JP3482079B2 - Rotationally symmetric aspherical surface processing method - Google Patents
Rotationally symmetric aspherical surface processing methodInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明が属する技術分野】本発明は、ワークスピンドル
の軸方向と砥石スピンドルの軸方向とが斜交可能な研削
加工装置を用いて回転対称非球面を加工する方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for processing a rotationally symmetric aspherical surface by using a grinding machine capable of obliquely intersecting the axial direction of a work spindle and the axial direction of a grindstone spindle.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、回転対称非球面は、図10に示さ
れる非球面加工専用の研削加工装置を用いて加工されて
いた。この研削加工装置は、被加工物Wを回転軸lを中
心に回転させるスピンドル装置Sと、このスピンドル装
置Sの回転軸lに対してねじれの位置関係にある回転軸
を中心に回転するソロバン玉型の砥石Gとを、有してい
る。このような研削加工装置を用いれば、この砥石Gを
被加工物Wに当て付けるとともに回転軸lを含む特定面
内においてこの砥石Gを自在に移動させることによっ
て、任意の形状の回転対称非球面を研削加工することが
できる。2. Description of the Related Art Conventionally, a rotationally symmetric aspherical surface has been processed by using a grinding processing apparatus shown in FIG. This grinding apparatus includes a spindle device S that rotates a workpiece W around a rotation axis l, and a soroban ball that rotates around a rotation axis that is twisted with respect to the rotation axis l of the spindle device S. And a grinding wheel G of a mold. If such a grinding machine is used, the grindstone G is applied to the workpiece W, and the grindstone G is freely moved within a specific plane including the rotation axis l. Can be ground.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来における非球面加工専用の研削加工装置を用い
た研削加工においては、被加工物Wと砥石Gとの接触が
点当たりに近いので、加工効率が悪く、加工に時間が掛
かってしまっていた。However, in such a conventional grinding process using a grinding device dedicated to aspherical surface processing, since the contact between the workpiece W and the grindstone G is close to a point contact, It was inefficient and took a long time to process.
【0004】また、被加工物Wの径方向におけるカーブ
は砥石Gの移動軌跡に依って定まるので、その加工精度
は砥石Gの回転軸の移動精度如何であって、面粗さを向
上させることが困難であった。Further, since the curve of the workpiece W in the radial direction is determined by the movement locus of the grindstone G, its processing accuracy depends on the movement accuracy of the rotating shaft of the grindstone G, and the surface roughness is improved. Was difficult.
【0005】本発明の課題は、以上の点に鑑み、通常の
球面加工のために用いられている研削加工装置,即ち、
ワークスピンドルの軸方向と砥石スピンドルの軸方向と
が斜交可能な研削加工装置を用いた回転対称非球面の研
削加工を可能とし、被加工物Wの表面と砥石とを線当た
りで接触させることによってその加工効率及び加工され
る回転対称非球面の面粗さを向上させることができる回
転対称非球面加工方法を提供することである。In view of the above points, an object of the present invention is to provide a grinding machine used for ordinary spherical surface machining, that is,
To enable rotationally symmetric aspherical grinding using a grinding device capable of obliquely intersecting the axial direction of the work spindle and the axial direction of the grindstone spindle, and to bring the surface of the workpiece W and the grindstone into line contact. According to the present invention, there is provided a rotationally symmetric aspherical surface processing method capable of improving the processing efficiency and the surface roughness of the rotationally symmetric aspherical surface to be processed.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
上記課題を解決するために、被加工物が取り付けられる
ワークスピンドルの軸方向と砥石が取り付けられる砥石
スピンドルの軸方向とが斜交可能な研削加工装置を用い
て回転対称非球面を加工する方法であって、前記被加工
物の表面を、同心円状の複数の輪帯に区分し、各輪帯の
表面を、加工すべき回転対称非球面における対応する部
分との誤差が最小となる曲率半径の球面として加工する
ことを特徴とする。The invention according to claim 1 is
In order to solve the above problems, a method of processing a rotationally symmetric aspherical surface by using a grinding machine capable of obliquely intersecting the axial direction of a work spindle to which a workpiece is attached and the axial direction of a grindstone spindle to which a grindstone is attached Then, the surface of the work piece is divided into a plurality of concentric circular zones, and the surface of each circular zone has a radius of curvature that minimizes the error from the corresponding portion of the rotationally symmetric aspherical surface to be machined. It is characterized by being processed as a spherical surface.
【0007】このようにすれば、同心円状の輪帯に区分
された球面の集合として、回転対称非球面を加工するこ
とができる。従って、各輪帯を加工する際には、被加工
物の表面に砥石を当て付ける位置,及び砥石スピンドル
の軸方向を調整することによって、通常の球面加工の場
合と同じように加工することができる。そのため、砥石
が被加工物の表面に対して線当たりとなるので、加工効
率が向上するとともに面粗さも向上する。By doing so, a rotationally symmetric aspherical surface can be processed as a set of spherical surfaces divided into concentric circular zones. Therefore, when processing each ring zone, by adjusting the position where the grindstone is applied to the surface of the workpiece and the axial direction of the grindstone spindle, it is possible to perform the same processing as in the case of normal spherical surface processing. it can. Therefore, since the grindstone comes into line contact with the surface of the workpiece, the processing efficiency is improved and the surface roughness is also improved.
【0008】請求項2記載の発明は、請求項1における
砥石が、前記砥石スピンドルの軸を中心とした環状の作
用点を有することで、特定したものである。請求項3記
載の発明は、請求項2における砥石がカップ砥石である
ことで、特定したものである。The invention according to claim 2 is specified by the grindstone in claim 1 having an annular point of action centered on the axis of the grindstone spindle. The invention according to claim 3 is specified by the grindstone in claim 2 being a cup grindstone.
【0009】請求項4記載の発明は、請求項1における
区分の際には、各輪帯の境界位置を特定する予め設定さ
れたデータに基づいて、前記被加工物の表面を、同心円
状の複数の輪帯に区分することで、特定したものであ
る。According to a fourth aspect of the present invention, in the case of the division of the first aspect, the surface of the workpiece is concentrically formed based on preset data for specifying the boundary position of each ring zone. It is specified by dividing into a plurality of zones.
【0010】請求項5記載の発明は、請求項4における
各輪帯の表面を加工する際には、前記各輪帯の境界位置
を特定するデータに基づいて、その輪帯の内側及び外側
の境界位置を夫々含むとともに前記ワークスピンドルの
軸上の一点をその曲率中心とする球面として加工するこ
とで、特定したものである。According to a fifth aspect of the present invention, when the surface of each ring zone in claim 4 is processed, the inside and outside of the ring zone are determined based on the data specifying the boundary position of each ring zone. It is specified by including each boundary position and processing it as a spherical surface having its one point on the axis of the work spindle as its center of curvature.
【0011】請求項6記載の発明は、請求項1における
区分の際には、各輪帯の幅を特定する予め設定されたデ
ータに基づいて、前記被加工物の表面を同心円状の複数
の輪帯に区分することで、特定したものである。According to a sixth aspect of the present invention, in the case of the division according to the first aspect, a plurality of concentric circles are formed on the surface of the workpiece based on preset data specifying the width of each ring. It is specified by dividing into zones.
【0012】請求項7記載の発明は、請求項6における
各輪帯の表面を加工する際には、予め設定された曲率半
径を有するとともに前記ワークスピンドルの軸上の一点
をその曲率中心とする球面として加工することで、特定
したものである。According to a seventh aspect of the present invention, when the surface of each ring zone according to the sixth aspect is machined, it has a preset radius of curvature and a point on the axis of the work spindle is the center of the curvature. It is specified by processing it as a spherical surface.
【0013】請求項8記載の発明は、請求項2における
各輪帯の表面を加工する際には、前記ワークスピンドル
の軸と前記砥石スピンドルの軸とを含む面内において、
その輪帯の内側の境界位置に前記砥石の作用点を当てる
ことで、特定したものである。According to an eighth aspect of the present invention, when the surface of each ring zone according to the second aspect is processed, in a plane including the axis of the work spindle and the axis of the grindstone spindle,
It is specified by applying the working point of the grindstone to the boundary position inside the ring zone.
【0014】請求項9記載の発明は、請求項8における
各輪帯の表面を加工する際には、前記ワークスピンドル
の軸と前記砥石スピンドルの軸との交点と前記砥石の作
用点までの距離が前記球面の曲率半径と一致するよう
に、前記ワークスピンドルの軸方向と前記砥石スピンド
ルの軸方向とを互いに傾けることで、特定したものであ
る。According to a ninth aspect of the present invention, when processing the surface of each ring zone in the eighth aspect, the distance between the intersection of the axis of the work spindle and the axis of the grindstone spindle and the point of action of the grindstone. Is specified by inclining the axial direction of the work spindle and the axial direction of the grindstone spindle with respect to each other so that is coincident with the radius of curvature of the spherical surface.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
実施の形態を説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0016】[0016]
【実施形態1】最初に、本発明の第1の実施形態の説明
を行う。
<研削加工装置の構造>先ず、本発明の第1実施形態に
よる回転対称非球面加工方法に用いられる研削加工装置
の構造を、図1に基づいて説明する。[First Embodiment] First, a first embodiment of the present invention will be described. <Structure of Grinding Machine> First, the structure of the grinding machine used in the rotationally symmetric aspherical surface machining method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0017】図1において、研削加工装置は、ワーク部
Aと砥石部Bとから構成されている。このワーク部A
は、図示せぬベッド上でX方向(図中の左右方向)にス
ライドするXテーブル2と、その回転軸(ワーク軸)l
1をX方向に向けてXテーブル2上に固定されたワーク
スピンドル装置11と、ワーク軸l1を中心に回転する
様にワークスピンドル装置11の先端に取り付けられた
ワークホルダ3とから、構成されている。そして、この
ワークホルダ3には、被加工物(超硬合金ブランク,ガ
ラスブランク,等)Wが装着される。In FIG. 1, the grinding apparatus comprises a work part A and a grindstone part B. This work part A
Is an X table 2 that slides in the X direction (left and right direction in the drawing) on a bed (not shown) and its rotation axis (work axis) l.
It is composed of a work spindle device 11 fixed on the X table 2 with 1 directed in the X direction, and a work holder 3 attached to the tip of the work spindle device 11 so as to rotate around a work axis l 1. ing. Then, a workpiece (a cemented carbide blank, a glass blank, etc.) W is mounted on the work holder 3.
【0018】一方、砥石部Bは、図示せぬベッド上でY
方向(図中の上下方向)にスライドするYテーブル5
と、このYテーブル5上においてZ方向(X方向及びY
方向に直交する方向)を向いたθ軸を中心に回転するθ
テーブル6と、その回転軸(砥石軸)l2をθ軸に直交
させてθテーブル6上に固定された砥石スピンドル装置
12と、砥石軸l2を中心とする様に砥石スピンドル装
置12の先端に取り付けられたテーパ形状の砥石ホルダ
7とから、構成されている。そして、この砥石ホルダ7
の先端には、有底筒形状のカップ砥石Cが固着されてい
る。これら砥石ホルダ7とカップ砥石Cとは、砥石軸l
2と同軸となっている。なお、このカップ砥石Cの先端
内縁は、凸面を研削加工する際の作用点として機能し、
その先端外縁は、凹面を研削加工する際の作用点として
機能する。以下、このカップ砥石Cの内径(砥石内径)
をriと記し、外径(砥石外径)をroと記す。また、ワ
ーク軸l1と砥石軸l2とがなす角をθnと記し、ワーク
軸l1及び砥石軸l2の交点と作用点とを結ぶ線がワーク
軸l1に対してなす角をθsn(但し、0度<θsn<90
度)と記す。また、ワーク軸l1と砥石軸l2とをともに
含む面を、以下、「X−Y平面」という。On the other hand, the grindstone portion B is Y on a bed (not shown).
