JPS61265257A - 精密曲面加工法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、プラスチックレンズなどの金型の高精度鏡面
加工、セラミックやガラスなどの硬脆性材料の曲面の鏡
面加工及び各種金型の自由曲面の鏡面加工などを行なう
精密曲面加工法に関するものである。

従来の技術 従来、プラスチックレンズなどの金型の高精度鏡面加工
を行なうには、ＣＮＣ旋盤やカーブゼネレータなどによ
り形状の切削、研削加工を行ない、然る後、レンズ研磨
機や手作業により鏡面加工を行ない仕上げている。また
プラスチックレンズ金型の特殊な加工方法として超精密
ダイヤモンド旋盤を用いて形状と同時に鏡面加工を実現
する加工方法がある。またセラミックやガラスなどの硬
脆性材料の曲面の鏡面加工を行なうには、高速高精度回
転させたダイヤモンド砥石を所望加工形状に沿って移動
させて形状の加工を行ない、更に鏡面に加工している（
上田ほか、昭和５９年年度様学会秋季大会学術講演会論
文集、Ｐ９１）。また金型加工などの自由曲面の加工は
、ＣＮＣフライス盤やＣＮＣ放電加工機などによって行
なっている。

ＣＮＣフライス盤、ＣＮＣ放電加工機での金型等の形状
加工は所望加工形状データに基づきＣＮＣ位置決めの機
構によって高速厄転させた工具による切削や研削、或は
放電加工によって行なう。これらの方法では加工された
面は表面粗さが数ミクロンあシ鏡面ではない。また形状
精度についても、これらの加工方法が定位置切込み加工
方式であり、加工精度は加工機械の精度に一致するので
、通常の機械構成では数ミクロンのオーダーが限度であ
る。そのため鏡面に仕上げるだめには仕上げ加工が必要
である。その仕上加工は多くの場合作業者の手による研
磨加工であり、形状を三次元測定機、或は投影検査機な
どにより精度チェックしながら行っている。この手作業
に代えて曲面用自動研磨装置（宮沢伸−１「精密機械」
、ｖｏｌ　５０　、　Ａ７　。

Ｐ４Ｏ１０，１９８４年）が提案されている。この曲面
用自動研磨装置はばねや空圧シリンダのような簡単な機
構によって一方向に一定圧力で支持されながら公転運動
を行なう工具を工作物表面に接触させた時、表面の傾き
角にほぼ比例して生じる加圧方向の変位を情報源として
、工具の姿勢を工作物表面の法線ζ一致するよう制御す
るようになっている。また磁力を用いて加工工具を加工
面に応じて一定圧で吸引させて研磨する曲面の自動研磨
加工方法（国技ほか、昭和６０年年度様学会春季大会学
術講演会論文集、Ｐ２Ｓ５）も提案されている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、前記従来の技術には次のような問題点が
ある。第１に、切削、研削による加工だけでは加工面の
表面粗さが粗く、ミクロンオーダーであり、形状精度も
やはりミクロンオーダーであり、サブミクロンの精度を
実現するために手作業で研磨加工を行なうと作業者の熟
練を要し、作の場合、表面粗さ及び形状精度はサブミク
ロン以下で鏡面加工を実現することができるが、工具送
りマークが残るなどの問題があり、いずれも最終の仕上
げが必要である。第２に、上記第１に示した問題により
仕上げ研磨加工は表面粗さを数１０ナノメータオーダの
加工が実現されるが、その加工のために形状を前加工面
以上にすることができないばかりかそれ以下にすること
が多い。第３に曲面の自動研磨方法の例については、前
加工面に沿って研磨工具の姿勢が制御されるため、前加
工面の形状そのｉｔに加工される。以上述べたように従
来技術ではサブミクロンオーダーの自由曲面の鏡面加工
は困難である。

そこで、本発明は、前記従来技術の問題を解決し、被加
工材の自由曲面の形状創成加工を行なうと共に鏡面加工
を容易に、且つ確実に実現することができるようにした
精密曲面加工法を提供しようとするものである。

問題点を解決するための手段 そして上記問題点を解決するための本発明の技術的な手
段は、ポリッシャを備えた回転軸の軸心を調整機構によ
り被加工材の所望加工形状の各点における法線方向に一
致させ、これら回転軸及びポリッシャを回転させると共
にポリッシャを定圧機構により被加工材の加工面に一定
圧力で当てながら被加工材の所望形状加工と鏡面加工を
行なうものである。

作　　用 前記本発明の技術手段による作用は次のようになる。ポ
リッシャを調整機構により被加工材の所望加工形状に基
いて加工面の法線方向に高精度に一致させ、定圧機構に
より各点においてポリッシャの被加工材に対する定圧加
工を行なうことにより各種金型材料や脆性材料のあらゆ
る自由曲面の創成形状と鏡面加工を高精度で同時に実現
することができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。先ず本発明に用いる精密曲面加工装置を第１図に基
づいて説明する。保持枠１に回転軸であるスピンドル軸
２が回転可能に、且つ軸方向に移動可能に支持され、ス
ピンドル軸２の突出部先端にポリッシャ３が取付けられ
ている。スピンドル軸２の基端拡大部４と保持枠１の先
端内面とに定圧機構として圧縮ばね５が介在され、この
圧縮ばね５がやや圧縮された状態でスピンドル軸２及び
ポリッシャ３を保持している。保持枠１にはモータ６が
取付けられ、このモータ６の出力軸７にはスピンドル軸
２を回転させるだめのキャプスタン８が取付けられてい
る。スピンドル軸２は被加工材９の所望加工面９ａの形
状の任意の点Ｐにおける法線方向（図示例では鉛直方向
から角度θ方向）に調整機構１ｏにより軸心が一致され
る。

即ち、保持枠１の回転軸（図示せず）が枠体１１に回転
可能に支持され、この回転軸が枠体１１内に設けられた
ピニオン、ラックなどの回転機構（図示せず）により回
転されるようになっている。

次に本発明の加工法について説明する。先ず調整機構１
０によりスピンドル軸２の軸心を被加工材９の所望加工
形状９ａのＰ点における法線方向に一致させる。次に加
工装置全体を被加工材９側に移動させ、ポリッシャ３を
被加工材９の前加工面９ｂに抑圧状態で当てて圧縮ばね
６を解放させるようにする。この状態でモータｅの駆動
によりキャプスタン８を介してスピンドル軸２及びポリ
ッシャ３を回転させて被加工材９を加工するが、その加
工順序を第２図（、）、　（ｂ）、　（Ｃ）に示すＰ点
の拡大図に基いて説明する。第２図（、）は加工前の状
態を示し、この被加工材９の前加工面９ｂは所望加工面
９ａの形状に対して偏差がある。而して前記のようにス
ピンドル軸２及びポリッシャ３を回転させ、砥粒（ダイ
ヤモンド等の微細なもの）を介して被加工材９の加工を
行なう。第２図（ｂ）は加工が進行した状態を示し、こ
の状態では、形状創成を行うために砥粒１２は粒径が大
きいものを用いている。第２図（Ｃ）は形状創成が終了
し、加工面に生じているスクラッチ１３を除去するため
に、更に微細な砥粒１４を用いて加工を行なっている状
態を示している。この間、ポリッシャ３及びスピンドル
軸２は圧縮ばね５の弾性に抗して自重により降下し、定
圧で被加工材９の加工を行なうことができる。このよう
にして被加工材９の形状創成加工を行なうと同時に鏡面
仕上げ加工を行なう。

以下、同様にして各点の形状創成加工と鏡面加工を順次
行なうことができる。

発明の効果 以上の説明より明らかなように本発明によれば、ポリッ
シャを備えた回転軸の軸心を調整機構により被加工材の
所望加工形状の各点における法線方向に一致させ、これ
ら回転軸及びポリッシャを回転させると共にポリッシャ
を定圧機構により被加工材の加工面に一定圧力で当てな
がら被加工材の加工を行なうようにしている。従って自
由曲面の鏡面加工を形状創成加工と同時に行なうことが
できる。特にプラスチックレンズの成型金型や硬脆性材
料であるセラミックやガラスのレンズ等の高精度鏡面加
工等においてその効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いる精密曲面加工装置の一例を示す
一部破断正面図、第２図（、）乃至（、）は本発明の精
密曲面加工法の一実施例を示す説明図である。 １・・・・・・保持枠、２・・・・・・スピンドル軸、
３・・・・・・ポリッシャ、６・・・・・・圧縮ばね（
定圧機構）、６・・・・・・モータ、８・・・・・・キ
ャプスタン、９・・・・・・被加工材、９ａ・・・・・
・所望加工面、９ｂ・・・・・・前加工面、１０・・・
・・・調整機構。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　棄１か１名２
−一一又と・：／ド・・ルＩ由 ３−　不゛ηッ／ヤ ５／ｉ幻１功（が鼻祷］ ６−″モータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ポリッシャを備えた回転軸の軸心を調整機構により被加
   工材の所望加工形状の各点における法線方向に一致させ
   、これら回転軸及びポリッシャを回転させると共にポリ
   ッシャを定圧機構により被加工材の加工面に一定圧力で
   当てながら被加工材の所望形状加工と鏡面加工を行なう
   ことを特徴とする精密曲面加工法。