装置17は圧力制御装置37に指令し、圧力制御装置37は、シリンダー35の圧力が所定の値になるように駆動する。このようにシリンダー35が加圧されると、ワークヘッド5はストッパー36に当接するまで距離e2だけ前進移動し停止する。これにより、研削砥石11によってレンズ基体3を押し当てる圧力を制御しながら切り込みを行う圧力制御切り込み工程が実行される。その結果、一定の圧力でレンズ基体3を切り込むことができる。   When the pulse motor 15 stops, the speed control device 17 continues to instruct the pressure control device 37, and the pressure control device 37 drives the cylinder 35 so that the pressure becomes a predetermined value. When the cylinder 35 is pressurized in this way, the work head 5 moves forward by a distance e2 and stops until it abuts against the stopper 36. Thus, a pressure control cutting process is performed in which cutting is performed while controlling the pressure with which the lens base 3 is pressed by the grinding wheel 11. As a result, the lens base 3 can be cut with a constant pressure.

前進移動して停止した状態で、レンズ基体3を一回転以上、回転させた(スパークアウトを行った)後、速度制御装置17がパルスモーター15を逆転駆動する。パルスモーター15の逆転により、ワークヘッド5が後退し、レンズ基体3が研削砥石11から離される。上記の動作により、レンズ基体3の被加工面には球面が創成される。   In a state of moving forward and stopping, after rotating the lens base 3 one or more times (sparking out), the speed controller 17 drives the pulse motor 15 in reverse. Due to the reverse rotation of the pulse motor 15, the work head 5 moves backward and the lens base 3 is separated from the grinding wheel 11. By the above operation, a spherical surface is created on the processing surface of the lens base 3.

この実施の形態にかかる球面研削加工方法および球面研削加工装置によれば、レンズ基体3を球面研削する場合、速度制御装置17で速度制御切り込みを行うことで、加工時間を延ばすことがなく、加えて圧力制御装置37で圧力制御切り込みを行うことでクラック深さが小さい加工面を得ることができる。すなわち、この球面研削加工装置によれば、速度制御による切り込み(移動量e1)後に圧力制御による切り込み(切り込み量e2)を正確に行い、クラック深さを小さくすることができる。従って、この球面研削加工装置を用いることにより、精研削から研磨までの後工程への負担を小さくでき、また工程削減も可能となる。   According to the spherical grinding method and the spherical grinding apparatus according to this embodiment, when the lens base 3 is spherically ground, the speed control device 17 performs the speed control cutting so that the processing time is not extended. By performing pressure control cutting with the pressure control device 37, a processed surface having a small crack depth can be obtained. That is, according to this spherical grinding apparatus, it is possible to accurately perform the cutting (cutting amount e2) by pressure control after the cutting (moving amount e1) by speed control, and to reduce the crack depth. Therefore, by using this spherical grinding apparatus, it is possible to reduce the burden on subsequent processes from fine grinding to polishing, and to reduce the number of processes.

(実施例)
この実施の形態にかかる球面研削加工方法を、レンズ基体の研磨工程までの光学素子の製造方法に適用した場合を、図2のフローチャートに示す。図2は、この実施の形態にかかる球面研削加工方法を用いて球面研削加工を施した後、研磨工程まで行った場合を示すフローチャートである。図2に示すように、光学素子の製造は、順次速度制御切り込み工程と圧力制御切り込み工程を備えた球面研削加工工程(ステップS1)、球面研削加工工程で研削された表面をさらに精度よく研削する精研削2工程(ステップS2)、精研削2工程である程度仕上げられたレンズ基体の表面を研磨し、所定の表面粗さ、曲率、厚さになるように高精度に仕上げる研磨工程(ステップS3)を経て終了する。
(Example)
The case where the spherical grinding method according to this embodiment is applied to the optical element manufacturing method up to the lens substrate polishing step is shown in the flowchart of FIG. FIG. 2 is a flowchart showing a case where the polishing process is performed after the spherical grinding is performed using the spherical grinding method according to this embodiment. As shown in FIG. 2, the optical element is manufactured by sequentially grinding the surface ground in the spherical grinding process (step S1) including the speed controlled cutting process and the pressure controlled cutting process, and the spherical grinding process. Polishing process (step S3), polishing the surface of the lens substrate that has been finished to some extent in the fine grinding 2 process (step S2), and finishing with high precision so as to have a predetermined surface roughness, curvature, and thickness (step S3) To finish.

