JPH0569300A - 三次元曲面を有する工作物の加工方法と加工装置 - Google Patents
三次元曲面を有する工作物の加工方法と加工装置Info
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- JPH0569300A JPH0569300A JP26304691A JP26304691A JPH0569300A JP H0569300 A JPH0569300 A JP H0569300A JP 26304691 A JP26304691 A JP 26304691A JP 26304691 A JP26304691 A JP 26304691A JP H0569300 A JPH0569300 A JP H0569300A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【構成】 ワーク軸４と心押軸５ａとの間に回転可能に
支持され、ワーク軸４の回転方向であるＢ軸で位置決め
される回転取付台６に、外周面を円弧状に成形した工作
物Ｗを取付ける。ＮＣ制御して砥石９により工作物Ｗを
３次元曲面に加工する場合、Ｂ軸を所定の角度θだけ回
転して位置決めするとともに、この所定の角度θに対応
する砥石９のＹ軸方向のオフセット量、砥石９のＸ軸方
向への移動、及びＸ軸の位置に対応する切込み深さとす
るためのＺ軸方向の制御を、 Ｘ＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）ｓｉｎδ Ｙ＝（Ｓ＋ｒ1）ｓ
ｉｎθ Ｚ＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）（１−ｃｏｓδ）＋（Ｓ＋ｒ1）
（１−ｃｏｓθ） の式にしたがって行なう。 【効果】 砥石の摩耗が少なく先端円弧の誤差による形
状誤差を生じることがなく、高生産性で高精度の加工が
可能となる。高価な専用機を用意する必要がない。
支持され、ワーク軸４の回転方向であるＢ軸で位置決め
される回転取付台６に、外周面を円弧状に成形した工作
物Ｗを取付ける。ＮＣ制御して砥石９により工作物Ｗを
３次元曲面に加工する場合、Ｂ軸を所定の角度θだけ回
転して位置決めするとともに、この所定の角度θに対応
する砥石９のＹ軸方向のオフセット量、砥石９のＸ軸方
向への移動、及びＸ軸の位置に対応する切込み深さとす
るためのＺ軸方向の制御を、 Ｘ＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）ｓｉｎδ Ｙ＝（Ｓ＋ｒ1）ｓ
ｉｎθ Ｚ＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）（１−ｃｏｓδ）＋（Ｓ＋ｒ1）
（１−ｃｏｓθ） の式にしたがって行なう。 【効果】 砥石の摩耗が少なく先端円弧の誤差による形
状誤差を生じることがなく、高生産性で高精度の加工が
可能となる。高価な専用機を用意する必要がない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非球面レンズ，ミラー
及びそれらの加工に用いる金型，ラップ皿等（以下、非
球面レンズ等という。）の三次元曲面を有する工作物の
加工方法とその装置に関し、特にトーリック曲面を有す
る工作物の研削に適した加工方法とその装置に関する。
及びそれらの加工に用いる金型，ラップ皿等（以下、非
球面レンズ等という。）の三次元曲面を有する工作物の
加工方法とその装置に関し、特にトーリック曲面を有す
る工作物の研削に適した加工方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、図５（ａ），（ｂ）に示すよう
な、トーリック曲面等の三次元曲面を有する工作物Ｗの
研削は、次のようにして行なわれていた。ここで図５
（ａ），（ｂ）は、トーリック曲面を有する工作物（非
球面レンズ）Ｗの一例を示し、図５（ａ）は正面図、図
５（ｂ）は図５（ａ）のＩＩ−ＩＩ線矢視図を示す。す
なわち、図５（ａ），（ｂ）に示すような、工作物軸中
心線方向（Ｘ軸方向），砥石軸中心線方向（Ｙ軸方向）
及び砥石切込み方向（Ｚ軸方向）のいずれの方向にもそ
の形状が変化する三次元曲面を有する工作物の研削は、
一般に、平面研削盤を使用し、工作物を摺動テーブルに
固定し、図６に示すように先端を球面に成形した軸付砥
石を垂直に配置して砥石先端の球面で工作物上面（Ｂ
面）の加工面を研削することによって行なわれている。
な、トーリック曲面等の三次元曲面を有する工作物Ｗの
研削は、次のようにして行なわれていた。ここで図５
（ａ），（ｂ）は、トーリック曲面を有する工作物（非
球面レンズ）Ｗの一例を示し、図５（ａ）は正面図、図
５（ｂ）は図５（ａ）のＩＩ−ＩＩ線矢視図を示す。す
なわち、図５（ａ），（ｂ）に示すような、工作物軸中
心線方向（Ｘ軸方向），砥石軸中心線方向（Ｙ軸方向）
及び砥石切込み方向（Ｚ軸方向）のいずれの方向にもそ
の形状が変化する三次元曲面を有する工作物の研削は、
一般に、平面研削盤を使用し、工作物を摺動テーブルに
固定し、図６に示すように先端を球面に成形した軸付砥
