JPS6219979B2 - - Google Patents
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- JPS6219979B2 JPS6219979B2 JP56078262A JP7826281A JPS6219979B2 JP S6219979 B2 JPS6219979 B2 JP S6219979B2 JP 56078262 A JP56078262 A JP 56078262A JP 7826281 A JP7826281 A JP 7826281A JP S6219979 B2 JPS6219979 B2 JP S6219979B2
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- JP
- Japan
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- interferometer
- machining
- workpiece
- cutting
- tool rest
- Prior art date
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- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 17
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007730 finishing process Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 2
- 241001422033 Thestylus Species 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
- B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
- B23Q15/013—Control or regulation of feed movement
- B23Q15/02—Control or regulation of feed movement according to the instantaneous size and the required size of the workpiece acted upon
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、切削、研削によつて超精密の機械
加工を実施する方法に関するものである。
加工を実施する方法に関するものである。
最近アメリカを中心として、ダイヤモンド単刃
による超精密加工法が次々と紹介され、その加工
精度の高さに驚かされる。これらは主としてレー
ザ兵器、レーザ核融合などに用いられる凹面ない
し、平面金属鏡を目的として開発されてきたが、
より広いニーズが予想され、すべての機械加工の
基礎となることから、わが国でも２、３のメーカ
ーをはじめ、大学研究所で研究が始められてい
る。
による超精密加工法が次々と紹介され、その加工
精度の高さに驚かされる。これらは主としてレー
ザ兵器、レーザ核融合などに用いられる凹面ない
し、平面金属鏡を目的として開発されてきたが、
より広いニーズが予想され、すべての機械加工の
基礎となることから、わが国でも２、３のメーカ
ーをはじめ、大学研究所で研究が始められてい
る。
これまでの超精密加工機は、空気や油の軸受の
採用、スピンドルおよび平面案内の高精度・高剛
性化など、機械要素の高精度化を中心とし、ダイ
ヤモンド単刃加工法の進歩と結合してミクロンか
らサブミクロン加工と呼ばれる精度領域に入り、
さらに一段と高い精度に至るものも多くなつてい
る。
採用、スピンドルおよび平面案内の高精度・高剛
性化など、機械要素の高精度化を中心とし、ダイ
ヤモンド単刃加工法の進歩と結合してミクロンか
らサブミクロン加工と呼ばれる精度領域に入り、
さらに一段と高い精度に至るものも多くなつてい
る。
しかし、これらの加工の精度向上は、ほとん
ど、加工結果の測定と機械加工の繰返しに負つて
いるが、通常その加工結果の測定はオンラインで
行なわれ、オンマシンで測定する場合はまれであ
る。さらに、これらの測定も触針法が中心となつ
ていて、測定圧が１cm2当り10トンにもなることか
ら信頼性にも疑問がもたれる。また、刃先の位置
や切込深さについての自動的な制御を行うことが
望ましいが、そのような制御の付加もほとんど行
われておらず、また、そのような制御を付加する
場合でも、テーブルや刃物台の送りをレーザ干渉
計などで加工物の状態とは独立して制御している
にすぎない。これは部分的なフイードバツクであ
るにとどまり、被加工物を測定して真のフイード
バツク制御を行つているものは未だ発表されてい
ない。
ど、加工結果の測定と機械加工の繰返しに負つて
いるが、通常その加工結果の測定はオンラインで
行なわれ、オンマシンで測定する場合はまれであ
る。さらに、これらの測定も触針法が中心となつ
ていて、測定圧が１cm2当り10トンにもなることか
ら信頼性にも疑問がもたれる。また、刃先の位置
や切込深さについての自動的な制御を行うことが
望ましいが、そのような制御の付加もほとんど行
われておらず、また、そのような制御を付加する
場合でも、テーブルや刃物台の送りをレーザ干渉
計などで加工物の状態とは独立して制御している
にすぎない。これは部分的なフイードバツクであ
るにとどまり、被加工物を測定して真のフイード
バツク制御を行つているものは未だ発表されてい
ない。
この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたも
のであつて、刃先の位置や切込深さを制御して加
工を直接的にインラインで制御することができ、
したがつて、外乱や熱応力歪などの影響を一次的
には受けない制御システムを持つ超精密加工法を
提供することを目的とするものである。
のであつて、刃先の位置や切込深さを制御して加
工を直接的にインラインで制御することができ、
したがつて、外乱や熱応力歪などの影響を一次的
には受けない制御システムを持つ超精密加工法を
提供することを目的とするものである。
この目的に対して、この発明の超精密加工法
は、被加工物上の加工済面を刃物台に取付けた参
照面を有する干渉計により測定し、切込み方向の
刃物台の位置をｌ、前記干渉計の参照面の位置を
ｄ、前記干渉計の前記参照面の前記刃物台からの
突出量をｅとするとき、 ｄ＝ｌ−ｅ が一定となるように刃先の位置を制御することを
特徴としている。
は、被加工物上の加工済面を刃物台に取付けた参
照面を有する干渉計により測定し、切込み方向の
刃物台の位置をｌ、前記干渉計の参照面の位置を
ｄ、前記干渉計の前記参照面の前記刃物台からの
突出量をｅとするとき、 ｄ＝ｌ−ｅ が一定となるように刃先の位置を制御することを
特徴としている。
以下この発明の詳細を正面切削の一実施例を示
す図面について説明する。
す図面について説明する。
第１図、第２図及び第３図において、１は被加
工物であり、主軸に取り付けられて矢印Ａで示す
方向に回転するものとする。２は被加工物の被加
工面である。被加工面２はダイヤモンド単刃４に
よる最後の仕上加工を施そうとするものであつ
て、その最後の仕上加工に先立つ一次加工はずで
に終了しているものとし、かつ、その被加工面２
は後述するダイヤモンド単刃４によつて仕上加工
された仕上加工済みの面２ａと仕上加工前の面２
ｂとから成つているものとする。被加工面２の直
前に刃物台３が位置し、刃物台３は被加工面２に
沿つて（この実施例の場合は被加工面２の半径方
向に）移動可能である。
工物であり、主軸に取り付けられて矢印Ａで示す
方向に回転するものとする。２は被加工物の被加
工面である。被加工面２はダイヤモンド単刃４に
よる最後の仕上加工を施そうとするものであつ
て、その最後の仕上加工に先立つ一次加工はずで
に終了しているものとし、かつ、その被加工面２
は後述するダイヤモンド単刃４によつて仕上加工
された仕上加工済みの面２ａと仕上加工前の面２
ｂとから成つているものとする。被加工面２の直
前に刃物台３が位置し、刃物台３は被加工面２に
沿つて（この実施例の場合は被加工面２の半径方
向に）移動可能である。
刃物台３はダイヤモンド単刃４、干渉測定装置
５及び制御装置６が取り付けられている。ダイヤ
モンド単刃４と干渉測定装置５とは可能な限り接
近して位置させることが望ましいが、実際にはダ
イヤモンド単刃４で切削した場合に生ずる切粉が
干渉測定装置５の動作に障害とならない位置を選
択する。この干渉測定装置５は被加工面２の仕上
加工済の面２ａを測定し、被加工面２に対する刃
物台３の相対的位置を検出して、刃物台３に取り
付けられているダイヤモンド単刃４を所定の位置
に制御するものである。ダイヤモンド単刃４の位
置を制御するためには、制御装置６によつて刃物
台３を進退させるが、或いは刃物台３の全体を移
動させることが周波数応答を悪くする場合には、
ダイヤモンド単刃４のみを刃物台３に対して出し
入れしてもよい。これら、刃物台３またはダイヤ
モンド単刃４の駆動は制御装置６の記憶装置に記
憶されているデータと干渉測定装置５からの入力
データとに基づいて制御装置６が行う。
５及び制御装置６が取り付けられている。ダイヤ
モンド単刃４と干渉測定装置５とは可能な限り接
近して位置させることが望ましいが、実際にはダ
イヤモンド単刃４で切削した場合に生ずる切粉が
干渉測定装置５の動作に障害とならない位置を選
択する。この干渉測定装置５は被加工面２の仕上
加工済の面２ａを測定し、被加工面２に対する刃
物台３の相対的位置を検出して、刃物台３に取り
付けられているダイヤモンド単刃４を所定の位置
に制御するものである。ダイヤモンド単刃４の位
置を制御するためには、制御装置６によつて刃物
台３を進退させるが、或いは刃物台３の全体を移
動させることが周波数応答を悪くする場合には、
ダイヤモンド単刃４のみを刃物台３に対して出し
入れしてもよい。これら、刃物台３またはダイヤ
モンド単刃４の駆動は制御装置６の記憶装置に記
憶されているデータと干渉測定装置５からの入力
データとに基づいて制御装置６が行う。
干渉測定装置５としては、第４図に示す如き等
厚フイゾー干渉計７や第５図に示すマイケルソン
干渉計８、その他任意の測定装置を使用すること
ができる。第４図に示す等厚フイゾー干渉計はミ
ラー９、ハーフミラー１１、参照面１２及び受光
器１３を備えたものであるが、特に、精度を高め
るために、参照面１２を半渡銀して多重干渉を生
じるように構成することが望ましい。また、第５
図に示すマイケルソン干渉計８もミラー９、ハー
フミラー１１、参照面１２、受光器１３及び参照
鏡１４を備えたものであるが、特に、精度を高め
るために、参照鏡１４を含む側の干渉アームに変
調を加え、いわゆるヘテロダイン干渉が行えるよ
うにすることが望ましい。
厚フイゾー干渉計７や第５図に示すマイケルソン
干渉計８、その他任意の測定装置を使用すること
ができる。第４図に示す等厚フイゾー干渉計はミ
ラー９、ハーフミラー１１、参照面１２及び受光
器１３を備えたものであるが、特に、精度を高め
