JPH07299746A - 非球面加工装置 - Google Patents
非球面加工装置Info
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Abstract
ーイングおよび砥石R補正のための砥石径の測定を行え
るようにすることによって、高精度な非球面加工を行う
ことを目的とする。。 【構成】研削加工用の砥石28を球面状とし、ツルーイ
ング装置16のツルア20を中空円筒状として球面状に
ツルーイングを行えるようにし、砥石半径Rの測定は砥
石28を回転駆動した状態で、ストロボ装置31によっ
て光を砥石28に照射して顕微鏡32、テレビカメラ3
5を介して受像機34に像映することによって行うよう
にした。
Description
される光学部品等の非回転対称非球面形状を加工するた
めの非球面加工装置に関する。
の非回転対称非球面形状を有するワークを加工する場合
には、従来では、3軸制御可能なマシニングセンタある
いはグライディングセンタにボールエンドミル等の略半
球状の形状をした砥石を装着し、X、Y、Z軸の同時3
軸制御による加工、あるいはX、Z軸の同時2軸制御に
よるワンパス加工とY軸方向の一定量の送りとの繰り返
しによる加工を行っている。また、上記の非球面加工装
置には、砥石を球状にツルーイングするため砥石周りに
ツルアが旋回自在とする駆動機構を備えたツルーイング
装置およびツルーイング後の砥石径を測定するためのタ
ッチセンサ等を備えた測定装置が備えられている。
球面加工装置において、砥石を球状にツルーイングする
ためにツルアを砥石周りに旋回自在とする必要があり、
ツルアの駆動機構が複雑となってしまい、コストアップ
となるとともにツルアの駆動系に誤差が発生し易く、高
精度なツルーイングを行うことは非常に困難であるとい
う問題があった。
する恐れがあり、上記のように砥石に接触するタッチセ
ンサによって砥石径の測定を行う測定装置では砥石回転
時の実際の砥石径を正確に測定することは難しく、砥石
が停止状態で測定された砥石径の測定データでの誤差が
ワークの加工データの誤差となり、高精度な非球面加工
を行うことができないという問題があった。
は、上述した問題を解決するためになされたもので、請
求項1に記載された発明は、ワークに三次元の非回転対
称非球面を円盤状砥石により加工する非球面加工装置で
あって、ワークを支持するワーク支持部と、回転駆動さ
れ外周面が球面状の砥石を有する砥石ヘッドと、前記ワ
ークと砥石とが互いに接離する切込み送り方向に前記ワ
ーク支持部と砥石ヘッドを相対移動させる第1の駆動手
段と、前記切込み送り方向と直角なトラバース送り方向
に前記支持部と砥石ヘッドを相対移動させる第2の駆動
手段と、前記トラバース送り方向及び前記切込み送り方
向とに直角なピッチフィード送り方向に前記支持部と砥
石ヘッドを相対移動させる第3の駆動手段と、前記ワー
クに対して前記トラバース送り方向に離間して並列的に
設けられ前記第2の駆動手段によって移動され、前記砥
石中心を通り前記砥石の回転軸線と直交する軸線回りに
回転駆動され開口端内周の円周縁が前記砥石外周面に接
触する中空円筒状のツルアを備えたツルーイング装置
と、非球面形状データに基づいて第1、第2、第3の駆
動手段を制御する制御手段とを備えたものである。
バース送り方向と平行に所定の周波数で砥石に向けて発
光するストロボ装置と、このストロボ装置に対向して設
けられた顕微鏡と、この顕微鏡で前記砥石端部の影像を
テレビカメラを介して拡大像映する受像機とから構成さ
れる砥石形状測定装置を備えたものである。
手段によりワーク支持部と砥石ヘッドを相対的にピッチ
フィード送りし、そして第2の駆動手段によりワーク支
持部と砥石ヘッドをトラバース方向に相対移動させると
同時に第1の駆動手段により支持部と砥石ヘッドを相対
移動させて切込み送りを与えてワークの全面に対して加
工を行う。ツルーイングの際は、第2の駆動手段により
砥石ヘッドの砥石中心とツルーイング装置のツルアの回
転軸心とが一致する位置まで相対移動させ、それぞれを
回転駆動させた状態で第1の駆動手段によりツルアと砥
石を相対移動させて切込み送りを与え、ツルアの円周縁
に砥石外周面が接触した状態でツルーイングを行う。そ
の結果、砥石外周面は砥石中心から均一な半径を持った
球面状に高精度にツルーイングされる。
径を測定する場合に、回転駆動された砥石を第1の駆動
手段により移動させ、ストロボ装置と顕微鏡が対向する
位置で、砥石の左右端部がそれぞれ受像機の画面上の中
心線に接する位置で位置決めし、それぞれの切込み送り