石を垂直に配置して砥石先端の球面で工作物上面（Ｂ
面）の加工面を研削することによって行なわれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先端を
球面に成形した軸付砥石を用いて行なう従来の研削法に
おいては、砥石の径が小さく研削量が少ないため加工時
間が長くなるとともに、砥石の摩耗が激しく先端球面の
摩耗による変形により加工面の形状誤差を生じやすく加
工精度が悪いという問題がある。
球面に成形した軸付砥石を用いて行なう従来の研削法に
おいては、砥石の径が小さく研削量が少ないため加工時
間が長くなるとともに、砥石の摩耗が激しく先端球面の
摩耗による変形により加工面の形状誤差を生じやすく加
工精度が悪いという問題がある。
【０００４】なお、平面研削盤を使用した研削法として
は、図７に示すように砥石の外径を総型に成形して研削
する方法も考えられるが、この方法では、トーリック曲
面のように三次元のいずれの方向にも形状の変化する工
作物に対しては、砥石が対応できないため適用すること
は実際上不可能であった。
は、図７に示すように砥石の外径を総型に成形して研削
する方法も考えられるが、この方法では、トーリック曲
面のように三次元のいずれの方向にも形状の変化する工
作物に対しては、砥石が対応できないため適用すること
は実際上不可能であった。
【０００５】また、トーリック曲面にように三次元のい
ずれの方向にも形状の変化する工作物を円筒研削盤で研
削することは、通常の円筒研削盤ではワーク軸と砥石軸
とが平行になっているため一般的には不可能である。し
かし、ワーク軸と砥石軸が直交し、なおかつ砥石外周で
研削する円筒研削盤がある場合には、砥石の外周面を円
弧状に成形し、工作物の長手方向に沿って砥石を移動し
て研削することが考えられる。しかしながらこの場合
も、砥石の外周面を成形した円弧の形状誤差により加工
面形状誤差が生じることは避けられず、高い生産性と高
い加工精度の双方を望むことはできない。
ずれの方向にも形状の変化する工作物を円筒研削盤で研
削することは、通常の円筒研削盤ではワーク軸と砥石軸
とが平行になっているため一般的には不可能である。し
かし、ワーク軸と砥石軸が直交し、なおかつ砥石外周で
研削する円筒研削盤がある場合には、砥石の外周面を円
弧状に成形し、工作物の長手方向に沿って砥石を移動し
て研削することが考えられる。しかしながらこの場合
も、砥石の外周面を成形した円弧の形状誤差により加工
面形状誤差が生じることは避けられず、高い生産性と高
い加工精度の双方を望むことはできない。
【０００６】なお、直進するテーブル上に回転テーブル
を設け、この回転テーブル上に工作物を載置して、工作
物を砥石に向かって接近離間させるとともに回転させ、
砥石軸は上下方向の円弧運動を行なうことによって、工
作物にトーリック曲面等の三次元曲面を加工する装置が
特開平3-161261号公報において開示されている。しか
し、この加工装置は完全にトーリック曲面を加工するた
めの専用機であって、他の用途には使用できないものと
思われる。
を設け、この回転テーブル上に工作物を載置して、工作
物を砥石に向かって接近離間させるとともに回転させ、
砥石軸は上下方向の円弧運動を行なうことによって、工
作物にトーリック曲面等の三次元曲面を加工する装置が
特開平3-161261号公報において開示されている。しか
し、この加工装置は完全にトーリック曲面を加工するた
めの専用機であって、他の用途には使用できないものと
思われる。
【０００７】本発明は上記事情にかんがみてなされたも
ので、生産性が高く、形状誤差を生じない高精度の加工
を行なえるようにするとともに、汎用機に、一般に使用
されている付属装置と専用治具を追加するのみで、三次
元曲面を有する工作物の加工を可能とした加工方法と加
工装置の提供を目的とする。
ので、生産性が高く、形状誤差を生じない高精度の加工
を行なえるようにするとともに、汎用機に、一般に使用
されている付属装置と専用治具を追加するのみで、三次
元曲面を有する工作物の加工を可能とした加工方法と加
工装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明方法は、工作物軸中心線方向（Ｘ線方向）、
砥石軸中心線方向（Ｙ軸方向）及び砥石切込み方向（Ｚ
軸方向）が相互に直交し、これらＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の三
軸方向の移動及び工作物の長手方向に平行なワーク軸中
心線を回転軸とする回転（Ｂ軸）をＮＣ制御して工作物
を加工する方法において、Ｂ軸を所定の角度θだけ回転
して位置決めするとともに、この所定の角度θに対応す
る距離だけＹ軸方向にオフセットした位置に砥石を配置
し、この砥石をＸ軸に沿って移動するとともに、Ｘ軸の
位置に対応する切込み深さとなるようにＺ軸を制御して
三次元曲面の加工を行なうようにしてあり、特にトーリ
ック曲面の場合には、Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向の制御
