JP3426132B2 - 非軸対称非球面の加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は，ＮＣ加工機を用
いて工作物を切削加工することによってメガネレンズ等
の非軸対称非球面を加工する加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学デバイスや情報機器デバイス等に
は，種々の種類の光学レンズが組み込まれている。光学
レンズは一般に軸対称非球面をしており，ガラスの表面
を成形又は加工し，仕上げとして研磨装置で研磨して製
作される。軸対称非球面を製作するための研磨装置とし
ては，従来から種々のものが開発されている。例えば，
「非球面創成研磨に関する研究」（鈴木浩文他２名，精
密工学会誌，１９９３年１０月，第１３１〜１３６頁）
という論文に記載された，微小な回転工具を有する研磨
ヘッドを備えた５軸駆動の研磨装置がある。該研磨装置
は，工具として微小な球状のポリウレタン工具を用い，
工具回転軸を加工面上の加工点における法線方向に対し
て常に一定の角度を保つように配置し，定圧制御機構を
付加することにより単一加工痕形状が得られるように構
成したものである。上記研磨装置は，面粗度を向上する
ための装置であり，仕上げ加工に向くという利点がある
ものの，加工物の形状を創成することは不可能である。
しかも，工作物の回転速度が最大数十ｒｐｍであり，研
磨速度が遅いという問題がある。

【０００３】これに対して，非軸対称非球面，例えば，
境目のない遠近両用メガネで知られている累積焦点メガ
ネレンズ等のような非軸対称非球面を製作するための装
置や方法についても，従来から種々のものが開発されて
きた。例えば，非軸対称非球面を研磨して製作する方法
として，特開平８−１９２３４８号公報に開示された研
削研磨方法が知られている。該研削研磨方法は，位置が
固定された工作物を，Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸の方向の位置
を制御することによって位置制御がなされる砥石を回転
させて研削する第１の工程と，第１の工程を終えた前記
工作物を，研磨剤としてダイヤモンドペーストを使用
し，前記砥石と略同サイズとされ且つ前記位置制御と同
様に位置制御されるポリッシャを回転させて研磨する第
２の工程と，第２の工程を終えた前記工作物を，前記砥
石と同サイズとされ且つ前記位置制御と同様に位置制御
される電極と共に，微細砥粒を分散，帯電させたコロイ
ド溶液中に浸し，前記電極を回転させ，前記電極の周辺
に形成される前記微細砥粒の凝集層を前記工作物に接触
させて研磨する第３の工程とからなるものである。

【０００４】また，非軸対称非球面を製作する場合，一
般には，例えば，非球面研削機のような砥石スピンドル
を有する小型マシニングセンターが使用されている。非
球面研削機１７は，図８に示すように，ガラス又はプラ
スチック製の工作物１８を把持する主軸台１９を搭載し
たＸ軸テーブル２０と，砥石や切削工具（例えば，フラ
イカッター）等の刃物２１が回転可能に取り付けられる
砥石スピンドル２５及びコラム２２を搭載したＺ軸テー
ブル２４とを有するものである。ここで，工作物１８は
主軸台１９の主軸２３（Ｃ軸）回りに回転し，Ｘ軸テー
ブル２０は主軸２３と直交する方向即ちＸ軸方向に移動
可能であり，Ｚ軸テーブル２４は主軸２３の軸方向即ち
Ｚ軸方向に移動可能であり，刃物２１は砥石スピンドル
２５の上下方向の軸即ちＹ軸の回りに回転する。

【０００５】非球面研削機１７において，工作物１８
は，次のような方法で非軸対称非球面形状に加工され
る。刃物としての砥石２１は，Ｙ軸方向への移動が停止
され，Ｙ軸回りに回転させられる。ＮＣ制御によりＣ軸
の回転即ち工作物１８の回転に同期させてＺ軸テーブル
２４をＺ軸方向に往復運動させながら，砥石２１で工作
物１８の端面を研削加工する。また，工作物１８の回転
に同期させてＸ軸テーブル２０をＸ軸方向に往復運動さ
せながら，Ｘ軸テーブル２０及びＺ軸テーブル２４の往
復運動ストロークを徐々に小さくして，工作物１８の外
径側から中心に向かって加工する。