方向の座標値の差を取ることにより砥石径を得る。
図1は本発明の非球面加工装置及びその制御部の全体構
成図、図2はその側面図である。図1及び図2におい
て、10はベッド、11はベッド10上に固定されたワ
ーク用案内台であり、このワーク用案内台11上には、
ワーク用スライドテーブル12がX軸方向(トラバース
送り方向)に移動可能に設置されている。
用案内台11に設置されたサーボモータ13及びこのサ
ーボモータ13により回転される送りねじ13aとによ
ってX軸方向に送り制御される。ワーク用スライドテー
ブル12上には、ワーク支持台14が固定され、このワ
ーク支持台14の前面には真空チャック15が設けら
れ、この真空チャック15によってワークWが保持され
るようになっている。
は、ワーク支持台14に対してX軸方向に離間してツル
ーイング装置16が並列的に固定されている。ツルーイ
ング装置本体16aには、ツルア軸17がX軸と直角な
Z軸方向と平行な軸線回りに回転可能に支承されてお
り、このツルア軸17は電動モータ18によって回転駆
動される。
(b)、(c)に示すように、ツルア軸17にボルト1
9によって基部21が固定され、この基部21に形成さ
れた環状突出部21aの先端に中空円筒状のツルア20
が固着されている。ツルーイング時はツルア20の回転
軸心P上を砥石中心Oが移動するように切込み送り制御
することによって、ツルア20の開口端内周の円周縁2
0aが後述する砥石28の外周面に線接触で接触し、砥
石28の外周面を高精度に球面状にツルーイングする。
内周にテーパ部あるいはアール部を設けても良く、テー
パ部あるいはアール部とした場合、砥石28の外周面と
は線接触あるいは面接触し、この場合、上記のように開
口端内周の円周縁20aがいわゆるピン角のものに比べ
て、ツルーイングによるツルア20の摩耗量が少なくな
る。
台11の右方向においてベッド10上に固定された砥石
用案内台であり、この砥石用案内台22上には、砥石ス
ライドテーブル23がX軸と直角なZ軸方向(切込み送
り方向)に移動可能に設置されている。砥石用スライド
テーブル23は、砥石用案内台22に設置したサーボモ
ータ24及びこのサーボモータ24により回転される送
りねじ24aとによってZ軸方向に送り制御される。
25が鉛直に設置されており、このコラム25の工作物
Wと対向する側面には砥石ヘッド26が鉛直なY軸方向
(ピッチフィード送り方向)に移動可能に設置されてい
る。砥石ヘッド26は、コラム25上に設置されたサー
ボモータ27及びサーボモータ27により回転される送
りねじ(図示せず)とによってY軸方向に送り制御され
る。
石28が前記ツルア20の回転軸線と直交する鉛直軸線
回りに回転可能に軸支され、この砥石28は電動モータ
29によって回転駆動される。なお、図1、図2におい
て、30は砥石ヘッド26にワイヤ等を介して連結され
たカウンタバランスである。
方向に、ストロボ装置31と顕微鏡32が対向して設置
されている。ストロボ装置31は所定の周波数で発光す
る光源、発光された光を反射する反射鏡、光を集光する
集光レンズ等から構成され、旋回駆動装置33によって
X軸に平行な軸線回りに90°旋回されるようになって
おり、通常は図1、図2に示すように水平状態に保持さ
れ、測定時には90°旋回され、図4の一点鎖線に示す
位置に位置決めされる。
を受像機34に像映するテレビカメラ35とともに支持
フレーム36に固定されており、この支持フレーム36
は流体圧シリンダ37のピストンロッド(図示せず)に
固定されており、この流体圧シリンダ37の作動によっ
て顕微鏡32及びテレビカメラ35はX軸方向に進退さ
れる。
と、受像機34とで砥石形状測定装置が構成される。図
1において、38は非球面加工装置全体を制御し、管理
する数値制御装置であり、操作盤39と、測定プログラ
ム並びに加工プログラムが記憶されたメモリ40と、砥
石半径Rの補正データを入力することにより非回転対称
非球面形状データ(X、Y、Z)を算出して出力する自
動プログラミング装置41とが接続されている。
グラムおよび形状データに基づいて数値制御装置38か
ら出力される駆動指令信号により、それぞれのサーボモ
ータ13、24、27を駆動する駆動回路42〜44が
接続されている。上記構成において、サーボモータ13
は第1の駆動手段を、サーボモータ24は第2の駆動手
段を、サーボモータ27は第3の駆動手段を、ワーク支
持台14及び真空チャック15は支持部を、数値制御装
置38は制御手段をそれぞれ構成する。
ログラミング装置41により算出されるワークWの加工
