JP3839326B2 - 軸対称非球面研削加工方法 - Google Patents

軸対称非球面研削加工方法 Download PDF

Info

Publication number
JP3839326B2
JP3839326B2 JP2002016822A JP2002016822A JP3839326B2 JP 3839326 B2 JP3839326 B2 JP 3839326B2 JP 2002016822 A JP2002016822 A JP 2002016822A JP 2002016822 A JP2002016822 A JP 2002016822A JP 3839326 B2 JP3839326 B2 JP 3839326B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
grinding
grindstone
workpiece
spindle
moving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002016822A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2003220544A (ja
Inventor
優 佐伯
真司 横山
Original Assignee
オリンパス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by オリンパス株式会社 filed Critical オリンパス株式会社
Priority to JP2002016822A priority Critical patent/JP3839326B2/ja
Publication of JP2003220544A publication Critical patent/JP2003220544A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3839326B2 publication Critical patent/JP3839326B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズ、ミラー、プリズムなどの光学素子の光学面、またはこれらをプレス成形するための金型の成形面を研削加工する軸対称非球面研削加工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、円柱状のセラミックス等の硬脆材料を回転軸対称の非球面形状に加工する研削加工方法には、特開平8−229792号公報所載の技術が開示されている。この従来技術を図7〜図9を用いて説明する。図7において、この研削加工方法に用いる研削装置は、被加工物20を回転保持するワークスピンドル21と、ワークスピンドル21に対向して配設され直交する2方向(XZ方向)に移動可能な調整テーブル16と、調整テーブル16上に配設され水平方向に対して交差角β傾いた傾斜台17と、傾斜台17上に載置された研削スピンドル18と、研削スピンドル18に回転保持され先端コーナ部を円弧状に形成した砥石19とによって構成されている。
【0003】
上記構成の研削装置によって研削加工を行うときは、ワークスピンドル21と研削スピンドル18とを回転させ、砥石19の先端円弧の曲率半径R(図8(b)参照)と被加工物20の所望の曲面形状とに応じてXZ方向に調整テーブル16を移動させながら研削加工を行う。
【0004】
上記研削加工方法による作用を、図8および図9を用いて説明する。図8は加工開始時と加工終了時とにおける砥石19と被加工物20との位置関係を示し、(a)は上面図、(b)は側面図、(c)は正面図である。図9は研削加工中に砥石19と被加工物20とが接触する点(加工作用点)が砥石19上で移動する範囲を示す図である。図8(a)(b)(c)に示すように、加工作用点は、加工開始時から加工終了時にかけて、図8(a)中における被加工物20の外周部(最大被加工面傾斜角θの位置)から回転軸m側に移動する。また、図9に示すように、砥石回転軸n側から見ると、加工作用点は砥石幅方向に距離Lだけ移動することが分かる。これにより、砥石19の磨耗箇所が分散するので、砥石19の円弧状の先端コーナ部の各加工作用点の磨耗量を少なくすることが可能というものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記従来技術にはつぎのような問題点があった。従来の研削加工方法では、図8(a)(b)に示すように、砥石19の加工作用点の移動量は、被加工物20の被加工面の傾斜角θ、砥石19の先端コーナ部の曲率半径Rおよび研削スピンドルの交差角βによって決定する。従って、例えば、被加工面の傾斜角θの小さい(平面に近い)被加工物20を研削加工する場合は、加工作用点の移動量が少なくなるため、砥石19の磨耗は激しくなり、加工形状精度が悪くなると同時に、砥石19は目つぶれし易くなる。一方、被加工面の傾斜角θが大きい被加工物20を研削加工する場合は、砥石19の磨耗が少なくなる反面、加工作用点の移動量が大きくなるので、砥石19の形状精度を高くする必要があるという欠点があった。
【0006】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、請求項1に係る発明の課題は、研削砥石の加工作用点の移動量を任意の最適値に設定可能として、研削加工後の形状精度が高い軸対称非球面研削加工方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、被加工物を回転自在に保持して相対的に進退させるワーク軸スピンドルと、円弧断面を有する研削砥石を回転自在に保持し前記ワーク軸スピンドルの回転軸方向に直交する平面内で互いに直交する2方向へ移動自在な砥石軸スピンドルとを備えた研削装置を用いて、前記被加工物を研削加工する軸対称非球面研削加工方法において、前記研削砥石の送り方向は、前記2方向への移動によって、前記研削砥石の回転軸方向に対する任意の一定の角度を保持する。
【0008】
請求項1に係る発明の軸対称非球面研削加工方法では、研削砥石の送り方向は、2方向への移動によって、研削砥石の回転軸方向に対する任意の一定の角度を保持することにより、研削砥石の加工作用点の移動量を任意の最適値に設定する。
【0010】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の概要について図1および図2を用いて説明する。図1は軸対称非球面研削加工方法の概念図、図2は図1における砥石送り傾斜角αによる被加工面の傾斜角θ(図8(a)参照)と加工作用点移動量との関係を示す図表である。本発明の特徴は、工具として加工面に一定の曲率半径を有する研削砥石を使用し、XYZの3軸同時制御による加工を行うことである。図1に示すように、XYZの3軸同時制御によって、砥石送り傾斜角αを任意に設定することが可能となる。従って、被加工面の傾斜角θによらず、図2に示すように、砥石送り傾斜角αを任意に設定することにより、加工作用点の移動量を任意の最適値に設定できるので、研削砥石の磨耗量を自在に制御することができる。
