JPH04223877A

JPH04223877A - レンズ研削用砥石およびその製造方法

Info

Publication number: JPH04223877A
Application number: JP40707390A
Authority: JP
Inventors: Masakatsu Inaba; 稲葉　正勝
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1990-12-26
Filing date: 1990-12-26
Publication date: 1992-08-13

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およびその製造
方法に係わり、特に研削精度を高め、かつ砥石寿命を延
長す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
されつつある。

【０００６】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。

【０００７】

【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。

【０００８】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。

【０００９】ところが、この種の電着砥石では金属めっ
き相による砥粒保持力が極めて大きいため、従来のレジ
ンボンド砥石やビトリファイド砥石と同等の平均粒径（
１０〜３０μｍ　程度）の超砥粒を用いた場合、金属め
っき相からの突出量が相対的に大きい超砥粒がレンズ表
面に深いスクラッチを形成し、仕上げ面粗さを低下させ
る問題が見出だされた。なお、従来のレジンボンド砥石
やビトリファイド砥石では、突出した超砥粒があっても
研削中にすぐ脱落し、この種の問題が生じるおそれは少
ない。

【００１０】上記問題を解決するためには、超砥粒の平
均粒径を３〜１０μｍ程度にまで小さくし、砥粒突出量
のばらつきを低下することが考えられる。しかし、粒径
を小さくすると超砥粒の固着面積が小さくなり、著しく
脱落しやすくなって、金属めっき相を用いたことによる
砥粒保持力の増大効果を相殺し、砥石寿命がレジンボン
ド砥石等と変わりなくなる問題があった。また、粒径が
小さくなると、砥粒層の目詰まりが顕著になる欠点も有
している。

【００１１】

【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、まず本発明のレンズ研削用
砥石は、砥石基体の被めっき面に金属めっき相で超砥粒
を多層状に固定してなる電着砥粒層を形成し、電着砥粒
層中の超砥粒の平均粒径は３〜４０μｍ　、電着砥粒層
中の超砥粒の含有量は５〜２５ｖｏｌ％　とされるとと
もに、電着砥粒層の表層部に位置する各超砥粒の先端は
、研削すべき光学レンズの製品形状と一致する切刃設定
面に沿って揃えられていることを特徴としている。

【００１２】一方、本発明のレンズ研削用砥石の製造方
法は、導電性物質で構成された被めっき面を有する砥石
基体と、研削すべき光学レンズの製品形状と一致する曲
面を有しこの曲面が導電性物質で構成された電着治具と
を、前記被めっき面と前記曲面とが対向した状態で配置
し、被めっき面と前記曲面との間に画成される空隙に、
多数の超砥粒を配置しつつ電解めっき液を循環供給し、
この電解めっき液に陽極を接触させるとともに、前記砥
石基体の被めっき面および前記電着治具の曲面を陰極と
して通電することを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明のレンズ研削用砥石は、電着砥粒層の表
層に位置する個々の超砥粒の先端がレンズの製品形状に
一致した切刃設定面に沿って揃えられているので、光学
レンズに対するこれら各超砥粒の切り込み量が一定とな
る。しかも、超砥粒の平均粒径が３〜４０μｍ　、砥粒
含有率が５〜２５ｖｏｌ％に設定されているため、光学
レンズ研削に必要な研削精度および仕上げ面粗さが容易
に得られる。

【００１４】また、仕上げ面粗さが良好であるにもかか
わらず超砥粒の粒径が大きいため、個々の超砥粒の支持
面積を大きく確保でき、高い砥粒保持力が得られる。し
たがって超砥粒の脱落頻度が小さく、上記作用と相まっ
て研削精度不良に至るまでの砥石寿命が大幅に延長でき
る。

【００１５】

【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電着砥粒層の
断面拡大図である。

【００１６】図中符号１は円板状の砥石基体で、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、砥石基体１の下面には、加工すべきレンズの曲面
形状に対応した被めっき面１Ａが形成されている。この
被めっき面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、凹面加工用として被めっ
き面１Ａを凸曲面にしてもよい。

【００１７】砥石基体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、被めっき面
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、砥石基体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】被めっき面１Ａには、全面に一定厚の電着
砥粒層６が形成されている。電着砥粒層６は、図２に示
すように、金属めっき相７によって、ダイヤモンドまた
はＣＢＮ等の超砥粒８を多層状に固着したもので、電着
砥粒層６の表層に位置する超砥粒８は金属めっき相７か
ら一定量づつ突出し、これらの先端は切刃設定面Ｓに揃
えられている。この切刃設定面Ｓは研削すべき光学レン
ズの製品形状とほぼ完全に合致している。