図3は、球面研削加工工程(ステップS1)の内容を示すフローチャートである。図3に示すように、球面研削加工工程では、まず、レンズ基体を速度制御による切り込みを行う速度制御切り込み工程を行う(ステップS11)。そして、速度制御切り込み工程で所定量e1の切り込みを行ったか否かを判定し(ステップS12)、切り込み長さが所定量e1に満たない場合は速度制御切り込みを続行し、所定量e1に達した場合は、圧力制御による切り込みを行う(ステップS13)。そして、圧力制御切り込み工程で所定量e2の切り込みを行ったか否かを判定し(ステップS14)、所定量e2に満たない場合は圧力制御切り込み工程を続行し、所定量e2に達した場合は、圧力制御切り込みを終了する。この圧力制御切り込み工程(ステップS13)では、速度制御による切り込みで発生したクラックの深さとほぼ等しい所定量e2だけ、圧力制御による切り込みを行う。その後、レンズ基体の位置を固定したまま一回転以上、回転させてスパークアウトを行ない(ステップS15)、その後、レンズ基体を後退させる後退駆動を行う(ステップS16)ことで、球面研削加工工程が終了する。   FIG. 3 is a flowchart showing the contents of the spherical grinding process (step S1). As shown in FIG. 3, in the spherical grinding process, first, a speed control cutting process for cutting the lens base by speed control is performed (step S11). Then, it is determined whether or not the predetermined amount e1 has been cut in the speed control cutting step (step S12). If the cutting length is less than the predetermined amount e1, the speed control cutting is continued and reaches the predetermined amount e1. In that case, cutting is performed by pressure control (step S13). Then, it is determined whether or not the predetermined amount e2 has been cut in the pressure control cutting step (step S14). If the predetermined amount e2 is not reached, the pressure control cutting step is continued, and if the predetermined amount e2 is reached, End the pressure control cut. In this pressure control cutting step (step S13), the pressure control cutting is performed by a predetermined amount e2 substantially equal to the depth of the crack generated by the speed control cutting. Thereafter, the lens base is fixed and rotated one or more times to perform spark out (step S15), and then the lens base is moved backward (step S16) to complete the spherical grinding process. To do.

上記実施例に対して、図6は、レンズ基体を研磨工程まで行った比較例を示すフローチャートである。図5は、従来方法と同様の比較例(図6のフローチャート参照)において発生するクラック深さと取代の設定値を示す。図5に示した比較例では、速度制御切り込みにおける球面研削加工で発生するクラック深さの平均は35μmとなる。このため、後工程である精研削1工程では、球面研削加工で発生したクラックを除去するために、クラック深さのばらつきを考慮して45μmの取代を設定する必要がある。精研削1工程においては、上記球面研削加工で発生するクラックを除去しても、さらに8μmのクラックが新たに発生する。そこで、精研削2工程において、さらに12μmの取代を設定し、精研削1工程で新たに発生したクラックを除去する。そして最終工程である研磨加工において、精研削2工程で新たに発生した1μm程度のクラックを除去し、鏡面を得る。このように光学素子の鏡面を得る加工においては、前工程で発生したクラックを後工程で除去しつつ表面粗さを低減していく。図5に示すように、このときの総取代は60μmとなっている。   FIG. 6 is a flowchart showing a comparative example in which the lens substrate is subjected to the polishing process with respect to the above embodiment. FIG. 5 shows the set values of crack depth and machining allowance that occur in a comparative example similar to the conventional method (see the flowchart of FIG. 6). In the comparative example shown in FIG. 5, the average crack depth generated by spherical grinding in the speed control cut is 35 μm. For this reason, in the fine grinding 1 process which is a subsequent process, it is necessary to set a machining allowance of 45 μm in consideration of the variation in crack depth in order to remove cracks generated in the spherical grinding. In the fine grinding 1 step, even if the crack generated in the spherical grinding is removed, a new crack of 8 μm is generated. Therefore, in the fine grinding 2 step, a machining allowance of 12 μm is further set, and cracks newly generated in the fine grinding 1 step are removed. In the polishing process as the final process, a crack of about 1 μm newly generated in the two precision grinding processes is removed to obtain a mirror surface. Thus, in the process of obtaining the mirror surface of the optical element, the surface roughness is reduced while removing the cracks generated in the previous process in the subsequent process. As shown in FIG. 5, the total machining allowance at this time is 60 μm.