るために、参照面１２を半渡銀して多重干渉を生
じるように構成することが望ましい。また、第５
図に示すマイケルソン干渉計８もミラー９、ハー
フミラー１１、参照面１２、受光器１３及び参照
鏡１４を備えたものであるが、特に、精度を高め
るために、参照鏡１４を含む側の干渉アームに変
調を加え、いわゆるヘテロダイン干渉が行えるよ
うにすることが望ましい。
制御装置６のアクチユエータとしては圧電素
子、磁歪、電磁力等を利用したものを使用するこ
とができ、応答速度、位置分解能、剛性、安定性
などを考慮して選択することになる。
子、磁歪、電磁力等を利用したものを使用するこ
とができ、応答速度、位置分解能、剛性、安定性
などを考慮して選択することになる。
このようにして構成された加工装置を使用して
超精密加工を行う場合は次のようにする。
超精密加工を行う場合は次のようにする。
まず、干渉測定装置５をダイヤモンド単刃４に
よる仕上加工済みの面２ａのうち、たとえば１〜
２周前の位置を検出するようにセツトし、かつ、
ダイヤモンド単刃４と干渉測定装置５との間隔を
１〜２mm程度にセツトして切削を開始する。そし
て、第３図に示す如く、刃物台３の位置（切込深
さ）をｌ、干渉測定装置５の参照面１２の位置を
ｄ、参照面１２の刃物台３からの突出量をεとし
て、 ｄ＝ｌ−ε を一定に保つように、刃物台３全体を出し入れし
て制御する。もし、刃物台３全体を動かすことが
周波数応答を悪くする場合は、ｄの変化に従つて
ダイヤモンド単刃４だけを出し入れしても良いこ
とは前述の通りである。このようにして、すでに
切削した面を測定してこの位置と同じ切込みにな
るようにダイヤモンド刃先を制御することによ
り、超精密の平面を加工することができる。ダイ
ヤモンド単刃４による加工は、被加工面２がすで
に一次加工されたものであるから、十分小さい切
込みで切粉も少なく、かつ、ドライなため、干渉
測定には邪魔にならない。平面でなく、一定の曲
面を切削する場合には前述の１を仕上加工済みの
面２ａに対して所定の差をもつて決定する。
よる仕上加工済みの面２ａのうち、たとえば１〜
２周前の位置を検出するようにセツトし、かつ、
ダイヤモンド単刃４と干渉測定装置５との間隔を
１〜２mm程度にセツトして切削を開始する。そし
て、第３図に示す如く、刃物台３の位置（切込深
さ）をｌ、干渉測定装置５の参照面１２の位置を
ｄ、参照面１２の刃物台３からの突出量をεとし
て、 ｄ＝ｌ−ε を一定に保つように、刃物台３全体を出し入れし
て制御する。もし、刃物台３全体を動かすことが
周波数応答を悪くする場合は、ｄの変化に従つて
ダイヤモンド単刃４だけを出し入れしても良いこ
とは前述の通りである。このようにして、すでに
切削した面を測定してこの位置と同じ切込みにな
るようにダイヤモンド刃先を制御することによ
り、超精密の平面を加工することができる。ダイ
ヤモンド単刃４による加工は、被加工面２がすで
に一次加工されたものであるから、十分小さい切
込みで切粉も少なく、かつ、ドライなため、干渉
測定には邪魔にならない。平面でなく、一定の曲
面を切削する場合には前述の１を仕上加工済みの
面２ａに対して所定の差をもつて決定する。
これらの場合に、干渉測定装置５については、
仕上加工済みの面２ａも一定の粗さをもつている
ので、あまり狭い測定視野ではこの粗さをそのま
ま刃物の先に移すことになつてしまうため、視野
を或程度広くとることによつて粗さの平均化を行
つた方が良い。また、照明光は決らずしもレージ
光に限らず、特に第５図で、ｄを一定に保つ制御
を行う場合などには白色に近い光源で良く、ま
た、小型化のために半導体レーザや発光ダイオー
ドを光源とし、受光素子もフオトダイオードなど
を用いることが有利である。半導体レーザを用い
た場合、それ自身が受光器をかねるSCOOP
（Self Coupled Optical Pickup）とすることも
可能であり、装置の一層の小型化を可能にする。
仕上加工済みの面２ａも一定の粗さをもつている
ので、あまり狭い測定視野ではこの粗さをそのま
ま刃物の先に移すことになつてしまうため、視野
を或程度広くとることによつて粗さの平均化を行
つた方が良い。また、照明光は決らずしもレージ
光に限らず、特に第５図で、ｄを一定に保つ制御
を行う場合などには白色に近い光源で良く、ま
た、小型化のために半導体レーザや発光ダイオー
ドを光源とし、受光素子もフオトダイオードなど
を用いることが有利である。半導体レーザを用い
た場合、それ自身が受光器をかねるSCOOP
（Self Coupled Optical Pickup）とすることも
可能であり、装置の一層の小型化を可能にする。
一般に干渉計は空気ゆらぎや振動などに弱い
が、干渉計をガラスロツドなどにすればこれらが
軽減され、ｄは通常0.1mmより小さくできるた
め、やはりゆらぎの影響はほとんど受けない。
が、干渉計をガラスロツドなどにすればこれらが
軽減され、ｄは通常0.1mmより小さくできるた
め、やはりゆらぎの影響はほとんど受けない。
このように、この発明によれば、被加工物の超
精密加工された面が光学的に鏡面であることを利
用して、刃先の位置や切り込み深さを制御して、
加工を直接的にインラインで制御することがで
き、したがつて、外乱や熱応力歪などの影響を一
次的には受けない制御システムを持つ超精密加工
法を得ることができる。
精密加工された面が光学的に鏡面であることを利
用して、刃先の位置や切り込み深さを制御して、
加工を直接的にインラインで制御することがで
き、したがつて、外乱や熱応力歪などの影響を一
次的には受けない制御システムを持つ超精密加工
法を得ることができる。
