KR20080047274A

KR20080047274A - 구조물의 가공 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20080047274A
Application number: KR1020070118432A
Authority: KR
Inventors: 신야 쿠니마츠; 히사요시 오니시; 마코토 마츠오
Original assignee: 토와 가부시기가이샤
Priority date: 2006-11-24
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2008-05-28
Also published as: TW200823009A; US20080121078A1; EP1925397A1; EP1925397B1; US7861624B2; JP2008126391A; KR100928130B1; TWI343852B

Abstract

본 발명의 구조물의 가공 방법에서는, 우선, 절삭가공 장치(1)에서의 금형재료 장착부(7)에 금형재료(2)를 장착하여 해당 금형재료(2)를 C축을 회전 중심(8)으로서 회전시킴과 함께, 절삭공구(4)를 X방향과 Y방향으로 구동하여 이동시킨다. 이어서, 금형재료(2)의 소요 위치(20)에 상대적으로 형성되는 소요의 절삭속도로 금형재료(2)를 절삭공구(4)로 절삭하고, 또한, 절삭공구(4)로 타원진동 절삭가공하여, 소요 형상의 개구부와 소요 형상의 가공면(예를 들면, 요곡면)을 구비한 프레넬 렌즈 성형용 캐비티 오목부(17)를 형성한다. 이 방법에 의하면, X축, Y축, Z축, C회전축을 구비한 4축 선반형 절삭가공 장치(1)를 이용하여, 피삭재로서의 금형재료(2)를 절삭공구(4)로 절삭가공하여 프레넬 렌즈 등의 광학부품을 성형하는 금형을 가공하는 경우에, 구조물로서의 광학부품 성형용 금형의 생산성을 효율 좋게 향상시킬 수 있다.

절삭가공 장치, 금형재료, 절삭공구

Description

구조물의 가공 방법 및 장치{METHOD OF AND APPARATUS FOR WORKING STRUCTURE}

본 발명은, 피삭재(workpiece)를 가공하여 소요 형상의 오목부를 갖는 구조물을 가공하는 구조물의 가공 방법에 관한 것으로, 예를 들면, 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED) 칩 등의 광소자(전자 부품)를 실리콘 수지 등의 수지 재료로 성형함으로써, 프레넬 렌즈, LED 부품 등의 광학부품을 형성하는 광학부품 성형용 금형(구조물)을 가공하는, 광학부품 성형용 금형(구조물)의 가공 방법에 관한 것이다.

이하, 종래의 4축 선반형 절삭가공 장치를 이용한 금형재료의 가공에 관해, 도 13A, 13B에 의거하여 설명한다. 종래로부터, 선반형 가공 장치(101)(예를 들면, 적어도, X축, Y축, Z축, C축의 4축방향으로 구동하여 절삭가공하는 X-Y-Z-C축의 4축 선반형 절삭가공 장치)를 이용하여, 금형재료(102)(피삭재)를 단결정 다이아몬드 공구 등의 절삭공구(103)(바이트)로 가공함으로써, 프레넬 렌즈(fresnel lens) 등의 광학부품을 성형하는 광학부품 성형용 금형(구조물)을 가공하는 것이 행해지고 있다. 이 방법은 예를 들면, 다음과 같이 하여 행하여지고 있다.

우선, 선반형 가공 장치(101)의 금형재료 장착부(104)에 금형재료(102)를 장착하여, 해당 가공 장치(101)의 C축을 축심(회전 중심(105))으로서 금형재료(102)를 회전 방향(도시예에서는 우회전(109))으로 회전시킨다. 다음에, 회전 상태에 있는 금형재료(102)의 회전축심을 중심(105)으로서 절삭공구(103)로 절삭가공(선삭한다)함으로써, 원형상의 개구부를 가지면서 프레넬 렌즈의 형상에 대응한 가공면을 갖는, 프레넬 렌즈 성형용(광학부품 성형용) 캐비티 오목부(106)를 1개, 금형재료(102)의 피가공면(107)에 형성하도록 하고 있다.

이때, 동시에, 절삭가공된 캐비티 오목부(106)의 가공면에는, 소요 형상을 갖는 둘레홈이 소요 수, 회전축심(C축)을 중심(105)으로 하는 동심원형상으로 형성되고, 1개의 캐비티 오목부(106)를 갖는 금형재료(102)(캐비티 파트(108))가 형성되게 된다.

따라서, 이 1개의 캐비티 오목부(106)를 갖는 캐비티 파트(108)를 소요 수, 정렬하고 조립함으로써, 소요 수의 캐비티 오목부(106)를 갖는 캐비티 블록(분할형)이 형성되게 된다.

또한, 가공 장치(101)를 이용한 다른 가공 방법으로서, 상술한 바와 같이, 가공 장치(101)의 금형재료 장착부(104)에 금형재료(102)를 장착하여, 해당 장치의 C축을 축심으로서 금형재료(102)를 회전시키고, 우선, 금형재료의 회전 중심(105)을 중심으로서 절삭공구(103)로 1개의 캐비티 오목부(106)를 절삭가공하고, 그 후 다시, 가공되는 금형재료(102)의 가공 위치를 이동하는(가공 위치를 비켜 놓는) 공정을 반복함으로써, 금형재료(102)에 소요 수의 캐비티 오목부(106)를 가공하여, 소요 수의 캐비티 오목부(106)를 갖는 캐비티 블록(분할형)을 형성하는 것이 행하여지고 있다.

상술한 바와 같은 종래의 4축 선반형 절삭가공 장치를 이용한 금형재료의 가공에 관해서는, 예를 들면, 일본 특개평07-241918호의 도 4 및 그것에 관련되는 기술에 의해 개시되어 있다.

또한, 전술한 선반형 가공 장치(101)에 의한 가공에 대신하여, 전자선 묘화 리소그래피법이 검토되고 있다. 그러나, 최적의 노광 분포를 얻기 위해 상당한 수의 시행착오(트라이 앤드 에러)가 필요하고, 또한, 가공되는 캐비티 오목부(106)가 작다. 그 때문에, 해당 리소그래피법으로 형성된 성형용 금형의 가공 효율이 좋지 않고, 실용화에 이르지 못한다.

즉, 전술한 바와 같이, 종래로부터, 선반형 가공 장치(101)를 이용하여, 프레넬 렌즈 등의 광학부품을 성형하는 광학부품 성형용 금형(구조물이 되는 분할형)이 가공 되고 있다.

그러나, 전술한 바와 같이, 캐비티 파트(108)(1개의 캐비티 오목부(106))를 소요 수(다수개) 가공하기 위해, 각각 준비 시간이 필요해지고, 소요 수(복수개)의 캐비티 오목부를 갖는 금형(분할형)을 효율 좋게 절삭가공하여, 광학부품 성형용 금형을 효율 좋게 제작할 수 없다. 그 때문에, 광학부품 성형용 금형(구조물)의 생산성을 효율 좋게 향상시킬 수 없는 문제가 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 캐비티 파트(108)를 정렬하여 조립한 경우, 조합한 후의 캐비티 블록의 조합 기준면(피가공면(107))에 단차가 형성되기 쉽다. 그 때문에, 해당 기준면(107)을 평면으로(동일면으로) 형성하기 위한 시간이 많이 필요하다. 그 결과, 생산성이 저하되어 버리고, 광학부품 성형용 금형의 가공(방법)에 있어서, 광학부품 성형용 금형(구조물)의 생산성을 효율 좋게 향상시킬 수 없다는 문제가 있다.

또한, 금형재료(피삭재)(102)에 형성되는 캐비티 오목부(106)의 배치에 관해, 캐비티 오목부(106)를 소망하는 피치로 고정밀도로 배치할 수 있는 것이 매우 어렵다.

