JPH04223874A - レンズ研削用砥石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学ガラス製のレンズ
表面を研削するためのレンズ研削用砥石に係わり、特に
、切粉排出性および研削液の供給性を高めるための改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学レンズを製造する方法としては、従
来より、溶融ガラスを粗成形した後、カーブジェネレー
ター等の砥石を用いて粗研削を行ない、次いで遊離砥粒
を用いたラッピングを施し、さらにポリッシングにより
仕上げ研摩する方法が長く採られてきた。

【０００３】この加工方法では、単純な構成の加工装置
により高精度の光学レンズが製造できる利点があるが、
反面、作業者の技能依存度が高く、生産性が低いという
問題を有している。

【０００４】また、非球面レンズを製造する場合には、
球面研削や平面研削のように、レンズと研摩体とを相対
運動させるともずり的なラッピング加工が不可能である
ため、研削加工の段階で表面精度を高め、後工程での加
工量を極力少なくすることが重要である。

【０００５】このため最近では、技能依存度を減らして
自動化・省力化を図り、かつ非球面レンズの加工を可能
とする目的で、前述の粗研削加工の代わりに精密研削加
工によって光学ガラスに高精度の形状を付与し、ラッピ
ングを省いて、直接ポリッシングを行なう方法が有力視
されつつあり、一部では既に、ダイヤモンド砥粒を含有
するレジンボンド砥石あるいはビトリファイドボンド砥
石により、レンズの精密研削を行なうことが試みられて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述のレジン
ボンド砥石あるいはビトリファイドボンド砥石では、結
合相の硬度が低く、摩耗しやすいために研削面の形状変
化が大きく、頻繁に形状修正を行なわねば十分な精密研
削精度が維持できない問題があった。

【０００７】そこで本発明者らは、結合相として耐摩耗
性の高い金属めっき相を用いた電着砥石により、光学レ
ンズの精密研削を行なう方法を発案し、実際に種々の砥
石を作成して実験を行なった。その結果、光学ガラスの
精密研削において良好な仕上げ面粗さが得られ、研削効
率も良好であったのは、超砥粒の平均粒径が３〜３０μ
ｍ　、砥粒層中の超砥粒の含有量が２５〜５０ｖｏｌ％
の範囲の砥石であった。

【０００８】ところが上記砥石では、研削初期において
は良好な性能が得られるに対し、研削を続行するうちに
砥石の目詰まりにより急速に研削効率が低下し、しかも
被削面に比較的深い条痕が付く欠点があり、結果的にド
レッシング等を比較的短い間隔毎に行なわねばならず、
研削面の形状が変化しにくいメリットが相殺されてしま
うことが判明した。

【０００９】本発明者らはこの現象について詳細な検討
を行ない、その結果、以下の知見を得るに至った。

【００１０】（１）電着砥石では結合相が硬質であるか
ら、脱落した超砥粒が結合相と被削面の間に挟まると、
この超砥粒が被削面の側に深く食い込み、条痕を形成す
る。

【００１１】（２）結合相が緻密で、研削面にチップポ
ケットが少ないことから切粉が排出されにくく、目詰ま
りによって切れ味が早期に低下する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたもので、電着砥粒層中の超砥粒の平
均粒径を３〜３０μｍ、超砥粒の含有量を２５〜５０ｖ
ｏｌ％とするとともに、電着砥粒層に凹部を形成したこ
とを特徴とする。

【００１３】なお、基体の内部には、前記電着砥粒層の
研削面に開口する給液路が設けられていてもよい。また
、金属めっき相は、Ｃｏ含有量が１０〜６０ｗｔ％のＮ
ｉ−Ｃｏ合金で構成されていてもよい。

【００１４】

【作用】このレンズ研削用砥石は、超砥粒の平均粒径が
３〜３０μｍ　、超砥粒の含有量が２５〜５０ｖｏｌ％
であるため、光学ガラスに対して良好な仕上げ面粗さお
よび切れ味が得られる。

【００１５】また、研削により生じた切粉および脱落砥
粒は砥石回転に伴い凹部に保持され、さらに研削面から
順次排出されるため、砥粒層の目詰まりが防止できると
ともに、脱落砥粒が被削面と研削面との間に挟まって被
削面を傷付けることが少なく、被削面に深い条痕を形成
するおそれが低減できる。さらに、湿式研削を行なうこ
とにより、研削液が凹部に保持されて研削面に供給され
るから、被削面の冷却および潤滑が良好で、研削抵抗を
低減でき、被削面の昇温による熱膨張に起因する研削精
度の低下を防止することも可能である。

【００１６】

【実施例】図１および図２は、本発明に係わるレンズ研
削用砥石の一実施例を示す縦断面図および底面図である
。図中符号１は円板状の基体で、その上面中央には回転
軸２のフランジ部４が同軸に固定される一方、基体１の
下面には、加工すべきレンズの曲面形状に対応した曲面
１Ａが形成されている。この曲面１Ａは球面、非球面の
いずれでもよく、また図示のような凹曲面に限らず、凹
面加工用として曲面１Ａを凸曲面にしてもよい。