を、それぞれ Ｘ＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）ｓｉｎδ Ｙ＝（Ｓ＋ｒ1 ）ｓｉｎθ Ｚ＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）（１−ｃｏｓδ）＋（Ｓ＋ｒ1）
（１−ｃｏｓθ） の式にしたがって行なうようにしてある。
に、本発明方法は、工作物軸中心線方向（Ｘ線方向）、
砥石軸中心線方向（Ｙ軸方向）及び砥石切込み方向（Ｚ
軸方向）が相互に直交し、これらＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の三
軸方向の移動及び工作物の長手方向に平行なワーク軸中
心線を回転軸とする回転（Ｂ軸）をＮＣ制御して工作物
を加工する方法において、Ｂ軸を所定の角度θだけ回転
して位置決めするとともに、この所定の角度θに対応す
る距離だけＹ軸方向にオフセットした位置に砥石を配置
し、この砥石をＸ軸に沿って移動するとともに、Ｘ軸の
位置に対応する切込み深さとなるようにＺ軸を制御して
三次元曲面の加工を行なうようにしてあり、特にトーリ
ック曲面の場合には、Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向の制御
を、それぞれ Ｘ＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）ｓｉｎδ Ｙ＝（Ｓ＋ｒ1 ）ｓｉｎθ Ｚ＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）（１−ｃｏｓδ）＋（Ｓ＋ｒ1）
（１−ｃｏｓθ） の式にしたがって行なうようにしてある。
【０００９】また、上記目的を達成するため上記方法に
用いる本発明装置は、工作物軸中心線方向（Ｘ軸方
向）、砥石軸中心線方向（Ｙ軸方向）及び砥石切込み方
向（Ｚ軸方向）が相互に直交し、これらＸ軸、Ｙ軸、Ｚ
軸の三軸方向の移動及び工作物の長手方向に平行なワー
ク軸中心線を回転軸とする回転（Ｂ軸）をＮＣ制御する
研削装置において、工作物を取り付ける平面状の工作物
取付面を有し、ワーク軸と該ワーク軸と同芯の心押軸と
の間に回転可能に支持され、ワーク軸の回転によってＢ
軸が所定の角度θの位置に位置決めされる回転取付台
と、回転取付台に取り付けた工作物との間でＸ軸，Ｙ軸
及びＺ軸の三軸方向に相対移動し、外周面を円弧状に成
形した砥石を有する砥石軸を具備した構成としてあり、
好ましくは工作物を非球面レンズ等とするとともに、砥
石をＷＡ系またはＧＣ系の砥石あるいはレジン系のダイ
ヤモンド砥石とし、また回転取付台の側面に、砥石のド
レッサを設けた構成としてある。
用いる本発明装置は、工作物軸中心線方向（Ｘ軸方
向）、砥石軸中心線方向（Ｙ軸方向）及び砥石切込み方
向（Ｚ軸方向）が相互に直交し、これらＸ軸、Ｙ軸、Ｚ
軸の三軸方向の移動及び工作物の長手方向に平行なワー
ク軸中心線を回転軸とする回転（Ｂ軸）をＮＣ制御する
研削装置において、工作物を取り付ける平面状の工作物
取付面を有し、ワーク軸と該ワーク軸と同芯の心押軸と
の間に回転可能に支持され、ワーク軸の回転によってＢ
軸が所定の角度θの位置に位置決めされる回転取付台
と、回転取付台に取り付けた工作物との間でＸ軸，Ｙ軸
及びＺ軸の三軸方向に相対移動し、外周面を円弧状に成
形した砥石を有する砥石軸を具備した構成としてあり、
好ましくは工作物を非球面レンズ等とするとともに、砥
石をＷＡ系またはＧＣ系の砥石あるいはレジン系のダイ
ヤモンド砥石とし、また回転取付台の側面に、砥石のド
レッサを設けた構成としてある。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。ま
ず、三次元曲面を有する加工装置について、図１及び図
２を参照して説明する。図１は研削盤の要部概略正面図
を示す。この研削盤は汎用の平面研削盤（高い加工精度
を要するので、超精密研削盤であることが望ましい。）
であって、１はベッドで、テーブル２を工作物軸中心線
方向（Ｘ軸方向）へ移動可能に載置している。テーブル
２は、長手方向（Ｘ軸方向）の一側に先端にワーク軸４
を有する割出装置３を設け、他側にワーク軸４と同芯の
心押軸５ａを有する心押台５を設けてある。この割出装
置３は、工作物の長手方向（Ｘ軸方向）に平行なワーク
軸中心線を回転軸とする回転方向（Ｂ軸方向）に精密に
割出し位置決めするものであり、割出し位置決めにはＤ
Ｃモータ等を用いている。
ず、三次元曲面を有する加工装置について、図１及び図
２を参照して説明する。図１は研削盤の要部概略正面図
を示す。この研削盤は汎用の平面研削盤（高い加工精度
を要するので、超精密研削盤であることが望ましい。）
であって、１はベッドで、テーブル２を工作物軸中心線
方向（Ｘ軸方向）へ移動可能に載置している。テーブル
２は、長手方向（Ｘ軸方向）の一側に先端にワーク軸４
を有する割出装置３を設け、他側にワーク軸４と同芯の
心押軸５ａを有する心押台５を設けてある。この割出装
置３は、工作物の長手方向（Ｘ軸方向）に平行なワーク
軸中心線を回転軸とする回転方向（Ｂ軸方向）に精密に
割出し位置決めするものであり、割出し位置決めにはＤ