또한, 프레넬 렌즈 등의 광학부품을 성형하는 광학부품 성형용 금형의 가공에서는, 근래, 해당 렌즈의 투명도 또는 리플렉터의 반사 특성을 향상시키기 위해, 그 가공면을 경면으로 가공함이 요구되고 있다.

그러나, 전술한 바와 같은 가공에서는, 특히, 초경재료 등의 난삭재를 절삭가공하는 경우에, 충분한 소요의 절삭속도를 얻을 수 없기 때문에, 가공 저항이 커져서 해당 가공면(예를 들면, 요곡면)을 경면으로 가공할 수 없다.

따라서, 광학부품 성형용 금형을 가공하는 경우에, 금형에 형성되는 가공면을 경면으로 효율 좋게 가공할 수 없고, 고품질성의 가공면을 효율 좋게 가공할 수 없다는 문제가 있다.

또한, 프레넬 렌즈 등의 광학부품을 성형하는 광학부품 성형용 금형(구조물)의 가공에서는, 근래, 축 대칭이 되는 원형상의 개구부와 구면 형상의 가공면(요곡 면)을 갖는 캐비티 오목부(106)의 절삭가공으로 한정되지 않고, 소요 형상의 개구부와 비구면 형상의 가공면을 갖는 광학부품 성형용 캐비티 오목부를 가공하는 것이 요구되는 경우가 있다.

그러나, 전술한 바와 같은 회전축심(105)을 중심으로 하는 가공에서는 이와 같은 형상의 캐비티 오목부를 효율 좋게 가공할 수 없고, 광학부품 성형용 금형의 가공(방법)에 있어서, 소요 형상의 개구부와 비구면 형상의 가공면을 구비한 광학부품 성형용 캐비티 오목부를 효율 좋게 가공할 수 없다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은, 구조물의 가공 방법에 있어서, 소요 수(복수개)의 캐비티 오목부를 갖는 구조물을 효율 좋게 절삭가공할 수 있고, 구조물의 생산성을 효율 좋게 향상시키는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 구조물의 가공에 있어서, 구조물의 가공면을 경면으로 효율 좋게 가공할 수 있고, 고품질성의 가공면을 효율 좋게 가공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은, 구조물의 가공에 있어서, 소요 형상의 개구부와 비구면 형상의 가공면을 구비한 캐비티 오목부를 효율 좋게 가공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은, 광학부품 성형용 금형의 가공에 있어서, 소요 수(복수개)의 캐비티 오목부를 갖는 금형(분할형)을 효율 좋게 절삭가공할 수 있고, 광학부품 성형용 금형의 생산성을 효율 좋게 향상시키는 것을 목적으로 하는 것이 다.

본 발명의 또다른 목적은, 광학부품 성형용 금형의 가공에 있어서, 금형의 가공면을 경면으로 효율 좋게 가공할 수 있고, 고품질성의 가공면을 효율 좋게 가공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은, 광학부품 성형용 금형의 가공에 있어서, 소요 형상의 개구부와 비구면 형상의 가공면을 구비한 광학부품 성형용 캐비티 오목부를 효율 좋게 가공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 관한 구조물의 가공 방법은, 하나의 국면에서는, 서로 직교하는 직진 구동축 3축과 피삭재를 회전 구동시키는 회전축을 적어도 가지는 가공 장치를 이용하여, X방향과 Y방향으로 구동하고 또한 Z방향으로 상기한 피삭재에 대한 소요의 절입량(切入量)을 상대적으로 조정하는 절삭공구로 피삭재를 C축을 회전축심으로서 회전시킨 상태에서 절삭가공함으로써, 피삭재에 소요 형상의 오목부를 형성한다. 이 가공 방법에서는, 절삭공구를 X방향과 Y방향으로 구동하여 상기한 C축 회전과 같은 회전 방향에 동기하여 회전시키는 공정과, 피삭재의 소요 위치에 절삭공구로 절삭가공함으로써, 피삭재에 상기한 소요 형상의 오목부를 형성하는 공정과, 절삭공구에 의한 피삭재의 절삭가공 공정시에, 절삭공구의 칼끝에 타원진동을 발생시킴에 의해, 피삭재를 상대적인 소요의 절삭속도로서 타원진동 절삭하여 가공하는 공정을 포함한다.

또한, 이 구조물의 가공 방법의 한 실시 형태에서는, 다른 국면에서는, 절삭공구에 의한 피삭재의 절삭가공 공정시에, 피삭재의 이동속도와 절삭공구의 이동속도로부터 생기는 상대적인 절삭 이송 속도와, 타원진동의 궤적의 진동속도로 소요의 절삭속도를 상대적으로 형성한다.

또한, 상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 관한 구조물의 가공 방법은, 다른 국면에서는, 서로 직교하는 직진 구동축 3축과 피삭재를 회전 구동시키는 회전축을 적어도 가지는 가공 장치를 이용하여, 절삭공구를 X방향과 Y방향으로 구동하고 C축 회전과 같은 회전 방향에 동기하여 회전시키는 공정과, 피삭재의 소요 위치에 절삭공구로 절삭가공함으로써, 피삭재에 상기한 소요 형상의 오목부를 형성하는 공정과, 절삭공구에 의한 피삭재의 절삭가공 공정시에, 피사재에 상대적인 소요의 절삭속도로서 고속 밀링 가공하는 공정을 포함한다.

또한, 이 구조물의 가공 방법의 한 실시 형태에서는, 절삭공구에 의한 피삭재의 절삭가공 공정시에, 피삭재의 이동속도와 회전절삭공구의 이동속도로부터 생기는 상대적인 절삭 이송 속도와, 회전날의 회전속도로 소요의 절삭속도를 상대적으로 형성한다.

또한, 이 구조물의 가공 방법의 다른 실시 형태에서는, 절삭공구에 의한 피삭재의 절삭가공 공정시에, 절삭공구로 형성되는 성형용 캐비티 오목부의 개구부에 있어서의 3시 방향으로 절삭공구의 칼끝을 배치한다.

또한, 상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 관한 구조물의 가공 장치는, 적어도, 서로 직교하는 직진 구동축 3축과, 피삭재를 회전 구동시키는 회전 축과, X방향과 Y방향으로 구동하고 또한 Z방향으로 상기한 피삭재에 대한 소요의 절입량을 상대적으로 조정하는 절삭공구를 구비한 구조물의 가공 장치로서, 절삭공구에 타원진동의 궤적을 발생시키는 타원진동 발생부를 마련하고 있다.

또한, 본 발명에 관한 구조물의 가공 장치는, 다른 국면에서는, 적어도, 서로 직교하는 직진 구동축 3축과, 피삭재를 회전 구동시키는 회전축과, X방향과 Y방향으로 구동하고 또한 Z방향으로 상기한 피삭재에 대한 소요의 절입량을 상대적으로 조정하는 절삭공구를 구비하고, 절삭공구로서 고속 밀링 가공용의 회전절삭공구를 마련하여 구성하고 있다.

본 발명에 의하면, 구조물의 가공 방법에 있어서, 소요 수(복수개)의 캐비티 오목부를 갖는 구조물을 효율 좋게 절삭가공할 수 있고, 구조물의 생산성을 효율 좋게 향상시킬 수 있다는 우수한 효과를 이룬다.

또한, 본 발명에 의하면, 구조물의 가공에 있어서, 구조물의 가공면을 경면으로 효율 좋게 가공할 수 있고, 고품질성의 가공면을 효율 좋게 가공할 수 있다는 우수한 효과를 이룬다.

또한, 본 발명에 의하면, 구조물의 가공에 있어서, 소요 형상의 개구부와 비구면 형상의 가공면을 구비한 캐비티 오목부를 효율 좋게 가공할 수 있다는 우수한 효과를 이룬다.