【０００６】しかしながら，上記特開平８−１９２３４
８号公報に記載された研削研磨方法及び上記の非球面研
削機１７を使用した研削方法は，いずれにしても，研磨
による方法であるから，加工速度が遅く，加工に長時間
を要するという問題がある。特に，非球面研削機１７
は，砥石スピンドル２５及びコラム２２を搭載したＺ軸
テーブル２４の重量が大きいので，工作物１８の回転に
同期させてＺ軸テーブル２４をＺ軸方向に往復運動させ
る際に，Ｚ軸テーブル２４は慣性力が大きすぎて迅速に
応答することができず，追従遅れを生じる。このため，
サーボゲインを大きくして対応しているが，工作物１８
の回転軸である主軸２３の回転速度を大きくすることに
は限界があり，最大でも１００ｒｐｍが限度であるか
ら，加工速度を上げることができず，結果として加工時
間が長くなってしまうという問題があった。

【０００７】また，非球面研削機１７は，Ｚ軸テーブル
２４の追従遅れのために，３μｍ程度の象限突起が発生
することがあり，工作物１８を非軸対称非球面形状に加
工するには加工精度が必ずしも十分とはいえなかった。
ここで，象限突起とは，象限の切り換わり目において送
りモータが反転するとき，摩擦，機械のガタ，ロストモ
ーション等により工具先端が指令値どおりに追従でき
ず，その遅れ時間により形状誤差を生ずる現象をいう。

【０００８】ところで，慣性力を小さくして高速往復運
動を可能にしたＮＣ加工機として，従来，ＮＣリード加
工機が知られている（特開平２−１８０５０３号公報，
特開平３−７３２０２号公報参照）。該ＮＣリード加工
機は，ＶＴＲ用シリンダにテープ走行時のガイドとなる
リード形状等のリード加工を高速で行うために，専用機
として開発されたものである。

【０００９】例えば，特開平２−１８０５０３号公報に
開示されたＮＣリード加工機２６は，図９及び図１０に
示すように，主軸２７を回転させるスピンドルモータ２
８を組み込んだ主軸台２９，主軸２７の長手方向である
Ｚ軸方向に移動可能なＺ軸テーブル３０，Ｚ軸方向に直
交するＸ軸方向にＺ軸テーブル３０上を移動可能であっ
て且つ主軸台２９を載置したＸ軸テーブル３１，主軸２
７の先端に設けられたチャックであるクランプ３２，ク
ランプ３２に保持される工作物３３と対向する位置に設
置したテーブル３４，テーブル３４に取り付けられた刃
物台装置としてのターナ３５から構成されており，ター
ナ３５は，テーブル３４に取り付けたサーボモータ３
６，サーボモータ３６の駆動軸と一体構造の回転軸３７
に形成した雄ねじ（図示せず），前記雄ねじに螺合し且
つ回転軸３７の回転運動に応じて往復運動可能なナット
部材（図示せず），前記ナット部材に固定され且つ一端
にバイト３８を取り付けたスライド３９，及びテーブル
３４に取り付けたスライドベース４０にスライド３９を
Ｚ軸方向に移動可能に支持する軸受（図示せず）から構
成されている。