なお、この比較例では、図6に示すように、順次、従来と同様の速度制御切り込み工程(球面研削加工工程:ステップS21)、球面研削加工工程で研削された表面を精度よく研削する精研削1工程(ステップS22)、精研削1工程で研削された表面をさらに精度よく研削する精研削2工程(ステップS23)、精研削2工程である程度仕上げられたレンズ基体の表面を研磨し、所定の表面粗さ、曲率、厚さになるように高精度に仕上げる研磨工程(ステップS24)、を経て終了する。   In this comparative example, as shown in FIG. 6, precision grinding is performed in order to accurately grind the surface ground in the speed control cutting process (spherical grinding process: step S21) and the spherical grinding process in the same manner as in the prior art. 1 step (step S22), a fine grinding 2 step (step S23) for grinding the surface ground in the fine grinding 1 step with higher accuracy, and polishing the surface of the lens substrate that has been finished to some extent in the fine grinding 2 step. The process is finished through a polishing step (step S24) in which the surface is finished with high accuracy so as to have surface roughness, curvature, and thickness.

図4は、上記実施の形態にかかる球面研削加工方法を適用してレンズ基体3を研磨工程まで行ったとき(図2のフローチャート参照)の実施例を示し、発生するクラック深さを取代の設定値を示す。図4に示すように、実施例では、最初は従来加工と同様に速度制御切り込みを行うが、比較例で行う従来加工の停止位置に対して45μm程度手前で速度制御切り込みを停止し、続けて圧力制御による切り込みに変えて所定の停止位置まで加工する。この実施例によれば球面研削で発生しているクラック深さは15μm程度に減少し、後工程としては、比較例で必要とする精研削1工程を行う必要がなく、精研削2工程と研磨工程の2工程を行えばよい。このとき、クラックを取り除いた時点で、総取代は23μm程度となる。   FIG. 4 shows an example when the lens base 3 is subjected to the polishing process by applying the spherical grinding method according to the above embodiment (see the flowchart of FIG. 2), and the crack depth generated is set as a allowance. Indicates the value. As shown in FIG. 4, in the embodiment, the speed control cut is initially performed in the same manner as the conventional machining, but the speed control cut is stopped about 45 μm before the stop position of the conventional machining performed in the comparative example, and then Change to the notch by pressure control and machine to a predetermined stop position. According to this embodiment, the crack depth generated in the spherical grinding is reduced to about 15 μm, and it is not necessary to perform one fine grinding step required in the comparative example as a post process, and two fine grinding steps and polishing. Two steps may be performed. At this time, when the crack is removed, the total machining allowance is about 23 μm.

このように、実施例では、速度制御の後に引き続き圧力制御による球面研削加工を行うことにより、球面研削加工で発生するクラックが小さくなり、後工程である精研削1を削減することができる。   As described above, in the embodiment, by performing the spherical grinding by pressure control after the speed control, the cracks generated by the spherical grinding are reduced, and the fine grinding 1 which is a subsequent process can be reduced.

以上、この発明の実施の形態にかかる球面研削加工方法および球面研削加工装置について説明したが、上記の実施の形態の開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものではない。例えば、上記の実施の形態では、パルスモーター15およびシリンダー35によりレンズ基体3(ワーク)側を前後動させたが、研削砥石11側あるいは両方を前後動させてもよい。また、シリンダー35は圧力制御可能であれば、空圧、油圧、ばね等でもよい。   Although the spherical grinding method and the spherical grinding machine according to the embodiment of the present invention have been described above, the description and the drawings that constitute a part of the disclosure of the above embodiment do not limit the present invention. For example, in the above embodiment, the lens base 3 (work) side is moved back and forth by the pulse motor 15 and the cylinder 35, but the grinding wheel 11 side or both may be moved back and forth. The cylinder 35 may be pneumatic, hydraulic, spring, or the like as long as the pressure can be controlled.