Y table 5 that slides in the direction (vertical direction in the figure)
On the Y table 5 in the Z direction (X direction and Y
Rotating around the θ axis (direction orthogonal to the direction)
The table 6, a grindstone spindle device 12 fixed on the θ table 6 with its rotation axis (grinding wheel axis) l 2 orthogonal to the θ axis, and the tip of the grindstone spindle apparatus 12 centered on the grindstone axis l 2. And a tapered grindstone holder 7 attached to the. And this grindstone holder 7
A bottomed cylindrical cup grindstone C is fixed to the tip of the. The grindstone holder 7 and the cup grindstone C have a grindstone axis l.
It is coaxial with 2 . The inner edge of the tip of the cup grindstone C functions as a point of action when grinding the convex surface,
The outer edge of the tip functions as a point of action when grinding the concave surface. Below, the inner diameter of this cup grindstone C (the inner diameter of the grindstone)
Is denoted as r i, and the outer diameter (grinding stone outer diameter) is denoted as r o . Further, an angle formed by the work axis l 1 and the grindstone axis l 2 is represented by θ n, and an angle formed by the line connecting the intersection point of the work axis l 1 and the grindstone axis l 2 and the working point with respect to the work axis l 1 is represented. θ sn (However, 0 degree <θ sn <90
Degree). Further, a surface including both the work axis l 1 and the grindstone axis l 2 is hereinafter referred to as “XY plane”.
【0019】以上のXテーブル2,Yテーブル5,及び
θテーブル6は、それぞれケーブル10を介してNC
(numerical control)コントローラ8に接続されてい
る。このNCコントローラ8は、メモリに格納されたN
Cデータに基づいて各テーブル2,5,6を夫々別個に
制御する。
<回転対称非球面加工方法の原理>次に、上記した研削
加工装置を用いて回転対称非球面を加工する原理を説明
する。The above X table 2, Y table 5, and θ table 6 are NC via a cable 10, respectively.
(Numerical control) Connected to the controller 8. This NC controller 8 is the N stored in the memory.
The tables 2, 5 and 6 are individually controlled based on the C data. <Principle of Rotationally Symmetrical Aspherical Surface Machining Method> Next, the principle of machining a rotationally symmetric aspherical surface by using the above-described grinding apparatus will be described.
【0020】上記した研削加工装置は、その構造上、ワ
ーク軸l1上にその曲率中心を有する球面(又はその一
部分)のみしか加工することができない。一方、回転対
称非球面は、図2に示されるように、その光軸に対して
同心円をなす多数の輪帯の集合と考えることができる。
そして、この輪帯の径方向の幅を或る程度以下まで狭く
すれば、各輪帯の表面は、夫々、ワーク軸l1上に各々
の曲率中心を有する球面に近似されることができる。従
って、被加工物Wの表面を、ワーク軸l1を中心とした
複数の極細の輪帯に区分するとともに、カップ砥石Cの
作用点のX−Y平面内での位置及び砥石軸l2がワーク
軸l1に対してなす角度を各輪帯毎に適宜設定すること
により、各輪帯の表面を夫々独自の曲率半径を有する球
面として加工すれば、全体としてみた場合に所望の回転
対称非球面として扱い得る面形状を得ることができる。
このように、その表面が夫々球面として加工される各輪
帯を、以下、「球面輪帯Sn」という。Due to its structure, the above-described grinding machine can machine only a spherical surface (or a part thereof) having the center of curvature on the work axis l 1 . On the other hand, the rotationally symmetric aspherical surface can be considered as a set of a large number of annular zones that are concentric with the optical axis, as shown in FIG.
Then, if the radial width of the annular zone is narrowed to a certain extent or less, the surface of each annular zone can be approximated to a spherical surface having its center of curvature on the work axis l 1 . Therefore, the surface of the workpiece W is divided into a plurality of fine ring zones centering on the work axis l 1 , and the position of the action point of the cup grindstone C in the XY plane and the grindstone axis l 2 are determined. By appropriately setting the angle formed with respect to the work axis l 1 for each ring zone, the surface of each ring zone can be machined as a spherical surface having its own radius of curvature. A surface shape that can be treated as a spherical surface can be obtained.
The respective ring zones whose surfaces are processed as spherical surfaces in this way are hereinafter referred to as "spherical ring zones S n ".
【0021】図3は、ワーク軸l1を含む径方向面によ
って被加工物Wを切断した状態を概念的に示す縦断面図
であって、所望の回転対称非球面を破線で示すととも
に、球面輪帯Snの集合として加工された回転対称非球
面を実線で示している。図3におけるΔdは、各球面輪
帯Snにおける所望の回転対称非球面とのX方向におけ
る誤差を示している。なお、各球面輪帯Snの幅は、こ
の誤差Δdが設計仕様(設計性能を満たす範囲)を上回
らない範囲で適宜調整される。例えば、所望の回転対称
非球面の曲率変化が大きい箇所では、各球面輪帯Snの
幅が狭く設定され、曲率変化が小さい箇所では、各球面
輪帯Snの幅が広く設定される。FIG. 3 is a vertical sectional view conceptually showing a state in which the workpiece W is cut by a radial surface including the work axis 11, and a desired rotationally symmetric aspheric surface is shown by a broken line and a spherical ring. A rotationally symmetric aspherical surface processed as a set of bands S n is shown by a solid line. Δd in FIG. 3 indicates an error in the X direction with respect to the desired rotationally symmetric aspherical surface in each spherical zone S n . The width of each spherical annular zone S n is appropriately adjusted within a range in which the error Δd does not exceed the design specification (range satisfying the design performance). For example, the desired change in curvature is large portion of the rotationally symmetric aspherical surface, the width of the spherical annular S n is set narrow, the portion of curvature change is small, the width of the spherical annular S n is set widely.
【0022】図3において、Pnは、X−Y平面内にお
ける各球面輪帯Snの内縁,即ち、カップ砥石Cの作用
点が当てつけられる箇所(以下、「輪帯境界」という)
を示し、Rnは、各球面輪帯Sn表面の曲率半径を示して
いる。
<回転対称非球面加工の工程>回転対称非球面の加工を
行うために、本実施形態においては、各球面輪帯Snの
曲率半径Rn,径方向における幅,及び、各球面輪体Sn
の境界の軸方向ずれ量が、設定値として図示せぬNCデ
ータ計算用コンピュータで計算され、計算されたNCデ
ータはNCコントローラ内のメモリに格納される。In FIG. 3, P n is the inner edge of each spherical orbicular zone S n in the XY plane, that is, the point where the point of action of the cup grindstone C is applied (hereinafter referred to as the "orbital zone boundary").
And R n represents the radius of curvature of the surface of each spherical annular zone S n . <Process of rotationally symmetric aspherical surface processing> In order to process the rotationally symmetric aspherical surface, in the present embodiment, the radius of curvature R n of each spherical ring zone S n , the width in the radial direction, and each spherical ring body S. n
The amount of axial deviation of the boundary of is calculated as a set value by an NC data calculation computer (not shown), and the calculated NC data is stored in the memory in the NC controller.
【0023】そして、最初に、被加工物Wの表面中央の
円形部分(いわゆる近軸部分)S0の研削加工が行われ
る。この場合には、設定された曲率半径R0に基づい
て、ワーク軸l1と砥石軸l2とがなす角度θ0(θ0=s
in-1(ri or o/R0))が計算されて、ワーク軸l1
に対して砥石軸l2がこの角度θ0で交わるように、θテ
ーブル6が回転駆動される。それとともに、被加工物W
の表面中心(ワーク軸l1との交点)P0にカップ砥石C
の作用点が当たるように、Xテーブル2及びYテーブル
5がスライド駆動される。この状態で両スピンドル1
1,12が回転すると、円形部分S0とその近傍が、曲
率半径R0の球面に加工される。Then, first, a circular portion (so-called paraxial portion) S 0 at the center of the surface of the workpiece W is ground. In this case, based on the set radius of curvature R 0 , the angle θ 0 (θ 0 = s) between the work axis l 1 and the grindstone axis l 2 is set.
in −1 (r i or o / R 0 )) is calculated, and the work axis l 1
On the other hand, the θ table 6 is rotationally driven so that the grindstone axis l 2 intersects at this angle θ 0 . Along with that, the workpiece W
Cup grindstone C at the surface center (intersection with the work axis l 1 ) P 0 of
The X-table 2 and the Y-table 5 are slid so that the action points of (1) and (2) hit. Both spindles 1 in this state
When 1 and 12 rotate, the circular portion S 0 and its vicinity are processed into a spherical surface having a radius of curvature R 0 .
【0024】次に、円形部分S0の直ぐ外側にある球面
輪帯S1の研削加工が行われる。この場合には、設定さ
れた曲率半径R1に基づいて、ワーク軸l1と砥石軸l2
とがなす角度θ1(θ1=sin-1(ri or o/R1)+
θs1)が計算されて、ワーク軸l1に対して砥石軸l2が
この角度θ1で交わるように、θテーブル6が回転駆動
される。それとともに、P0から径方向に設定幅だけず
れた輪帯境界P1にカップ砥石Cの作用点が当たるよう
に、Xテーブル2及びYテーブル5がスライド駆動され
る。この状態で両スピンドル11,12が回転すると、
球面輪帯S1の表面が、曲率半径R1(R1=ri or o/
sin(θ1−θs1))の球面に加工される。Next, the spherical annular zone S 1 immediately outside the circular portion S 0 is ground. In this case, based on the set radius of curvature R 1 , the work axis l 1 and the grindstone axis l 2
Angle θ 1 (θ 1 = sin −1 (r i or o / R 1 ) +
θ s1 ) is calculated, and the θ table 6 is rotationally driven so that the grindstone axis l 2 intersects the work axis l 1 at this angle θ 1 . At the same time, the X table 2 and the Y table 5 are slid so that the working point of the cup grindstone C hits the ring zone boundary P 1 which is displaced from P 0 in the radial direction by the set width. When both spindles 11 and 12 rotate in this state,
The surface of the spherical ring S 1 has a radius of curvature R 1 (R 1 = r i or o /
It is processed into a spherical surface of sin (θ 1 −θ s1 ).
【0025】以後、最外周の球面輪帯に至るまで、この
ような研削加工が繰り返される。このとき、中心側から
n番面の球面輪帯Snを研削加工する場合には、設定さ
れた曲率半径Rnに基づいて、ワーク軸l1と砥石軸l2
とがなす角度θn(θn=sin-1(ri or o/Rn)+
θsn)が計算されて、ワーク軸l1に対して砥石軸l2が
この角度θnで交わるように、θテーブル6が回転駆動
される。それとともに、(n−1)番目の球面輪帯S
n-1の研削加工時における位置Pn-1から設定幅だけずれ
た輪帯境界Pnにカップ砥石Cの作用点が当たるよう
に、Xテーブル2及びYテーブル5がスライド駆動され
る。この状態で両スピンドル11,12が回転すると、
n番面の球面輪帯Snの表面が、曲率半径Rn(Rn=r
i or o/sin(θn−θsn))の球面に加工される。Thereafter, such grinding is repeated until the outermost spherical ring zone is reached. At this time, when grinding the spherical ring Sn of the nth surface from the center side, the work axis l 1 and the grindstone axis l 2 are based on the set radius of curvature R n.