또한, 본 발명에 의하면, 광학부품 성형용 금형의 가공에 있어서, 소요 수의 캐비티 오목부를 갖는 금형(분할형)을 효율 좋게 절삭가공할 수 있고, 광학부품 성형용 금형의 생산성을 효율 좋게 향상시킬 수 있다는 우수한 효과를 이룬다.

또한, 본 발명에 의하면, 광학부품 성형용 금형의 가공에 있어서, 금형의 가공면을 경면으로 효율 좋게 가공할 수 있고, 고품질성의 가공면을 효율 좋게 가공할 수 있다는 우수한 효과를 이룬다.

또한, 본 발명에 의하면, 광학부품 성형용 금형의 가공에 있어서, 소요 형상의 개구부와 비구면 형상의 가공면을 구비한 광학부품 성형용 캐비티 오목부를 효율 좋게 가공할 수 있다는 우수한 효과를 이룬다.

이하, 본 발명의 실시 형태의 구조물의 가공 장치 및 그것을 이용한 가공 방법에 관해, 그 기본 구성을 설명한다. 본 실시 형태에서는, 서로 직교하는 직진 구동축 3축(예를 들면, X축, Y축, Z축의 3축)과, 금형재료(피삭재)를 회전 구동시키는 회전축(예를 들면, C축)을 갖는 가공 장치(그들의 축을 수치 제어하는 NC 제어 장치)를 이용한다. 이 가공 장치에 의해, 예를 들면, 적어도, X축, Y축, Z축, C축의 4축방향으로 구동하여 절삭가공하는 X-Y-Z-C축의 4축 선반형 절삭가공 장치를 이용하여, 금형재료를 절삭공구로 절삭가공하여 프레넬 렌즈 등의 광학부품을 수지 성형하는 광학부품 성형용 금형(구조물)을 가공한다.

본 실시 형태에서의 가공 방법에서는, 우선, 금형재료(피삭재)를 금형재료 장착부에 장착하고, C축을 회전 중심으로서 금형재료 장착부를, 예를 들면, 우회전 으로 회전시킴에 의해, 금형재료를 소요의 회전속도로 회전시킨다.

이때, 금형재료의 피가공면상의 소요 개소는 C축을 회전 중심으로서 소요의 회전속도(소요의 주속(周速))로 회전한다. 그와 함께, C축에 의한 회전 중심 위치에서 소요 거리에 있는 소요 위치에서 절삭가공되는 캐비티 오목부의 개구부의 임의의 1점은, 금형재료 장착부의 우회전의 회전에 대응하여, 해당 캐비티 개구부의 내부에서 소요의 이동속도로 우회전으로 금형재료의 궤적으로서 회전 이동하게 된다[도 6A, 도 6B를 참조].

다음에, 전술한 회전 금형재료의 소요 위치에서 절삭가공되는 캐비티 오목부의 개구부의 내부에서의 3시 방향(3시측)의 위치(캐비티 개구부 내의 절삭가공 위치)에 절삭공구의 칼끝을 합치시킨다. 그와 함께, 회전 금형재료의 개구부의 3시 방향의 위치에 절삭공구의 칼끝이 합치하도록 절삭공구를 X방향과 Y방향으로 독립하여 각각 별도로 구동한다.

이때, 예를 들면, 캐비티 개구부의 3시 방향의 위치에서, 절삭공구의 칼끝을 캐비티 개구부의 외주연부터 개구부의 소요 위치(중심)에 근접하고, 이동하여 절삭가공하게 된다(또는, 개구부의 중심부터 외주연으로 이간하고, 이동하여 절삭가공게 된다). 즉, 절삭공구의 칼끝은, 절삭공구의 궤적(예를 들면, 나선형상의 궤적)을 소요의 이동속도로 이동하게 된다.

따라서, 캐비티 개구부의 내부에서의 3시 방향의 위치에서, 항상, 캐비티 개구부 내의 임의의 1점(금형재료)은 소요의 이동속도로 이동하고, 또한, 절삭공구의 칼끝은 소요의 이동속도로 이동하게 된다. 그 때문에, 금형재료에서의 소요의 이동 속도(궤적)와 절삭공구에서의 소요의 이동속도(궤적)로, 금형재료와 절삭공구 사이에 상대적인 소요의 절삭 이송 속도(쌍방의 이동 궤적에 의한 절삭 이송 속도)를 형성할 수 있다(동기 제어).

즉, 금형재료(피삭재)에서의 소요의 이동속도(소요의 회전속도)와, 절삭공구에서의 소요의 이동속도로부터 소요의 절삭 이송 속도(이동 궤적)를 상대적으로 형성할 수 있다[절삭 이송 속도에 관해서는, 도 7A, 도 7B에 도시하는 화살표(A)(절삭 방향)를 참조].

또한, 금형재료의 피가공면으로부터 절삭하여 형성되는 캐비티 오목부의 가공면(예를 들면, 요곡면)에서의 소요의 절입(切入) 깊이는, 금형 장착부(금형재료)를, 또는, 절삭공구를 Z방향으로 진퇴시켜서 조정함으로써 절삭가공된다.

다음에, 절삭공구의 칼끝에 소요의 진동속도를 갖는 타원진동의 궤적(진동 궤적)을 발생시킴과 함께, 전술한 회전 금형재료에서의 C축의 회전 중심으로부터 소요 거리 떨어진 소요 위치에 절삭공구의 칼끝으로 캐비티 오목부를 타원진동 절삭가공한다.

이때, 캐비티개구부의 내부에서의 3시 방향의 위치에서, 항상, 캐비티 개구부 내의 임의의 1점(금형재료에서의 절삭가공 위치)은 소요의 이동속도(주속)로 하방향으로(우회전으로) 이동하고, 또한, 타원진동의 궤적에서의 절삭가공의 방향은 금형재료의 하방향의 이동 방향과는 역방향이 되는 상방향을(좌회전을) 향하게 하도록 구성되어 있다.

즉, 캐비티 개구부의 3시 방향의 위치에서, 금형재료(피삭재)에서의 소요의 이동속도(소요의 회전속도)와 절삭공구에서의 소요의 이동속도로부터 생기는 상대적인 절삭 이송 속도와, 타원진동의 궤적에서의 소요의 진동속도로, 금형재료와 절삭공구 사이에, 본 발명에 관한 「소요의 절삭속도(진동 궤적)」를 상대적으로 (또한 충분하게) 효율 좋게 형성할 수 있다.

따라서, 절삭공구로 금형재료를 절삭가공함과 함께, 금형재료를 타원진동 절삭가공함으로써, 본 발명에 관한 상대적인 소요의 절삭속도(진동 궤적)로서, 금형의 가공면을 경면으로 효율 좋게 가공할 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, X방향과 Y방향으로 독립하여 각각 별도로 이동시킴에 의해, 절삭공구의 칼끝을 임의의 절삭공구의 궤적으로 이동시킬 수 있기 때문에, 금형재료의 피가공면 상에서의 회전 중심으로부터 소요 거리로 떨어진 소요 위치에 소요 형상의 개구부를 구비한 캐비티 오목부를 형성할 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 금형재료 또는 절삭공구를 Z방향으로 진퇴시켜서 상대적으로 조정함으로써 소요 형상의 가공면을 구비한 캐비티 오목부를 형성할 수 있다.

따라서, 금형재료의 피가공면에서의 소요 개소에, 소요 형상의 캐비티 오목부, 즉, 소요 형상의 개구부와 소요 형상의 가공면(예를 들면, 요곡면)을 구비한 광학부품 성형용 캐비티 오목부를 절삭가공하여 형성하게 된다.

또한, 계속해서, 본 발명에 관한 가공을, 금형재료에서의 소요 위치에 캐비티 오목부를 소요 수 회, 반복하여 행함으로써, 소요 수의 캐비티 오목부(예를 들면, 복수개의 캐비티 오목부를 매트릭스형으로 배치한 구성)를 갖는 금형(구조물이 되는 분할형)을 절삭가공하게 된다.