また、上記の実施の形態では、ワークとしてレンズ基体3を適用したが、他の光学素子のワーク以外に、金型、装飾品など球面研削加工を施す各種の物に、この発明を適用することが可能である。   In the above embodiment, the lens base 3 is applied as a work. However, in addition to the work of other optical elements, the present invention is applied to various objects to be subjected to spherical grinding such as molds and decorations. Is possible.

3 レンズ基体(ワーク)
4 ワーク保持部(ワーク軸)
7 モーター(ワーク側回転駆動部)
8 駆動軸
11 研削砥石
12 砥石軸
14 ボールネジ
15 パルスモーター(進退駆動部)
17 速度制御装置
31 モーター(砥石側回転駆動部)
35 シリンダー(加圧駆動部)
37 圧力制御装置
3 Lens base (work)
4 Workpiece holding part (workpiece axis)
7 Motor (work side rotation drive part)
8 Drive shaft 11 Grinding wheel 12 Grinding wheel shaft 14 Ball screw 15 Pulse motor (advance / retreat drive)
17 Speed control device 31 Motor (grinding wheel side rotation drive part)
35 cylinders (pressurization drive)
37 Pressure control device

Claims (2)

先端にワークを取付けたワーク軸と、先端に研削砥石を装着した砥石軸とのそれぞれを回転させつつ互いに近接させ、
切り込み速度を制御しつつ前記研削砥石によって前記ワークを研削する工程と、
その後、圧力制御による切り込みを行う工程と、を含む、球面研削加工方法。
Each of the workpiece shaft with the workpiece attached to the tip and the grinding wheel shaft with the grinding wheel attached to the tip is brought close to each other,
Grinding the workpiece with the grinding wheel while controlling the cutting speed;
And a step of performing cutting by pressure control.
回転自在に構成されたワーク保持部と、
前記ワーク保持部に連結したワーク側回転駆動部と、
先端に研削砥石を装着する砥石軸と、
前記砥石軸に連結した砥石側回転駆動部と、
前記ワーク保持部に保持されたワークを前記砥石軸に装着された前記研削砥石に対して進退する方向に移動させる進退駆動部と、
前記ワーク保持部に保持されたワークを前記砥石軸に装着された前記研削砥石側に加圧させる加圧駆動部と、
前記進退駆動部の駆動速度、進退方向および停止位置を制御する速度制御装置と、
前記加圧駆動部による前記ワークと前記研削砥石との研削加工中の加工圧力を制御する圧力制御装置と、
を備え、
回転する前記ワークを回転する前記研削砥石に対し所定の速度で移動させて前記ワークを切り込んだ後に、所定圧力による切り込みを行わせること
を特徴とする球面研削加工装置。
A workpiece holder configured to be freely rotatable;
A workpiece-side rotation driving unit coupled to the workpiece holding unit;
A grinding wheel shaft with a grinding wheel attached to the tip;
A grindstone-side rotation drive unit connected to the grindstone shaft,
An advancing / retreating drive unit that moves the workpiece held by the workpiece holding unit in a direction of advancing / retreating with respect to the grinding wheel mounted on the grindstone shaft;
A pressure drive unit that pressurizes the workpiece held by the workpiece holding unit toward the grinding wheel mounted on the wheel shaft;
A speed control device for controlling the driving speed, the advancing / retreating direction and the stop position of the advancing / retreating drive unit;
A pressure control device for controlling a processing pressure during grinding of the workpiece and the grinding wheel by the pressure driving unit;
With
A spherical grinding machine characterized in that, after the rotating workpiece is moved at a predetermined speed with respect to the rotating grinding wheel, the workpiece is cut, and then the cutting is performed with a predetermined pressure.
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