Angle θ n (θ n = sin −1 (r i or o / R n ) +)
θ sn ) is calculated, and the θ table 6 is rotationally driven so that the grindstone axis l 2 intersects the work axis l 1 at this angle θ n . At the same time, the (n-1) th spherical ring S
The X table 2 and the Y table 5 are slidably driven so that the working point of the cup grindstone C hits the ring zone boundary P n which is deviated from the position P n-1 during the n-1 grinding process by the set width. When both spindles 11 and 12 rotate in this state,
The surface of the spherical ring S n of the nth surface has a radius of curvature R n (R n = r
It is processed into a spherical surface of i or o / sin (θ n −θ sn ).
【0026】このような研削加工を繰り返すことによ
り、最終的に、図3において実線で示されるような球状
輪帯の集合としての回転対称非球面が作成される。本実
施形態の回転対称非球面加工方法によれば、被加工物W
は、各球面輪帯(円形部分)Sn毎に、カップ砥石Cに
よって線当たりで研削加工されるので、点当たりで加工
される従来の方法に比して加工効率が大幅に向上すると
ともに、面粗さも向上する。By repeating such a grinding process, finally, a rotationally symmetric aspherical surface as a set of spherical annular zones as shown by a solid line in FIG. 3 is created. According to the rotationally symmetric aspherical surface processing method of this embodiment, the workpiece W
Since each spherical ring zone (circular portion) S n is ground by the cup grindstone C on a line-by-line basis, the machining efficiency is significantly improved as compared with the conventional method of point-by-point machining. The surface roughness is also improved.
【0027】[0027]
【実施形態2】次に、本発明の第2の実施形態を説明す
る。本第2実施形態は、上記した第1実施形態と比し
て、各球面輪帯Snの幅データの代わりに各輪帯境界Pn
の座標位置データが設定値としてNCコントローラ8に
入力されることを、特徴とする。本第2実施形態におい
て使用される研削加工装置や非球面加工方法の原理は、
第1実施形態のものと全く同じなので、その説明を省略
する。
<回転対称非球面加工の工程>以下、凹状回転対称非球
面を加工する場合の実施例(実施例1)と凸状回転対称
非球面を加工する場合の実施例(実施例2)とに分け
て、本第2実施形態による回転対称非球面加工の工程を
説明する。なお、以下において参照する図4乃至図9に
示される座標はX−Y平面を表し、そのx軸はワーク軸
l1の方向と一致している。また、y軸は、各図の下方
向を+方向としている。また、ワーク軸l 1と砥石軸l2
とがなす角度θn,即ち、ワーク軸l1と平行な方向を原
点とした砥石軸l2の回転角θnは、反時計方向を+方向
としている。また、θ軸の位置,即ち、砥石軸l2の回
転中心を、θaxisnと示している。Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described.
It The second embodiment is different from the first embodiment described above.
And each spherical ring SnInstead of the width data of each ring zone boundary Pn
The coordinate position data of is set to the NC controller 8
It is characterized by being input. In the second embodiment
The principle of grinding machine and aspherical surface processing method used as
Since it is exactly the same as that of the first embodiment, its explanation is omitted.
To do.
<Process of rotationally symmetric aspherical surface machining> Below, concave rotationally symmetric aspherical surface
Example (Example 1) in the case of processing a surface and convex rotational symmetry
Divided into an example (Example 2) for processing an aspherical surface
Then, the steps of the rotationally symmetric aspherical surface processing according to the second embodiment will be described.
explain. In addition, in FIGS. 4 to 9 referred to below.
The coordinates shown represent the XY plane, the x-axis of which is the work axis.
l1Is consistent with the direction of. The y-axis is the bottom of each figure.
The direction is the + direction. Also, the work axis l 1And grindstone axis l2
Angle θ formed byn, That is, the work axis l1The direction parallel to
Grindstone axis l2Rotation angle ofnIs counterclockwise + direction
I am trying. The position of the θ axis, that is, the grindstone axis l2The times
The center of rotation is θaxisnIs shown.
【0028】また、図4乃至図9においては、説明をわ
かりやすくするためにカップ砥石Cはかなり小さく描か
れているが、実際の加工中においては、カップ砥石C
は、その作用線の一部が必ず被加工物Wからはみだした
状態,即ち、被加工物の最外周が常時加工される状態に
ある。Further, in FIGS. 4 to 9, the cup grindstone C is drawn to be quite small for the sake of clarity, but during actual processing, the cup grindstone C is shown.
Is in a state in which a part of its line of action always protrudes from the workpiece W, that is, the outermost periphery of the workpiece is always machined.
【0029】[0029]
【実施例1】先ず、最初に、凹状回転対称非球面を作成
する場合の説明を行う。
〔円形部分S0の研削加工〕図4は、非球面の中央をな
す円形部分S0を加工する際の状態を示す。この時、加
工目標としての円形部分S0中央の座標点が、原点P
0(0,0)として定義される。また、定数値であるカ
ップ砥石Cの砥石外径roの他に、この円形部分S0にお
ける球凹面の曲率半径R0が、設定値として図示せぬN
Cデータ計算用コンピュータで計算される。また、この
曲率半径R0は、加工すべき設計非球面の近軸R係数と
ほぼ同じ値を持つ。この近軸R係数は与えられている場
合が多いので、このように、既知の値としても良い。[First Embodiment] First, a case of forming a concave rotationally symmetric aspherical surface will be described. [Grinding of circular portion S 0 ] FIG. 4 shows a state in which the circular portion S 0 forming the center of the aspherical surface is processed. At this time, the coordinate point at the center of the circular portion S 0 as the machining target is the origin P.
Defined as 0 (0,0). In addition to the grinding wheel outer diameter r o of the cup grindstone C is a constant value, the radius of curvature R 0 of the sphere concave in the circular portion S 0, not shown as a set value N
It is calculated by the C data calculation computer. The radius of curvature R 0 has almost the same value as the paraxial R coefficient of the designed aspherical surface to be processed. Since the paraxial R coefficient is often given, it may be a known value in this way.
【0030】いま、この原点P0(0,0)にカップ砥
石Cの先端外縁(作用点)を合致させれば、カップ砥石
Cの先端外縁によって研削加工される球凹面の曲率中心
は、ワーク軸l1と砥石軸l2との交点に一致する。従っ
て、その球凹面の曲率半径をR0とするには、ワーク軸
l1と砥石軸l2との交点を、座標点O0(R0,0)に位
置させなければならない。この時のR0及びro,並び
に、砥石軸l2の回転角θ0の関係は、下記式(1)によ
って表される。Now, if the tip outer edge (point of action) of the cup grindstone C is made to coincide with this origin P 0 (0,0), the center of curvature of the spherical concave surface that is ground by the tip outer edge of the cup grindstone C becomes It coincides with the intersection of the axis l 1 and the grindstone axis l 2 . Therefore, in order to set the radius of curvature of the spherical concave surface to R 0 , the intersection of the work axis l 1 and the grindstone axis l 2 must be located at the coordinate point O 0 (R 0 , 0). The relationship between R 0 and r o at this time and the rotation angle θ 0 of the grindstone shaft l 2 is represented by the following formula (1).
【0031】[0031]
【数1】 [Equation 1]
【0032】そして、この式(1)を変形すれば、回転
角θ0は、下記式(2)によって表される。Then, if this equation (1) is modified, the rotation angle θ 0 is expressed by the following equation (2).
【0033】[0033]
【数2】 [Equation 2]
【0034】従って、カップ砥石Cの砥石外径ro,及
び円形部分S0に設定された曲率半径R0を式(2)に代
入することにより、砥石軸l2の回転角θ0を算出するこ
とができる。NCコントローラ8は、このように算出さ
れた回転角θ0に設定されたNCデータに従って砥石軸
l2を回転させる様、θテーブル6に対して回転指示を
与える。次に、NCコントローラ8は、Xテーブル2及
びYテーブル5に対して夫々スライド指示を与えて、砥
石軸l2の回転後におけるカップ砥石Cの先端外縁を座
標点P0(0,0)に合致させる。この時点におけるθ
軸の位置を、以下、θaxis0と示す。[0034] Therefore, calculated grinding outer diameter r o of the cup grinding wheel C, and by substituting the radius of curvature R 0 set in the circular portion S 0 in Equation (2), the rotation angle theta 0 of wheel spindle l 2 can do. The NC controller 8 gives a rotation instruction to the θ table 6 so as to rotate the grindstone shaft l 2 according to the NC data set to the rotation angle θ 0 thus calculated. Next, the NC controller 8 gives a slide instruction to the X table 2 and the Y table 5, respectively, and sets the outer edge of the tip of the cup grindstone C after the rotation of the grindstone shaft l 2 to the coordinate point P 0 (0, 0). Match. Θ at this point
Hereinafter, the position of the axis will be referred to as θ axis0 .
【0035】以上の制御を行ってワークスピンドル11
及び砥石スピンドル12を回転させるので、動作完了後
は、座標点P0(0,0)を中心とする曲率半径R0の球
凹面が形成されている。
〔球面輪帯S1の研削加工〕図5は、円形部分S0の直ぐ
外側に位置する球面輪帯S1を加工する際の状態を示
す。この時には、中央部分S0の外縁(球面輪帯S1の内
縁)を示す輪帯境界P 1の座標(x1,y1),及び、球
面輪帯S1の外縁を示す輪帯境界P2の座標(x2,y2)
のみが、設定値として与えられる。The work spindle 11 is controlled by the above control.
And since the grindstone spindle 12 is rotated, after the operation is completed
Is the coordinate point P0Radius of curvature R centered at (0,0)0Sphere
A concave surface is formed.
[Spherical ring S1Grinding process] FIG. 5 shows a circular portion S0Immediately
Spherical ring S located outside1Shows the state when processing
You At this time, the central portion S0Outer edge (spherical ring S1Of
Ring boundary P indicating the edge 1Coordinates of (x1, Y1) And a sphere
Face ring S1Zone boundary P showing the outer edge of2Coordinates of (x2, Y2)
Only given as setpoint.
【0036】まず、カップ砥石Cの先端外縁がP1に一
致するように、その座標値を設定する。いま、形成すべ
き球凹面の曲率中心座標をO1(a,0)とすると、球
凹面上の一点P(x,y)と球凹面の曲率半径Rとの関
係は、下記式(3)によって表される。First, the coordinate values are set so that the outer edge of the tip of the cup grindstone C coincides with P 1 . Now, assuming that the curvature center coordinate of the spherical concave surface to be formed is O 1 (a, 0), the relationship between a point P (x, y) on the spherical concave surface and the radius of curvature R of the spherical concave surface is expressed by the following equation (3). Represented by
【0037】[0037]
【数3】 [Equation 3]
【0038】従って、この式(3)に上記輪帯境界P1
の座標(x1,y1)及び輪帯境界P2の座標(x2,
y2)を夫々代入すると、下記連立方程式(4)が得ら
れる。Therefore, in the equation (3), the ring zone boundary P 1
Coordinates (x 1 , y 1 ) and coordinates of the ring boundary P 2 (x 2 ,
Substituting each of y 2 ) yields the following simultaneous equations (4).
【0039】[0039]
【数4】 [Equation 4]
【0040】この連立方程式をaについて解くと、下記
式(5)が得られる。By solving this simultaneous equation for a, the following equation (5) is obtained.
【0041】[0041]
【数5】 [Equation 5]
【0042】一方、上記式(3)からは、下記式(6)
が得られる。On the other hand, from the above equation (3), the following equation (6)
Is obtained.
【0043】[0043]
【数6】 [Equation 6]
【0044】この式(6)に式(5)を代入すると、下
記式(7)が得られる。By substituting the equation (5) into the equation (6), the following equation (7) is obtained.