ポイントから砥石半径R離間した面、つまり、砥石中心
Oの軌跡であり、砥石28の外周面が球面状であるた
め、ワークWの加工ポイントに対して砥石中心Oが常に
法線方向に位置して加工が行われることとなる。次に、
上記のように構成された本実施例の動作について説明す
る。
ず、加工プログラムにしたがい数値制御装置38を動作
させることにより、形状データ(X、Y、Z)に応じた
トラバース駆動指令信号を駆動回路42を介してサーボ
モータ13に加え、これによりワークWを含めたワーク
用スライドテーブル12をX軸方向に移動させて、ワー
クWを加工開始位置に移動させる。この状態で、数値制
御装置30から切込み駆動指令信号を駆動回路43を介
してサーボモータ24に加えることにより、砥石ヘッド
26を含めた砥石用スライドテーブル23をZ軸方向に
切込み送りさせ(図5参照)、そして、X軸とZ軸の同
時2軸制御により、図6の実線矢印に示すように、ワー
クWをX軸方向にワンパス加工する。
了すると、加工プログラムと形状データに基づき数値制
御装置38からピッチフィード駆動指令信号を駆動回路
44を介してサーボモータ27に加えることにより、図
6の点線矢印に示すように、砥石ヘッド26をY軸方向
に1ピッチ分移動する。砥石ヘッド26のY軸方向の1
ピッチ送りが終了した後は、再び上述のX軸とZ軸の同
時2軸制御を行うことにより、ワークWをワンパス加工
する。
ワークWの全面を形状データに応じて非球面に加工す
る。上記実施例において用いた加工方法つまり、同時2
軸制御(X軸、Z軸)でワンパス加工を行い、加工後、
Y軸を1ピッチ移動させるということの繰り返しでワー
クWの全面を加工する方法では、3軸のうちY軸のみス
ライド精度の異なる軸受を用いた場合(例えば、X軸、
Y軸が静圧軸受、Y軸がころがり軸受とした場合)のス
ライド精度の相違による誤差(例えば、Y軸の追従遅れ
等による誤差)が加工中に生じることがないため、精度
の良い加工を行うことができる。
御(X軸、Y軸、Z軸)による加工も可能である。ただ
し、この場合、スライド精度の相違による誤差を生じさ
せないため、3軸とも同じ精度の軸受を用いることが望
ましく、例えば、3軸とも静圧軸受を用いると、精度の
良い加工を行うことができる。ワークWの加工が終了し
た後は、ワーク用スライドテーブル12を移動させて、
ツルーイング装置16のツルア20の回転軸心Pと砥石
28の砥石中心Oとが一致する位置に移動させる。
動した状態で(ここで、ツルア20の回転速度は砥石2
8の回転速度よりも高速で回転させる。)、砥石用スラ
イドテーブル23を切込み送りすることによって、図3
(a)、(b)、(c)に示すように、ツルア20の開
口端内周の円周縁20aが砥石28の外周面に線接触で
密着し、この状態でツルア20に対して砥石28が所定
量切り込まれることによって、砥石28の外周面が砥石
中心Oから均一な半径Rの球面状に高精度にツルーイン
グされる。
砥石半径Rに対してR補正を行うために、次のようにし
て砥石半径Rを測定する。まず、ストロボ装置31を旋
回駆動装置33により図4に示すように90°旋回し
て、顕微鏡32と対向させる。一方、顕微鏡32は、流
体圧シリンダ37の作動によって測定位置まで前進され
る。
操作盤39を操作することによって、まず、図4に示す
ように砥石28の右端が受像機34画面上の中心線に接
する位置まで砥石用スライドテーブル23をZ軸方向に
手動操作によって移動させて、その位置で砥石用スライ
ドテーブル23を位置決めし、この時のZ軸方向での座
標値を作業者によって読み取る。この時のZ軸方向の座
標値をZ1とする。
定し、この時の座標値Z2とすると、砥石半径RはR=
(Z1−Z2)/2で求めることができる。ここで、ス
トロボ装置32の光源から発光される光の周波数に対し
て砥石28の回転の周波数を整数倍とすることにより、
正確な砥石28の影像が受像機34の画面上に像映され
るため、高精度な測定データを得ることができる。
して自動プログラミング装置41に入力することによ
り、形状データ(X、Y、Z)が再計算され、数値制御
装置38に出力され、次の加工はこの新しい形状データ
に基づいて加工が行われる。上記実施例においては、ス
トロボ装置31は、非測定時は、旋回駆動装置33によ
って水平状態に旋回されるようになっているため、ワー
クW、砥石28の交換の際の作業性が向上される。
0に砥石28両端部のZ軸方向の座標値Z1、Z2を順
次記憶し、この座標値Z1、Z2から砥石半径Rを算出
し、算出された砥石半径Rから形状データ(X、Y、