따라서, 전술한 바와 같이 구성함으로써, 광학부품 성형용 금형(구조물)의 가공에 있어서, 소요 수(복수개)의 캐비티 오목부를 갖는 금형(분할형)을 효율 좋게 절삭가공할 수 있고, 광학부품 성형용 금형의 생산성을 효율 좋게 향상시킬 수 있음과 함께, 금형의 가공면을 경면으로 효율 좋게 가공할 수 있고, 고품질성의 가공면을 효율 좋게 가공할 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 광학부품 성형용 금형의 가공에 있어서, 소요 형상의 캐비티 오목부를 형성할 수 있기 때문에, 소요 형상의 개구부와 비구면 형상의 가공면을 구비한 광학부품 성형용 캐비티 오목부를 효율 좋게 가공할 수 있다.

또한, 전술한 절삭공구의 칼끝에 발생시키는 타원진동의 궤적을 극소로 설정함으로써, 개구부의 직경이 작은 미소한 캐비티 오목부를 효율 좋게 가공할 수 있다(예를 들면, 개구부의 직경으로서 φ100㎛).

즉, 본 발명에 의하면, 통상의 절삭가공으로는 가공할 수 없는 상기한 미소한 캐비티 오목부를 효율 좋게 가공할 수 있다.

또한, 선반형 가공 장치를 이용하여, 회전 중심으로부터 소요 거리 떨어진 소요 위치에 캐비티 오목부를 절삭가공하는 경우에, 특히, 초경재료 등의 난삭재를 절삭가공할 때, 다음과 같은 문제가 생길 수 있다. 예를 들면, 금형재료(의 소요 개소)의 소요의 이동속도(소요의 회전속도)와 절삭공구의 소요의 이동속도로, 금형재료와 절삭공구사이에 형성된 상대적인 소요의 절삭 이송 속도(절삭속도)에서는, 충분한 소요의 절삭속도를 얻을 수 없기 때문에, 가공 저항이 커져서 해당 가공면 (예를 들면, 요곡면)을 경면으로 가공할 수 없는 일이 있다.

그러나, 금형재료(의 소요 개소)의 소요의 이동속도(소요의 회전속도)와 절삭공구의 소요의 이동속도로부터 생기는 상대적인 절삭 이송 속도와, 타원진동의 궤적에서의 소요의 진동속도로, 금형재료와 절삭공구 사이에, 본 발명에 관한 「소요의 절삭속도(진동 궤적)」를 상대적으로 (또한 충분히) 효율 좋게 형성할 수 있다.

또한, 타원진동 절삭가공함으로써, 간헐 절삭으로 되기 때문에 타원진동의 궤적의 1주기당의 실질적인 절취 두께가 얇아지기 때문에, 금형의 가공면을 경면으로 효율 좋게 가공할 수 있다.

따라서, 금형재료를 절삭가공할 때, 본 발명에 관한 상대적인 「소요의 절삭속도」로 금형재료의 소요 위치를 타원진동 절삭가공함으로써, 해당 금형의 가공면을 경면으로 효율 좋게 가공할 수 있고, 고품질성의 가공면을 효율 좋게 가공할 수 있다.

또한, 전술한 타원진동에 있어서, 타원진동의 궤적에 대신하여, 고속 밀링 가공에 의한 회전절삭공구의 회전날에 의한 회전의 궤적(절삭가공의 방향이 되는 회전 방향)을 채용할 수 있다.

즉, 이 고속 밀링 가공에 있어서, 금형재료(피삭재)에 의한 소요의 이동속도와 회전절삭공구에서의 소요의 이동속도로부터 생기는 상대적인 절삭 이송 속도와, 회전날에서의 소요의 회전속도로 소요의 절삭속도를 상대적으로 형성할 수 있다.

이 경우에, 전술한 타원진동의 구성과 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 형태에 관해, 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

(실시 형태 1)

도 1, 도 2A, 도 2B는, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 4축 선반형 절삭가공 장치이다.

도 3A, 도 3, 도 4A, 도 4B, 도 5, 도 6A, 도 6B, 도 7A, 도 7B는, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 4축 선반형 절삭가공 장치의 주요부이다.

(선반형 가공 장치의 전체 구성에 관해)

우선, 도 1, 도 2A, 도 2B를 이용하여, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 선반형 가공 장치의 구성에 관해 설명한다.

즉, 도시예에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 선반형 가공 장치(1)(도시예에서는, X-Y-Z-C축을 갖는 4축 선반형 절삭가공 장치)에는, 강재 등의 금형재료(피삭재)(2)를 장착하는 금형재료 장착 기구(피삭재 장착 기구)(3)와, 다이아몬드 공구 등의 절삭공구(4)를 마련하는 절삭공구 부착 기구(5)와, 이들의 금형재료 장착 기구(3)와 절삭공구 부착 기구(5)를 설치하는 가대(6)가 마련되어 구성되어 있다.

따라서, 가대(6)상에 있어서, 금형재료 장착 기구(3)에 장착한 금형재료(2)에 대해, 절삭공구 부착 기구(5)에 부착한 절삭공구(4)로 절삭가공할 수 있도록 구성됨과 함께, 금형재료(2)의 피가공면(13)상의 소요 위치(20)에 캐비티 오목부(17)를 절삭가공할 수 있도록 구성되어 있다.

이 캐비티 오목부(17)에는, 소요 형상의 개구부와, 해당 개구부 내(소요 범위)에 형성된 소요 형상의 가공면(예를 들면, 요곡면)이 구비되어 있다.

또한, 도시는 하지 않지만, 후술하는 제어 지령(신호)을 해당 가공 장치(1)(예를 들면, 금형재료 장착 기구(3), 절삭공구 부착 기구(5))에 송신하고 제어하는 제어 기구(예를 들면, NC 제어 장치)가 마련되어 구성되고, 해당 제어 기구로 해당 장치(1)를 동기 제어할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 금형재료 장착 기구(4)에는, 금형재료(2)를 적절한 수단으로 장착하는 금형재료 장착부(7)와, C축을 금형재료(2)의 회전 중심(축심)(8)으로서 금형재료(2)를 장착한 금형재료 장착부(피삭재 장착부)(7)를 소요 방향으로 회전시키는 회전 구동부(9)(모터)와, 금형재료 장착부(7)와 회전 구동부(9)를 장설(裝設)한 금형재료 장착 기구의 본체(피삭재 장착 기구의 본체)(10)가 마련되어 구성됨과 함께, 금형재료 장착 기구의 본체(10)에는, 해당 본체(10)를 Z방향으로 구동시키는 Z방향 구동부(도시 생략)가 마련되어 구성되어 있다.

따라서, 금형재료 장착 기구(3)에서, C축을 회전 중심(8)으로서 금형재료 장착부(7)에 장착한 금형재료(2)를 소요 방향으로 소요의 회전속도(소요의 이동속도)로 회전시킬 수 있도록 구성됨과 함께, Z방향 구동부로 금형재료 장착 기구 본체(10)를 구동함으로써, 금형재료 장착부(7)에 장착한 금형재료(2)를 절삭공구 부착 기구(5)(절삭공구(4))에 대해 (Z방향으로) 진퇴 자유롭게 이동할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, C축의 회전축심 자체의 방향과 Z방향은 같은 방향(평행)임과 함께, 금 형재료(2)(금형재료 장착부(7))를 절삭공구(4)(절삭공구 부착 기구(5))측에서 보아 C축을 회전 중심(8)으로서, 예를 들면, 회전 방향(18)을 우회전(시계방향)으로 돌릴 수 있도록 설정되어 구성되어 있다.

또한, 금형재료(2)의 소요 개소(예를 들면, 후술하는 소요 위치(20)에 의한 궤적(21))는, 회전 중심(8)으로서 회전함으로써 소요의 회전속도(소요의 이동속도)로 이동하게 된다.