Ｃモータ等を用いている。
【００１１】６はワーク軸４と、このワーク軸と同芯の
心押軸５ａを有する心押台５によって両端を支持された
本発明加工装置のための回転取付台で、上面に、工作物
Ｗを着脱可能に取り付けることのできる平面状の工作物
取付面６ａが形成してある。回転取付台６に平面状の工
作物取付面６ａを形成すると、いろいろな形状の工作物
を取り付けることができ、一つの回転取付台を多種の工
作物に兼用できるので、工作物に応じた専用の治具を用
意する必要がなくなり治具交換の手間も省くことができ
る。回転取付台６の側面には後述する砥石９のドレッシ
ングを行なうドレッサ７が設けてある。このように、回
転取付台６の側面にドレッサ７を設けると、回転取付台
６をＢ軸方向に９０度回転させるだけで砥石９のドレッ
シングが可能となり、作業時間の短縮化を図れる。
心押軸５ａを有する心押台５によって両端を支持された
本発明加工装置のための回転取付台で、上面に、工作物
Ｗを着脱可能に取り付けることのできる平面状の工作物
取付面６ａが形成してある。回転取付台６に平面状の工
作物取付面６ａを形成すると、いろいろな形状の工作物
を取り付けることができ、一つの回転取付台を多種の工
作物に兼用できるので、工作物に応じた専用の治具を用
意する必要がなくなり治具交換の手間も省くことができ
る。回転取付台６の側面には後述する砥石９のドレッシ
ングを行なうドレッサ７が設けてある。このように、回
転取付台６の側面にドレッサ７を設けると、回転取付台
６をＢ軸方向に９０度回転させるだけで砥石９のドレッ
シングが可能となり、作業時間の短縮化を図れる。
【００１２】図２は、本発明加工装置の右側面図であ
る。同図において、８は砥石９を回転自在に支承する砥
石軸台であり、砥石の切込み方向（Ｚ軸方向）へ移動可
能な昇降台１０に支持されている。１１は昇降台１０を
上下動可能に支持するコラムであり、砥石軸中心線方向
（Ｙ軸方向）へ移動可能な状態でベッド１上に載置され
ている。なお、砥石９の材質は、工作物Ｗの材質に応じ
て任意のものを選択することができるが、工作物が非球
面レンズ等のように非常に固い材質に高精度の加工を必
要とする場合には、単石ドレッサ等で容易にドレッシン
グ可能なＷＡ系またはＧＣ系の砥石あるいはレジン系の
ダイヤモンド砥石を用いることが好ましい。また、砥石
９は、その外周面を図２に示すように所定の曲率半径の
円弧状に成形し、あるいはＶ字状に成形して、その外周
面に所定の曲率半径の円弧面を成形して使用する。
る。同図において、８は砥石９を回転自在に支承する砥
石軸台であり、砥石の切込み方向（Ｚ軸方向）へ移動可
能な昇降台１０に支持されている。１１は昇降台１０を
上下動可能に支持するコラムであり、砥石軸中心線方向
（Ｙ軸方向）へ移動可能な状態でベッド１上に載置され
ている。なお、砥石９の材質は、工作物Ｗの材質に応じ
て任意のものを選択することができるが、工作物が非球
面レンズ等のように非常に固い材質に高精度の加工を必
要とする場合には、単石ドレッサ等で容易にドレッシン
グ可能なＷＡ系またはＧＣ系の砥石あるいはレジン系の
ダイヤモンド砥石を用いることが好ましい。また、砥石
９は、その外周面を図２に示すように所定の曲率半径の
円弧状に成形し、あるいはＶ字状に成形して、その外周
面に所定の曲率半径の円弧面を成形して使用する。
【００１３】図示していないが、本加工装置（研削盤）
は、上述したＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸及びＢ軸の各軸を制御す
るためのＮＣ装置（数値制御装置）を有しており、この
ＮＣ装置からの指令にもとづいて各軸が制御されて移動
する。
は、上述したＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸及びＢ軸の各軸を制御す
るためのＮＣ装置（数値制御装置）を有しており、この
ＮＣ装置からの指令にもとづいて各軸が制御されて移動
する。
【００１４】次に、上記のような構成からなる加工装置
を用いて行なう三次元曲面を有する工作物の加工方法に
ついて、図３のフローチャートを参考にして説明する。
を用いて行なう三次元曲面を有する工作物の加工方法に
ついて、図３のフローチャートを参考にして説明する。
【００１５】（１０１）工作物の取付け 回転取付台６の工作物取付面６ａに工作物Ｗを取り付け
る。工作物Ｗは、本実施例では、図５（ａ），（ｂ）に
示すようなトーリック曲面を加工するための工作物のブ
ランクとする。ここで、トーリック曲面とは、Ｘ軸を含
む断面において、半径Ｒ1 の円弧がＸ軸を中心として回
転した際に形成される包絡面をいい、非球面レンズある
いは非球面ミラー及びその加工のための金型やラップ皿
の形状として使用される。
る。工作物Ｗは、本実施例では、図５（ａ），（ｂ）に
示すようなトーリック曲面を加工するための工作物のブ
ランクとする。ここで、トーリック曲面とは、Ｘ軸を含
む断面において、半径Ｒ1 の円弧がＸ軸を中心として回
転した際に形成される包絡面をいい、非球面レンズある
いは非球面ミラー及びその加工のための金型やラップ皿
の形状として使用される。