【0011】
(実施の形態1)
図3〜図4は実施の形態1を示し、図3は研削装置の斜視図、図4は軸対称非球面研削加工方法の説明図である。
【0012】
まず、軸対称非球面研削加工方法に用いる研削装置について説明する。図3において、ワーク軸スピンドル1が回転自在、かつその回転軸方向としての矢印Z方向に移動自在となるように、Z方向移動テーブル2に固定されている。ワーク軸スピンドル1の先端には、被加工物3が保持されている。ワーク軸スピンドル1に対向する位置には、砥石軸スピンドル4が配設されている。砥石軸スピンドル4は、水平方向に対して一定の角度(例えば45度)傾斜した工具台5に回転自在に固定され、工具台5は、Y方向移動テーブル6上で矢印Y方向に移動自在に保持されている。また、Y方向移動テーブル6は、X方向移動テーブル8上で矢印X方向に移動自在に保持されている。矢印X方向と矢印Y方向とは、ワーク軸スピンドルの回転軸方向に直交する平面内で互いに直交する2方向を構成している。砥石軸スピンドル4の先端には、円弧断面を有する研削砥石としての端面を円弧形状に成形した砥石7が保持されている。また、矢印XYZ方向への各移動テーブルの移動は、図示しないNC装置によって数値制御されている。
【0013】
つぎに、上記構成の研削装置を用いた軸対称非球面研削加工方法について説明する。まず、図3において、砥石軸スピンドル4とワーク軸スピンドル1とを回転させる。つづいて、砥石7の先端曲率半径と被加工物3の所望の形状曲線とに基づいて作成されたNCデータによって、X方向移動テーブル8、Y方向移動テーブル6及びZ方向移動テーブル2を移動させることにより、図4に示すように、被加工物3の外周から中心mに向けて砥石7に送りを与え、所望の形状に研削加工する。このとき、研削砥石の送り方向としての砥石7のXY移動(砥石送り方向)は、砥石回転軸nに対して砥石送り傾斜角αを保つ方向へ移動する。砥石送り傾斜角αは、研削砥石の回転軸方向に対する一定の角度を構成している。
【0014】
本実施の形態によれば、任意に設定した砥石送り傾斜角αを保ちながら砥石が移動するため、砥石の加工作用点移動量を任意に設定することが可能であり、砥石の磨耗量を制御することができるので、高い形状精度の研削加工を行うことができる。
【0015】
(実施の形態2)
図5および図6は実施の形態2を示し、図5は研削装置の斜視図、図6は軸対称非球面研削加工方法の説明図である。
【0016】
まず、軸対称非球面研削加工方法に用いる研削装置について説明する。図5において、ワーク軸スピンドル15は回転自在、かつその回転軸方向としての矢印Z方向に移動自在となるように、Z方向移動テーブル9に固定されている。ワーク軸スピンドル15の先端には、被加工物10が保持されている。ワーク軸スピンドル15に対向する位置には、砥石軸スピンドル12が配設されている。砥石軸スピンドル12は、Y方向移動テーブル11上で矢印Y方向に移動自在、ワーク軸スピンドル15の回転軸mに対して垂直にかつ回転自在に保持されている。また、Y方向移動テーブル11は、X方向移動テーブル14上で矢印X方向に移動自在に保持されている。砥石軸スピンドル12の先端には、円弧断面を有する研削砥石としての球面形状の加工面を有する砥石13が保持されている。また、各矢印XYZ方向への各移動テーブルの移動は、図示しないNC装置によって数値制御されている。
【0017】
なお、ワーク軸スピンドルと砥石軸スピンドルとは、本実施の形態の構成の通りでなくてもよく、相対的に互いに直交するXYZ方向に移動可能であれば良い。さらに、実施の形態1と同様に、砥石軸スピンドルはワーク軸スピンドルの回転軸に対して傾斜して保持されていても良い。
【0018】
つぎに、上記構成の研削装置を用いた軸対称非球面研削加工方法について説明する。まず、図5において、砥石軸スピンドル12とワーク軸スピンドル15とを回転させる。つづいて、砥石13の球面曲率半径と被加工物10の所望の形状曲線とに基づいて作成されたNCデータによって、X方向移動テーブル14、Y方向移動テーブル11およびZ方向移動テーブル9を移動させることにより、図6に示すように、被加工物10の外周から中心mに向けて砥石13に送りを与え、所望の形状に研削加工する。このとき、砥石13のXY移動(砥石送り方向)は、砥石回転軸nに対して砥石送り傾斜角αを保つ方向へ移動する。
【0019】
本実施の形態によれば、実施の形態1と同様の効果に加え、研削砥石として球面形状の加工面を有する砥石を使用するため、所望の非球面形状に研削するための砥石の移動軌跡の算出が容易、かつ正確にできるため、形状精度のより高い研削加工が可能となる。
【0020】
(変形例)
実施の形態2では、砥石13のXY移動(砥石送り方向)は、砥石回転軸に対して砥石送り傾斜角αを保つ方向へ移動するようにしたが、このとき、砥石送り傾斜角αを研削加工中に変化させることによって、砥石上の加工作用点の移動量を、研削加工中に被加工物の外周から中心に向けて変動する(減少する)研削除去体積に合わせて変化させることも可能である。
【0021】
本変形例によれば、実施の形態2と同様の効果に加え、研削加工中に砥石送り傾斜角αを変化させることによって、常に砥石の磨耗量を加工作用面全体で均一にすることが可能であり、さらに高い加工形状精度を得ることができる。
【0022】
【発明の効果】
請求項1に係る発明によれば、研削砥石の加工作用点の移動量を任意の最適値に設定できるようにしたので、研削加工後の形状精度が高い軸対称非球面を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 発明の実施の形態の軸対称非球面研削加工方法の概念図である。
【図2】 発明の実施の形態の図1における砥石送り傾斜角αによる被加工面の傾斜角θと加工作用点移動量との関係を示す図表である。
【図3】 実施の形態1の研削装置の斜視図である。
【図4】 実施の形態1の軸対称非球面研削加工方法の説明図である。
【図5】 実施の形態2の研削装置の斜視図である。
【図6】 実施の形態2の軸対称非球面研削加工方法の説明図である。
【図7】 従来技術の研削装置の斜視図である。
【図8】 従来技術の加工開始時と加工終了時とにおける砥石と被加工物との位置関係を示し、(a)は上面図、(b)は側面図、(c)は正面図である。
【図9】 従来技術の研削加工中に砥石と被加工物とが接触する点(加工作用点)が砥石上で移動する範囲を示す図である。