【００１０】ＮＣリード加工機２６は，スライド３９に
取り付けられたバイト３８が主軸台２９に保持された工
作物３３の回転角度に対応して一定ストロークで往復運
動を繰り返すようにプログラムされ，リード加工専用機
として使用するように構成されたものである。リード加
工を行う際には，Ｘ軸テーブル３１の移動を固定し，主
軸２７に保持される工作物３３のサーボモータ２８によ
る回転に正比例して，テーブル３４に取り付けられたＺ
軸移動用サーボモータ３６を作動させている。具体的に
は，工作物３３が一回転する毎に，Ｚ軸移動用サーボモ
ータ３６は前進移動と後退移動を一定ストロークで一度
行っており，リニア往復運動と同時に，Ｚ軸テーブル３
０は，工作物３３が一回転する毎に（即ち，リードが１
本切削される毎に），図１１に示すように，工作物３３
側へ数拾μｍの切込みで距離ｐずつ移動し，最終端に達
するまでの長さ（工作物３３の外周面に成形されるリー
ド部の長手方向の量即ち長さＬ）まで微動移動を繰り返
すことになる。ＮＣリード加工機２６は，ターナ３５が
軽量であるがゆえに，工作物３３を１０００ｒｐｍの回
転速度で高速回転させながら工作物３３にリード加工を
施すことができるものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記のとおり，工作物
に非軸対称非球面を製作するためには，従来から一般
に，砥石で研磨する方法が採られてきた。通常のＮＣ加
工機では，テーブルの慣性力が大きいためにテーブルが
高速で追従できないという理由から，工作物の回転速度
も低くなり，バイトで工作物を切削して非軸対称非球面
を製作することは困難であると考えられてきた。

【００１２】しかしながら，研磨による方法は加工に長
時間を要するという問題があることから，工作物を非軸
対称非球面に短時間で加工することが求められていた。
そこで，本願発明は，工作物の端面を非軸対称非球面に
短時間で切削加工によって製作できるようにしたもので
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
課題を解決することであり，ＮＣリード加工機が有する
慣性力の小さい高速往復運動性能に着目し，ＮＣリード
加工機を利用してレンズ等の工作物に対して非軸対称非
球面に精度よく切削加工するものであり，従来からリー
ド加工のための専用機として使用されてきたＮＣリード
加工機を応用して，累積焦点メガネレンズ等のような非
軸対称非球面を精度よく短時間で高速で切削加工するこ
とができる非軸対称非球面の加工方法を提供することで
ある。

【００１４】この発明は，主軸を回転させるモータを組
み込んだ主軸台，前記主軸台を載置し且つ前記主軸の長
手方向であるＺ軸方向に移動可能なＺ軸テーブル，前記
主軸の先端に保持される工作物と対向する位置に設置さ
れ且つ前記Ｚ軸方向に直交するＸ軸方向に移動可能なＸ
軸テーブル，及び前記Ｘ軸テーブルに載置されたターナ
を備え，前記ターナは一端にバイトを取り付けるスライ
ドと前記スライドを前記Ｚ軸方向に往復運動させる駆動
装置とからなるＮＣ加工機を用いて前記工作物に加工を
行なう加工方法において，前記Ｚ軸テーブルの動きを停
止し，前記工作物の回転と同期して前記スライドを前記
Ｚ軸方向に往復運動させると共に前記Ｘ軸テーブルを前
記Ｘ軸方向に往復運動させつつ前記ターナの前記スライ
ドに取り付けた前記バイトによって円を描く軌跡で前記
工作物の端面を切削加工する第一工程と，前記第一工程
に続いて前記バイトが切削加工するべき前記工作物の前
記端面に位置するように前記工作物の回転と同期して前
記Ｘ軸テーブルを前記Ｘ軸方向に微小距離だけ移動させ
る第二工程とから成り，前記第一工程と前記第二工程と
を繰り返しながら前記工作物の前記端面を前記バイトに
よって同心円状に非軸対称非球面に切削加工することを
特徴とする非軸対称非球面の加工方法に関する。

【００１５】また，この非軸対称非球面の加工方法にお
いて，前記スライド及び前記Ｘ軸テーブルは前記往復運
動のストロークを徐々に小さくしつつ，前記バイトを前
記工作物の外側から中心に向かって移動させて前記工作
物の前記端面を前記バイトによって同心円状に非軸対称
非球面に切削加工するものである。