또한, 절삭공구 부착 기구(5)에는, 절삭공구(4)를 부착하는 절삭공구 부착부(11)와, 절삭공구 부착부(11)를 장설하는 절삭공구 마련 기구의 본체(12)와, 해당 본체(12)에 마련된 절삭공구 부착부(11)를 X방향으로 구동하는 X방향 구동부(도시 생략)와, 해당 본체(11)에 마련된 절삭공구 부착부를 Y방향으로 구동하는 Y방향 구동부(도시 생략)와, 후술하는 절삭공구 부착부(11)에 마련된 타원진동 발생부(도시 생략)가 마련되어 구성되어 있다.

즉, 절삭공구 부착 기구(5)에서, 절삭공구(4)(부착부(11))를 X방향과 Y방향으로 서로 독립하여 구동함으로써, 절삭공구(4)를 X방향과 Y방향으로 각각 별도로 독립하여 이동시킬 수 있도록 구성 되어 있다.

따라서, 금형재료(2)의 피가공면(13)상에서의 절삭가공 위치에 대응하여(예를 들면, 금형재료(2)의 회전 방향(18)과 같은 우회전이 되도록) 절삭공구(4)의 선단(칼끝)으로 피가공면(13)상에 임의의 형상을 갖는 절삭공구의 궤적(14)(예를 들면, 나선형상의 궤적)을 소요의 이동속도로 그릴 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 금형재료(2)의 피가공면(13)에 형성되는 캐비티 오목부(17)의 개구부 내(소요 범위)에서, 절삭공구(4)의 칼끝의 위치를 항상 해당 개구부의 중심 위치에서 보아 같은 측에 배치하여 절삭가공함으로써, 절삭공구의 궤적(14)을 형성할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 이때, 절삭공구(4)의 칼끝을 해당 개구부의 중심 위치로부터 이간하도록 또는 접근하도록 구성함으로써, 절삭공구의 궤적(14)을 제어할 수 있도록 구성되어 있다.

예를 들면, 원형상의 개구부 내에서, 절삭공구(4)의 칼끝의 위치를, 항상, 해당 개구부를 시계의 표시판으로서 보면, 3시 방향(3시측)의 위치에 배치하여 절삭공구의 궤적(14)을 형성할 수 있음과 함께, 예를 들면, 절삭공구(4)의 칼끝의 위치를 원형상의 개구부에서의 외주연 위치측으로부터 중심 위치측으로 접근시킴에 의해, 절삭공구의 궤적(14)을 제어할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 상기한 가공 장치(1)에서는, 금형재료 장착부(7)에 장착한 금형재료(2)에 대해, X방향은 좌우 방향이, Y방향은 높이 방향이, Z방향은 안쪽 방향이 되도록 구성됨과 함께, C축에서의 축심의 방향(Z방향)은 X방향과 Y방향에 대해 각각 별도로 또한 서로 직각이 되도록 구성되어 있다.

또한, 상기한 가공 장치(1)에서는, 절삭공구(4)의 장신 방향은 Z방향에 따라 마련되어 있고, 또한, Z방향은 금형재료(2)의 두께 방향이 되는 절입 깊이 방향이 되도록 구성되고, X방향과 Y방향으로 각각 별도로 이동하는 절삭공구(4)의 선단(칼끝)에 형성되는 XY 평면은 금형재료(2)의 피가공면(13)과 평행이 되도록 구성되어 있다.

또한, 실제로는, 전술한 절삭공구(4)의 칼끝에 형성되는 XY 평면은, 예를 들면, 본가공 전에 미리 금형재료(2)를 선삭함으로써 피가공면(13)을 창성하기 위해, 금형재료(2)의 피가공면(13)과 평행하게 되는 것이다.

또한, 소요 형상의 개구부를 구비한 캐비티 오목부(17)에 의한 개구부의 내부측에서의 소요 범위(예를 들면, 원형상 개구부의 내부측에서의 전체면)의 깊이 방향으로 형성되는 가공면(예를 들면, 요곡면)은, 절삭공구(4)의 칼끝에서의 Z방향의 진퇴에 의해 가공 형성할 수 있도록 구성되어 있다.

따라서, 후술하는 바와 같이, 회전 상태에 있는 금형재료(2)에서의 피가공면(13)의 (회전 중심(8)부터 소요의 거리(16)에 있는) 소요 위치(20)에, 절삭공구(4)(의 칼끝)로, 소요 형상의 개구부와 소요 형상의 가공면(요곡면 등)을 구비한 광학부품 성형용(예를 들면, 프레넬 렌즈 성형용) 캐비티 오목부(17)를 형성할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 후술하는 바와 같이, 타원진동 발생부에 의해 절삭공구(4)의 칼끝에 발생하는 타원진동의 궤적(15)은 YZ 평면상에 형성되게 된다.

즉, 전술한 바와 같이, 전술한 가공 장치(1)에서, 해당 가공 장치(1)의 제어 기구의 제어 지령에 의해, 절삭공구(4)의 칼끝에 절삭공구의 궤적(14)이 발생하고, 또한, 해당 제어 지령에 의해 금형재료(2)(금형재료 장착부(7))의 피가공면(13)상의 절삭가공 위치에 궤적(예를 들면, 소요 위치(20)의 궤적(21))이 발생한다.

따라서, 전술한 가공 장치(1)의 제어 기구의 제어 지령에 의해, 절삭공구(4)(이동 궤적(14))와 금형재료(2)(이동 궤적(14)) 사이에 절삭속도[도 7A에 도 시하는 화살표(24)를 참조]를 상대적으로 발생시킬 수 있도록 구성되어 있다.

(선반형 가공 장치를 이용한 절삭가공에 관해)

즉, 선반형 가공 장치(1)에서, 우선, 금형재료(2)를 금형재료 장착부(7)에 장착하여 C축을 회전 중심(8)으로서 회전시킴에 의해, 금형재료(2)(금형재료 장착부(7))를 회전시킴과 함께, 회전 상태에 있는 금형재료(2)를 Z방향 구동부로 절삭공구(4)측의 방향(Z방향)으로 진출시킨다.

다음에, 절삭공구(4)의 칼끝을 X방향의 구동과 Y방향의 구동으로 형성되는 절삭공구의 궤적(14)으로 소요의 이동속도로 이동시키면서, 또한, 금형재료(2)의 두께 방향이 되는 절입 깊이 방향(Z방향)으로 진퇴 자유롭게 조정하면서, 회전 금형재료(2)의 피가공면(13)에서, 회전 중심(8)으로부터 소요 거리(16) 떨어진 소요 위치(20)에 절삭가공할 수 있다.

이때, 후술하는 바와 같이 절삭공구(4)의 칼끝에 타원진동 발생부로 타원진동의 궤적(15)을 발생시킴에 의해, 금형재료(2)의 피가공면(13)의 소요 위치(20)에 타원진동 절삭가공할 수 있음과 함께, 해당 소요 위치(20)에 소요 형상의 개구부와 소요 형상의 가공면을 구비한 광학부품 성형용(프레넬 렌즈 성형용) 캐비티 오목부(17)를 형성할 수 있다.

따라서, 금형재료(2)의 피가공면(13)에 소요 수(복수개)의 프레넬 렌즈 성형용 캐비티 오목부(17)를 형성할 수 있고, 도 9에 도시하는 프레넬 렌즈 성형용 금형(분할형(19))을 얻을 수 있다.

또한, 후술하는 바와 같이, 성형용 캐비티 오목부(17)의 절삭가공시에, 캐비 티 개구부의 3시 방향(3시측)의 위치에서, 금형재료(2)에서 소요의 이동속도(소요의 회전속도)와 절삭공구(4)에서의 소요의 이동속도로부터 생기는 상대적인 절삭 이송 속도와, 타원진동의 궤적(15)에서의 소요의 진동속도로, 금형재료(2)와 절삭공구(4) 사이에 (본 발명에 관한 진동 궤적에 의한) 「소요의 절삭속도」를 상대적으로 (또한 충분히) 효율 좋게 형성할 수 있다.

