JP3452619B2 - 球面創成研削方法 - Google Patents

球面創成研削方法

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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、例えば光学素子として
用いられるガラス、セラミックス等の高脆材料を球面形
状に研削加工する球面創成研削方法に関する。 【0002】 【従来の技術】従来、球面研削工程においては、例えば
特公昭61−33665号公報に開示されるように、C
G(カーブジェネレータ)によるガラスレンズ研削方法
が一般的に適用されている。図5および図6に基づき、
その研削方法を説明する。図5は、CG加工による球面
研削装置の機構の概略を示すものである。 【0003】図5において、9で示すのは曲率半径R0
に創成されるワークであって、ワークチャック10によ
りワーク軸に保持されている。11で示すのはワーク軸
本体であって、ワーク9を回転させながら矢印E方向の
切り込みを行うように図示しない機構が組み込まれてい
る。また、ワーク9の肉厚調整のために、ワーク軸本体
11は、図示しないハンドルによりe方向に移動調整で
きるようになっている。7で示すのは研削ホイールであ
り、8で示すのは砥石軸本体である。 【0004】上記構成の球面研削装置による加工方法
は、まず曲率半径R0 のワーク9を創成する研削ホイー
ル7の加工直径をDとすると、砥石軸本体8をsinθ
0 =D/2R0 に相当する角度θ0 だけ傾けて、E方向
の切り込みが完了する位置で加工直径Dがワーク軸中心
線とP点で一致するように、砥石軸本体8を図示しない
ハンドルにより矢印f方向に移動調整する。前記調整の
完了後、ワーク9と研削ホイール7を回転させながら実
際にE方向の切り込みを行う。次に、E方向の切り込み
完了位置でワーク9が最低1回転する間、砥石軸および
ワーク軸の軸移動を停止させて、ワーク9の削り残しが
無いようにする(スパークアウト工程)。以上で加工が
完了し、研削ホイール7からワーク9を離脱させること
で、所望の曲率半径O0 P(=R0 )をもった球面を創
成できる。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】図7に上記従来技術に
おけるワーク9の中心部と研削ホイール7の当接部の様
子を示す。ワーク9は回転中心Oを中心として回転し、
研削ホイール7は図示しない回転中心を中心として回転
しながら加工が行われる。上記従来技術による球面創成
加工方法において、ワーク9の回転中心Oから直径で研
削ホイール7の加工面の幅dに相当する範囲の円で囲ま
れる領域(図において斜線部)は、加工が完了し、ワー
ク9と研削ホイール7が離脱するまで常に研削ホイール
7の加工面と当接しており、またワーク9の回転中心O
に近い部分ほど研削ホイール7の加工面の内周から外周
の限られた部分のみに当接することになる。 【0006】図8に研削ホイール7の加工面7aの断面
図(図7におけるA−A線断面矢視図)を示す。同図で
示すように、研削ホイール7の加工面7aの形状は加工
を続けるうちに、初期状態における均一で滑らかな面か
ら、ワーク9との接触によって側面部で偏摩耗が進行し
たり、内周から外周にかけて凹凸のある荒れた面へと変
化していく。その結果、球面創成加工終了後、前記ワー
ク9中央部においては図9で示すように、同心円状の複
数のマークが残るなどして所望の球面形状精度に対して
精度の低い加工面が形成されてしまう。したがって、従
来技術による球面創成工程においては、研削ホイール7
の高メッシュ化などによって加工面粗さを向上させ、そ
の後工程(研磨工程)の加工時間短縮や工程削減を達成
しようとしても、加工形状精度が低いために実現できな
かった。 【0007】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、球面創成加工において、形状精度の高い
加工を行うことができる球面創成研削方法を提供するこ
とを目的とする。 【0008】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、ワークを保持するワークホルダを回転自
在に設け、このワークホルダに保持されたワークの表面
に対して、回転駆動されるカップ型研削ホイールを当接
して加工を行う球面創成研削方法において、スパークア
ウト工程完了後に、前記研削ホイールを創成された球面
の球心を中心として揺動運動をさせることとした。 【0009】図1に本発明の球面創成研削方法の概念図
を示す。まず、創成する球面の曲率半径をR0 、研削ホ
イール1の加工直径をDとすると、ワーク2の回転軸B
に対して、研削ホイール1の回転軸Aをsinθ0 =D
/2R0 に相当する角度θ0 だけ傾けた状態で、研削ホ
イール1およびワーク2をそれぞれ回転駆動させる。次
に、この回転を保ちながら、ワーク2の回転中心を研削
ホイール1の加工面が覆うように当接させ、ワーク2に
対して研削ホイール1を矢印Z方向に相対的に切り込
む。ワーク2が所望の肉厚tになった時点で、Z方向の
切り込みを停止し、削り残しの無いように、最低でもワ
ーク2が1回転する間、その状態を維持する(スパーク
アウト工程)。その後、研削ホイール1の加工面を、創
成した球面に平行な方向(Y方向)に研削ホイール1の
加工面の幅d以上の幅で揺動させる。以上で加工を完了