【００１６】また，この非軸対称非球面の加工方法にお
いて，前記ターナの前記駆動装置は前記Ｘ軸テーブルに
取り付けられたサーボモータと前記スライドを前記Ｚ軸
方向に移動可能に支持する軸受を備えており，前記スラ
イドは前記サーボモータの駆動軸と一体構造の回転軸に
形成した雄ねじに螺合するナット部材に固定され且つ前
記回転軸の回転運動に応じて往復運動するものである。

【００１７】この非軸対称非球面の加工方法は，従来，
リード加工のための専用機であったＮＣリード加工機を
応用して非軸対称非球面を創成する加工方法であり，Ｎ
Ｃリード加工機が持つＺ軸方向の慣性力の小さい高速往
復運動性能を維持しつつ，非軸対称非球面の切削加工に
適合するようにＮＣリード加工機の構成を一部変更し，
その構成変更したＮＣ加工機によって，工作物の端面を
非軸対称非球面にバイトで高精度に且つ迅速に切削加工
するものである。即ち，ＮＣリード加工機において，主
軸台を載置したＸ軸テーブルに代えて，主軸台よりも軽
量のターナを載置したＸ軸テーブルを採用することによ
り，Ｘ軸方向の慣性力をＮＣリード加工機よりも小さく
して，工作物の端面をバイトによって非軸対称非球面に
切削加工できるように対応したものである。

【００１８】工作物の端面を非軸対称非球面に切削加工
するため，このＮＣ加工機は，切削加工しようとする非
軸対称非球面の数値データを予め記憶装置に記憶してお
り，その数値データに基づいてＮＣ制御装置の働きで工
作物に切削加工が施される。工作物の端面を非軸対称非
球面に切削加工の際には，主軸台を載置したＺ軸テーブ
ルは移動しないように固定される。主軸台のクランプに
は工作物が取り付けられ，工作物はスピンドルモータに
よって主軸回り（Ｃ軸回り）に回転する。一方，バイト
を保持したスライドはＮＣ制御装置によってＺ軸方向に
往復運動する。また，スライドを載置したＸ軸テーブル
はＸ軸方向に往復運動する。スライド及びＸ軸テーブル
の往復運動は工作物の回転に同期して行われると共に，
スライド及びＸ軸テーブルは互いに同期して往復運動す
る。

【００１９】非軸対称非球面として，工作物の回転角度
に応じて曲率が大，小，大，小のように変化しているも
のを想定する。この種の非軸対称非球面を加工する場合
について説明する。工作物は一回転する間に曲率が，例
えば，９０度毎に変化する場合，バイトの中心は曲率の
変化に応じてＸ軸方向に微小距離だけ移動すると同時に
Ｚ軸方向にも微小距離だけ移動する。即ち，バイトの中
心は，Ｘ軸方向に微小距離△ｌだけ移動すると同時に，
Ｚ軸方向に微小距離△ｈだけ移動すると曲率が大きくな
り，また，Ｘ軸方向に微小距離−△ｌだけ移動すると同
時に，Ｚ軸方向に微小距離−△ｈだけ移動すると曲率が
小さくなる。このようにして，工作物が一回転する間
に，スライドはＺ軸方向に往復運動し，かつＸ軸テーブ
ルはＸ軸方向に往復運動する。そして，工作物が一回転
する毎にＸ軸テーブルを中心に向かって微小距離△ｒず
つ移動させながら，バイトによって工作物の端面の切削
加工を続けることにより，工作物の端面がバイトによっ
て非軸対称非球面に切削加工される。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
による非軸対称非球面の加工方法の実施例を説明する。
まず，図１，図２及び図３を参照して，この発明による
非軸対称非球面の加工方法を実施する際に用いられるＮ
Ｃ加工機について説明する。図１はこの発明による非軸
対称非球面の加工方法に使用されるＮＣ加工機を示す概
略図，図２は図１に示すＮＣ加工機の側面図，及び図３
は図１に示すＮＣ加工機の平面図である。