【００１７】基体１の材質としては、Ａｌ合金，ステン
レス合金，銅合金等の金属のみならず、曲面１Ａを導電
体で構成すればセラミックス等の非導電体も使用可能で
ある。ただし、基体１の冷却効率を高め、かつ昇温によ
る研削面の変形を低減するには、熱伝導性が高く、熱膨
張率が低い材質が好ましく、この観点からすれば銅合金
が特に適している。

【００１８】曲面１Ａには、図２および図３に示すよう
に円形の凹部１Ｂが多数間隔を空けて形成されている。 図示の例では凹部１Ｂが正方格子状に形成されているが
、それ以外にも様々な配列が可能である。

【００１９】例えば、曲面１Ａの中央部は研削面の周速
が相対的に小さく切粉が溜まりやすいため、この中央部
にいくほど凹部１Ｂの間隔の配置密度を大きくする構成
も可能である。

【００２０】凹部１Ｂの形状は円形に限らず、他のいか
なる形状であってもよいが、凹部１Ｂの周縁のエッジは
なだらかな曲面状に面取りされていることが望ましい。 また、凹部１Ｂの寸法・深さおよび配置間隔は、適度な
切粉排出性および研削液の供給性が得られるように設定
される。

【００２１】曲面１Ａには、凹部１Ｂを含めて全面に一
定厚の電着砥粒層６が形成され、この砥粒層６の凹部１
Ｂに対応した部分には凹部８が形成されている。電着砥
粒層６は、金属めっき相でダイヤモンドまたはＣＢＮ等
の超砥粒を単層状あるいは多層状に固着したもので、超
砥粒の平均粒径は３〜３０μｍ　好ましくは１５〜２５
μｍ　、超砥粒の含有量は２５〜５０ｖｏｌ％とされて
いる。

【００２２】超砥粒の平均粒径が３μｍ　未満の場合に
は、光学ガラスを研削すると砥粒脱落によるスクラッチ
および研削面の形状変化が生じやすく、十分な効果が得
られないことが本発明者らの実験で確認されている。一
方、平均粒径が３０μｍ　より大では、超砥粒により被
削面に形成される条痕が深く、レンズ研削に必要な仕上
げ面精度（例えばＲｚ：０．７μｍ程度）が得られない
。

【００２３】一方、超砥粒の含有量が２５ｖｏｌ％未満
では研削面における超砥粒の分布密度が小さすぎ、砥粒
脱落によるスクラッチおよび形状変化が生じやすい。ま
た、含有量が５０ｖｏｌ％より大では超砥粒の分布密度
が大きすぎ、目詰まりが生じやすくなる。

【００２４】砥粒層６の金属めっき相は、Ｎｉ−Ｃｏ合
金で構成され、そのＣｏ　含有量は１０〜６０ｗｔ％と
されている。

【００２５】この組成からなる合金によれば、単純なＮ
ｉめっき相の場合に比して、耐疲労性および剛性を高め
ることができ、砥粒保持力を増して超砥粒の脱落頻度を
低減し、長期に亙って良好な切れ味を得ることができる
。また、耐熱性が向上するため、摩擦熱で温度が上昇し
た際にも上記特性を維持することが可能である。

【００２６】Ｃｏ含有量が１０ｗｔ％未満では、十分な
耐熱性および耐疲労効果が得られない。また、６０ｗｔ
％以上では、Ｃｏが高価であるから製造単価の上昇を招
く。

【００２７】また、金属めっき相には、Ｍｎが０．００
５〜１．０ｗｔ％含有されていることが望ましい。この
場合には、金属めっき相が一層硬質化し、上記効果がよ
り顕著になる。Ｍｎが０．００５ｗｔ％未満では効果が
得られず、１．０ｗｔ％を越えてもそれ以上の改善は見
られない。

【００２８】上記構成からなるレンズ研削用砥石によれ
ば、超砥粒の平均粒径が３〜３０μｍ　、超砥粒の含有
量が２５〜５０ｖｏｌ％であるため、光学ガラスに対し
て良好な仕上げ面粗さおよび切れ味が得られる。

【００２９】また、研削により生じた切粉および脱落砥
粒は砥石回転に伴い凹部８に保持され、さらに研削面か
ら順次排出されるため、砥粒層６の目詰まりが防止でき
るとともに、脱落砥粒が被削面と研削面との間に挟まっ
て被削面を傷付けることが少なく、被削面に深い条痕を
形成するおそれが低減できる。さらに、湿式研削を行な
うことにより、研削液が凹部８に保持されて研削面に供
給されるから、被削面の冷却および潤滑が良好で、研削
抵抗を低減でき、被削面の昇温による熱膨張に起因する
研削精度の低下を防止することも可能である。