Z)を再計算し、数値制御装置38に出力するといった
行程を自動で行うようにしても良い。その場合、自動測
定プログラム、砥石半径演算プログラム、形状データ演
算プログラムを格納したメモリを用いれば可能である。
のに限定されず、請求項に記載した範囲を逸脱しない限
り、種々の変形が可能である。
置は、請求項1に記載された発明によると、研削加工用
の砥石の外周面を球面状としたので、加工時の工具R補
正を容易に行うことができるようになった。また、開口
端内周の円周縁で砥石外周面と密着する中空円筒状の環
状突出部を有するツルアを砥石の回転軸心と直交する軸
線回りを回転させるとともにツルアの回転軸心上を砥石
中心が移動するようにして砥石の外周面を球面状にツル
ーイングするようにしたので、容易にかつ高精度に球面
ツルーイングができ、ツルアの駆動機構が複雑になら
ず、コストダウンが図れる。
と、簡単な構成でかつ回転中の砥石径つまり加工時の砥
石径を高精度に測定することができ、この測定データに
基づいて加工データが作成されるため、高精度な非球面
加工を行うことができる。
構成図である。
である。
である。
状態を示す側面図である。
説明図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 ワークに三次元の非回転対称非球面を円
盤状砥石により加工する非球面加工装置であって、ワー
クを支持するワーク支持部と、回転駆動され外周面が球
面状の砥石を有する砥石ヘッドと、前記ワークと砥石と
が互いに接離する切込み送り方向に前記ワーク支持部と
砥石ヘッドを相対移動させる第1の駆動手段と、前記切
込み送り方向と直角なトラバース送り方向に前記支持部
と砥石ヘッドを相対移動させる第2の駆動手段と、前記
トラバース送り方向及び前記切込み送り方向とに直角な
ピッチフィード送り方向に前記支持部と砥石ヘッドを相
対移動させる第3の駆動手段と、前記ワークに対して前
記トラバース送り方向に離間して並列的に設けられ前記
第2の駆動手段によって移動され、前記砥石中心を通り
前記砥石の回転軸線と直交する軸線回りに回転駆動され
開口端内周の円周縁が前記砥石外周面に接触する中空円
筒状のツルアを備えたツルーイング装置と、非球面形状
データに基づいて第1、第2、第3の駆動手段を制御す
る制御手段とを備えたことを特徴とする非球面加工装
置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の非球面加工装置におい
て、前記トラバース送り方向と平行に所定の周波数で前
記砥石に向けて発光するストロボ装置と、このストロボ
装置に対向して設けられた顕微鏡と、この顕微鏡で前記
砥石端部の影像をテレビカメラを介して拡大像映する受
像機とから構成される砥石形状測定装置を備えたことを
特徴とする非球面加工装置。
Priority Applications (3)
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JP9260994A JP3598534B2 (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 非球面加工装置 |
US08/429,639 US5711696A (en) | 1994-04-28 | 1995-04-27 | Apparatus for machining a workpiece to non-revolute symmetric and aspherical surface |
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JP3598534B2 JP3598534B2 (ja) | 2004-12-08 |
Family
ID=14059184
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP9260994A Expired - Fee Related JP3598534B2 (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 非球面加工装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
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GB (1) | GB2288758B (ja) |
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