【００２１】この発明による非軸対称非球面の加工方法
を達成できるＮＣ加工機１は，主軸Ｃの長手方向である
Ｚ軸方向に移動可能なＺ軸テーブル３と，Ｚ軸方向に直
交するＸ軸方向に移動可能なＸ軸テーブル４とがベース
２に並べて載置されたものである。Ｚ軸テーブル３には
主軸台５が載置され，Ｚ軸テーブル３はベース２に取り
付けられたサーボモータ６によって駆動され，Ｚ軸方向
に往復運動することができる。また，主軸台５には主軸
Ｃを回転させるモータ，特に，スピンドルモータ７が組
み込まれている。主軸Ｃの先端にはチャック８が設けら
れており，チャック８には工作物９が保持される。

【００２２】一方，Ｘ軸テーブル４は工作物９と対向す
る位置に設置され，サーボモータ１０によって駆動さ
れ，Ｘ軸方向に移動可能である。また，Ｘ軸テーブル４
にはターナ１１が載置されている。ターナ１１は，Ｚ軸
方向に往復運動し得るスライド１２と，スライド１２を
駆動する駆動装置とからなるものである。スライド１２
は先端部にバイトホルダ１６を有しており，バイトホル
ダ１６にはバイト１５が取り付けられる。また，駆動装
置は，Ｘ軸テーブル４に取り付けられたスライドベース
１３上に載置されたサーボモータ１４と，スライド１２
をＺ軸方向に移動可能に支持する軸受（図示せず）を備
えている。スライド１２は，サーボモータ１４の駆動軸
と一体構造の回転軸に形成した雄ねじ（図示せず）に螺
合するナット部材（図示せず）に固定されており，回転
軸の回転運動に応じて往復運動することができる。

【００２３】工作物９の端面を非軸対称非球面に切削加
工する際には，主軸台５を載置したＺ軸テーブル３は動
かないように固定される。また，工作物９は主軸台５の
主軸（Ｃ軸）の先端に設けられたチャック８によって保
持され，スピンドルモータ７によってＣ軸回りに５００
ｒｐｍの回転速度で高速回転する。工作物９としては，
プラスチック材や非金属が好適である。一方，スライド
１２の先端に取り付けられたバイト１５は，スライド１
２の往復運動に伴ってＺ軸方向に往復運動すると共に，
Ｘ軸テーブル４と一緒にＸ軸方向にも往復運動する。

【００２４】ＮＣ加工機１は，スライド１２の重量やタ
ーナ１１を載置したＸ軸テーブル４の重量がそれぞれ，
例えば，図８に示したような従来の非球面研削機１７の
Ｚ軸テーブル２４の重量や主軸台１９を載置したＸ軸テ
ーブル２０の重量に比べてかなり小さいので，慣性力も
小さくなり，高速往復運動が可能となる。即ち，Ｚ軸方
向についてみると，図８の非球面研削機１７では，Ｚ軸
テーブル２４とコラム２２と砥石スピンドル２５をＺ軸
方向に往復運動させなければならず，総重量が大きいの
に対して，この発明による非軸対称非球面の加工方法が
適用されるＮＣ加工機１ではスライド１２を往復運動さ
せるだけであるから重量が非常に小さくなる。また，Ｘ
軸方向についてみると，非球面研削機１７では主軸台１
９とＸ軸テーブル２０を往復運動させるのに対して，Ｎ
Ｃ加工機１ではターナ１１とＸ軸テーブル４を往復運動
させる。しかし，ターナ１１の方が主軸台１９に比べて
約半分の重量であるから，ＮＣ加工機１の方が慣性力も
小さく，高速化が可能になる。この実施例では，ＮＣ加
工機１の実数回転数は５００ｒｐｍであるが，Ｘ軸方向
の慣性力をもっと小さくすることができれば，更に実用
回転数を増加させることができる。

【００２５】ＮＣ制御のための数値データは，中心から
の距離即ち半径ｒと基準線から測った角度θとで規定す
るポイントにおける工作物の厚さｈで与えられる。即
ち，（ｒ，θ，ｈ）で数値データが記憶装置に記憶され
ている。例えば，工作物の半径を５０ｍｍとした場合，
中心からの距離ｒを０．２ｍｍピッチでとり，３６０度
を３６０分割して１度ずつ角度θをとる。従って，この
場合には，９万ポイントの数値データが記憶される。こ
のようにデータ長が長いため，このＮＣ加工機において
は，データをパソコンからＮＣ制御装置が直接受け取っ
て加工するＤＮＣ運転が行われる。また，これらのポイ
ントとポイントとの間のデータは，円弧補間，直線補間
等の補間法によって演算される。

【００２６】工作物９の端面の切削加工は，上記数値デ
ータに基づいて主軸駆動用のサーボモータ７及びスライ
ド１２駆動用のサーボモータ１４を制御することにより
行われるが，刻々変化する主軸の回転角は高分解能のロ
ータリエンコーダ（図示せず）によって連続的に検出さ
れ，スライド１２の往復運動によるバイト１５の刻々変
わる実際の移動量は，サーボモータ１４に設けられたパ
ルスコーダ（図示せず）により連続的に検出され，移動
量の検出値はＮＣ制御装置の記憶情報と比較され，比較
情報に基づいてサーボモータ７及びサーボモータ１４は
制御される。また，Ｘ軸テーブル４の位置もパルスコー
ダ（図示せず）によって検出され，Ｘ軸テーブル４の駆
動用のサーボモータ１０がＮＣ制御される。

【００２７】次に，この発明による非軸対称非球面の加
工方法について説明する。まず，ラグビーボール形状を
加工する例について説明する。ラグビーボール形状を半
割にして正面から見た図が図４（Ａ）である。このラグ
ビーボール形状は，Ｘ軸断面を上から見ると，即ちＹ方
向から見ると，図４（Ｂ）のようになり，また，Ｙ軸断
面を横から見ると，即ちＸ方向から見ると，図４（Ｃ）
のようになり，Ｘ方向の曲率とＹ方向の曲率が異なる楕
円形状である。また，ラグビーボール形状の中心から最
外周までの高さは，外周が楕円の場合には同じ高さＨで
ある。

【００２８】次に，実際のメガネレンズのような形状を
した工作物９を想定すると，素材の外周は円形であり，
工作物９を同心円状に加工する。工作物９の外周が円形
で且つ上記のようなＸ方向の曲率とＹ方向の曲率が異な
る形状を図４と同様にして表すと，図５のようになる。
即ち，工作物９の形状を正面から見た図が図５（Ａ）で
ある。工作物９の形状は，Ｘ軸断面を上から見ると，即
ちＹ方向から見ると，図５（Ｂ）のようになり，また，
Ｙ軸断面を横から見ると，即ちＸ方向から見ると，図５
（Ｃ）のようになり，Ｘ方向の曲率とＹ方向の曲率が異
なる楕円形状である。また，工作物９の中心から最外周
までの高さは，外周が円の場合，違う高さＨ₁ ，Ｈ₂ と
なる。

【００２９】次に，図５（Ｂ）と図５（Ｃ）を同一面上
に重ねて画くと，図５（Ｂ）の断面形状は図６の実線で
画いた断面形状に，図５（Ｃ）の断面形状は図６の破線
で画いた断面形状になる。ここで，実線で画いたＯ₁ を
中心とする円及び破線で画いたＯ₂ を中心とする円は，
それぞれダイヤモンドバイト１５の先端部の形状を示し
ている。各々の断面を切削加工する時のバイト１５の位
置について説明すると，実線で画いた曲面のような曲率
の小さい断面を加工する時のバイト中心はＯ₁であり，
破線で画いた曲面のような曲率の大きい断面を切削加工
する時のバイト中心はＯ₂ となる。

【００３０】工作物９が９０度回転する毎に，大，小，
大，小と変化するような形状を想定する。工作物９が０
度の状態から９０度回転すると，バイト中心は，図６に
示すように，Ｘ軸方向に微小距離△ｌだけ移動すると同
時に，Ｚ軸方向に△ｈだけ移動して大きな曲率の断面に
なるように工作物９を切削加工する。次に，工作物９が
更に９０度回転すると，バイト中心はＸ軸方向に微小距
離−△ｌだけ移動すると同時に，Ｚ軸方向に−△ｈ移動
して小さな曲率の断面になるように工作物９を切削加工
する。そして，工作物９が１回転する間に，この往復運
動を２回繰り返す。即ち，工作物９が１回転する間に，
バイト１５を保持したスライド１２はＺ軸方向に所定の
ストローク△ｈで往復運動を２回繰り返し，スライド１
２の往復運動と同期して即ち連動して，スライド１２を
載置したＸ軸テーブル４も所定のストローク△ｌで往復
運動を２回繰り返すので，結果として，バイト１５は中
心Ｏ₁ と中心Ｏ₂ との間を２往復することになる。そし
て，工作物９が１回転する毎に，Ｘ軸テーブル４は工作
物９の中心へ向かって微小距離△ｒのピッチずつ移動
し，バイト１５は工作物９の外側から中心に向かって徐
々に小さな円を描くように，工作物９の端面は，バイト
１５によって同心円状に切削加工され，工作物９の端面
に非軸対称非球面が創成される。

【００３１】ＮＣ加工機１は，従来の非球面研削機１７
と比較して，移動部材の重量が大幅に軽減され，それに
伴う工作物９の回転数を大幅に増加することができるも
のである。それ故，象限切換時の形状誤差も小さくな
り，象限突起はほとんど確認できないほどになった。ま
た，ハイゲイン学習制御やアダプティブ先行制御を適用
すると，その形状誤差を更に小さくすることができ，非
軸対称非球面の加工精度の向上と研削スピードのアップ
を図ることができる。ここで，ハイゲイン学習制御と
は，一定周期で繰り返される指令に対し，サーボモータ
の追従遅れ等に起因する位置偏差がゼロになるように制
御する学習制御と，速度ループゲインの特性改善による
サーボの高剛性を併せ持つ制御であり，アダプティブ先
行制御とは，位置制御ループに，ある係数項を追加する
ことにより，サーボ系の遅れに起因する形状誤差を減少
させる機能を有する制御である。

【００３２】

【発明の効果】この発明による非軸対称非球面の加工方
法は，従来からリード加工のための専用機として使用さ
れてきたＮＣリード加工機を応用して累積焦点メガネレ
ンズ等のような非軸対称非球面を製作しようとするもの
であり，工作物の端面を累積焦点メガネレンズ等のよう
な非軸対称非球面に安価に切削加工によって製作するこ
とができるようになったものである。

【００３３】また，この発明による非軸対称非球面の加
工方法は，バイトを取り付けたスライドを軽量化して追
従性・応答性を向上させたＮＣ加工機を使用して実施す
るものであるから，従来のように上記非球面研削機にお
いて発生していたような象限突起は発生せず，非軸対称
非球面を高精度で切削加工することができるようにな
る。しかも，Ｘ軸テーブル上のターナのスライドを高速
で往復運動することができるため，主軸の回転速度を上
げることができ，短時間で工作物を切削加工することが
できる。このように，この発明による非軸対称非球面の
加工方法によれば，従来の非球面研削機に比べて，工作
物の端面を短時間で且つ高精度に切削加工して工作物の
端面に非軸対称非球面を得ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による非軸対称非球面の加工方法に使
用されるＮＣ加工機を示す概略図である。