Claims (1)

  1. 被加工物を回転自在に保持して相対的に進退させるワーク軸スピンドルと、円弧断面を有する研削砥石を回転自在に保持し前記ワーク軸スピンドルの回転軸方向に直交する平面内で互いに直交する2方向へ移動自在な砥石軸スピンドルとを備えた研削装置を用いて、前記被加工物を研削加工する軸対称非球面研削加工方法において、
    前記研削砥石の送り方向は、前記2方向への移動によって、前記研削砥石の回転軸方向に対する任意の一定の角度を保持することを特徴とする軸対称非球面研削加工方法。
JP2002016822A 2002-01-25 2002-01-25 軸対称非球面研削加工方法 Expired - Fee Related JP3839326B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002016822A JP3839326B2 (ja) 2002-01-25 2002-01-25 軸対称非球面研削加工方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002016822A JP3839326B2 (ja) 2002-01-25 2002-01-25 軸対称非球面研削加工方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003220544A JP2003220544A (ja) 2003-08-05
JP3839326B2 true JP3839326B2 (ja) 2006-11-01

Family

ID=27742781

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002016822A Expired - Fee Related JP3839326B2 (ja) 2002-01-25 2002-01-25 軸対称非球面研削加工方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3839326B2 (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003220544A (ja) 2003-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI359711B (en) Raster cutting technology for ophthalmic lenses
WO2005039821A1 (ja) 非球面加工方法、非球面形成方法及び非球面加工装置
US20100280650A1 (en) Machining apparatus and machining method
EP0162285B1 (en) Curved surface formation polishing apparatus
JP2005342875A (ja) 曲面加工装置並びにこれを用いて形成された光学素子及び光学素子金型、パラレルリンク機構のキャリブレーション方法
JP2006289566A (ja) マイクロレンズアレイの成形型の研削加工方法及び研削加工装置
JP3839326B2 (ja) 軸対称非球面研削加工方法
JPH1110401A (ja) 輪帯レンズ成形用金型の加工方法及びそのバイト
JP3938540B2 (ja) マイクロレンズアレイの成形型の研削方法およびその装置
WO2006132126A1 (ja) 光学素子の製造方法および光学素子
JPH08229792A (ja) 研削加工装置および研削加工方法
JP2006320970A (ja) 加工装置
JP2002254280A (ja) 光学部材の研削加工方法とその装置
JP2000237931A (ja) 曲面加工方法
JPH10328995A (ja) 曲面研削加工方法
JP2000024898A (ja) 研削加工装置および研削加工方法
WO2021192144A1 (ja) フレネルレンズ金型製造方法、加工装置および切削工具
JP3367102B2 (ja) 非球面加工機械
JPH09300189A (ja) 曲面切削加工方法
JP3452619B2 (ja) 球面創成研削方法
JP2000084815A (ja) 非球面光学素子の製造方法
JP2000198001A (ja) 切削工具及び切削加工方法
JP2006297562A (ja) 研削加工方法、成形用金型及び光学素子
JP2004154888A (ja) 凸面形状の研削方法
JP2004202667A (ja) 研削加工用砥石の形状創成方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040108

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060404

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060516

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060627

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060725

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060802

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 3839326

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100811

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100811

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110811

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120811

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130811

Year of fee payment: 7

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees