JPH11309602A

JPH11309602A - 非軸対称非球面の加工方法

Info

Publication number: JPH11309602A
Application number: JP13255698A
Authority: JP
Inventors: Shinya Nakazato; 晋也中里; Kazumi Osono; 和美大園; Hisayoshi Sakaki; 久佳坂木; Masaki Tagami; 正喜田上
Original assignee: Seibu Electric and Machinery Co Ltd
Current assignee: Seibu Electric and Machinery Co Ltd
Priority date: 1998-04-28
Filing date: 1998-04-28
Publication date: 1999-11-09
Anticipated expiration: 2018-04-28
Also published as: JP3426132B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は，ＮＣ加工機を用いて，短時間に且
つ高精度に非軸対称非球面を加工することのできる加工
方法を提供する。【解決手段】加工の際には主軸台５を載置したＺ軸テ
ーブル３は移動しないように固定される。主軸台５のチ
ャック８には工作物９が取り付けられ，工作物９はスピ
ンドルモータによって主軸回りに回転する。一方，バイ
ト１５を保持したスライドはＮＣ制御装置によってＺ軸
方向に往復運動する。また，スライドを載置したＸ軸テ
ーブル４はＸ軸方向に往復運動する。スライド及びＸ軸
テーブル４の往復運動は工作物９の回転に同期して行わ
れると共に，スライド及びＸ軸テーブル４はお互いに同
期して往復運動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は，ＮＣ加工機を用
いて工作物を切削加工することによってメガネレンズ等
の非軸対称非球面を加工する加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学デバイスや情報機器デバイス等に
は，種々の種類の光学レンズが組み込まれている。光学
レンズは一般に軸対称非球面をしており，ガラスの表面
を成形又は加工し，仕上げとして研磨装置で研磨して製
作される。軸対称非球面を製作するための研磨装置とし
ては，従来から種々のものが開発されている。例えば，
「非球面創成研磨に関する研究」（鈴木浩文他２名，精
密工学会誌，１９９３年１０月，第１３１〜１３６頁）
という論文に記載された，微小な回転工具を有する研磨
ヘッドを備えた５軸駆動の研磨装置がある。該研磨装置
は，工具として微小な球状のポリウレタン工具を用い，
工具回転軸を加工面上の加工点における法線方向に対し
て常に一定の角度を保つように配置し，定圧制御機構を
付加することにより単一加工痕形状が得られるように構
成したものである。上記研磨装置は，面粗度を向上する
ための装置であり，仕上げ加工に向くという利点がある
ものの，加工物の形状を創成することは不可能である。
しかも，工作物の回転速度が最大数十ｒｐｍであり，研
磨速度が遅いという問題がある。

【０００３】これに対して，非軸対称非球面，例えば，
境目のない遠近両用メガネで知られている累積焦点メガ
ネレンズ等のような非軸対称非球面を製作するための装
置や方法についても，従来から種々のものが開発されて
きた。たとえば，非軸対称非球面を研磨して製作する方
法として，特開平８−１９２３４８号公報に記載された
研削研磨方法がある。該研削研磨方法は，位置が固定さ
れた工作物を，Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸の方向の位置を制御
することによって位置制御がなされる砥石を回転させて
研削する第１の工程と，第１の工程を終えた前記工作物
を，研磨剤としてダイヤモンドペーストを使用し，前記
砥石と略同サイズとされ且つ前記位置制御と同様に位置
制御されるポリッシャを回転させて研磨する第２の工程
と，第２の工程を終えた前記工作物を，前記砥石と同サ
イズとされ且つ前記位置制御と同様に位置制御される電
極と共に，微細砥粒を分散，帯電させたコロイド溶液中
に浸し，該電極を回転させ，該電極周辺に形成される該
微細砥粒の凝集層を前記工作物に接触させて研磨する第
３の工程とからなるものである。

【０００４】また，非軸対称非球面を製作する場合，一
般には，たとえば，非球面研削機のような砥石スピンド
ルを有する小型マシニングセンターが使用されている。
非球面研削機１７は，図８に示すように，ガラス又はプ
ラスチック製の工作物１８を把持する主軸台１９を搭載
したＸ軸テーブル２０と，砥石や切削工具（例えば，フ
ライカッター）等の刃物２１が回転可能に取り付けられ
る砥石スピンドル２５及びコラム２２を搭載したＺ軸テ
ーブル２４とを有するものである。ここで，工作物１８
は主軸台１９の主軸２３（Ｃ軸）回りに回転し，Ｘ軸テ
ーブル２０は主軸２３と直交する方向即ちＸ軸方向に移
動可能であり，Ｚ軸テーブル２４は主軸２３の軸方向即
ちＺ軸方向に移動可能であり，刃物２１は砥石スピンド
ル２５の上下方向の軸即ちＹ軸の回りに回転する。

【０００５】非球面研削機１７において，工作物１８
は，次のような方法で非軸対称非球面形状に加工され
る。刃物としての砥石２１はＹ軸方向への移動を停止さ
れ，砥石２１をＹ軸回りに回転させる。ＮＣ制御により
Ｃ軸の回転即ち工作物１８の回転に同期させてＺ軸テー
ブル２４をＺ軸方向に往復運動させながら，砥石２１で
工作物１８の端面を研削加工する。また，工作物１８の
回転に同期させてＸ軸テーブル２０をＸ軸方向に往復運
動させながら，Ｘ軸テーブル２０及びＺ軸テーブル２４
の往復運動ストロークを徐々に小さくして，工作物１８
の外径側から中心に向かって加工する。

【０００６】しかしながら，上記特開平８−１９２３４
８号公報に記載された研削研磨方法及び上記の非球面研
削機１７を使用した研削方法は，いずれにしても，研磨
による方法であるから，加工速度が遅く，加工に長時間
を要するという問題がある。特に，非球面研削機１７
は，砥石スピンドル２５及びコラム２２を搭載したＺ軸
テーブル２４の重量が大きいので，工作物１８の回転に
同期させてＺ軸テーブル２４をＺ軸方向に往復運動させ
る際に，Ｚ軸テーブル２４は慣性力が大きすぎて迅速に
応答することができず，追従遅れを生じる。このため，
サーボゲインを大きくして対応しているが，工作物１８
の回転軸である主軸２３の回転速度を大きくすることに
は限界があり，最大でも１００ｒｐｍが限度であるか
ら，加工速度を上げることができず，結果として加工時
間が長くなってしまうという問題があった。

【０００７】また，非球面研削機１７は，Ｚ軸テーブル
２４の追従遅れのために，３μｍ程度の象限突起が発生
することがあり，工作物１８を非軸対称非球面形状に加
工するには加工精度が必ずしも十分とはいえなかった。
ここで，象限突起とは，象限の切り換わり目において送
りモータが反転するとき，摩擦，機械のガタ，ロストモ
ーション等により工具先端が指令値どおりに追従でき
ず，その遅れ時間により形状誤差を生ずる現象をいう。

【０００８】ところで，慣性力を小さくして高速往復運
動を可能にしたＮＣ加工機として，従来，ＮＣリード加
工機がある（特開平２−１８０５０３号公報，特開平３
−７３２０２号公報参照）。該ＮＣリード加工機は，Ｖ
ＴＲ用シリンダにテープ走行時のガイドとなるリード形
状等のリード加工を高速で行うために，専用機として開
発されたものである。

【０００９】たとえば，特開平２−１８０５０３号公報
に開示されたＮＣリード加工機２６は，図９及び図１０
に示すように，主軸２７を回転させるスピンドルモータ
２８を組み込んだ主軸台２９，主軸２７の長手方向であ
るＺ軸方向に移動可能なＺ軸テーブル３０，Ｚ軸方向に
直交するＸ軸方向にＺ軸テーブル３０上を移動可能であ
って且つ主軸台２９を載置したＸ軸テーブル３１，主軸
２７の先端に設けられたチャックであるクランプ３２，
クランプ３２に保持される工作物３３と対向する位置に
設置したテーブル３４，テーブル３４に取り付けられた
刃物台装置としてのターナ３５から構成されており，タ
ーナ３５は，テーブル３４に取り付けたサーボモータ３
６，サーボモータ３６の駆動軸と一体構造の回転軸３７
に形成した雄ねじ（図示せず），前記雄ねじに螺合し且
つ回転軸３７の回転運動に応じて往復運動可能なナット
部材（図示せず），該ナット部材に固定され且つ一端に
バイト３８を取り付けたスライド３９，及びテーブル３
４に取り付けたスライドベース４０にスライド３９をＺ
軸方向に移動可能に支持する軸受（図示せず）から構成
されている。

【００１０】ＮＣリード加工機２６は，スライド３９に
取り付けられたバイト３８が主軸台２９に保持した工作
物３３の回転角度に対応して一定ストロークで往復運動
を繰り返すようにプログラムされ，リード加工専用機と
して使用するように構成したものである。リード加工を
行う際には，Ｘ軸テーブル３１の移動を固定し，主軸２
７に保持される工作物３３のサーボモータ２８による回
転に正比例して，テーブル３４に取り付けたＺ軸移動用
サーボモータ３６を作動させている。具体的には，工作
物３３が一回転する毎に，Ｚ軸移動用サーボモータ３６
は前進移動と後退移動を一定ストロークで一度行ってお
り，リニア往復運動と同時に，Ｚ軸テーブル３０は，工
作物３３が一回転する毎に（即ち，リードが１本切削さ
れる毎に），図１１に示すように，工作物３３側へ数拾
μｍの切込みで距離ｐずつ移動し，最終端に達するまで
の長さ（工作物３３の外周面に成形されるリード部の長
手方向の量即ち長さＬ）まで微動移動を繰り返すことに
なる。ＮＣリード加工機２６は，ターナ３５が軽量であ
るがゆえに，工作物３３を１０００ｒｐｍの回転速度で
高速回転させながらリード加工を施すことができるもの
である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記のとおり，非軸対
称非球面を製作するためには，従来から一般に，砥石で
研磨する方法が採られてきた。通常のＮＣ加工機では，
テーブルの慣性力が大きいためにテーブルが高速で追従
できないという理由から，加工物の回転速度も低くな
り，バイトで切削して非軸対称非球面を製作することは
困難であると考えられてきた。

【００１２】しかしながら，研磨による方法は加工に長
時間を要するという問題があることから，非軸対称非球
面を短時間で製作することが求められていた。そこで，
本願発明は，非軸対称非球面を切削加工によって製作で
きるようにすることを課題とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
課題を解決することであり，ＮＣリード加工機が有する
慣性力の小さい高速往復運動性能に着目し，ＮＣリード
加工機を利用してレンズ等の工作物に対して非軸対称非
球面を精度よく加工するものであり，従来からリード加
工のための専用機として使用されてきたＮＣリード加工
機を応用して，累積焦点メガネレンズ等のような非軸対
称非球面を精度よく短時間で高速加工することができる
非軸対称非球面の加工方法を提供することである。

【００１４】この発明は，主軸を回転させるモータを組
み込んだ主軸台，前記主軸台を載置し且つ前記主軸の長
手方向であるＺ軸方向に移動可能なＺ軸テーブル，前記
主軸の先端に保持される工作物と対向する位置に設置さ
れ且つ前記Ｚ軸方向に直交するＸ軸方向に移動可能なＸ
軸テーブル，及び前記Ｘ軸テーブルに載置されたターナ
を備え，前記ターナは一端にバイトを取り付けるスライ
ドと前記スライドを前記Ｚ軸方向に往復運動させる駆動
装置とからなるＮＣ加工機を用いて前記工作物に加工を
行なう加工方法において，前記Ｚ軸テーブルの動きを停
止し，前記工作物の回転と同期して前記スライドを前記
Ｚ軸方向に往復運動させると共に前記Ｘ軸テーブルを前
記Ｘ軸方向に往復運動させながら，前記バイトで円を描
く軌跡で前記工作物の端面を加工する第一工程と，前記
第一工程に続いて前記工作物の回転と同期して前記Ｘ軸
テーブルを前記Ｘ軸方向に微小距離だけ移動させる第二
工程とからなり，前記第一工程と前記第二工程とを繰り
返しながら前記工作物の端面を同心円状に加工すること
を特徴とする非軸対称非球面の加工方法に関する。

【００１５】この非軸対称非球面の加工方法において，
前記スライド及び前記Ｘ軸テーブルは前記往復運動のス
トロークを徐々に小さくしつつ，前記バイトを前記工作
物の外側から中心に向かって移動するものである。

【００１６】前記駆動装置は前記Ｘ軸テーブルに取り付
けられたサーボモータと前記スライドを前記Ｚ軸方向に
移動可能に支持する軸受を備えており，前記スライドは
前記サーボモータの駆動軸と一体構造の回転軸に形成し
た雄ねじに螺合するナット部材に固定され且つ前記回転
軸の回転運動に応じて往復運動するものである。

【００１７】この非軸対称非球面の加工方法は，従来，
リード加工のための専用機であったＮＣリード加工機を
応用して非軸対称非球面を創成する加工方法であり，Ｎ
Ｃリード加工機がもつＺ軸方向の慣性力の小さい高速往
復運動性能を保持しつつ，非軸対称非球面の加工に適合
するようにＮＣリード加工機の構成を一部変更し，その
構成変更したＮＣ加工機によって，非軸対称非球面をバ
イトで高精度に且つ迅速に切削加工するものである。即
ち，ＮＣリード加工機において，主軸台を載置したＸ軸
テーブルに代えて，主軸台よりも軽量のターナを載置し
たＸ軸テーブルを採用することにより，Ｘ軸方向の慣性
力をＮＣリード加工機よりも小さくして，非軸対称非球
面の加工に対応できるようにしたものである。

【００１８】非軸対称非球面を加工するため，このＮＣ
加工機は，切削しようとする非軸対称非球面の数値デー
タを予め記憶装置に記憶しており，その数値データに基
づいてＮＣ制御装置の働きで工作物に加工が施される。
加工の際には，主軸台を載置したＺ軸テーブルは移動し
ないように固定される。主軸台のクランプには工作物が
取り付けられ，工作物はスピンドルモータによって主軸
回り（Ｃ軸回り）に回転する。一方，バイトを保持した
スライドはＮＣ制御装置によってＺ軸方向に往復運動す
る。また，スライドを載置したＸ軸テーブルはＸ軸方向
に往復運動する。スライド及びＸ軸テーブルの往復運動
は工作物の回転に同期して行われるとともに，スライド
及びＸ軸テーブルはお互いに同期して往復運動する。

【００１９】非軸対称非球面として，工作物の回転角度
に応じて曲率が大，小，大，小のように変化しているも
のを想定する。この種の非軸対称非球面を加工する場合
について説明する。工作物は一回転する間に曲率がたと
えば９０度毎に変化する場合，バイトの中心は曲率の変
化に応じてＸ軸方向に微小距離だけ移動すると同時にＺ
軸方向にも微小距離だけ移動する。即ち，バイトの中心
は，Ｘ軸方向に微小距離△ｌだけ移動すると同時にＺ軸
方向に微小距離△ｈだけ移動すると曲率が大きくなり，
Ｘ軸方向に微小距離−△ｌだけ移動すると同時に，Ｚ軸
方向に微小距離−△ｈだけ移動すると曲率が小さくな
る。このようにして，工作物が一回転する間に，スライ
ドはＺ軸方向に往復運動し，かつＸ軸テーブルはＸ軸方
向に往復運動する。そして，工作物が一回転する毎にＸ
軸テーブルを中心に向かって微小距離△ｒずつ移動させ
ながら加工を続けることにより，非軸対称非球面が加工
される。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
による非軸対称非球面の加工方法の実施例を説明する。
まず，図１，図２及び図３を参照して，この発明による
非軸対称非球面の加工方法を実施する際に用いられるＮ
Ｃ加工機について説明する。図１はこの発明による非軸
対称非球面の加工方法に使用されるＮＣ加工機を示す概
略図，図２は図１に示すＮＣ加工機の側面図，及び図３
は図１に示すＮＣ加工機の平面図である。

【００２１】この発明による非軸対称非球面の加工方法
を達成できるＮＣ加工機１は，主軸Ｃの長手方向である
Ｚ軸方向に移動可能なＺ軸テーブル３と，Ｚ軸方向に直
交するＸ軸方向に移動可能なＸ軸テーブル４とがベース
２に並べて載置されたものである。Ｚ軸テーブル３には
主軸台５が載置され，Ｚ軸テーブル３はベース２に取り
付けられたサーボモータ６によって駆動され，Ｚ軸方向
に往復運動することができる。また，主軸台５には主軸
Ｃを回転させるモータ，特に，スピンドルモータ７が組
み込まれている。主軸Ｃの先端にはチャック８が設けら
れており，チャック８には工作物９が保持される。

【００２２】一方，Ｘ軸テーブル４は工作物９と対向す
る位置に設置され，サーボモータ１０によって駆動さ
れ，Ｘ軸方向に移動可能である。また，Ｘ軸テーブル４
にはターナ１１が載置されている。ターナ１１は，Ｚ軸
方向に往復運動し得るスライド１２と，スライド１２を
駆動する駆動装置とからなるものである。スライド１２
は先端部にバイトホルダ１６を有しており，バイトホル
ダ１６にはバイト１５が取り付けられる。また，駆動装
置はＸ軸テーブル４に取り付けられたスライドベース１
３上に載置されたサーボモータ１４と，スライド１２を
Ｚ軸方向に移動可能に支持する軸受（図示せず）を備え
ている。スライド１２はサーボモータ１４の駆動軸と一
体構造の回転軸に形成した雄ねじ（図示せず）に螺合す
るナット部材（図示せず）に固定されており，回転軸の
回転運動に応じて往復運動することができる。

【００２３】非軸対称非球面の加工の際には，主軸台５
を載置したＺ軸テーブル３は動かないように固定され
る。また，工作物９は主軸台５の主軸（Ｃ軸）の先端に
設けられたチャック８によって保持され，スピンドルモ
ータ７によってＣ軸回りに５００ｒｐｍの回転速度で高
速回転する。工作物９としては，プラスチック材や非金
属が好適である。一方，スライド１２の先端に取り付け
られたバイト１５は，スライド１２の往復運動に伴って
Ｚ軸方向に往復運動するとともに，Ｘ軸テーブル４と一
緒にＸ軸方向にも往復運動する。

【００２４】ＮＣ加工機１は，スライド１２の重量やタ
ーナ１１を載置したＸ軸テーブル４の重量がそれぞれ，
例えば，図８に示したような従来の非球面研削機１７の
Ｚ軸テーブル２４の重量や主軸台１９を載置したＸ軸テ
ーブル２０の重量に比べてかなり小さいので，慣性力も
小さくなり，高速往復運動が可能となる。即ち，Ｚ軸方
向についてみると，図８の非球面研削機１７では，Ｚ軸
テーブル２４とコラム２２と砥石スピンドル２５をＺ軸
方向に往復運動させなければならず総重量が大きいのに
対して，この発明による非軸対称非球面の加工方法が適
用されるＮＣ加工機１ではスライド１２を往復運動させ
るだけであるから重量が非常に小さくなる。また，Ｘ軸
方向についてみると，非球面研削機１７では主軸台１９
とＸ軸テーブル２０を往復運動させるのに対して，ＮＣ
加工機１ではターナ１１とＸ軸テーブル４を往復運動さ
せる。しかし，ターナ１１の方が主軸台１９に比べて約
半分の重量であるから，ＮＣ加工機１の方が慣性力も小
さく，高速化が可能になる。この実施例では，ＮＣ加工
機１の実数回転数は５００ｒｐｍであるが，Ｘ軸方向の
慣性力をもっと小さくすることができれば，更に実用回
転数を増加することができる。

【００２５】ＮＣ制御のための数値データは，中心から
の距離即ち半径ｒと基準線から測った角度θとで規定す
るポイントにおける工作物の厚さｈで与えられる。即
ち，（ｒ，θ，ｈ）で数値データが記憶装置に記憶され
ている。例えば，工作物の半径を５０ｍｍとした場合，
中心からの距離ｒを０．２ｍｍピッチでとり，３６０度
を３６０分割して１度ずつ角度θをとる。従って，この
場合には，９万ポイントの数値データが記憶される。こ
のようにデータ長が長いため，このＮＣ加工機において
は，データをパソコンからＮＣ制御装置が直接受け取っ
て加工するＤＮＣ運転が行われる。また，これらのポイ
ントとポイントとの間のデータは円弧補間，直線補間等
の補間法によって演算される。

【００２６】切削加工は，上記数値データに基づいて主
軸駆動用のサーボモータ７及びスライド１２駆動用のサ
ーボモータ１４を制御することにより行われるが，刻々
変化する主軸の回転角は高分解能のロータリエンコーダ
（図示せず）によって連続的に検出され，スライド１２
の往復運動によるバイト１５の刻々変わる実際の移動量
はサーボモータ１４に設けられたパルスコーダ（図示せ
ず）により連続的に検出され，該検出値はＮＣ制御装置
の記憶情報と比較され，比較情報に基づいてサーボモー
タ７及びサーボモータ１４は制御される。また，Ｘ軸テ
ーブル４の位置もパルスコーダ（図示せず）によって検
出され，Ｘ軸テーブル４駆動用のサーボモータ１０がＮ
Ｃ制御される。

【００２７】次に，この発明による非軸対称非球面の加
工方法について説明する。まず，ラグビーボール形状を
加工する例について説明する。ラグビーボール形状を半
割にして正面から見た図が図４（Ａ）である。このラグ
ビーボール形状は，Ｘ軸断面を上から見ると，即ちＹ方
向から見ると，図４（Ｂ）のようになり，Ｙ軸断面を横
から見ると，即ちＸ方向から見ると，図４（Ｃ）のよう
になり，Ｘ方向の曲率とＹ方向の曲率が異なる楕円形状
である。また，中心から最外周までの高さは，外周が楕
円の場合には同じ高さＨである。

【００２８】次に，実際のメガネレンズのような形状を
した工作物９を想定すると，素材の外周は円形であり，
これを同心円状に加工する。外周が円形で且つ上記のよ
うなＸ方向の曲率とＹ方向の曲率が異なる工作物の形状
を図４と同様にして表すと，図５のようになる。即ち，
工作物の形状を正面から見た図が図５（Ａ）である。こ
の工作物の形状は，Ｘ軸断面を上から見ると，即ちＹ方
向から見ると，図５（Ｂ）のようになり，また，Ｙ軸断
面を横から見ると，即ちＸ方向から見ると，図５（Ｃ）
のようになり，Ｘ方向の曲率とＹ方向の曲率が異なる楕
円形状である。また，中心から最外周までの高さは，外
周が円の場合，違う高さＨ₁，Ｈ₂となる。

【００２９】次に上記図５（Ｂ）と図５（Ｃ）を同一面
上に重ねて画くと，図５（Ｂ）の断面形状は図６の実線
で画いた断面形状に，図５（Ｃ）の断面形状は図６の破
線で画いた断面形状になる。ここで，実線で画いたＯ₁
を中心とする円及び破線で画いたＯ₂を中心とする円
は，それぞれダイヤモンドバイト１５の先端部の形状を
示している。各々の断面を加工する時のバイト１５の位
置について説明すると，実線で画いた曲面のような曲率
の小さい断面を加工する時のバイト中心はＯ₁であり，
破線で画いた曲面のような曲率の大きい断面を加工する
時のバイト中心はＯ₂となる。

【００３０】工作物９が９０度回転する毎に，大，小，
大，小と変化するような形状を想定する。工作物９が０
度の状態から９０度回転すると，バイト中心は，図６に
示すように，Ｘ軸方向に微小距離△ｌだけ移動すると同
時に，Ｚ軸方向に△ｈだけ移動して大きな曲率の断面に
なるように工作物９を加工する。次に工作物９が更に９
０度回転すると，バイト中心はＸ軸方向に微小距離−△
ｌだけ移動すると同時に，Ｚ軸方向に−△ｈ移動して小
さな曲率の断面になるように工作物９を加工する。そし
て，工作物９が１回転する間に，この往復運動を２回繰
り返す。即ち，工作物９が１回転する間に，バイト１５
を保持したスライド１２はＺ軸方向に所定のストローク
△ｈで往復運動を２回繰り返し，スライド１２の往復運
動と同期して即ち連動して，スライド１２を載置したＸ
軸テーブル４も所定のストローク△ｌで往復運動を２回
繰り返すので，結果として，バイト１５は中心Ｏ₁と中
心Ｏ₂との間を２往復することになる。そして，工作物
９が１回転する毎に，Ｘ軸テーブル４は工作物９の中心
へ向かって微小距離△ｒのピッチずつ移動し，バイト１
５は工作物９の外側から中心に向かって徐々に小さな円
を描くように工作物９の端面は同心円状に加工され，非
軸対称非球面が創成される。

【００３１】ＮＣ加工機１は，従来の非球面研削機１７
と比較して，移動部材の重量が大幅に軽減され，それに
伴う工作物９の回転数を大幅に増加することができるも
のである。それ故，象限切換時の形状誤差も小さくな
り，象限突起はほとんど確認できないほどになった。ま
た，ハイゲイン学習制御やアダプティブ先行制御を適用
すると，その形状誤差を更に小さくすることができ，非
軸対称非球面の加工精度の向上と研削スピードのアップ
を図ることができる。ここで，ハイゲイン学習制御と
は，一定周期で繰り返される指令に対し，サーボモータ
の追従遅れ等に起因する位置偏差がゼロになるように制
御する学習制御と，速度ループゲインの特性改善による
サーボの高剛性を併せ持つ制御であり，アダプティブ先
行制御とは，位置制御ループに，ある係数項を追加する
ことにより，サーボ系の遅れに起因する形状誤差を減少
させる機能を有する制御である。

【００３２】

【発明の効果】この発明による非軸対称非球面の加工方
法は，従来からリード加工のための専用機として使用さ
れてきたＮＣリード加工機を応用して非軸対称非球面を
製作しようとするものであり，切削加工によって，累積
焦点メガネレンズ等のような非軸対称非球面を安価に製
造することができるようになる。

【００３３】また，この発明による非軸対称非球面の加
工方法は，バイトを取り付けたスライドを軽量化して追
従性・応答性を向上させたＮＣ加工機を使用して実施す
るものであるから，従来のように上記非球面研削機にお
いて発生していたような象限突起は発生せず，非軸対称
非球面を高精度で加工することができるようになる。し
かも，スライド及びＸ軸テーブルを高速で往復運動する
ことができるため，主軸の回転速度を上げることがで
き，短時間で工作物を加工することができる。このよう
に，この発明による加工方法によれば，上記非球面研削
機に比べて，短時間で且つ高精度の非軸対称非球面を得
ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による非軸対称非球面の加工方法に使
用されるＮＣ加工機を示す概略図である。

【図２】図１に示すＮＣ加工機の側面図である。

【図３】図１に示すＮＣ加工機の平面図である。

【図４】ラグビーボール形状の説明図である。

【図５】メガネレンズ形状の説明図である。

【図６】メガネレンズ形状を加工するときのバイトの中
心位置と曲率の関係を示す説明図である。

【図７】メガネレンズの曲率について説明する説明図で
ある。

【図８】従来の非球面研削機を示す概略図である。

【図９】ＮＣリード加工機を示す側面図である。

【図１０】図９に示すＮＣリード加工機の平面図であ
る。

【図１１】図９に示すＮＣリード加工機で工作物に対し
てリード加工を施すときの切削状態を説明する概略図で
ある。

【符号の説明】

１ＮＣ加工機３Ｚ軸テーブル４Ｘ軸テーブル５主軸台６サーボモータ７スピンドルモータ９工作物１１ターナ１２スライド１４サーボモータ（駆動装置）１５バイト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田上正喜福岡県古賀市駅東三丁目３番１号西部電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主軸を回転させるモータを組み込んだ主
軸台，前記主軸台を載置し且つ前記主軸の長手方向であ
るＺ軸方向に移動可能なＺ軸テーブル，前記主軸の先端
に保持される工作物と対向する位置に設置され且つ前記
Ｚ軸方向に直交するＸ軸方向に移動可能なＸ軸テーブ
ル，及び前記Ｘ軸テーブルに載置されたターナを備え，
前記ターナは一端にバイトを取り付けるスライドと前記
スライドを前記Ｚ軸方向に往復運動させる駆動装置とか
らなるＮＣ加工機を用いて前記工作物に加工を行なう加
工方法において，前記Ｚ軸テーブルの動きを停止し，前
記工作物の回転と同期して前記スライドを前記Ｚ軸方向
に往復運動させると共に前記Ｘ軸テーブルを前記Ｘ軸方
向に往復運動させつつ前記バイトで円を描く軌跡で前記
工作物の端面を加工する第一工程と，前記第一工程に続
いて前記工作物の回転と同期して前記Ｘ軸テーブルを前
記Ｘ軸方向に微小距離だけ移動させる第二工程とから成
り，前記第一工程と前記第二工程とを繰り返しながら前
記工作物の端面を同心円状に加工することを特徴とする
非軸対称非球面の加工方法。
【請求項２】前記スライド及び前記Ｘ軸テーブルは前
記往復運動のストロークを徐々に小さくしつつ，前記バ
イトを前記工作物の外側から中心に向かって移動させる
請求項１に記載の非軸対称非球面の加工方法。
【請求項３】前記駆動装置は前記Ｘ軸テーブルに取り
付けられたサーボモータと前記スライドを前記Ｚ軸方向
に移動可能に支持する軸受を備えており，前記スライド
は前記サーボモータの駆動軸と一体構造の回転軸に形成
した雄ねじに螺合するナット部材に固定され且つ前記回
転軸の回転運動に応じて往復運動することから成る請求
項１又は２に記載の非軸対称非球面の加工方法。