【００１６】（１０２）砥石の成形 ワーク軸４を図２において反時計回り方向に９０度回転
させ、回転取付台６に設けてあるドレッサ７を砥石９の
外周面研磨部と対向させる。そして、ＮＣ装置からの指
令にもとづいて砥石軸台８と昇降台１０を移動させ、砥
石９をＹ，Ｚ軸方向に円弧補間しながら移動させドレッ
サによって所定の円弧寸法に成形（ドレッシング）す
る。ここで砥石９の形状は、トーリック曲面のＸ軸に直
交する断面における形状が凹面のときには、その半径ｒ
1 よりも砥石９の外周面の円弧の半径ｒ2 が小さいこと
が必須であり、Ｘ軸を含む断面における形状が凹面のと
きには、その半径ｒ1 よりも砥石の半径ｒ2 が小さいこ
とが必須である。
させ、回転取付台６に設けてあるドレッサ７を砥石９の
外周面研磨部と対向させる。そして、ＮＣ装置からの指
令にもとづいて砥石軸台８と昇降台１０を移動させ、砥
石９をＹ，Ｚ軸方向に円弧補間しながら移動させドレッ
サによって所定の円弧寸法に成形（ドレッシング）す
る。ここで砥石９の形状は、トーリック曲面のＸ軸に直
交する断面における形状が凹面のときには、その半径ｒ
1 よりも砥石９の外周面の円弧の半径ｒ2 が小さいこと
が必須であり、Ｘ軸を含む断面における形状が凹面のと
きには、その半径ｒ1 よりも砥石の半径ｒ2 が小さいこ
とが必須である。
【００１７】（１０３）加工原点への位置決め 砥石９をＹ，Ｚ軸の加工原点まで移動させて位置決めす
る。この際、前記ドレッシングを行なったときにドレス
した量（△Ｚ）だけＺ軸方向の位置を補正する。一方、
ワーク軸４を時計回り方向に９０度回転させ、回転取付
台６の工作物取付面６ａに取り付けた工作物Ｗについて
も、Ｘ軸及びＢ軸方向の原点への位置決めを行なう。
る。この際、前記ドレッシングを行なったときにドレス
した量（△Ｚ）だけＺ軸方向の位置を補正する。一方、
ワーク軸４を時計回り方向に９０度回転させ、回転取付
台６の工作物取付面６ａに取り付けた工作物Ｗについて
も、Ｘ軸及びＢ軸方向の原点への位置決めを行なう。
【００１８】（１０４）加工 加工を開始する。ここでは、図５に示すトーリック曲面
を加工する場合について説明する。トーリック曲面の加
工は、砥石９の中心における座標位置をＸ，Ｙ，Ｚ軸方
向へ所定量づつ移動させながら行なう。このときのＸ，
Ｙ，Ｚ軸方向への移動量は、 Ｘ＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）ｓｉｎδ … Ｙ＝（Ｓ＋ｒ1 ）ｓｉｎθ … Ｚ＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）（１−ｃｏｓδ）＋（Ｓ＋ｒ1 ）（１−ｃｏｓθ） … の式にもとづいて算出する。図４は、上記式〜を求
めるための参考図を示す。ここで、 Ｘ ：基準位置（トーリック曲面の中心位置）の砥石位
置からＸ軸方向への砥石の移動距離 Ｙ ：基準位置の砥石位置からＹ軸方向への砥石の移動
距離（Ｂ軸の回転角θに対応する砥石のオフセット量） Ｚ ：基準位置の砥石位置からＺ軸方向への砥石の移動
距離（切込み深さ） Ｒ1 ：トーリック曲面のＸ軸を含む断面における半径 Ｒ2 ：砥石の半径 ｒ1 ：基準位置におけるトーリック曲面のＸ軸に直交す
る断面の半径 ｒ2 ：砥石の外周面の円弧のＸ軸に直交する断面の半径 Ｓ ：基準位置における工作物の回転中心からトーリッ
ク曲面までの距離 δ ：移動距離Ｘのトーリック曲面のＸ軸を含む断面に
おける回転角度 θ ：移動距離Ｙにおけるワーク軸中心線回りの回転角
度 である。なお、砥石９のＺ軸方向への移動量 Ｚ＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）（１−ｃｏｓδ）＋（Ｓ＋ｒ1）
（１−ｃｏｓθ） の式は、 Ｚ＝Ｚ1 ＋Ｚ2 ＋Ｚ3 ＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）（１−ｃｏｓδ）＋（Ｓ＋Ｒ2 −Ｚ
1 ）（１−ｃｏｓθ）＋（Ｚ1 −Ｒ2 ＋ｒ1 ）（１−ｃ
ｏｓθ） 故に、Ｚ＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）（１−ｃｏｓδ）＋（Ｓ＋ｒ
1 ）（１−ｃｏｓθ）によって導かれる。
を加工する場合について説明する。トーリック曲面の加
工は、砥石９の中心における座標位置をＸ，Ｙ，Ｚ軸方
向へ所定量づつ移動させながら行なう。このときのＸ，
Ｙ，Ｚ軸方向への移動量は、 Ｘ＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）ｓｉｎδ … Ｙ＝（Ｓ＋ｒ1 ）ｓｉｎθ … Ｚ＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）（１−ｃｏｓδ）＋（Ｓ＋ｒ1 ）（１−ｃｏｓθ） … の式にもとづいて算出する。図４は、上記式〜を求
めるための参考図を示す。ここで、 Ｘ ：基準位置（トーリック曲面の中心位置）の砥石位
置からＸ軸方向への砥石の移動距離 Ｙ ：基準位置の砥石位置からＹ軸方向への砥石の移動
距離（Ｂ軸の回転角θに対応する砥石のオフセット量） Ｚ ：基準位置の砥石位置からＺ軸方向への砥石の移動