第１図は切削部を示す正面説明図、第２図は切
削部の部分拡大正面説明図、第３図は切削部の側
面説明図、第４図は干渉計の一例を示す構成説明
図、第５図は干渉計の他の例を示す構成説明図で
ある。 １……被加工物、２……被加工面、２ａ……仕
上加工済みの面、２ｂ……仕上加工前の面、３…
…刃物台、４……ダイヤモンド単刃、５……干渉
測定装置。
削部の部分拡大正面説明図、第３図は切削部の側
面説明図、第４図は干渉計の一例を示す構成説明
図、第５図は干渉計の他の例を示す構成説明図で
ある。 １……被加工物、２……被加工面、２ａ……仕
上加工済みの面、２ｂ……仕上加工前の面、３…
…刃物台、４……ダイヤモンド単刃、５……干渉
測定装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 被加工物上の加工済面を刃物台に取付けた参
照面を有する干渉計により測定し、切込み方向の
刃物台の位置をｌ、前記干渉計の参照面の位置を
ｄ、前記干渉計の前記参照面の前記刃物台からの
突出量をｅとするとき、 ｄ＝ｌ−ｅ が一定となるように刃先の位置を制御することを
特徴とする超精密加工法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7826281A JPS57194854A (en) | 1981-05-23 | 1981-05-23 | Ultra-precision machining |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7826281A JPS57194854A (en) | 1981-05-23 | 1981-05-23 | Ultra-precision machining |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57194854A JPS57194854A (en) | 1982-11-30 |
| JPS6219979B2 true JPS6219979B2 (ja) | 1987-05-01 |
Family
ID=13657062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7826281A Granted JPS57194854A (en) | 1981-05-23 | 1981-05-23 | Ultra-precision machining |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57194854A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0194240U (ja) * | 1987-12-16 | 1989-06-21 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59142045A (ja) * | 1983-01-31 | 1984-08-15 | Hitachi Ltd | 数値制御工作機械 |
| JPS62102954A (ja) * | 1985-10-30 | 1987-05-13 | Toshiba Mach Co Ltd | 工作機械のキヤリブレ−タ付きアタツチメント |
| JPH0729258B2 (ja) * | 1987-03-04 | 1995-04-05 | 工業技術院長 | 高精度切削加工法 |
| US7092102B2 (en) * | 2000-06-21 | 2006-08-15 | Joh. & Ernst Link Gmbh & Co. Kg | Measuring device for detecting the dimensions of test samples |
| RU205103U1 (ru) * | 2021-02-24 | 2021-06-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" | Устройство для управления токарной обработкой детали |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS545146A (en) * | 1977-06-14 | 1979-01-16 | Nippon Zousen Kikai Kk | Method of detecting mist of internal combustion engine |
-
1981
- 1981-05-23 JP JP7826281A patent/JPS57194854A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS545146A (en) * | 1977-06-14 | 1979-01-16 | Nippon Zousen Kikai Kk | Method of detecting mist of internal combustion engine |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0194240U (ja) * | 1987-12-16 | 1989-06-21 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57194854A (en) | 1982-11-30 |
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