(금형재료의 피가공면상에서의 절삭공구의 궤적에 관해)

다음에, 절삭공구의 궤적에 관해 설명한다(도 5를 참조).

즉, 전술한 바와 같이, 4축 선반형 절삭가공 장치(1)에서, 절삭공구(4)의 선단을 X방향과 Y방향으로 독립시켜서 각각 별도로 이동시킬 수 있도록 구성됨과 함께, 도 5에 도시하는 바와 같이, 절삭공구(4)의 선단(칼끝)을, 절삭공구의 궤적(14)을 (예를 들면, 나선형상의 궤적)을 그리게 하면서 소요의 이동속도로서 (회전)이동시킬 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 후술하는 실시 형태에서는, 절삭공구(4)의 칼끝은, 캐비티 개구부의 3시 방향(3시측)에 위치하도록 구성되어 있다.

또한, 금형재료(2)의 피가공면(13)상의 임의의 점의 위치, 예를 들면, 캐비티 오목부(17)를 절삭가공하는 소요 위치(20)를 예로 들면, 이 소요 위치(20)와, 금형재료(2)의 피가공면(13)상에서의 C축의 회전 중심(8)의 위치 사이는 소요의 거리(16)로 이간하여 구성되어 있다.

따라서, C축을 회전 중심(8)으로서 금형재료 장착부(7)에 장착한 금형재료(2)를 회전시킨 경우, 회전하는 금형재료(2)의 피가공면(13)상의 임의의 점(20) 은, 임의의 점의 위치(20)와 중심 위치(8) 사이에서의 소요의 거리(16)를 반경으로서 지지한 상태에서, 소요의 회전속도(소요의 이동속도, 또는, 소요의 주속)로서, 반경(16)의 원의 궤적(21)을 그리고 (회전)이동하게 된다.

즉, 이 임의의 점(20)에 절삭공구(4)의 선단을 합치시켜서 (우회전으로 또는 좌회전으로) 회전시킴에 의해, 임의의 점의 위치(20)에 절삭공구(4)의 칼끝을 추종하여 동기시킬 수 있기 때문에, 절삭공구(4)의 선단(칼끝)을 반경(16)의 원형상의 궤적(14)을 그리게 하여 회전 이동시킬 수 있도록 구성되어 있다.

따라서, 이 합치 회전 상태에서, 회전하는 금형재료(2)의 피가공면(13)상에서의 임의의 점의 위치(20)와 회전하는 절삭공구(4)의 선단 위치는, 상대적으로 정지한 상태에 있게 된다.

또한, 이 합치 회전 상태에서(상대적인 정지 상태에서), 금형재료(2)(피가공면(13))에 대해 절삭공구(4)의 칼끝을 임의로 이동시킴에 의해, 후술하는 바와 같이, 금형재료(2)와 절삭공구(4) 사이에, 금형재료(2)에서의 소요의 이동속도(궤적)와 절삭공구(4)에서의 소요의 이동속도(궤적)로, 상대적인 절삭 이송 속도(이동 궤적)를 형성할 수 있다(동기 제어).

또한, 이 상대적인 절삭 이송 속도(이동 궤적)에 의한 절삭가공에서, 금형재료(2)의 피가공면(13)에서의 소요 위치(20)에 소요 형상의 캐비티 오목부(17)를 형성할 수 있다.

또한, 이때, 금형재료(2)에서의 소요의 이동속도(궤적)와 절삭공구(4)에서의 소요의 이동속도(궤적)로부터 생기는 상대적인 절삭 이송 속도와, 후술하는 타원진 동의 궤적의 진동속도로, 소요의 절삭속도(진동 궤적)를 상대적으로 형성할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 예를 들면, 회전 이동하는 금형재료(2)(피가공면(13)상)의 소요 위치(20)에 절삭가공되는 캐비티 오목부(17)의 개구부의 3시 방향에서, 절삭공구의 칼끝의 위치를 개구부 주연 위치로부터 중심 위치(20)를 향하고 이동시킴에 의해, 상대적으로 형성되는 소요의 절삭속도(24)로 금형재료(2)의 피가공면(13)을 절삭공구(4)로 절삭가공할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 예를 들면, 금형재료(2)를 Z방향으로 진퇴시킴에 의해 피가공면(13)으로부터의 절입 깊이를 조정하여 피가공면(13)에 가공면을 절삭가공할 수 있도록 구성되어 있다.

따라서, 후술하는 바와 같이, 회전하는 금형재료(2)(궤적)와, 이동하는 절삭공구(4)의 칼끝(궤적)을 포함하는 타원진동의 궤적의 진동속도로 형성되는 상대적인 소요의 절삭속도(진동 궤적)로서 동기 제어시킴에 의해, 절삭공구(4)의 칼끝으로 금형재료(2)의 피가공면(13)에서의 임의의 점의 위치(20)에 소요 형상의 개구부와 소요 형상의 가공면을 갖는 캐비티 오목부(17)를 절삭가공할 수 있도록 구성되어 있다.

다음에, 도 6A, 도 6B를 예로 들어, 예를 들면, 회전하는 금형재료(2)(금형재료 장착부(7))의 피가공면(13)상에서의 회전 중심(8)부터 소요 거리(16)에 있는 소요 위치(20)에 형성되는 성형용 캐비티 오목부(17)의 개구부(가공면) 내에서의 임의의 위치에 형성되는 상대적인 소요의 절삭 이송 속도에 관해, 도 6A에 도시하 는 캐비티 오목부(17)의 개구부 내에 도시하는 알파벳의 P의 문자와, 도 6B에 도시하는 캐비티 오목부(17)의 개구부를 예로 들어 설명한다(동기 제어).

예를 들면, 도 6A에 도시하는 바와 같이, 시계의 문자판으로 말하면, 금형재료 장착부(7)에 장착한 금형재료(2)의 피가공면(13)에서의 3시의 위치에 있는 알파벳의 P의 문자는, 해당 장착부(7)가 시계회전(우회전(18))을 함으로써, 금형재료(2)의 피가공면(13)상에 형성되는 P자 자체가 순차적으로 우회전으로 회전하기 때문에, 예를 들면, 금형재료(2)에서의 9시의 위치에서는 역(逆)방향을 향하여 표시되게 된다.

즉, 도 6A에 도시하는 바와 같이, P자 자체가 순차적으로 우회전 회전하게 되기 때문에, 예를 들면, 캐비티 오목부(17)의 개구부의 외주연(원주) 및 개구부의 내부에서의 임의의 위치는, P문자와 마찬가지로, 우회전으로 회전하게 된다.

따라서, 도 6A에 도시하는 도시예에 있어서, 피가공면(13)상을 (회전)이동한 캐비티 오목부(17)의 개구부의 내부에서의 3시의 위치에서, 금형재료(2)(금형재료 장착부(7))가 회전 중심(8)을 중심으로서 우회전(18)함에 의한 (회전)이동 방향(61)은, 항상, 도시예의 하 방향(화살표(62)로 도시한다)을 향하게 된다.

또한, 도 6A에 도시하는 바와 같이, 절삭공구(4)의 칼끝(삼각형으로 도시되는 절삭공구(4)의 상방 위치에 있는 선단각의 소요 위치(절삭가공 위치)는, 캐비티 오목부(17)의 개구부 내를 시계 표시판으로 가정하면, 항상, 3시 방향에 위치함과 함께, 이 3시 방향의 위치는 어떻게 캐비티 오목부(17)가 (회전)이동하여도 캐비티 오목부(17)의 개구부의 중심 위치(20)의 우측 위치에 위치하게 되는 것이다.

즉, 전술한 개구부의 3시 방향의 소요 위치에 존재하는 절삭공구(4)의 칼끝은, 소요의 이동속도로서 절삭공구의 궤적(14)을 구성하게 된다.

따라서, 금형재료(2)의 이동 방향(61, 62)(소요의 이동속도)과, 절삭공구(4)의 궤적(14)(소요의 이동속도)에서 상대적인 절삭 이송 속도(이동 궤적)를 얻을 수 있다.

또한, 후술하는 바와 같이, 금형재료(2)(피가공면(13))에 대한 절삭공구(4)에 발생하는 타원진동의 궤적(15)에 의한 절삭가공의 방향은, 항상, 도시예의 상방향(화살표(63)로 도시한다)을 향하게 된다.

따라서, 후술하는 바와 같이, 캐비티 오목부(17)의 개구부에서의 3시 방향에서, 금형재료(2)의 이동 방향(61, 62)(소요의 이동속도)과 절삭공구(4)의 궤적(14)(소요의 이동속도)으로부터 생기는 상대적인 절삭 이송 속도와, 타원진동의 궤적(15)에 의한 절삭가공의 방향(63)(소요의 진동속도)으로, 소요의 절삭속도(진동 궤적)를 상대적으로 형성할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 이 캐비티 오목부(17)의 개구부 내에서의 3시 방향의 절삭가공 위치(절삭공구(4)의 칼끝을 설치하는 위치)에 대해서는, 6시 방향, 9시 방향, 12시 방향 등의 임의의 위치에 항상 설정하여 절삭가공할 수 있지만, 타원진동의 궤적(15)에 의한 절삭가공의 방향(63)은, 전술한 금형재료(2)(금형재료 장착부(7))의 우회전(18)의 회전 이동 방향과는 역방향이 되도록 절삭공구(4)를 배치하여야 한다.

즉, 극단적인 설명을 하면, 캐비티 오목부(17)의 개구부 내에서의 임의의 1점(금형재료(2)의 절삭가공 위치가 되는 개소)은, 해당 개구부의 내부에서 항상 우 회전으로 회전하게 되고, 이 개구부 내에서의 절삭공구(4)의 칼끝의 설치 위치에서 임의의 1점의 이동 방향과는 역방향이 되도록, 타원진동의 궤적(15)에서의 절삭가공의 방향을 배치함으로써, 금형재료(2)와 절삭공구(4) 사이에 본 발명에 관한 「소요의 절삭속도(진동 궤적)」를 상대적으로 형성할 수 있는 것이다.

(타원진동 절삭 가공에 관해)

다음에, 도 7A, 도 7B를 예로 들어, 타원진동 절삭가공에 관해 설명한다.

즉, 전술한 바와 같이, 절삭공구 부착부(11)에는, 해당 부착부(11)에 부착된 절삭공구(4)의 선단(칼끝)에 타원진동의 궤적(15)을 발생시켜서 그리게 하는 타원진동 발생부(도시 생략)가 마련되어 구성되어 있다.

따라서, 타원진동 발생부에서, Y방향과 Z방향으로 형성된 평면상에서, Y방향의 진동과 Z방향의 진동으로 기계적으로 공진 합성되는 타원진동의 궤적(15)을 절삭공구(4)의 칼끝에 발생시켜서 금형재료(2)의 피가공면(13)을 타원진동 절삭가공할 수 있도록 구성되어 있다.

여기서, 타원진동 절삭의 원리에 관해 설명한다.

또한, 이 설명에는 타원진동 절삭의 원리의 설명이 명확하게 되는 형상의 절삭공구(22), (4)를 이용하여 설명한다.

또한, 타원진동 절삭가공의 예는, 타원진동 상태에 있는 절삭공구(22), (4)로 피삭재(금형재료(2))에서의 소요의 절취 두께(23)를 타원진동 절삭가공하는 구성이다.

또한, 타원진동 발생부에는, 예를 들면, 절삭공구(22), (4)의 칼끝에 Y방향 으로 또는 Z방향으로 각각 별도로 진동을 부여하는 압전 소자(도시 생략)가 구비되어 있음과 함께, YZ의 2방향의 진동 발생용의 압전 소자에는, 예를 들면, 정현파 형상 전압이, 소정의 전압, 소정의 주파수(예를 들면, 초음파 영역), 소정의 위상차(예를 들면, 90도)로 각각 별도로 입력할 수 있도록 구성되어 있다.

따라서, 각 압전 소자에 소정의 정현파형상 전압을 각각 별도로 입력함으로써, YZ의 2방향으로 발생하는 진동을 기계적으로 공진 합성하여 절삭공구의 칼끝에 소정의 주기(예를 들면, 20KHz 부근의 초음파 영역)를 구비한 타원진동의 궤적을 「소요의 진동속도」로서 발생시킬 수 있도록 구성되어 있다.

또한, Y방향은, 절삭 방향(A)과 주분력 방향(B)에 상당하고, Z방향은, 배분력 방향(D)에 상당하고, 이송분력 방향(C)은 X방향에 상당한다.

또한, 전술한 금형재료(2)에서의 (상대적인 소요의) 절삭속도(24)의 방향은 절삭 방향(A)과 같은 방향이다.

즉, 우선, 전술한 타원진동의 궤적(15)에 따라서 절삭공구(22), (4)로 피삭재(금형재료(2))를 주분력 방향(B)[도 7A에 도시하는 도시예에서는 상방향]으로 절삭한다.

또한, 도 7A에 도시하는 도시예에서의 상방향의 주분력 방향(B)은, 타원진동의 궤적(15)에서의 절삭가공하는 방향(63)이 되는 것이다.

다음에, 절삭공구(22), (4)를 피삭재(2)로부터 배분력 방향(D)[도 7A에 도시하는 도시예에서는 우방향]으로 떨어지게 된다.

이때, 피삭재(2)로부터 절삭되어 절삭밥(25)을 절삭공구(22), (4)로 배분력 방향(D) [도 7A에 도시하는 도시예에서는 우방향]으로 끌어올리는 것에 따라서, 절삭밥(25;chip)이 절삭밥 유출 방향(E)으로 유출되게 되기 때문에, 통상절삭법에 비하여, 타원진동 절삭에 대한 마찰 저항력은 감소 또는 반전(부의 마찰 저항력)하게 된다.

즉, 절삭 공구(22), (4)에 대한 피삭재(2)의 절삭 저항성이 저감함과 함께, 절삭공구(22), (4)의 절삭가공력을 저감할 수 있어서 피삭성이 양호하게 된다.

또한, 다음에, 절삭공구(22), (4)를 절삭밥(25)으로부터 주분력 방향(B)[도 7A에 도시하는 도시예에서는 하방향](도시예에서는 우방향)으로 떨어짐과 함께, 절삭공구(22), (4)를 배분력 방향(D)[도 7A에 도시하는 도시예에서는 좌방향]으로, 즉, 피삭재(2)측으로 이동시킨다.

따라서, 절삭공구(22), (4)를 타원진동의 궤적(15)에 따라 주기적으로 진동시킴에 의해, 피삭재(2)를 타원진동 절삭하여 가공할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 전술한 타원진동에 의한 절삭가공은, 통상절삭법에 비하여, 절삭밥(25)의 두께(23)가 저감되는 것, 절삭 저항성의 저감, 경면 가공가 가능한 것, 또한, 절삭공구(22), (4)의 수명이 연명되는 것, 가공 형상의 정밀도가 향상하는 것, 버르가 억제되는 것, 덜컥거림 진동이 방지되는 것, 절삭열이 저감되는 것 등의 이점이 있다.

또한, 종래의 통상절삭법에서는, 절삭공구(22), (4)로 피삭재(2)를 압축한 상태로 절삭하는 것으로 되기 때문에, 절삭 저항성이 크게, 또한, 절삭밥(25)은 압축된 분말상태로 되어, 피삭재(2)의 절삭면에는, 버르가 발생하게 된다.