距離（切込み深さ） Ｒ1 ：トーリック曲面のＸ軸を含む断面における半径 Ｒ2 ：砥石の半径 ｒ1 ：基準位置におけるトーリック曲面のＸ軸に直交す
る断面の半径 ｒ2 ：砥石の外周面の円弧のＸ軸に直交する断面の半径 Ｓ ：基準位置における工作物の回転中心からトーリッ
ク曲面までの距離 δ ：移動距離Ｘのトーリック曲面のＸ軸を含む断面に
おける回転角度 θ ：移動距離Ｙにおけるワーク軸中心線回りの回転角
度 である。なお、砥石９のＺ軸方向への移動量 Ｚ＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）（１−ｃｏｓδ）＋（Ｓ＋ｒ1）
（１−ｃｏｓθ） の式は、 Ｚ＝Ｚ1 ＋Ｚ2 ＋Ｚ3 ＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）（１−ｃｏｓδ）＋（Ｓ＋Ｒ2 −Ｚ
1 ）（１−ｃｏｓθ）＋（Ｚ1 −Ｒ2 ＋ｒ1 ）（１−ｃ
ｏｓθ） 故に、Ｚ＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）（１−ｃｏｓδ）＋（Ｓ＋ｒ
1 ）（１−ｃｏｓθ）によって導かれる。
【００１９】ここで、加工時における砥石９は、図４に
おけるＡ−Ａ断面に示すように、常に最外周面（外周面
円弧状の先端）で工作物Ｗを研削するので、円弧の寸
法，形状誤差に関係なく工作物を正しい形状に研削す
る。また、砥石９の摩耗に対しては、摩耗量だけ砥石９
の切込みを補正すれば足りる。ただし、この場合も砥石
９の形状は、上述したように、トーリック曲面のＸ軸に
直交する断面における形状が凹面のときには、その半径
ｒ1 よりも砥石９の外周面の円弧の半径ｒ2 が小さいこ
とが必須であり、Ｘ軸を含む断面における形状が凹面の
ときには、その半径Ｒ1 よりも砥石の半径Ｒ2 が小さい
ことが必須である。
おけるＡ−Ａ断面に示すように、常に最外周面（外周面
円弧状の先端）で工作物Ｗを研削するので、円弧の寸
法，形状誤差に関係なく工作物を正しい形状に研削す
る。また、砥石９の摩耗に対しては、摩耗量だけ砥石９
の切込みを補正すれば足りる。ただし、この場合も砥石
９の形状は、上述したように、トーリック曲面のＸ軸に
直交する断面における形状が凹面のときには、その半径
ｒ1 よりも砥石９の外周面の円弧の半径ｒ2 が小さいこ
とが必須であり、Ｘ軸を含む断面における形状が凹面の
ときには、その半径Ｒ1 よりも砥石の半径Ｒ2 が小さい
ことが必須である。
【００２０】次に、加工の手順を具体的に説明する。 割出装置３のワーク軸４を回転させ、工作物Ｗの一
側端位置（Ｙ＝Ｙ0 ）すなわちθ＝θ0 の位置まで回転
取付台６を傾け、この位置に回転取付台６すなわち工作
物Ｗを位置決め固定する。 砥石９をＹ＝Ｙ0 の位置にオフセットする。 テーブル２をＸ軸方向に移動させ、研削を行なう。 この場合、 Ｘ＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）ｓｉｎδ Ｚ＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）（１−ｃｏｓδ）＋（Ｓ＋ｒ1）
（１−ｃｏｓθ0 ） となるように、Ｘ軸とＺ軸を同期制御する。Ｘ軸の送り
速さは、ΔＸ＝ΔＸm ／ｓｉｎδm で計算され、このδ
m に対応するＺm が砥石９の基準位置からの移動量（切
込み深さ）となる。なお、ｎ回の荒加工を行なう場合
は、一回の荒加工時における加工代ΔＺR に、荒加工の
回数（ｎ回）を乗算した加工代（ｎ×ΔＺR ）と、仕上
加工時における加工代ΔＺF を加算した分の加工代（ｎ
×ΔＺR＋ΔＺF ）が必要となる。したっがて、最初の
荒加工を開始する際の砥石９の位置は、Ｚ軸方向にｎ×
ΔＺR＋ΔＺF 分だけ高くなった位置となる。 工作物ＷのＹ0 位置における研削が終了すると、次
にＹ1位置の研削を行なうためワーク軸４を回転させ
て、θ0 ＝θ1 の位置に回転取付台６すなわち工作物Ｗ
を位置決め固定する。そして、上述の〜と同様の手
順で研削を行なう。 このようにして、工作物Ｗの他側端Ｙn の位置まで
研削を行ない、一回の加工を終了する。
側端位置（Ｙ＝Ｙ0 ）すなわちθ＝θ0 の位置まで回転
取付台６を傾け、この位置に回転取付台６すなわち工作
物Ｗを位置決め固定する。 砥石９をＹ＝Ｙ0 の位置にオフセットする。 テーブル２をＸ軸方向に移動させ、研削を行なう。 この場合、 Ｘ＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）ｓｉｎδ Ｚ＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）（１−ｃｏｓδ）＋（Ｓ＋ｒ1）
（１−ｃｏｓθ0 ） となるように、Ｘ軸とＺ軸を同期制御する。Ｘ軸の送り
速さは、ΔＸ＝ΔＸm ／ｓｉｎδm で計算され、このδ
m に対応するＺm が砥石９の基準位置からの移動量（切
込み深さ）となる。なお、ｎ回の荒加工を行なう場合
は、一回の荒加工時における加工代ΔＺR に、荒加工の
回数（ｎ回）を乗算した加工代（ｎ×ΔＺR ）と、仕上