【００１９】超砥粒８の平均粒径は３〜４０μｍ　、砥
粒層６中の超砥粒８の含有量は５〜２５ｖｏｌ％とされ
ている。超砥粒８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目詰まりが激しく、十分な研削
効率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。平均粒径が４０μｍより大では超砥粒８の分布密
度が小さくなり、その分超砥粒８によって被削面に形成
される条痕が深くなって、レンズ研削に必要な仕上げ面
精度（例えばＲｚ：０．４μｍ程度）が得られない。

【００２０】一方、超砥粒８の含有量が１０ｖｏｌ％　
未満では研削面における超砥粒８の分布密度が小さすぎ
、金属めっき相７と被削面とが摩擦して研削抵抗を増す
。また、含有量が５０ｖｏｌ％より大では超砥粒８の分
布密度が大きすぎ、目詰まりが生じやすくなる。

【００２１】なお、良好な切れ味を得るためには、表層
部の超砥粒８の金属めっき相７からの突出量は、１〜７
μｍ　であることが望ましい。

【００２２】金属めっき相７は、Ｎｉ，Ｃｏ　またはＮ
ｉ−Ｃｏ合金等で構成されている。Ｎｉ−Ｃｏ系合金を
用いる場合には、そのＣｏ　含有量は１０〜６０ｗｔ％
とされることが望ましい。この組成からなる合金によれ
ば、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る。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。

【００２３】また、Ｎｉ−Ｃｏ系合金を用いる場合には
、金属めっき相７に０．００５〜１．０ｗｔ％のＭｎが
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７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。

【００２４】上記構成からなるレンズ研削用砥石によれ
ば、電着砥粒層６の表層に位置する個々の超砥粒８の先
端がレンズの製品形状に一致した切刃設定面Ｓに沿って
揃えられているので、光学レンズに対する超砥粒８の切
り込み量が一定である。しかも、超砥粒８の平均粒径が
３〜４０μｍ　、砥粒含有率が５〜２５ｖｏｌ％に設定
されているため、光学レンズ研削に必要な研削精度およ
び仕上げ面粗さが容易に得られる。

【００２５】また、仕上げ面粗さが良好であるにもかか
わらず超砥粒８の粒径が大きいため、個々の超砥粒８の
支持面積を大きく確保でき、高い砥粒保持力が得られる
。したがって超砥粒８の脱落頻度が小さく、上記作用と
相まって研削精度不良に至るまでの砥石寿命が大幅に延
長できる。

【００２６】次に、上記砥石の製造方法の一実施例を図
３および図４を用いて説明する。この方法ではまず、図
３に示すように、前述した砥石基体１の曲面と対向して
円板状の電着治具１０を同軸に配置する。

【００２７】この電着治具１０は製品形状と合致する曲
面１０Ａを有し、少なくともこの曲面１０Ａは導電性物
質で構成されている。そして砥石基体１と電着治具１０
は、被めっき面１Ａと曲面１０Ａの間に一定間隔を空け
た状態で、円環状の封止容器１２内に気密的に収容され
ている。

【００２８】封止容器１２は、砥石基体１の軸方向に分
割される部材１４，１６　から構成され、これら部材１
４，１６　の外周面の一端側には、内部に給液路１８を
画成する導入部１４Ａ，１６Ａが形成されている。同様
に部材１４，１６の他端側には、内部に排液路２０を画
成する導出部１４Ｂ，１６Ｂが形成されている。

【００２９】導出部１４Ｂ，１６Ｂの内壁面には、チタ
ンまたはチタン合金等の不溶性導電性材料で形成された
陽極２２が排液路２０の内壁面に露出して固定され、電
源陽極に接続されている。

【００３０】そして給液路１８と排液路２０には、図示
しないめっき液循環ポンプが接続され、砥石基体１と電
着治具１０の間の空隙に、超砥粒を含んだ電解めっき液
が循環されるようになっている。

【００３１】電着を行なうには、砥石基体１を電源陰極
に接続して通電しつつ、超砥粒を混入しためっき液を給
液路１８から排液路２０へと連続的に循環する。すると
、砥石基体１の被めっき面１Ａの下流側の表面に金属め
っき相７が析出し始め、超砥粒８を取り込みながら成長
し、やがて電着治具１０に接触する。このため電着治具
の曲面１０Ａにも金属めっき相７が析出し、漸次上流側
に向けて電着砥粒層６が形成される。これにより、一部
の超砥粒８は、図４に示すように電着治具１０の曲面１
０Ａに接触しつつ金属めっき相７に取り込まれ、その先
端位置が曲面１０Ａに沿って揃えられる。