【図２】図１に示すＮＣ加工機の側面図である。

【図３】図１に示すＮＣ加工機の平面図である。

【図４】ラグビーボール形状の説明図である。

【図５】メガネレンズ形状の説明図である。

【図６】メガネレンズ形状を加工するときのバイトの中
心位置と曲率の関係を示す説明図である。

【図７】メガネレンズの曲率について説明する説明図で
ある。

【図８】従来の非球面研削機を示す概略図である。

【図９】ＮＣリード加工機を示す側面図である。

【図１０】図９に示すＮＣリード加工機の平面図であ
る。

【図１１】図９に示すＮＣリード加工機で工作物に対し
てリード加工を施すときの切削状態を説明する概略図で
ある。

【符号の説明】

１ ＮＣ加工機 ３ Ｚ軸テーブル ４ Ｘ軸テーブル ５ 主軸台 ６ サーボモータ ７ スピンドルモータ ９ 工作物 １１ ターナ １２ スライド １４ サーボモータ（駆動装置） １５ バイト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田上 政喜 福岡県古賀市駅東三丁目３番１号 西部 電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−92004（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−92003（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−87701（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−296502（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−138504（ＪＰ，Ｕ) 特表2000−512566（ＪＰ，Ａ) 国際公開97／048521（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23B 5/36 B23B 5/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸を回転させるモータを組み込んだ主
   軸台，前記主軸台を載置し且つ前記主軸の長手方向であ
   るＺ軸方向に移動可能なＺ軸テーブル，前記主軸の先端
   に保持される工作物と対向する位置に設置され且つ前記
   Ｚ軸方向に直交するＸ軸方向に移動可能なＸ軸テーブ
   ル，及び前記Ｘ軸テーブルに載置されたターナを備え，
   前記ターナは一端にバイトを取り付けるスライドと前記
   スライドを前記Ｚ軸方向に往復運動させる駆動装置とか
   らなるＮＣ加工機を用いて前記工作物に加工を行なう加
   工方法において， 前記Ｚ軸テーブルの動きを停止し，前記工作物の回転と
   同期して前記スライドを前記Ｚ軸方向に往復運動させる
   と共に前記Ｘ軸テーブルを前記Ｘ軸方向に往復運動させ
   つつ前記ターナの前記スライドに取り付けた前記バイト
   によって円を描く軌跡で前記工作物の端面を切削加工す
   る第一工程と，前記第一工程に続いて前記バイトが切削
   加工するべき前記工作物の前記端面に位置するように前
   記工作物の回転と同期して前記Ｘ軸テーブルを前記Ｘ軸
   方向に微小距離だけ移動させる第二工程とから成り，前
   記第一工程と前記第二工程とを繰り返しながら前記工作
   物の前記端面を前記バイトによって同心円状に非軸対称
   非球面に切削加工することを特徴とする非軸対称非球面
   の加工方法。
2. 【請求項２】 前記スライド及び前記Ｘ軸テーブルは前
   記往復運動のストロークを徐々に小さくしつつ，前記バ
   イトを前記工作物の外側から中心に向かって移動させて
   前記工作物の前記端面を前記バイトによって同心円状に
   非軸対称非球面に切削加工することを特徴とする請求項
   １に記載の非軸対称非球面の加工方法。
3. 【請求項３】 前記ターナの前記駆動装置は前記Ｘ軸テ
   ーブルに取り付けられたサーボモータと前記スライドを
   前記Ｚ軸方向に移動可能に支持する軸受を備えており，
   前記スライドは前記サーボモータの駆動軸と一体構造の
   回転軸に形成した雄ねじに螺合するナット部材に固定さ
   れ且つ前記回転軸の回転運動に応じて往復運動すること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の非軸対称非球面の
   加工方法。