加工時における加工代ΔＺF を加算した分の加工代（ｎ
×ΔＺR＋ΔＺF ）が必要となる。したっがて、最初の
荒加工を開始する際の砥石９の位置は、Ｚ軸方向にｎ×
ΔＺR＋ΔＺF 分だけ高くなった位置となる。 工作物ＷのＹ0 位置における研削が終了すると、次
にＹ1位置の研削を行なうためワーク軸４を回転させ
て、θ0 ＝θ1 の位置に回転取付台６すなわち工作物Ｗ
を位置決め固定する。そして、上述の〜と同様の手
順で研削を行なう。 このようにして、工作物Ｗの他側端Ｙn の位置まで
研削を行ない、一回の加工を終了する。
【００２１】（１０５）加工サイクルの完了 上記の加工手順で、必要な回数だけ荒加工と仕上加工及
び場合によっては中仕上加工を行なうことによって加工
サイクルが終了する。。（１０６）砥石の成形 必要な回数だけ荒加工を行なう間に、砥石９の摩耗によ
って切れ味が悪くなるので、必要に応じてを成形するた
め一回または数回のドレッシングを行なう。また、仕上
加工を行なう前には必ずドレッシングをして、砥石９の
成形を行なう。ドレッシングを行なったときには、上述
したように砥石の位置をドレスした量だけ補正し、砥石
をＺm ＋△Ｚの位置とする。
び場合によっては中仕上加工を行なうことによって加工
サイクルが終了する。。（１０６）砥石の成形 必要な回数だけ荒加工を行なう間に、砥石９の摩耗によ
って切れ味が悪くなるので、必要に応じてを成形するた
め一回または数回のドレッシングを行なう。また、仕上
加工を行なう前には必ずドレッシングをして、砥石９の
成形を行なう。ドレッシングを行なったときには、上述
したように砥石の位置をドレスした量だけ補正し、砥石
をＺm ＋△Ｚの位置とする。
【００２２】上述のようにして荒加工，仕上加工等の必
要な加工をすべて終了すると、三次元の曲面を有する工
作物の研削が終了する。以上の説明は、トーリック曲面
の加工について説明したが、その他の任意の三次元曲面
（特に、長手方向を有する三次元曲面）についても、同
様にして加工することができることは明らかである。
要な加工をすべて終了すると、三次元の曲面を有する工
作物の研削が終了する。以上の説明は、トーリック曲面
の加工について説明したが、その他の任意の三次元曲面
（特に、長手方向を有する三次元曲面）についても、同
様にして加工することができることは明らかである。
【００２３】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、要旨の範囲内における種々変形例を含むも
のである。例えば、上述したＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向へ
の移動は、工作物Ｗと砥石９がこの三軸方向へ相対的に
移動できればよく、したがって加工装置の構成は上記の
ものに限定されず、例えばＹ軸方向への移動を工作物Ｗ
側で行なわせるような構成としたものであってもよい。
のではなく、要旨の範囲内における種々変形例を含むも
のである。例えば、上述したＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向へ
の移動は、工作物Ｗと砥石９がこの三軸方向へ相対的に
移動できればよく、したがって加工装置の構成は上記の
ものに限定されず、例えばＹ軸方向への移動を工作物Ｗ
側で行なわせるような構成としたものであってもよい。
【００２４】
【発明の効果】外周面を円弧状に形成した砥石の円弧の
先端のみで加工するので、先端円弧の誤差による形状誤
差を生じることがなく、比較的大径の砥石の外周面で研
削するので砥石の摩耗が少なく、高生産性で高精度の加
工が可能となる。また、一つの回転取付台に多種の工作
物を着脱自在に取り付けることができるので、一つの回
転取付台で各種工作物の加工が可能となる。さらに、汎
用機に、一般に使用されている付属装置と専用治具を追
加するのみで、三次元曲面を有する工作物の加工のため
に高価な専用機を用意する必要がない。
先端のみで加工するので、先端円弧の誤差による形状誤
差を生じることがなく、比較的大径の砥石の外周面で研
削するので砥石の摩耗が少なく、高生産性で高精度の加
工が可能となる。また、一つの回転取付台に多種の工作
物を着脱自在に取り付けることができるので、一つの回
転取付台で各種工作物の加工が可能となる。さらに、汎
用機に、一般に使用されている付属装置と専用治具を追
加するのみで、三次元曲面を有する工作物の加工のため
に高価な専用機を用意する必要がない。
【図１】本発明加工装置の一実施例における要部概略正
面図を示す。
面図を示す。
【図２】同じく要部概略左側面図を示す。
【図３】本発明の実施例方法を説明するためのフローチ
ャートを示す。
ャートを示す。
【図４】砥石中心の座標の移動量を求めるための式を算
出する際の参考図である。
出する際の参考図である。
【図５】同図（ａ）は工作物の一例を示すための正面
図、同図（ｂ）は（ａ）のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
図、同図（ｂ）は（ａ）のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図６】従来の加工例を説明するための図である。