【0045】[0045]
【数7】 [Equation 7]
【0046】この式(7)から明らかなように、球凹面
の曲率中心がx軸(ワーク軸l1)上に存在するという
前提下においては、球面輪帯Snの曲率半径Rnは、球凹
面上の2点の座標位置のみによって、一意的に定まるの
である。[0046] As is apparent from the equation (7), in the premise under that the center of curvature of the sphere concave is present on the x-axis (the workpiece axis l 1), the curvature radius R n of the spherical annular S n is It is uniquely determined only by the coordinate positions of two points on the spherical concave surface.
【0047】ところで、図5においては、球面輪帯S1
の曲率半径R1とカップ砥石Cの砥石外径roとは、下記
式(8)によって表される関係にある。By the way, in FIG. 5, the spherical ring S 1
The radius of curvature R 1 of the above and the whetstone outer diameter r o of the cup whetstone C have a relationship represented by the following equation (8).
【0048】[0048]
【数8】 [Equation 8]
【0049】ここで、θsは、球面輪帯S1の曲率中心座
標O1(a,0)とカップ砥石Cの先端外縁とを結ぶ線
がワーク軸l1に対してなす角を示す。また、球面輪帯
S1の曲率半径R1と輪帯境界P1のy座標とは、下記式
(9)によって表される関係にある。Here, θ s represents an angle formed by a line connecting the center of curvature O 1 (a, 0) of the spherical ring S 1 and the outer edge of the tip of the cup grindstone C with respect to the work axis l 1 . Further, the y-coordinate and radius of curvature R 1 and zonal boundary P 1 of the spherical annular S 1, a relationship represented by the following formula (9).
【0050】[0050]
【数9】 [Equation 9]
【0051】これら両式(8),(9)を連立方程式と
してθSを消去すると、この輪帯曲面S1を形成する際に
おける砥石軸l2の回転角θ1を示す下記式(10)が得
られWhen θ S is deleted by using these two equations (8) and (9) as simultaneous equations, the following equation (10) showing the rotation angle θ 1 of the grindstone shaft l 2 when forming the ring-shaped curved surface S 1 is obtained. Is obtained
【0052】る。R
【数10】 [Equation 10]
【0053】この式(10)に上記式(7)を代入する
と、下記式(11)が得られる。By substituting the above equation (7) into this equation (10), the following equation (11) is obtained.
【0054】[0054]
【数11】 [Equation 11]
【0055】この式(11)から明らかなように、球凹
面の曲率中心がx軸(ワーク軸l1)上に存在するとい
う前提下においては、砥石軸l2の回転角θnも、球凹面
上の2点の座標位置のみによって、一意的に定まる。As is clear from the equation (11), under the assumption that the center of curvature of the spherical concave surface exists on the x axis (workpiece axis l 1 ), the rotation angle θ n of the grindstone axis l 2 also becomes spherical. It is uniquely determined only by the coordinate positions of two points on the concave surface.
【0056】しかしながら、図4に示される状態から単
に砥石軸l2を回転させるだけでは、カップ砥石Cの先
端外縁は輪帯境界P1と合致しないし、砥石軸l2は座標
点O 1(a,0)においてワーク軸l1と交わらないの
で、両輪帯境界P1,P2を含む曲面を形成することがで
きない。そのため、カップ砥石Cの先端外縁を輪帯境界
P1と合致させて砥石軸l2を座標点O1(a,0)にお
いてワーク軸l1と交わらせるべく、θ軸の位置をθ
axis0から図5におけるθaxis1へ補正移動させる必要が
ある。この移動のためにXテーブル2及びYテーブル5
に対して指示すべき補正移動量の算出を、以下に説明す
る。However, from the state shown in FIG.
Grindstone axis l2The tip of the cup grindstone C is simply rotated.
The outer edge is the ring boundary P1Does not match with the grindstone axis l2Is the coordinate
Point O 1Work axis l at (a, 0)1Don't intersect
Then, both ring zone boundary P1, P2By forming a curved surface containing
I can't come. Therefore, the outer edge of the tip of the cup grindstone C is set as the ring boundary.
P1Match with and grindstone axis l2Coordinate point O1At (a, 0)
Work axis l1The position of the θ-axis to θ
axis0To θ in FIG.axis1Need to move to
is there. X table 2 and Y table 5 for this movement
The calculation of the correction movement amount that should be instructed to
It
【0057】いま、図6に示すように、砥石軸l2を、
回転角θ0から更に角度dθだけ回転させたとする。こ
の場合、カップ砥石Cは、αの位置からβの位置に移動
し、その先端縁の座標位置は、P(x,y)からP’
(x+Δx,y+Δy)に変化する。このとき、カップ
砥石Cの先端外縁の座標位置を移動させることなく砥石
軸l2の回転角のみを変えるためには、θ軸の位置θ
axisをx方向に−Δx,y方向に−Δyだけ移動させれ
ば良い。Now, as shown in FIG. 6, the grindstone shaft l 2 is
It is assumed that the rotation angle θ 0 is further rotated by an angle dθ. In this case, the cup grindstone C moves from the position of α to the position of β, and the coordinate position of its tip edge is from P (x, y) to P ′.
It changes to (x + Δx, y + Δy). At this time, in order to change only the rotation angle of the grindstone axis l 2 without moving the coordinate position of the outer edge of the tip of the cup grindstone C, the position θ of the θ axis is set.
It is sufficient to move the axis by -Δx in the x direction and -Δy in the y direction.
【0058】ところで、図6において、θ軸の位置θ
axisからカップ砥石Cの先端中心までの距離をR’とす
ると、θ軸の座標位置θaxisとカップ砥石Cの先端外縁
の座標点P,P’との間の斜距離R”は、下記式(1
2)によって与えられる。By the way, in FIG. 6, the position θ of the θ axis
If the distance from the axis to the center of the tip of the cup grindstone C is R ′, the diagonal distance R ″ between the coordinate position θ axis of the θ axis and the coordinate points P and P ′ of the outer edge of the tip of the cup grindstone C is (1
Given by 2).
【0059】[0059]
【数12】 [Equation 12]
【0060】従って、θaxisとカップ砥石Cの先端外縁
とを結ぶ線が砥石軸l2に対してなす角をθrとすれば、
θ軸の座標位置θaxisとαの位置にあるカップ砥石Cの
先端外縁の座標位置Pとの間のX方向における距離αx
は、下記式(13)によって表される。Therefore, if the angle formed by the line connecting θ axis and the outer edge of the tip of the cup grindstone C with respect to the grindstone axis l 2 is θ r ,
The distance α x in the X direction between the coordinate position θ axis of the θ axis and the coordinate position P of the tip outer edge of the cup grindstone C at the position α.
Is represented by the following formula (13).
【0061】[0061]
【数13】 [Equation 13]
【0062】同様に、θ軸の座標位置θaxisとβの位置
にあるカップ砥石Cの先端外縁の座標位置P’との間の
X方向における距離βxは、下記式(14)によって表
される。Similarly, the distance β x in the X direction between the coordinate position θ axis of the θ axis and the coordinate position P ′ of the tip outer edge of the cup grindstone C at the position β is represented by the following formula (14). It
【0063】[0063]
【数14】 [Equation 14]
【0064】従って、座標位置Pと座標位置P’との間
のx方向における距離Δxは、下記式(15)のように
して算出される。Therefore, the distance Δx in the x direction between the coordinate position P and the coordinate position P ′ is calculated by the following equation (15).
【0065】[0065]
【数15】 [Equation 15]
【0066】ここで、θrは、下記式(16)によって
表される。Here, θ r is represented by the following equation (16).
【0067】[0067]
【数16】 [Equation 16]
【0068】また、図5における回転角θ1は、式(1
5)における(θ0+dθ)に該当する。従って、θ軸
の位置θaxisのx方向における移動量,即ち、xテーブ
ル2に対して指示すべき補正移動量−Δxは、下記式
(17)のようにして算出される。The rotation angle θ 1 in FIG.
This corresponds to (θ 0 + dθ) in 5). Therefore, the movement amount of the position θ axis of the θ axis in the x direction, that is, the correction movement amount −Δx to be instructed to the x table 2 is calculated by the following formula (17).
【0069】[0069]
【数17】 [Equation 17]
【0070】一方、θ軸の座標位置θaxisとαの位置に
あるカップ砥石Cの先端外縁の座標位置Pとの間のY方
向における距離αyは、下記式(18)によって表され
る。On the other hand, the distance α y in the Y direction between the coordinate position θ axis of the θ axis and the coordinate position P of the tip outer edge of the cup grindstone C at the position of α is represented by the following equation (18).
【0071】[0071]
【数18】 [Equation 18]
【0072】同様に、θ軸の座標位置θaxisとβの位置
にあるカップ砥石Cの先端外縁の座標位置P’との間の
Y方向における距離βyは、下記式(19)によって表
される。Similarly, the distance β y in the Y direction between the coordinate position θ axis of the θ axis and the coordinate position P ′ of the tip outer edge of the cup grindstone C at the position β is represented by the following equation (19). It
【0073】[0073]
【数19】 [Formula 19]
【0074】従って、座標位置Pと座標位置P’との間
のy方向における距離Δxは、下記式(20)のように
して算出される。Therefore, the distance Δx in the y direction between the coordinate position P and the coordinate position P ′ is calculated by the following equation (20).
【0075】[0075]
【数20】 [Equation 20]
【0076】従って、θ軸の位置θaxisのy方向におけ
る移動量,即ち、yテーブル5に対して指示すべき補正
移動量−Δyは、下記式(21)のようにして算出され
る。Therefore, the movement amount of the position θ axis of the θ axis in the y direction, that is, the correction movement amount −Δy to be instructed to the y table 5 is calculated by the following equation (21).
【0077】[0077]
【数21】 [Equation 21]
【0078】以上により、カップ砥石Cの砥石外径
ro,輪帯境界P1の座標データ(x1,y1),及び輪帯
境界P2の座標データ(x2,y2)を式(11)に代入
することにより、砥石軸l2の回転角θ1を算出すること
ができる。NCコントローラ8は、このように算出され
た回転角θ1に従って砥石軸l2を回転させる様、θテー
ブル6に対して回転指示を与える。From the above, the wheel outer diameter r o of the cup grindstone C, the coordinate data (x 1 , y 1 ) of the ring zone boundary P 1 , and the coordinate data (x 2 , y 2 ) of the ring zone boundary P 2 can be calculated. By substituting into (11), the rotation angle θ 1 of the grindstone shaft l 2 can be calculated. The NC controller 8 gives a rotation instruction to the θ table 6 so as to rotate the grindstone shaft l 2 according to the rotation angle θ 1 thus calculated.
【0079】また、カップ砥石Cの砥石外径ro,θ軸
の位置θaxisからカップ砥石Cの先端中心までの距離
R’,上記式(2)によって算出した砥石軸l2の回転
角θ0,及び上記式(11)によって算出した回転角θ1
を上記式(17)及び式(21)に夫々代入することに
より、θ軸のx方向における補正移動量−Δx及びy方
向における補正移動量−Δyを算出することができる。
なお、このように算出された補正移動量−Δx,−Δy
は砥石軸l2の回転に拘わらずカップ砥石Cの先端外縁
の位置を一定とするための移動量であるので、図示せぬ
NCデータ計算用コンピュータは、カップ砥石Cの先端
外縁の位置を輪帯境界P1(x1,y1)から輪帯境界P2
(x2,y2)へ移動させるためのx方向移動量(x2−
x1)及びy方向移動量(y2−y1)も算出する。図示
せぬNCデータ計算用コンピュータは、このように算出
した各移動量を加算して、x方向移動量(−Δx+x2
−x1)及びy方向移動量(−Δy+y2−y1)を算出
し、夫々メモリに格納する。NCコントローラ8は、メ
モリからx方向移動量及びy方向移動量を夫々読み出
し、x方向移動量(−Δx+x2−x1)だけスライドす
る様、xテーブル2に対してスライド指示を与えるとと
もに、y方向移動量(−Δy+y2−y1)だけスライド
する様、yテーブル5に対してスライド指示を与える。Further, the grindstone outer diameter r o of the cup grindstone C, the distance R ′ from the θ axis position θ axis to the tip center of the cup grindstone C, and the rotation angle θ of the grindstone axis l 2 calculated by the above equation (2). 0 and the rotation angle θ 1 calculated by the above equation (11)
By substituting into the above equations (17) and (21) respectively, the corrected movement amount −Δx in the x direction and the corrected movement amount −Δy in the y direction of the θ axis can be calculated.
The corrected movement amounts −Δx, −Δy thus calculated.
Is a moving amount for keeping the position of the outer edge of the tip of the cup grindstone C irrespective of the rotation of the grindstone axis l 2, the NC data calculation computer (not shown) calculates the position of the outer edge of the tip of the cup grindstone C as a circle. Zone boundary P 1 (x 1 , y 1 ) to zone boundary P 2
Amount of movement in the x direction (x 2 − for moving to (x 2 , y 2 ).
x 1 ) and the amount of movement in the y direction (y 2 −y 1 ) are also calculated. The NC data calculation computer (not shown) adds up the respective movement amounts calculated in this way, and calculates the x-direction movement amount (−Δx + x 2
−x 1 ) and the amount of movement in the y direction (−Δy + y 2 −y 1 ) are calculated and stored in the memory. The NC controller 8 reads the amount of movement in the x direction and the amount of movement in the y direction from the memory respectively, gives a slide instruction to the x table 2 so as to slide by the amount of movement in the x direction (−Δx + x 2 −x 1 ), and y A slide instruction is given to the y table 5 so as to slide by the amount of directional movement (−Δy + y 2 −y 1 ).
【0080】以上の制御を行ってワークスピンドル11
及び砥石スピンドル12を回転させるので、動作完了後
は、輪帯境界P1(x1,y1)の外側が、この輪帯境界
P1(x1,y1)とその外側の輪帯境界P2(x2,y2)
とを含み且つワーク軸l2上にその曲率中心を有する球
凹面として形成されている。
〔球面輪帯Snの研削加工〕円形部分S0の外側n番目に
位置する任意の球面輪帯Snを加工する際には、当該球
面輪帯Snの内縁を示す輪帯境界Pnの座標(xn,
yn),及び、当該球面輪帯Snの外縁を示す輪帯境界P
n+1の座標(xn+1,yn+1)のみが、設定値としてNC
コントローラ8に与えられる。By performing the above control, the work spindle 11
And so rotate the grindstone spindle 12, after the operation is completed, outside, the annular boundary P 1 (x 1, y 1 ) and zones boundary of the outer annular boundary P 1 (x 1, y 1 ) P 2 (x 2 , y 2 )
And is formed as a spherical concave surface having the center of curvature on the work axis l 2 . When processing any spherical annular S n positioned outside the n-th circular portion S 0 [grinding of the spherical annular S n] is annular boundary indicating the inner edge of the spherical annular S n P n Coordinates (x n ,
y n ), and an annular zone boundary P indicating the outer edge of the spherical annular zone S n.
n + 1 of coordinate (x n + 1, y n + 1) only, NC as a set value
It is given to the controller 8.
【0081】上記式(7),(10),(11),(1
7),(21)は、nによって一般化すると、夫々、下
記式(7’),(10’),(11’),(17’),
(21’)の通りとなる。Equations (7), (10), (11) and (1
When 7) and (21) are generalized by n, the following equations (7 ′), (10 ′), (11 ′), (17 ′), and
It becomes as (21 ').
【0082】[0082]
【数22】 [Equation 22]
【0083】[0083]
【数23】 [Equation 23]
【0084】[0084]
【数24】 [Equation 24]
【0085】[0085]
【数25】 [Equation 25]
【0086】[0086]
【数26】 [Equation 26]
【0087】以上により、カップ砥石Cの砥石外径
ro,輪帯境界Pnの座標データ(xn,yn),及び輪帯
境界Pn+1の座標データ(xn+1,yn+1)を式(1
1’)に代入することにより、砥石軸l2の回転角θnを
算出することができる。NCコントローラ8は、このよ
うに算出された回転角θnに従って砥石軸l2を回転させ
る様、θテーブル6に対して回転指示を与える。[0087] Thus, grindstone outer diameter r o of the cup grindstone C, the coordinate data (x n, y n) of the annular boundary P n, and zonal boundary P n + 1 of coordinate data (x n + 1, y n + 1 ) into the formula (1
By substituting it into 1 ′), the rotation angle θ n of the grindstone shaft l 2 can be calculated. The NC controller 8 gives a rotation instruction to the θ table 6 so as to rotate the grindstone shaft l 2 according to the rotation angle θ n thus calculated.
【0088】また、カップ砥石Cの砥石外径ro,θ軸
の位置θaxisからカップ砥石Cの先端中心までの距離
R’,今回上記式(11’)によって算出した回転角θ
n,及び、n−1番目の球面輪帯Sn-1を研削加工する際
に上記式(11’)によって算出した砥石軸l2の回転
角θn-1を上記式(17’)及び式(21’)に夫々代
入することにより、θ軸のx方向における補正移動量−
Δx及びy方向における補正移動量−Δyを算出するこ
とができる。なお、図示せぬNCデータ計算用コンピュ
ータは、カップ砥石Cの先端外縁の位置を輪帯境界Pn
(xn,yn)から輪帯境界Pn+1(xn+1,yn+1)へ移
動させるためのx方向移動量(xn+1−xn)及びy方向
移動量(yn+1−yn)も算出する。図示せぬNCデータ
計算用コンピュータは、このように算出した各移動量を
加算して、x方向移動量(−Δx+xn+1−xn)及びy
方向移動量(−Δy+yn+1−yn)を算出し、夫々メモ
リに格納する。NCコントローラ8は、メモリからx方
向移動量及びy方向移動量を夫々読み出し、x方向移動
量(−Δx+xn+1−xn)だけスライドする様、xテー
ブル2に対してスライド指示を与えるとともに、y方向
移動量(−Δy+yn+ 1−yn)だけスライドする様、y
テーブル5に対してスライド指示を与える。Further, the grindstone outer diameter r o of the cup grindstone C, the distance R ′ from the position θ axis of the θ axis to the tip center of the cup grindstone C, and the rotation angle θ calculated this time by the above equation (11 ′).
n, and, n-1 th above formula when grinding the spherical annular S n-1 (11 ') above formula was the rotation angle theta n-1 of the wheel spindle l 2 calculated by (17') and By substituting each into equation (21 ′), the corrected movement amount in the x direction of the θ axis −
The corrected movement amount −Δy in the Δx and y directions can be calculated. The NC data calculation computer (not shown) determines the position of the tip outer edge of the cup grindstone C as the ring boundary Pn.
The amount of movement in the x direction (x n + 1 −x n ) and the amount of movement in the y direction (x n + 1 −x n ) to move from (x n , y n ) to the ring boundary P n + 1 (x n + 1 , y n + 1 ). y n + 1 −y n ) is also calculated. The NC data calculation computer (not shown) adds the respective movement amounts calculated in this way to obtain the x-direction movement amount (−Δx + x n + 1 −x n ) and y.
The directional movement amount (−Δy + y n + 1 −y n ) is calculated and stored in the memory. The NC controller 8 reads the x-direction movement amount and the y-direction movement amount from the memory, respectively, and gives a slide instruction to the x-table 2 so as to slide by the x-direction movement amount (−Δx + x n + 1 −x n ). , Slide in the y direction by the amount of movement (−Δy + y n + 1 −y n ), y
A slide instruction is given to the table 5.
【0089】以上の制御を行ってワークスピンドル11
及び砥石スピンドル12を回転させるので、動作完了後
は、輪帯境界Pn(xn,yn)の外側が、この輪帯境界
Pn(xn,yn)とその外側の輪帯境界Pn+1(xn+1,
yn+1)とを含み且つワーク軸l2上にその曲率中心を有
する球凹面として形成されている。By performing the above control, the work spindle 11
And so rotate the grindstone spindle 12, after the operation is completed, outside, the annular boundary P n (x n, y n ) and zones boundary of the outer annular boundary P n (x n, y n ) P n + 1 (x n + 1 ,
y n + 1 ), and is formed as a spherical concave surface having its center of curvature on the work axis l 2 .
【0090】なお、上記〔円形部分S0の研削加工〕の
説明においては、球凹面の曲率半径R0が予め設定され
ているものとして説明を行ったが、上記式(11’)を
用いれば、曲率半径R0が未知であっても、原点P
0(0,0)に対する輪帯境界P1の座標位置さえ設定さ
れていれば、その時の砥石軸l2の回転角θ0を算出する
ことができる。In the above description of [grinding of the circular portion S 0 ], the radius of curvature R 0 of the spherical concave surface is set in advance, but if the above equation (11 ') is used, , Even if the radius of curvature R 0 is unknown, the origin P
If only the coordinate position of the ring zone boundary P 1 with respect to 0 (0, 0) is set, the rotation angle θ 0 of the grindstone axis l 2 at that time can be calculated.
【0091】以上のようにして、最外周の輪帯境界Pn
までを研削加工すれば、予め設定された全ての輪帯境界
Pを球凹面(ワーク軸l1上に夫々曲率中心を有する球
凹面)によって繋いだ複合球凹面として、非球面が形成
さる。As described above, the outermost ring zone boundary P n
By grinding up to, the aspherical surface is formed as a compound spherical concave surface in which all the preset annular zone boundaries P are connected by spherical concave surfaces (spherical concave surfaces each having a center of curvature on the work axis l 1 ).
【0092】ただし、全ての非球面が上記のように加工
できるわけでなく、凹面の場合は中心から外側に向かっ
て曲率半径即ち上記のRnが大きくならねばならず、逆
だと本方法では加工は不可能である。However, not all aspherical surfaces can be processed as described above, and in the case of a concave surface, the radius of curvature, that is, the above R n, must increase from the center to the outside. Processing is impossible.
【0093】[0093]
【実施例2】次に、凸状回転対称非球面を作成する場合
の説明を行う。
〔円形部分S0の研削加工〕図7は、非球面の中央をな
す円形部分S0を加工する際の状態を示す。この時、加
工目標としての円形部分S0中央の座標点が、原点P
0(0,0)として定義される。また、定数値であるカ
ップ砥石Cの砥石内径riの他に、この円形部分S0にお
ける球凸面の曲率半径R0が、設定値として図示せぬN
Cデータ計算用コンピュータで計算される。また、この
曲率半径R0は、加工すべき設計非球面の近軸R係数と
ほぼ同じ値を持つ。この近軸R係数は与えられている場
合が多いので、このように、既知の値としても良い。[Embodiment 2] Next, a description will be given of a case of forming a convex rotationally symmetric aspherical surface. [Grinding of circular portion S 0 ] FIG. 7 shows a state in which the circular portion S 0 forming the center of the aspherical surface is processed. At this time, the coordinate point at the center of the circular portion S 0 as the machining target is the origin P.
Defined as 0 (0,0). Further, in addition to the grindstone inner diameter r i of the cup grindstone C which is a constant value, the radius of curvature R 0 of the spherical convex surface in the circular portion S 0 is not shown as a set value N.
It is calculated by the C data calculation computer. The radius of curvature R 0 has almost the same value as the paraxial R coefficient of the designed aspherical surface to be processed. Since the paraxial R coefficient is often given, it may be a known value in this way.
【0094】いま、この原点P0(0,0)にカップ砥
石Cの先端内縁(作用点)を合致させれば、カップ砥石
Cの先端内縁によって研削加工される球凸面の曲率中心
は、ワーク軸l1と砥石軸l2との交点に一致する。従っ
て、その球凸面の曲率半径をR0とするには、ワーク軸
l1と砥石軸l2との交点を、座標点O0(−R0,0)に
位置させなければならない。この時のR0及びri,並び
に、砥石軸l2の回転角θ0の関係は、下記式(22)に
よって表される。Now, if the tip inner edge (point of action) of the cup grindstone C is made to coincide with this origin P 0 (0,0), the center of curvature of the spherical convex surface that is ground by the tip inner edge of the cup grindstone C becomes It coincides with the intersection of the axis l 1 and the grindstone axis l 2 . Therefore, in order to set the radius of curvature of the spherical convex surface to R 0 , the intersection of the work axis l 1 and the grindstone axis l 2 must be located at the coordinate point O 0 (−R 0 , 0). The relationship between R 0 and r i at this time and the rotation angle θ 0 of the grindstone shaft l 2 is represented by the following formula (22).
【0095】[0095]
【数27】 [Equation 27]
【0096】そして、この式(22)を変形すれば、回
転角θ0は、下記式(23)によって表される。Then, if this expression (22) is modified, the rotation angle θ 0 is expressed by the following expression (23).
【0097】[0097]
【数28】 [Equation 28]
【0098】従って、カップ砥石Cの砥石内径ri,及
び円形部分S0に設定された曲率半径R0を式(23)に
代入することにより、砥石軸l2の回転角θ0を算出する
ことができる。NCコントローラ8は、このように算出
された回転角θ0に設定されたNCデータに従って砥石
軸l2を回転させる様、θテーブル6に対して回転指示
を与える。次に、NCコントローラ8は、Xテーブル2
及びYテーブル5に対して夫々スライド指示を与えて、
砥石軸l2の回転後におけるカップ砥石Cの先端内縁を
座標点P0(0,0)に合致させる。この時点における
θ軸の位置を、以下、θaxis0と示す。[0098] Thus, grindstone internal diameter r i of the cup grinding wheel C, and a radius of curvature R 0 set in the circular portion S 0 By substituting the equation (23), to calculate the rotation angle theta 0 of wheel spindle l 2 be able to. The NC controller 8 gives a rotation instruction to the θ table 6 so as to rotate the grindstone shaft l 2 according to the NC data set to the rotation angle θ 0 thus calculated. Next, the NC controller 8 uses the X table 2
And slide instructions to the Y table 5, respectively,
The inner edge of the tip of the cup grindstone C after the rotation of the grindstone axis l 2 is aligned with the coordinate point P 0 (0, 0). The position of the θ axis at this point is hereinafter referred to as θ axis0 .
【0099】以上の制御を行ってワークスピンドル11
及び砥石スピンドル12を回転させるので、動作完了後
は座標点P0(0,0)を中央とする曲率半径R0の球凸
面が、形成されている。
〔球面輪帯S1の研削加工〕図8は、円形部分S0の直ぐ
外側に位置する球面輪帯S1を加工する際の状態を示
す。この時には、中央部分S0の外縁(球面輪帯S1の内
縁)を示す輪帯境界P 1の座標(x1,y1),及び、球
面輪帯S1の外縁を示す輪帯境界P2の座標(x2,y2)
のみが、設定値として与えられる。The work spindle 11 is controlled by the above control.
And since the grindstone spindle 12 is rotated, after the operation is completed
Is the coordinate point P0Radius of curvature R centered at (0,0)0Sphere convex
A surface is formed.
[Spherical ring S1Grinding process] FIG. 8 shows a circular portion S0Immediately
Spherical ring S located outside1Shows the state when processing
You At this time, the central portion S0Outer edge (spherical ring S1Of
Ring boundary P indicating the edge 1Coordinates of (x1, Y1) And a sphere
Face ring S1Zone boundary P showing the outer edge of2Coordinates of (x2, Y2)
Only given as setpoint.
【0100】上述した凹状回転対称非球面の場合と同様
にして、球面輪帯S1の曲率半径R1は、上記式(7)に
より、輪帯境界P1の座標(x1,y1)及び輪帯境界P2
の座標(x2,y2)によって、一意的に定まる(式
(7)の導出は上述した実施例1の場合と全く同じなの
で、その説明を省略する)。Similarly to the case of the above-mentioned concave rotationally symmetric aspherical surface, the radius of curvature R 1 of the spherical orbicular zone S 1 is calculated by the above equation (7) by the coordinates (x 1 , y 1 ) of the orbicular zone boundary P 1. And ring boundary P 2
(7) is uniquely determined by the coordinates (x 2 , y 2 ) of (1) (the derivation of formula (7) is exactly the same as in the case of the above-described first embodiment, and therefore the description thereof is omitted).
【0101】ところで、図8においては、球面輪帯S1
の曲率半径R1とカップ砥石Cの砥石内径riとは、下記
式(24)によって表される関係にある。By the way, in FIG. 8, the spherical ring S 1
The radius of curvature R 1 and the inner diameter r i of the grindstone of the cup grindstone C have a relationship represented by the following equation (24).
【0102】[0102]
【数29】 [Equation 29]
【0103】ここで、θsは、球面輪帯S1の曲率中心座
標O1(−b,0)とカップ砥石Cの先端内縁とを結ぶ
線がワーク軸l1に対してなす角を示す。また、球面輪
帯S1の曲率半径R1と輪帯境界P1のy座標とは、下記
式(25)によって表される関係にある。Here, θ s represents the angle formed by the line connecting the center of curvature O 1 (-b, 0) of the spherical ring S 1 and the inner edge of the tip of the cup grindstone C with the work axis l 1 . . Further, the y-coordinate and radius of curvature R 1 and zonal boundary P 1 of the spherical annular S 1, a relationship represented by the following formula (25).
【0104】[0104]
【数30】 [Equation 30]
【0105】これら両式(24),(25)を連立方程
式としてθSを消去すると、この輪帯曲面S1を形成する
際における砥石軸l2の回転角θ1を示す下記式(26)
が得られる。When θ S is eliminated by using these two equations (24) and (25) as simultaneous equations, the following equation (26) showing the rotation angle θ 1 of the grindstone shaft l 2 when forming the ring-shaped curved surface S 1 is obtained.
Is obtained.
【0106】[0106]
【数31】 [Equation 31]
【0107】この式(26)に上記式(7)を代入する
と、下記式(27)が得られる。By substituting the above equation (7) into this equation (26), the following equation (27) is obtained.
【0108】[0108]
【数32】 [Equation 32]
【0109】この式(27)から明らかなように、球凸
面の曲率中心がx軸(ワーク軸l1)上に存在するとい
う前提下においては、砥石軸l2の回転角θnも、球凸面
上の2点の座標位置のみによって、一意的に定まる。As is clear from this equation (27), on the assumption that the center of curvature of the spherical convex surface exists on the x-axis (workpiece axis l 1 ), the rotation angle θ n of the grindstone axis l 2 also becomes It is uniquely determined only by the coordinate positions of two points on the convex surface.
【0110】次に、θ軸の位置をθaxis0から図8にお
けるθaxis1へ補正移動させるためにXテーブル2及び
Yテーブル5に対して指示すべき各補正移動量の算出
を、以下に説明する。[0110] Next, the calculation of the correction movement amount to be instructed to the X table 2 and Y table 5 in order to correct the movement position of the theta axis from theta axis0 to theta axis1 in FIG. 8 will be described below .
【0111】いま、図9に示すように、砥石軸l2を、
回転角θ0から更に角度dθだけ回転させたとする。こ
の場合、カップ砥石Cの先端内縁の座標位置は、P
(x,y)からP’(x+Δx,y+Δy)に変化す
る。このとき、カップ砥石Cの先端内縁の座標位置を移
動させることなく砥石軸l2の回転角のみを変えるため
には、θ軸の位置θaxisをx方向に−Δx,y方向に−
Δyだけ移動させれば良い。Now, as shown in FIG. 9, the grindstone shaft l 2 is
It is assumed that the rotation angle θ 0 is further rotated by an angle dθ. In this case, the coordinate position of the inner edge of the tip of the cup grindstone C is P
It changes from (x, y) to P '(x + Δx, y + Δy). At this time, in order to change only the rotation angle of the grindstone axis l 2 without moving the coordinate position of the inner edge of the tip of the cup grindstone C, the position θ axis of the θ axis is −x in the x direction, −Δx, in the y direction.
It may be moved by Δy.
【0112】ところで、図9において、θ軸の位置θ
axisからカップ砥石Cの先端中心までの距離をR’とす
ると、θ軸の座標位置θaxisとカップ砥石Cの先端内縁
の座標点P,P’との間の斜距離R”は、下記式(2
8)によって与えられる。By the way, in FIG. 9, the position θ of the θ axis
If the distance from the axis to the center of the tip of the cup grindstone C is R ′, the diagonal distance R ″ between the coordinate position θ axis of the θ axis and the coordinate points P, P ′ of the inner edge of the tip of the cup grindstone C is (2
Given by 8).
【0113】[0113]
【数33】 [Expression 33]
【0114】従って、θaxisとカップ砥石Cの先端内縁
とを結ぶ線が砥石軸l2に対してなす角をθrとすれば、
座標位置θaxisと座標位置Pとの間のX方向における距
離αxは、下記式(29)によって表される。Therefore, if the angle formed by the line connecting the θ axis and the inner edge of the tip of the cup grindstone C with respect to the grindstone axis l 2 is θ r ,
The distance α x in the X direction between the coordinate position θ axis and the coordinate position P is represented by the following equation (29).
【0115】[0115]
【数34】 [Equation 34]
【0116】同様に、座標位置θaxisと座標位置P’と
の間のX方向における距離βxは、下記式(30)によ
って表される。Similarly, the distance β x in the X direction between the coordinate position θ axis and the coordinate position P ′ is represented by the following equation (30).
【0117】[0117]
【数35】 [Equation 35]
【0118】従って、座標位置Pと座標位置P’との間
のx方向における距離Δxは、下記式(31)のように
して算出される。Therefore, the distance Δx in the x direction between the coordinate position P and the coordinate position P ′ is calculated by the following equation (31).
【0119】[0119]
【数36】 [Equation 36]
【0120】ここで、θrは、下記式(32)によって
表される。Here, θ r is represented by the following equation (32).
【0121】[0121]
【数37】 [Equation 37]
【0122】また、図8における回転角θ1は、式(3
1)における(θ0+dθ)に該当する。従って、θ軸
の位置θaxisのx方向における移動量,即ち、xテーブ
ル2に対して指示すべき補正移動量−Δxは、下記式
(33)のようにして算出される。Further, the rotation angle θ 1 in FIG.
This corresponds to (θ 0 + dθ) in 1). Therefore, the movement amount of the position θ axis of the θ axis in the x direction, that is, the corrected movement amount −Δx to be instructed to the x table 2 is calculated by the following formula (33).
【0123】[0123]
【数38】 [Equation 38]
【0124】一方、座標位置θaxisと座標位置Pとの間
のY方向における距離αyは、下記式(34)によって
表される。On the other hand, the distance α y in the Y direction between the coordinate position θ axis and the coordinate position P is expressed by the following equation (34).
【0125】[0125]
【数39】 [Formula 39]
【0126】同様に、座標位置θaxisと座標位置P’と
の間のY方向における距離βyは、下記式(35)によ
って表される。Similarly, the distance β y in the Y direction between the coordinate position θ axis and the coordinate position P ′ is represented by the following equation (35).