【００３２】被めっき面１Ａの全面に亙って電着砥粒層
６が形成されたら、封止容器１２を開いて砥石基体１を
取り出したうえ、砥石基体１の電着砥粒層６から電着治
具１０を剥離する。さらに、形成された電着砥粒層６の
表層を酸などの金属溶解液で処理し、金属めっき相７を
一定の厚さに溶かして、表層の超砥粒８を均一に突出さ
せる。

【００３３】上記の製造方法によれば、電着治具１０の
曲面１０Ａによって超砥粒８の先端位置を規制しつつ、
金属めっき相７を析出させるため、前述した砥石が容易
かつ生産性良く製造できる。

【００３４】なお、上記の製造方法において、予めめっ
き液に超砥粒８以外の粒子３０を混入しておくことによ
り、図５に示すように金属めっき相７に粒子３０を分散
させた電着砥粒層６も形成できる。

【００３５】粒子３０として例えばグラファイトや二硫
化モリブデン等の潤滑性粒子を使用すれば、これら潤滑
性粒子が研削面に露出するため、研削抵抗を低減するこ
とが可能である。また、粒子３０として、ガラス粒子等
の脆性粒子を使用すれば、研削面に露出した脆性粒子が
破砕されて後にチップポケットが形成され、切粉排出性
を高めるとともに研削液の供給性を高めることが可能と
なる。

【００３６】また、上記実施例では砥石基体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６および図７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。

【００３７】また、電着治具１０の曲面１０Ａに予め多
数の微小な凸部を形成しておくことにより、電着砥粒層
６の表層に凹部を形成することが可能である。この場合
には、研削により生じた切粉および脱落砥粒が砥石回転
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、電着砥粒層６の目詰まりが防止できるうえ、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となる。

【００３８】

【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、電着砥粒層の表層に位置する個々の
超砥粒の先端がレンズの製品形状に一致した切刃設定面
に沿って揃えられているので、光学レンズに対するこれ
ら各超砥粒の切り込み量が一定である。しかも、超砥粒
の平均粒径が３〜４０μｍ　、砥粒含有率が５〜２５ｖ
ｏｌ％に設定されているため、光学レンズ研削に必要な
研削精度および仕上げ面粗さが容易に得られる。

【００３９】また、仕上げ面粗さが良好であるにもかか
わらず超砥粒の粒径が大きいため、個々の超砥粒の支持
面積を大きく確保でき、高い砥粒保持力が得られる。し
たがって超砥粒の脱落頻度が小さく、上記作用と相まっ
て研削精度不良に至るまでの砥石寿命が大幅に延長でき
る。

【００４０】一方、本発明のレンズ研削用砥石の製造方
法によれば、電着治具の曲面によって超砥粒の先端位置
を規制しつつ、金属めっき相を析出させてこれら超砥粒
を固定するため、前述したレンズ研削用砥石が容易かつ
生産性良く製造できる。

【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】同砥石の電着砥粒層の断面拡大図である。

【図３】同砥石の製造方法に使用される装置の断面図で
ある。

【図４】同装置で形成された電着砥粒層の断面拡大図で
ある。

【図５】本発明の他の実施例の電着砥粒層を示す断面拡
大図である。

【図６】他の実施例の砥石を示す平面図である。

【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線視断面図である。

【符号の説明】

１　　砥石基体１Ａ　　被めっき面２　　回転軸４　　フランジ部６　　電着砥粒層７　　金属めっき相８　　超砥粒Ｓ　　切刃設定面１０　　電着治具１０Ａ　　曲面１２　　封止容器１８　　給液路２０　　排液路２２　　陽極３０　　粒子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　砥石基体の被めっき面に、金属めっき
相で超砥粒を多層状に固定してなる電着砥粒層を形成し
た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３〜４０μｍ　、電着砥粒層中の超砥粒
の含有量は５〜２５ｖｏｌ％　とされるとともに、電着
砥粒層の表層部に位置する各超砥粒の先端は、研削すべ
き光学レンズの製品形状と一致する切刃設定面に沿って
揃えられていることを特徴とするレンズ研削用砥石。
【請求項２】　　導電性物質で構成された被めっき面を
有する砥石基体と、研削すべき光学レンズの製品形状と
一致する曲面を有しこの曲面が導電性物質で構成された
電着治具とを、前記被めっき面と前記曲面とが対向した
状態で配置し、前記被めっき面と前記曲面との間に画成
される空隙に、多数の超砥粒を配置しつつ電解めっき液
を循環供給し、この電解めっき液に陽極を接触させると
ともに、前記砥石基体の被めっき面および前記電着治具
の曲面を陰極として通電することを特徴とするレンズ研
削用砥石の製造方法。