【００３０】次に、図４は本発明の第２実施例を示し、
この例では、基体１の内部に複数の給液孔１０が垂直に
形成され、それらの下端は砥粒層６の中央部に位置する
凹部８内で開口している。

【００３１】また、回転軸２内には給液路１４が形成さ
れるとともに、フランジ部４内には各給液孔１０と対応
する部分に空洞１２が形成されている。これにより研削
中に、給液路１４、空洞１２、給液孔１０を経て凹部８
から研削液を噴出させることができ、前記実施例の効果
が一層促進される。

【００３２】なお、給液路の構造としては、図５に示す
例も実施可能である。この例では、回転軸２の先端部１
６を基体１に貫通させ、砥粒層６の中央に形成された凹
部２０内において、先端部１６をナット１８で固定して
いる。また、回転軸２内には先端部１６に達する給液路
１４が形成されている。この例によっても、研削液の供
給が効率良く行なえる。

【００３３】また、凹部の形状としては、前記実施例の
ようにそれぞれ独立したものに限らず、図６のように放
射状に溝２２を形成したり、図７に示すように放射状の
溝２４のそれぞれを砥石の回転方向後方に向けて湾曲さ
せたり、あるいは図８に示すように多数の円形部分を残
して他を凹部２６とし、全面に砥粒層６を電着した構成
も可能である。

【００３４】さらに、上記実施例では基体１が円板状で
あったが、本発明は円板状に限られることはなく、例え
ば図９および図１０に示すように、回転軸に対して非対
照な形状に変更してもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレンズ研
削用砥石によれば、超砥粒の平均粒径が３〜３０μｍ　
、超砥粒の含有量が２５〜５０ｖｏｌ％であるため、光
学ガラスに対して良好な仕上げ面粗さおよび切れ味が得
られる。

【００３６】また、研削により生じた切粉および脱落砥
粒は砥石回転に伴い凹部に保持され、さらに研削面から
順次排出されるため、砥粒層の目詰まりが防止できると
ともに、脱落砥粒が被削面と研削面との間に挟まって被
削面を傷付けることが少なく、被削面に深い条痕を形成
するおそれが低減できる。

【００３７】さらに、湿式研削を行なうことにより、研
削液が凹部に保持されて研削面に供給されるから、被削
面の冷却および潤滑が良好で、研削抵抗を低減でき、被
削面の昇温による熱膨張に起因する研削精度の低下を防
止することも可能である。

【００３８】また、金属めっき相がＮｉ−Ｃｏ合金で構
成され、そのＣｏ　含有量が１０〜６０ｗｔ％である場
合には、通常の単純なＮｉ　めっき相の場合に比して耐
疲労性および剛性を高めることができ、砥粒保持力を増
して超砥粒の脱落頻度を低減し、長期に亙って良好な切
れ味を得ることができるとともに、耐熱性が向上するた
め、摩擦熱で温度が上昇した際にも上記特性を維持する
ことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるレンズ研削用砥石の一実施例を
示す縦断面図である。

【図２】同砥石の底面図である。

【図３】同砥石の凹部を示す断面拡大図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す縦断面図である。

【図５】本発明の他の実施例を示す縦断面図である。

【図６】本発明のさらに他の実施例を示す底面図である
。

【図７】本発明のさらに他の実施例を示す底面図である
。

【図８】本発明のさらに他の実施例を示す底面図である
。

【図９】本発明のさらに他の実施例を示す平面図である
。

【図１０】本発明のさらに他の実施例を示す縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１　　基体 １Ａ　　曲面 １Ｂ　　基体の凹部 ２　　回転軸 ４　　フランジ部 ６　　砥粒層 ８　　砥粒層の凹部 １０　　給液路 １２　　給液路 １４　　給液路 ２２　　溝（凹部） ２４　　溝（凹部） ２６　　凹部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光学レンズの製品形状と対応した曲面
   を有する基体と、前記曲面に超砥粒を金属めっき相で固
   着してなる電着砥粒層とを具備するレンズ研削用砥石で
   あって、前記電着砥粒層中の超砥粒の平均粒径は３〜３
   ０μｍ、超砥粒の含有量は２５〜５０ｖｏｌ％とされる
   とともに、前記電着砥粒層の研削面には凹部が形成され
   ていることを特徴とするレンズ研削用砥石。
2. 【請求項２】　　前記基体の内部には、前記電着砥粒層
   の研削面に開口する給液路が設けられていることを特徴
   とする請求項１記載のレンズ研削用砥石。
3. 【請求項３】　　前記金属めっき相はＮｉ−Ｃｏ合金で
   構成され、そのＣｏ　含有量は１０〜６０ｗｔ％である
   ことを特徴とする請求項１または２記載のレンズ研削用
   砥石。