JP3646827B2 - プラスチックレンズの切削方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はプラスチックレンズを荒切削加工するためのプラスチックレンズの切削方法および切削工具に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、プラスチックレンズの凹面部を形成する方法としては、例えば特開昭63−162149号公報に開示されるように、多結晶ダイヤモンドを切削刃に固着した切削工具を使用するものがある。このような切削工具は、円板状の台金の周縁部に環状の切削刃を形成し、この切削刃の表面に、粒状の多結晶ダイヤモンドを電着している。そして、この切削工具をワーク表面に対して傾けた状態で回転させ、ワーク表面に接触させて凹面を形成する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の切削工具によってプラスチックレンズを加工した場合、その面粗さ(Rmax )は3〜10μmと仕上げ研磨前の状態としては粗く、このため、仕上げ研磨の前に、砂掛け工程と呼ばれる荒研磨を行う必要があり、工程数が多くかかっていた。
【0004】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、切削加工後の荒研磨作業を省略することのできるプラスチックレンズの切削方法および切削工具を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記課題を解決するために、ポリウレタン系プラスチックを材料とするプラスチックレンズのレンズ面を形成するためのプラスチックレンズの切削方法であって、単結晶ダイヤモンドにより形成された切削刃と、セラミック又は金属又はダイヤモンドのうち少なくとも1種以上の微粒子の結合体により形成された切削刃と、がワークの切削面に対向する加工側面の周縁部に交互にそれぞれ1以上設けられた基台を、所定の軸の軸芯周りに回転させるとともに、前記軸を回動させて前記切削面に対する傾斜量を変化させつつ前記ワークの切削加工を行い、その切削加工の切削量を 0.1mm から 1.0mm かつ切削送り速度を 200 〜 800 mm/min とし、前記切削加工後に仕上げ研磨することを特徴とするプラスチックレンズの切削方法が提供される。
【0006】
単結晶ダイヤモンドを切削刃に使用した場合、その表面は、多結晶ダイヤモンドの切削刃よりも十分に細かいので、プラスチックレンズの切削面は十分に滑らかになる。これにより、荒研磨を省略することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一形態を図面に基づいて説明する。
図2は本形態のレンズ切削装置の概略構成を示す図である。レンズ切削装置は、主に、テーブル機構部10と、切削機構部20とから構成されている。テーブル機構部10は、テーブル11と、テーブル11を図中左右方向(Y軸方向)に移動させるY軸モータ12と、テーブル11を上下方向(Z軸方向)に移動させるZ軸モータ13とから構成される。テーブル11の上面には、固定具14を介してワーク15が固定されている。
【0008】
一方、切削機構部20は、切削工具21が固定される軸22と、この軸22を軸芯回り(W方向)に回転させる工具回転モータ23と、軸22を支点22aを中心にY−Z平面に沿って(θ方向)回動させる工具傾斜モータ24とから構成されている。
【0009】
Y軸モータ12、Z軸モータ13、工具回転モータ23、および工具傾斜モータ24は、図示されていない制御装置と接続されており、制御装置からの指令に基づいて動作を行う。制御装置は、工具傾斜モータ24を制御することにより、切削工具21の軸芯O0 を適度に傾斜させる。また、制御装置は、工具回転モータ23を制御することにより、切削工具21を所定の速度で回転させる。
【0010】
さらに、制御装置は、Y軸モータ12およびZ軸モータ13を制御することにより、切削工具21を、その切削部分が加工形状15aに沿うように移動させる。
【0011】
図1は切削工具21の構成を示す図であり、(A)は平面図、(B)は側面図である。切削工具21は、基台30を中心に構成されている。基台30は、例えばステンレスまたは炭素繊維強化プラスチック(CFRP)を材料としてほぼ円盤状に形成されており、連結部30aを介して軸22に連結されている。
【0012】
基台30の加工側面30bには、円周部に4個の刃受け台31,32,33,34が、それぞれボルト31a,32a,33a,34aを介して等間隔に取り付けられている。刃受け台31,32,33,34の各取り付け片311,321,331,341には、切削刃312,322,332,342が取り付けられている。これら4枚の切削刃のうち、互いに対向する位置にある切削刃312と切削刃332は、多結晶ダイヤモンド(ダイヤモンドを主成分とする焼結体で、例えばコンパックスと呼ばれるもの)で形成されている。一方、切削刃322と切削刃342は、天然または人工の単結晶ダイヤモンドで形成されている。
【0013】
図3は多結晶ダイヤモンドの切削刃332と単結晶ダイヤモンドの切削刃322との形状の関係を示す図である。ここでは、切削工具21を回転させた場合に、軸芯に平行な1平面を通過するときの切削刃332および切削刃322を重ねた状態を示している。各切削部分332a,322aの曲率r1,r2 は、ともに例えば5mm程度に形成されている。ただし、各曲率の中心O1,O2 の軸芯O0 からの距離R1,R2 は、それぞれ例えば99.95mm、100.00mmとなっており、切削刃322がやや外側に位置している。
【0014】
また、切削刃322の中心O2 は、切削刃332の中心O1 よりも0.05mm高い位置に設定されている。すなわち、切削部分322aの頂点は、切削部分332aの頂点よりも距離d0 =0.05mmだけワーク15の切削面側に突出している。
【0015】
なお、ここでは、切削刃332および切削刃322の関係について説明したが、切削刃332および切削刃342、切削刃312および切削刃322、切削刃312および切削刃342についても同じ関係になる。
【0016】
次に、このような切削工具21を有する本形態のレンズ切削装置の加工方法について説明する。
図4はレンズ切削装置の加工方法を説明する図であり、(A)は図2の左側から見た概略図、(B)は図2の正面から見た概略図である。切削加工を行う場合、切削工具21は、その軸22がY−Z平面に沿って鉛直方向に対して角度θだけ傾斜する。この角度θは、図(A)に示すように、各切削刃312,322,332,342の軌跡L1 の曲率が、ワーク15の加工形状15aの曲率と同じになるように設定される。
【0017】
このように傾いた状態で、切削工具21は、その軸22がW方向に回転しながら、ワーク15を切削加工する。このとき、テーブル11は、Y軸モータ12およびZ軸モータ13の駆動により、図(B)に示すように、切削工具21の切削部の軌跡がワーク15の加工形状15aに沿うように移動する。
【0018】
このとき、切削工具21の制御条件はレンズの材質や要求する面精度により異なるが、光学仕様、アリル系樹脂の場合、切削工具21の周縁の周速は1000〜10000m/min、切削送り速度は100〜1000mm/min、切削量は0.01〜0.5mmであることが好ましいことがわかった。また、ワーク15の材料としては、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート等のアリル系、ポリウレタン系、ポリカーボネート系の何れかであることが好ましい。
【0019】
図5は切削工具21による切削加工状態の詳細を示す図である。ここでは、切削工具21全体は図面左側から右側に向かって移動し、各切削刃312,322,332,342の回転方向は、図面の手前から奥に向かう方向であるとする。このような状態で、ワーク15は、まず多結晶ダイヤモンドの切削刃332,312により切削部分151が切削される。次いでワーク15は、単結晶ダイヤモンドの切削刃322,342により切削部分152まで切削される。すなわち、ワーク15の最終的な切削量は、単結晶ダイヤモンドの切削刃322,342の深さにより決定される。単結晶ダイヤモンドは、多結晶ダイヤモンドよりも粒子が細かいので、ワーク15の加工面も微細にできる。よって、切削工具21による切削加工後のワーク15の荒研磨を省略することができる。
【0020】
本形態の切削工具21によって、ポリウレタン系樹脂を材料とするワーク15を、周速2000〜6280m/min、切削送り速度200〜800mm/min、切削量0.1〜1.0mmの範囲で加工を行った場合、切削面粗さは0.5〜1.0μmという結果が得られた。従来の電着多結晶ダイヤモンドの切削工具により同じ条件で加工を行った場合には、切削面粗さは5〜10μmであった。すなわち、従来の切削工具に比べて本形態では約10倍の精度を得られることが分かる。また、4枚の切削刃312,322,332,342の全てを多結晶ダイヤモンドとした場合には、同じ条件での加工による切削面粗さは、2〜3μmとなった。このことからも、単結晶ダイヤモンドを切削刃に使用することにより、より高精度な切削が可能なことが分かる。
【0021】
また、本形態では、多結晶ダイヤモンドの切削刃332,312を用いたが、多結晶ダイヤモンドに限定されることなく、通常用いられる微粒子状の金属またはセラミックの結合体の切削刃でよく、例えばCBN(立方晶窒化ホウ素)、アルミナシリコンカーバイド、ボロンカーバイドの焼結体等を使用できる。さらに本形態では、これらの切削刃332,312と単結晶ダイヤモンドの切削刃322,342とを交互に取り付けるようにしたので、単結晶ダイヤモンドの切削刃322,342への負荷を低減し、工具の耐久性を向上させることができる。 さらに、単結晶ダイヤモンドの切削刃322,342を多結晶ダイヤモンドの切削刃332,312よりも少量だけワーク15の切削面側に突出するようにしたので、最終的な切削面粗さを単結晶ダイヤモンドの切削刃322,342によって決定でき、より高精度な加工が行える。
【0022】
また、多結晶ダイヤモンドの切削刃332,312を単結晶ダイヤモンドの切削刃322,342よりも切削送り側に位置するようにしたので、単結晶ダイヤモンドの切削刃322,342への負荷をより低減するとともに、両切削刃の特性を組み合わせた複合的工具機能を創成することができる。
【0023】
なお、本形態では、基台30の材料をステンレスまたは炭素繊維強化プラスチック(CFRP)とする例を示したが、特に炭素繊維強化プラスチック(CFRP)は、切削工具21を軽量にでき、かつ剛性を高めることができるので、周速や切削送り速度を大きくすることができ、切削能力を向上させるので、加工時間をより短縮することができる。
【0024】
また、本形態では、切削刃を合計4枚設ける例を示したが、単結晶ダイヤモンドの切削刃を少なくとも1枚設ければ、最低限の効果を得ることができる。
【0025】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明では、ポリウレタン系プラスチックを材料とするプラスチックレンズのレンズ面を形成するためのプラスチックレンズの切削方法であって、単結晶ダイヤモンドにより形成された切削刃と、セラミック又は金属又はダイヤモンドのうち少なくとも1種以上の微粒子の結合体により形成された切削刃と、がワークの切削面に対向する加工側面の周縁部に交互にそれぞれ1以上設けられた基台を、所定の軸の軸芯周りに回転させるとともに、前記軸を回動させて前記切削面に対する傾斜量を変化させつつ前記ワークの切削加工を行い、その切削加工の切削量を 0.1mm から 1.0mm かつ切削送り速度を 200 〜 800mm/min とし、前記切削加工後に仕上げ研磨するようにしたので、切削加工後の荒研磨を省略して、加工時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】切削工具21の構成を示す図であり、(A)は平面図、(B)は側面図である。
【図2】本形態のレンズ切削装置の概略構成を示す図である。
【図3】多結晶ダイヤモンドの切削刃と単結晶ダイヤモンドの切削刃との形状の関係を示す図である。
【図4】レンズ切削装置の加工方法を説明する図であり、(A)は図2の左側から見た概略図、(B)は図2の正面から見た概略図である。
【図5】切削工具による切削加工状態の詳細を示す図である。
【符号の説明】
10 テーブル機構部
11 テーブル
12 Y軸モータ
13 Z軸モータ
14 固定具
20 切削機構部
21 切削工具
22 軸
23 工具回転モータ
24 工具傾斜モータ
30 基台
31,32,33,34 刃受け台
312,322,332,342 切削刃
Claims (2)
- ポリウレタン系プラスチックを材料とするプラスチックレンズのレンズ面を形成するためのプラスチックレンズの切削方法であって、
単結晶ダイヤモンドにより形成された切削刃と、セラミック又は金属又はダイヤモンドのうち少なくとも1種以上の微粒子の結合体により形成された切削刃と、がワークの切削面に対向する加工側面の周縁部に交互にそれぞれ1以上設けられた基台を、所定の軸の軸芯周りに回転させるとともに、前記軸を回動させて前記切削面に対する傾斜量を変化させつつ前記ワークの切削加工を行い、その切削加工の切削量を 0.1mm から 1.0mm かつ切削送り速度を 200 〜 800mm/min とし、前記切削加工後に仕上げ研磨することを特徴とするプラスチックレンズの切削方法。 - 前記単結晶ダイヤモンドにより形成された切削刃が、前記結合体により形成された切削刃よりも前記切削加工面側に微小量突出するように設けられていることを特徴とする請求項1記載のプラスチックレンズの切削方法。
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