し、ワーク2と研削ホイール1を離脱させる。 【0010】 【作用】上記本発明の手段によれば、スパークアウト工
程後の研削ホイール1のY方向の揺動動作によって、ワ
ーク2の中心部においても研削ホイール1の内周側から
外周側の全ての面と接触するために、均一で良好な形状
精度をもった加工面が形成される。 【0011】 【実施例1】図2および図3に本発明の実施例1を示
す。図2は本実施例を実現するための加工装置の概略構
成図を示し、図3は研削ホイールの揺動動作中の移動経
路を示す。ワーク3はチャック(ワークホルダ)4に保
持されており、回転軸Bを中心として図示しない駆動装
置によって回転駆動自在に構成されている。また、研削
ホイール5は、図示しない駆動装置によって回転軸Aを
中心として回転駆動自在なようにスピンドル6に保持さ
れている。さらに、回転軸Bは加工する球面の球心Oを
中心として、図示しない駆動装置によって移動自在に構
成されている。また、回転軸A、B間の相対角度θの設
定と矢印X方向のチャック4の移動と矢印Z方向および
矢印Y方向のスピンドル6の移動は、図示しない駆動装
置によって任意に設定、移動が可能な構成となってい
る。 【0012】本実施例における加工方法は、研削ホイー
ル5とワーク3を回動し、チャック4を矢印Xの方向
に、またはスピンドル6を矢印Zの方向へ移動すること
により研削ホイール5の加工面をワーク3に切り込み、
研削加工を行う。このとき、切り込み完了時にワーク3
の回転中心を研削ホイール5の加工面が覆うように、回
転軸A、Bの相対角度θ、切り込み量がそれぞれ設定さ
れている。切り込み動作完了後、ワーク3が最低1回転
する間、各軸の移動を停止させ、スパークアウト工程を
実施し、ワーク3の削り残しが無いようにする。次に、
図3に示すように、研削ホイール5が創成した球面の球
心Oを中心として回転軸A(研削ホイール5)を、研削
ホイール5の加工面がその幅dの2倍の幅で1往復する
ように、矢印Y方向に揺動動作させる。以上で、加工は
完了し、ワーク3を研削ホイール5から離脱させる。 【0013】本実施例によれば、スパークアウト工程後
の研削ホイール5の揺動動作によって、ワーク3中心部
においても研削ホイール5の内周側から外周側の全ての
面と接触するために、均一で良好な形状精度をもった加
工面が形成される。また、前記揺動回数を増加させるこ
とによって、更に加工形状精度を向上させることも可能
である。 【0014】 【実施例2】図4に本発明における実施例2を示す。実
施例1と同じ部材は同一符号をもって示し、その説明は
省略する。本実施例においては、スパークアウト工程後
の揺動工程において、実施例1と同様に、研削ホイール
5の揺動動作を行った後、研削ホイール5の加工面とワ
ーク3の外周が当接する位置(軸C)まで、回転軸A
を、創成した球面の球心Oを中心としてY方向へ移動さ
せる。またこのときの移動速度(5〜50mm/min)は研
削ホイール5の加工面がワーク3と当接する位置とワー
ク3中心の距離に反比例するように移動させる。以上で
加工は完了し、ワーク3を研削ホイール5から離脱させ
る。 【0015】通常、球面創成加工においてはワークの外
周に近い部分ほどワークの周速が速いために、スパーク
アウト工程中にワークの単位面積当たりに作用する研削
ホイールの切れ刃(砥粒)数が減少し、加工面粗さが悪
化するが、本実施例においては、実施例1と同様に、ワ
ーク3中心部において形状精度の高い加工面が得られる
のと同時に、ワーク3の中心から外周まで均一に研削ホ
イール5の加工面と当接するため、ワーク3の加工面全
面で均一で良好な加工面粗さが得られ、更に精度の高い
球面創成加工が可能となる。なお、本実施例では、図に
おいて研削ホイール5の移動方向が右方向の場合を示し
たが、左方向に移動する場合においても同様の効果が得
られる。 【0016】 【発明の効果】以上のように、本発明の球面創成研削方
法によれば、光学素子等の球面創成加工において、ワー
ク全面で形状精度の高い加工面が得られ、後工程の加工
時間短縮および工程の削減が可能となる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の球面創成研削方法を示す概略図であ
る。 【図2】本発明の実施例1で用いた球面研削装置を示す
概略構成図である。 【図3】同実施例1の研削ホイールの揺動動作を示す側
面図である。 【図4】本発明の実施例2で用いた球面研削装置を示す
概略構成図である。 【図5】CG加工による球面研削装置を示す側面図であ
る。 【図6】従来の球面創成研削方法を示す要部側面図であ
る。 【図7】従来の球面創成研削方法を示す要部正面図であ
る。 【図8】図7におけるA−A線断面矢視図である。 【図9】従来の球面創成研削方法により得たワークの正
面図である。 【符号の説明】 1,5,7 研削ホイール 2,3,9 ワーク 4 チャック 6 スピンドル

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 ワークを保持するワークホルダを回転自
    在に設け、このワークホルダに保持されたワークの表面
    に対して、回転駆動されるカップ型研削ホイールを当接
    して加工を行う球面創成研削方法において、スパークア
    ウト工程完了後に、前記研削ホイールを創成された球面
    の球心を中心として揺動運動をさせることを特徴とする
    球面創成研削方法。
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