【0127】[0127]
【数40】 [Formula 40]
【0128】従って、座標点Pと座標点P’との間のy
方向における距離Δyは、下記式(36)のようにして
算出される。Therefore, y between the coordinate point P and the coordinate point P '
The distance Δy in the direction is calculated by the following equation (36).
【0129】[0129]
【数41】 [Formula 41]
【0130】従って、θ軸の位置θaxisのy方向におけ
る移動量,即ち、yテーブル5に対して指示すべき補正
移動量−Δyは、下記式(37)のようにして算出され
る。Therefore, the movement amount of the position θ axis of the θ axis in the y direction, that is, the correction movement amount −Δy to be instructed to the y table 5 is calculated by the following equation (37).
【0131】[0131]
【数42】 [Equation 42]
【0132】以上により、カップ砥石Cの砥石内径
ri,輪帯境界P1の座標データ(x1,y1),及び輪帯
境界P2の座標データ(x2,y2)を式(27)に代入
することにより、砥石軸l2の回転角θ1を算出すること
ができる。NCコントローラ8は、このように算出され
た回転角θ1に従って砥石軸l2を回転させる様、θテー
ブル6に対して回転指示を与える。The [0132] above, grinding the inner diameter r i of the cup grindstone C, the coordinate data (x 1, y 1) of the annular boundary P 1, and annular coordinate data (x 2, y 2) of the boundary P 2 of formula ( 27), the rotation angle θ 1 of the grindstone shaft l 2 can be calculated. The NC controller 8 gives a rotation instruction to the θ table 6 so as to rotate the grindstone shaft l 2 according to the rotation angle θ 1 thus calculated.
【0133】また、カップ砥石Cの砥石内径ri,θ軸
の位置θaxisからカップ砥石Cの先端中心までの距離
R’,上記式(23)によって算出した砥石軸l2の回
転角θ0,及び上記式(27)によって算出した回転角
θ1を上記式(33)及び式(37)に夫々代入するこ
とにより、θ軸のx方向における補正移動量−Δx及び
y方向における補正移動量−Δyを算出することができ
る。なお、このように算出された補正移動量−Δx,−
Δyは砥石軸l2の回転に拘わらずカップ砥石Cの先端
外縁の位置を一定とするための移動量であるので、図示
せぬNCデータ計算用コンピュータは、カップ砥石Cの
先端外縁の位置を輪帯境界P1(x1,y1)から輪帯境
界P2(x2,y2)へ移動させるためのx方向移動量
(x2−x1)及びy方向移動量(y2−y1)も算出す
る。図示せぬNCデータ計算用コンピュータは、このよ
うに算出した各移動量を加算して、x方向移動量(−Δ
x+x2−x1)及びy方向移動量(−Δy+y2−y1)
を算出し、夫々メモリに格納する。NCコントローラ8
は、メモリからx方向移動量及びy方向移動量を夫々読
み出し、x方向移動量(−Δx+x2−x1)だけスライ
ドする様、xテーブル2に対してスライド指示を与える
とともに、y方向移動量(−Δy+y2−y1)だけスラ
イドする様、yテーブル5に対してスライド指示を与え
る。Further, the grindstone inner diameter r i of the cup grindstone C, the distance R ′ from the θ axis position θ axis to the tip center of the cup grindstone C, and the rotation angle θ 0 of the grindstone axis l 2 calculated by the above equation (23). , And the rotation angle θ 1 calculated by the above equation (27) are respectively substituted into the above equations (33) and (37), the corrected movement amount in the x direction of the θ axis−Δx and the corrected movement amount in the y direction. -Δy can be calculated. The corrected movement amount −Δx, − calculated in this way
Since Δy is a movement amount for keeping the position of the tip outer edge of the cup grindstone C constant regardless of the rotation of the grindstone axis l 2, the NC data calculation computer (not shown) determines the position of the tip outer edge of the cup grindstone C. The amount of movement in the x direction (x 2 −x 1 ) and the amount of movement in the y direction (y 2 −) for moving from the ring zone boundary P 1 (x 1 , y 1 ) to the ring zone boundary P 2 (x 2 , y 2 ). y 1 ) is also calculated. The NC data calculation computer (not shown) adds up the respective movement amounts calculated in this way, and calculates the x-direction movement amount (−Δ
x + x 2 −x 1 ) and the amount of movement in the y direction (−Δy + y 2 −y 1 ).
Are calculated and stored in the memory respectively. NC controller 8
, Respectively reads the x-direction movement amount and the y-direction movement amount from the memory, the x-direction movement amount (-Δx + x 2 -x 1) only as to slide, together with providing a slide instruction to x Table 2, y-direction movement amount A slide instruction is given to the y table 5 so as to slide by (−Δy + y 2 −y 1 ).
【0134】以上の制御を行った後にワークスピンドル
11及び砥石スピンドル12を回転させるので、動作完
了後は、輪帯境界P1(x1,y1)の外側が、この輪帯
境界P1(x1,y1)とその外側の輪帯境界P2(x2,
y2)とを含み且つワーク軸l 2上にその曲率中心を有す
る球凸面として形成されている。
〔球面輪帯Snの研削加工〕円形部分S0の外側n番目に
位置する任意の球面輪帯Snを加工する際には、当該球
面輪帯Snの内縁を示す輪帯境界Pnの座標(xn,
yn),及び、当該球面輪帯Snの外縁を示す輪帯境界P
n+1の座標(xn+1,yn+1)のみが、設定値としてNC
コントローラ8に与えられる。After performing the above control, the work spindle
11 and the grindstone spindle 12 are rotated,
After completion, ring boundary P1(X1, Y1) Is the outer ring
Boundary P1(X1, Y1) And the outer ring zone boundary P2(X2,
y2) And and the work axis l 2Has its center of curvature on
It is formed as a spherical convex surface.
[Spherical ring SnGrinding process] Circular part S0Outside the nth
Arbitrary spherical ring S locatednWhen processing the sphere
Face ring SnZone boundary P indicating the inner edge ofnCoordinates of (xn,
yn), And the spherical zone SnZone boundary P showing the outer edge of
n + 1Coordinates of (xn + 1, Yn + 1) Only has NC as set value
It is given to the controller 8.
【0135】上記式(26),(27),(33),
(37)は、nによって一般化すると、夫々、下記式
(26’),(27’),(33’),(37’)の通
りとなる(また、上記式(7)は、nによって一般化す
ると上記式(7)’の通りとなる)。Equations (26), (27), (33),
When (37) is generalized by n, the following equations (26 '), (27'), (33 '), and (37') are obtained (the above equation (7) is changed by n). When generalized, the above formula (7) 'is obtained).
【0136】[0136]
【数43】 [Equation 43]
【0137】[0137]
【数44】 [Equation 44]
【0138】[0138]
【数45】 [Equation 45]
【0139】[0139]
【数46】 [Equation 46]
【0140】以上により、カップ砥石Cの砥石内径
ri,輪帯境界Pnの座標データ(xn,yn),及び輪帯
境界Pn+1の座標データ(xn+1,yn+1)を式(2
7’)に代入することにより、砥石軸l2の回転角θnを
算出することができる。NCコントローラ8は、このよ
うに算出された回転角θnに従って砥石軸l2を回転させ
る様、θテーブル6に対して回転指示を与える。As described above, the grindstone inner diameter r i of the cup grindstone C, the coordinate data (x n , y n ) of the ring boundary P n , and the coordinate data (x n + 1 , y n ) of the ring boundary P n + 1. +1 ) into the formula (2
The rotation angle θ n of the grindstone shaft l 2 can be calculated by substituting it into 7 ′). The NC controller 8 gives a rotation instruction to the θ table 6 so as to rotate the grindstone shaft l 2 according to the rotation angle θ n thus calculated.
【0141】また、カップ砥石Cの砥石内径ri,θ軸
の位置θaxisからカップ砥石Cの先端中心までの距離
R’,今回上記式(27’)によって算出した回転角θ
n,及び、n−1番目の球面輪帯Sn-1を研削加工する際
に上記式(27’)によって算出した砥石軸l2の回転
角θn-1を上記式(33’)及び式(37’)に夫々代
入することにより、θ軸のx方向における補正移動量−
Δx及びy方向における補正移動量−Δyを算出するこ
とができる。なお、図示せぬNCデータ計算用コンピュ
ータは、カップ砥石Cの先端外縁の位置を輪帯境界Pn
(xn,yn)から輪帯境界Pn+1(xn+1,yn+1)へ移
動させるためのx方向移動量(xn+1−xn)及びy方向
移動量(yn+1−yn)も算出する。図示せぬNCデータ
計算用コンピュータは、このように算出した各移動量を
加算して、x方向移動量(−Δx+xn+1−xn)及びy
方向移動量(−Δy+yn+1−yn)を算出し、夫々メモ
リに格納する。NCコントローラ8は、メモリからx方
向移動量及びy方向移動量を夫々読み出し、x方向移動
量(−Δx+xn+1−xn)だけスライドする様、xテー
ブル2に対してスライド指示を与えるとともに、y方向
移動量(−Δy+yn+ 1−yn)だけスライドする様、y
テーブル5に対してスライド指示を与える。Further, the grindstone inner diameter r i of the cup grindstone C, the distance R ′ from the position θ axis of the θ axis to the center of the tip of the cup grindstone C, the rotation angle θ calculated this time by the above equation (27 ′).
n, and, n-1 th above formula when grinding the spherical annular S n-1 (27 ') calculated wheel spindle l 2 of the rotation angle theta n-1 the above equation by (33') and By substituting each into the equation (37 ′), the corrected movement amount in the x direction of the θ axis −
The corrected movement amount −Δy in the Δx and y directions can be calculated. The NC data calculation computer (not shown) determines the position of the tip outer edge of the cup grindstone C as the ring boundary Pn.
The amount of movement in the x direction (x n + 1 −x n ) and the amount of movement in the y direction (x n + 1 −x n ) to move from (x n , y n ) to the ring boundary P n + 1 (x n + 1 , y n + 1 ). y n + 1 −y n ) is also calculated. The NC data calculation computer (not shown) adds the respective movement amounts calculated in this way to obtain the x-direction movement amount (−Δx + x n + 1 −x n ) and y.
The directional movement amount (−Δy + y n + 1 −y n ) is calculated and stored in the memory. The NC controller 8 reads the x-direction movement amount and the y-direction movement amount from the memory, respectively, and gives a slide instruction to the x-table 2 so as to slide by the x-direction movement amount (−Δx + x n + 1 −x n ). , Slide in the y direction by the amount of movement (−Δy + y n + 1 −y n ), y
A slide instruction is given to the table 5.
【0142】以上の制御を行ってワークスピンドル11
及び砥石スピンドル12を回転させるので、動作完了後
は、輪帯境界Pn(xn,yn)の外側が、この輪帯境界
Pn(xn,yn)とその外側の輪帯境界Pn+1(xn+1,
yn+1)とを含み且つワーク軸l2上にその曲率中心を有
する球凸面として形成されている。By performing the above control, the work spindle 11
And so rotate the grindstone spindle 12, after the operation is completed, outside, the annular boundary P n (x n, y n ) and zones boundary of the outer annular boundary P n (x n, y n ) P n + 1 (x n + 1 ,
y n + 1 ), and is formed as a spherical convex surface having its center of curvature on the work axis l 2 .