【図７】従来の加工例を説明するための図である。
１…ベッド ２…テーブル ３…割出装置 ４…回転軸 ５…心押台 ５ａ…心押軸 ６…回転取付台 ６ａ…取付面 ７…ドレッサ ８…回転軸台 ９…砥石 １０…昇降台 １１…コラム
Claims (6)
- 【請求項１】 工作物の長手方向（Ｘ線方向）、砥石軸
中心線方向（Ｙ軸方向）及び砥石切込み方向（Ｚ軸方
向）が相互に直交し、これらＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の三軸方
向の移動及び工作物の長手方向に平行なワーク軸中心線
を回転軸とする回転（Ｂ軸）をＮＣ制御して工作物を加
工する方法において、 Ｂ軸を所定の角度θだけ回転して位置決めするととも
に、この所定の角度θに対応する距離だけＹ軸方向にオ
フセットした位置に砥石を配置し、 この砥石をＸ軸に沿って移動するとともに、Ｘ軸の位置
に対応する切込み深さとなるようにＺ軸を制御して三次
元曲面の加工を行なうことを特徴とする三次元曲面を有
する工作物の加工方法。 - 【請求項２】 三次元曲面がトーリック曲面である請求
項１記載の三次元曲面を有する工作物の加工方法。 - 【請求項３】 Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向の制御を、それ
ぞれ Ｘ＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）ｓｉｎδ Ｙ＝（Ｓ＋ｒ1 ）ｓｉｎθ Ｚ＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）（１−ｃｏｓδ）＋（Ｓ＋ｒ1）
（１−ｃｏｓθ） の式にしたがって行なう請求項１または２記載の三次元
曲面を有する工作物の加工方法。 - 【請求項４】 工作物の長手方向（Ｘ軸方向）、砥石軸
中心線方向（Ｙ軸方向）及び砥石切込み方向（Ｚ軸方
向）が相互に直交し、これらＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の三軸方
向の移動及び工作物の長手方向に平行なワーク軸中心線
を回転軸とする回転（Ｂ軸）をＮＣ制御する研削装置に
おいて、 工作物を取り付ける平面状の工作物取付面を有し、ワー
ク軸と該ワーク軸と同芯の心押軸との間に回転可能に支
持され、ワーク軸の回転によってＢ軸が所定の角度θの
位置に位置決めされる回転取付台と、 回転取付台に取り付けた工作物との間でＸ軸，Ｙ軸及び
Ｚ軸の三軸方向に相対移動し、外周面を円弧状に成形し
た砥石を有する砥石軸とを具備したことを特徴とする請
求項１，２または３記載の加工方法に用いる三次元曲面
を有する工作物の加工装置。 - 【請求項５】 工作物がトーリック曲面からなる非球面
レンズ等であり、砥石がＷＡ系またはＧＣ系の砥石ある
いはレジン系のダイヤモンド砥石である請求項４記載の
三次元曲面を有する工作物の加工装置。 - 【請求項６】 回転取付台の側面に、砥石のドレッサを
設けた請求項４または５記載の三次元曲面を有する工作
物の加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26304691A JP3255437B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 三次元曲面を有する工作物の加工方法と加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26304691A JP3255437B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 三次元曲面を有する工作物の加工方法と加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0569300A true JPH0569300A (ja) | 1993-03-23 |
| JP3255437B2 JP3255437B2 (ja) | 2002-02-12 |
Family
ID=17384115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26304691A Expired - Lifetime JP3255437B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 三次元曲面を有する工作物の加工方法と加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3255437B2 (ja) |
-
1991
- 1991-09-13 JP JP26304691A patent/JP3255437B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3255437B2 (ja) | 2002-02-12 |
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