【0143】なお、上記〔円形部分S0の研削加工〕の
説明においては、球凹面の曲率半径R0が予め設定され
ているものとして説明を行ったが、上記式(27’)を
用いれば、曲率半径R0が未知であっても、原点P
0(0,0)に対する輪帯境界P1の座標位置さえ設定さ
れていれば、その時の砥石軸l2の回転角θ0を算出する
ことができる。In the description of [grinding of circular portion S 0 ] above, the radius of curvature R 0 of the spherical concave surface is set in advance, but if the above equation (27 ′) is used, , Even if the radius of curvature R 0 is unknown, the origin P
If only the coordinate position of the ring zone boundary P 1 with respect to 0 (0, 0) is set, the rotation angle θ 0 of the grindstone axis l 2 at that time can be calculated.
【0144】以上のようにして、最外周の輪帯境界Pn
までを研削加工すれば、予め設定された全ての輪帯境界
Pを球凸面(ワーク軸l1上に夫々曲率中心を有する球
凸面)によって繋いだ複合球凸面として、非球面が形成
さる。As described above, the outermost ring zone boundary P n
By grinding up to, the aspherical surface is formed as a compound spherical convex surface in which all preset annular zone boundaries P are connected by spherical convex surfaces (spherical convex surfaces each having a curvature center on the work axis l 1 ).
【0145】ただし、全ての非球面が上記のように加工
できるわけでなく、凸面の場合は中心から外側に向かっ
て曲率半径即ち上記のRnが小さくならねばならず、逆
だと本方法では加工は不可能である。However, not all aspherical surfaces can be processed as described above, and in the case of a convex surface, the radius of curvature, that is, the above R n, must be reduced from the center toward the outside, and the opposite is true in this method. Processing is impossible.
【0146】本実施形態の回転対称非球面加工方法によ
れば、被加工物Wは、各球面輪帯(円形部分)Sn毎
に、カップ砥石Cによって線当たりで研削加工されるの
で、点当たりで加工される従来の方法に比して加工効率
が大幅に向上するとともに、面粗さも向上する。According to the rotationally symmetric aspherical surface processing method of the present embodiment, the workpiece W is ground by the cup grindstone C for each spherical ring zone (circular portion) S n , so The machining efficiency is significantly improved and the surface roughness is also improved as compared with the conventional method of machining by hitting.
【0147】なお、今までは各輪帯Sを断続的に加工す
る方法について述べたが、その動きを連続的に行うこと
でも同様に加工効率の高い加工は可能である。むしろ、
動きが連続的になることで、加工に掛かる時間自体が短
縮される効果が発生する。ただ、この場合は、面粗さは
断続的加工に比べて低下する傾向にある。Up to now, the method of intermittently machining each ring S has been described, but the machining with high machining efficiency is also possible by performing the movement continuously. Rather,
The continuous movement has the effect of reducing the time required for processing itself. However, in this case, the surface roughness tends to be lower than in the intermittent processing.
【0148】また、図11に示す如く、カップ砥石Cの
先端断面形状が円弧状になっている砥石の場合は、その
円弧の半径をeとしその中心軸からその円弧中心までの
距離をrとした場合、被加工物との角度をθとして加工
される曲率をRとすると、それらの関係は下記式(3
8)のように表される。Further, as shown in FIG. 11, in the case of a grindstone in which the tip cross-sectional shape of the cup grindstone C is arcuate, the radius of the arc is e and the distance from the central axis to the arc center is r. In this case, when the angle with the workpiece is θ and the curvature to be machined is R, the relationship between them is expressed by the following equation (3
8).
【0149】[0149]
【数47】 [Equation 47]
【0150】また、この式(38)を変形すると、下記
式(39)のようになる。Further, if this equation (38) is modified, it becomes the following equation (39).
【0151】[0151]
【数48】 [Equation 48]
【0152】従って、図11に示すような砥石C’を使
う場合は、上記式(1),(2),(8),(9),
(27),(28),(29)等を、上記式(38)又
は(39)に従って置き換え、その後の式を変形してい
けば良い。そうすることによって、全く同様の効果が期
待できる。Therefore, when using the grindstone C'as shown in FIG. 11, the above formulas (1), (2), (8), (9),
(27), (28), (29), etc. may be replaced according to the above equation (38) or (39), and the following equation may be modified. By doing so, exactly the same effect can be expected.
【0153】[0153]
【発明の効果】以上のように構成された本発明の回転対
称非球面加工方法によれば、通常の球面加工のために用
いられているNC制御が可能な研削加工装置,即ち、ワ
ークスピンドルの軸方向と砥石スピンドルの軸方向とが
斜交可能な研削加工装置を用いて、回転対称非球面を研
削加工することが可能となる。しかも、その場合、被加
工物Wの表面と砥石とが線当たりで接触するので、その
加工効率及び加工される回転対称非球面の面粗さを向上
させることができる。According to the rotationally symmetric aspherical surface processing method of the present invention configured as described above, the NC controllable grinding processing device, which is used for normal spherical surface processing, that is, the work spindle It becomes possible to grind a rotationally symmetric aspherical surface by using a grinding device capable of obliquely intersecting the axial direction and the axial direction of the grindstone spindle. In addition, in that case, the surface of the workpiece W and the grindstone come into contact with each other in line contact, so that the processing efficiency and the surface roughness of the rotationally symmetric aspherical surface to be processed can be improved.
【図1】 本発明の第1の実施形態おいて用いられる研
削加工装置FIG. 1 is a grinding machine used in a first embodiment of the present invention.
【図2】 第1の実施形態によって研削加工される回転
対称非球面の正面図FIG. 2 is a front view of a rotationally symmetric aspherical surface that is ground according to the first embodiment.
【図3】 第1の実施形態によって研削加工される回転
対称非球面の縦断面図FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a rotationally symmetric aspherical surface that is ground according to the first embodiment.
【図4】 本発明の第2の実施形態による凹状回転対称
非球面の中央における円形部分の研削状態を示す座標図FIG. 4 is a coordinate diagram showing a grinding state of a circular portion in the center of a concave rotationally symmetric aspherical surface according to a second embodiment of the present invention.
【図5】 図4の円形部分の直ぐ外側にある球面輪帯の
研削状態を示す座標図5 is a coordinate diagram showing a grinding state of a spherical zone immediately outside the circular portion of FIG.
【図6】 砥石軸の回転と作用点の移動との関係を示す
座標図FIG. 6 is a coordinate diagram showing the relationship between the rotation of the grindstone shaft and the movement of the action point.
【図7】 本発明の第2の実施形態による凸状回転対称
非球面の中央における円形部分の研削状態を示す座標図FIG. 7 is a coordinate diagram showing a grinding state of a circular portion in the center of a convex rotationally symmetric aspherical surface according to the second embodiment of the present invention.
【図8】 図7の円形部分の直ぐ外側にある球面輪帯の
研削状態を示す座標図8 is a coordinate diagram showing a grinding state of a spherical ring zone immediately outside the circular portion of FIG. 7. FIG.
【図9】 砥石軸の回転と作用点の移動との関係を示す
座標図FIG. 9 is a coordinate diagram showing the relationship between the rotation of the grindstone shaft and the movement of the action point.
【図10】 従来における回転対称非球面の研削加工を
示す図FIG. 10 is a diagram showing conventional grinding of a rotationally symmetric aspherical surface.
【図11】 第2の実施形態に用いられるカップ砥石の
他の構成を示す図FIG. 11 is a view showing another configuration of the cup grindstone used in the second embodiment.
2 Xテーブル 5 Yテーブル 6 θテーブル 8 NCコントローラ 11 ワークスピンドル 12 砥石スピンドル C カップ砥石 Pn 輪帯境界 Sn 球面輪帯 W 被加工物 l1 ワーク軸 l2 砥石軸2 X table 5 Y table 6 θ table 8 NC controller 11 Work spindle 12 Grindstone spindle C Cup grindstone P n Ring zone boundary S n Spherical ring zone W Workpiece 1 1 Work axis l 2 Grindstone axis
Claims (9)
ルの軸方向と砥石が取り付けられる砥石スピンドルの軸
方向とが斜交可能な研削加工装置を用いて回転対称非球
面を加工する方法であって、 前記被加工物の表面を、同心円状の複数の輪帯に区分
し、 各輪帯の表面を、加工すべき回転対称非球面における対
応する部分との誤差が最小となる曲率半径の球面として
加工することを特徴とする回転対称非球面加工方法。1. A method for processing a rotationally symmetric aspherical surface by using a grinding apparatus capable of obliquely intersecting an axial direction of a work spindle to which a workpiece is attached and an axial direction of a grindstone spindle to which a grindstone is attached, The surface of the workpiece is divided into a plurality of concentric circular zones, and the surface of each circular zone is processed as a spherical surface having a radius of curvature that minimizes the error from the corresponding portion of the rotationally symmetric aspherical surface to be processed. A rotationally symmetric aspherical surface processing method comprising:
心とした環状の作用点を有することを特徴とする請求項
1記載の回転対称非球面加工方法。2. The rotationally symmetric aspherical surface processing method according to claim 1, wherein the grindstone has an annular action point about the axis of the grindstone spindle.
とする請求項2記載の回転対称非球面加工方法。3. The rotationally symmetric aspherical surface processing method according to claim 2, wherein the grindstone is a cup grindstone.
たデータに基づいて、前記被加工物の表面を、同心円状
の複数の輪帯に区分することを特徴とする請求項1記載
の回転対称非球面加工方法。4. The surface of the workpiece is divided into a plurality of concentric circular zones based on preset data for specifying the boundary position of each circular zone. Rotationally symmetric aspherical surface processing method.
帯の境界位置を特定するデータに基づいて、その輪帯の
内側及び外側の境界位置を夫々含むとともに前記ワーク
スピンドルの軸上の一点をその曲率中心とする球面とし
て加工することを特徴とする請求項4記載の回転対称非
球面加工方法。5. When machining the surface of each ring zone, based on the data for specifying the boundary position of each ring zone, the boundary positions inside and outside the ring zone are respectively included and the work spindle of The rotationally symmetric aspherical surface processing method according to claim 4, wherein one point on the axis is processed as a spherical surface having its center of curvature as a spherical surface.
タに基づいて、前記被加工物の表面を、同心円状の複数
の輪帯に区分することを特徴とする請求項1記載の回転
対称非球面加工方法。6. The surface of the workpiece is divided into a plurality of concentric annular zones based on preset data specifying the width of each annular zone. A rotationally symmetric aspherical surface processing method.
された曲率半径を有するとともに前記ワークスピンドル
の軸上の一点をその曲率中心とする球面として加工する
ことを特徴とする請求項6記載の回転対称非球面加工方
法。7. The surface of each ring zone is processed as a spherical surface having a preset radius of curvature and having a point on the axis of the work spindle as its center of curvature. Item 7. A rotationally symmetric aspherical surface processing method according to Item 6.
クスピンドルの軸と前記砥石スピンドルの軸とを含む面
内において、その輪帯の内側の境界位置に前記砥石の作
用点を当てることを特徴とする請求項2記載の回転対称
非球面加工方法。8. When processing the surface of each ring, the working point of the grindstone is set at the boundary position inside the ring in a plane including the axis of the work spindle and the axis of the grindstone spindle. The rotationally symmetric aspherical surface processing method according to claim 2, which is applied.
クスピンドルの軸と前記砥石スピンドルの軸との交点と
前記砥石の作用点までの距離が前記球面の曲率半径と一
致するように、前記ワークスピンドルの軸方向と前記砥
石スピンドルの軸方向とを互いに傾けることを特徴とす
る請求項8記載の回転対称非球面加工方法。9. When machining the surface of each ring zone, the distance between the intersection of the axis of the work spindle and the axis of the grindstone spindle and the point of action of the grindstone should match the radius of curvature of the spherical surface. 9. The rotationally symmetric aspherical surface processing method according to claim 8, wherein the axial direction of the work spindle and the axial direction of the grindstone spindle are inclined with respect to each other.
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