그러나, 타원진동 절삭에 의한 절삭법에서는, 절삭밥(25)을 절삭공구(22), (4)로 끌어올릴 수 있는 구성이기 때문에, 전단각이 커지고, 절삭 저항성이 저감되고, 절삭밥(25)을 연속 형태(예를 들면, 가늘고 긴 형상)로 구성하여 배출할 수 있고(연속 연성 모드라고 불린다), 버르의 발생을 억제할 수 있고, 피삭재(금형재료)(2)의 절삭면을 경면으로 가공할 수 있다.

또한, 26은 전단각을 나타낸다.

(분할형을 구비한 압축 성형용 금형의 구성에 관해)

다음에, 도 10을 이용하여, 소요 수의 프레넬 렌즈 성형용 캐비티 오목부(17)를 갖는 분할형(19)(도 9를 참조)을 착탈 자유롭게 구비한 압축 성형용 금형(광학부품 성형용 금형)(31)의 구성을 설명한다.

즉, 분할형(19)을 구비한 압축 성형용 금형(31)(프레넬 렌즈 성형용 금형)은, 예를 들면, 상형(32)과 하형(33)으로 구성됨과 함께, 상형(32)에는 LED 소자 등의 광소자(34)(전자 부품)를 장착한 기판(35)을 공급 세트하는 기판 공급부(36)가 마련되어 구성되어 있다.

또한, 하형(33)에는 기판(35)에 장착한 광소자(34)를 일괄하여 압축 성형하는 전체 캐비티(37)가 마련되어 구성됨과 함께, 전체 캐비티(37) 내에는 광소자(34)에 각각 별도로 대응한 개별 캐비티(캐비티 오목부(17))가 마련된 분할형(19)(도 9를 참조)이 착탈 자유롭게 마련되어 구성되어 있다.

또한, 하형(33)에는 전체 캐비티(37)(캐비티 오목부(17)) 내에서 가열 용융화된 수지 재료를 분할형(19)을 통하여 가압하는 가압 부재(38)가 마련되어 구성되 어 있다.

따라서, 우선, 하형 캐비티(37) 내에서 가열 용융화된 수지 재료 내에 상형의 기판 공급부(36)에 공급된 기판(35)에 장착된 광소자(34)를 침지하고, 다음에, 가압 부재(38)로 캐비티(37) 내의 수지를 가압함으로써, 전체 캐비티(37) 내에서의 캐비티 오목부(17) 내에 광소자(34)를 각각 별도로 압축 성형할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 분할형(19)의 피가공면(13)은 금형(31)(하형(33))에서의 전체 캐비티(37)에서의 캐비티 저면이 되는 것이다.

(캐비티 오목부의 타원진동 절삭가공 방법에 관해)

즉, 절삭공구(22), (4)로 금형재료(피삭재)(2)의 피가공면(13)의 소요 위치(20)를 타원진동 절삭하여 가공함으로써, 예를 들면, 소요 수의 프레넬 렌즈를 성형하는 캐비티 오목부(17)를 갖는 분할형(19)(도 9를 참조)을 구비한 압축 성형용 금형(도 10을 참조)을 형성할 수 있다.

또한, 타원진동 절삭가공함으로써, 통상절삭법에 비하여, 프레넬 렌즈 성형용 캐비티 오목부(17)의 내면(금형 프레넬 렌즈 성형면)에서의 금형측 버르의 발생을 효율 좋게 방지할 수 있음과 함께, 타원진동 절삭가공에 의한 이점에 의해, 해당 금형 프레넬 렌즈 성형면을 경면으로 효율 좋게 가공할 수 있다.

즉, 금형재료(2)를 타원진동 절삭함으로써, 프레넬 렌즈 성형면을 형성함으로써, 광의 투과성을 향상시킬 수 있는 수지 프레넬 렌즈(플라스틱제 프레넬 렌즈)를 수지 성형할 수 있는 금형(분할형(19))을 가공할 수 있다.

따라서 후술하는 바와 같이, 도 10에 도시하는 압축 성형용 금형(31)에 금형 프레넬 렌즈 성형면을 구비한 분할형(19)을 착탈 자유롭게 장설함과 함께, 해당 금형(31)으로 수지 프레넬 렌즈를 압축 성형할 수 있도록 구성되어 있다.

즉, 금형 프레넬 렌즈 성형면(경면)을 수지 프레넬 렌즈면에 전사할 수 있기 때문에, 해당 전사면으로 이루어지는 수지 프레넬 렌즈면을 경면으로 형성할 수 있다.

또한, 수지 프레넬 렌즈면을 경면으로 형성함으로써, 상기한 종래예에 나타내는 금형측 버르의 전사에 의한 광의 저해 요인을 없앨 수 있기 때문에, 수지 프레넬 렌즈면을 통과하는 광을 저해한 요인을 없앨 수 있고, 수지 프레넬 렌즈면에서의 광의 투과성을 향상시킬 수 있다.

따라서, 종래의 통상절삭법으로 가공된 금형에 의한 수지 프레넬 렌즈에 비하여, 타원진동 절삭법으로 가공된 금형에 의한 수지 프레넬 렌즈 전체에서의 광의 투과성을 향상시킬 수 있다.

(프레넬 렌즈 성형용 금형의 둘레홈의 가공에 관해)

다음에, 도 8A, 도 8B를 예로 들어, 프레넬 렌즈 성형용 금형에 형성되는 둘레홈의 가공에 관해 설명한다.

또한, 도 8A, 도 8B에는, 절삭공구(41, 44), (4)로 둘레홈(43, 47)을 형성한 금형재료(2)(단면)가 도시됨과 함께, 타원진동의 궤적(15)이 형성되는 YZ 평면은, 도 8A, 도 8B에 도시하는 도시예(지면(紙面))를 수평면으로 하여 수직면이 되는 것이다.

또한, 도 8A, 도 8B에 도시하는 도시예에서, 절삭공구(41, 44), (4)에 의한 절삭가공시의 이동을 화살표로 도시하였다.

또한, 금형의 둘레홈은 반전되어 수지 프레넬 렌즈에 전사되게 된다.

즉, 도 8A에 도시하는 도시예에서는, 단면으로서 둘레홈(43)의 형상에 상사(相似)한 칼끝 형상을 갖는 절삭공구(41), (4)가 이용되고 있다.

예를 들면, 도 8A에 도시하는 바와 같이, 절삭공구(41), (4)를 이용하여 금형재료(2)에 대해 상대적인 소요의 절삭속도로 절삭가공한 경우에, 절삭공구(41), (4)를 피가공면(13)에 대해, 도시예에 도시하는 하방향의 화살표(42)로 도시하는 바와 같이 절입(切入)하여 소요의 깊이(Z방향)를 갖는 둘레홈(43)을, 소요 수, 절삭공구(41), (4)의 칼끝 형상에 대응하여 각각 별도로 단계적으로 또한 순차적으로 닮은 형상으로 절삭가공할 수 있다.

이때, 절삭공구(41), (4)의 칼끝에는 타원진동(의 궤적(15))이 가하여지기 때문에, 둘레홈(43)을 타원진동 절삭가공할 수 있다.

따라서, 전술한 바와 같이, 프레넬 렌즈 성형용 금형을 가공하는 경우에, 절삭 저항성이 저감되고, 절삭밥을 연속형으로 구성하여 배출할 수 있고, 버르의 발생을 억제할 수 있고, 금형재료(2)에 의한 둘레홈(43)의 면을 경면으로 가공할 수 있다.

또한, 도 8B에 도시하는 도시예에서는, 절삭공구(44)(4)가 이용되고 있다.

예를 들면, 도 8B에 도시하는 바와 같이, 절삭공구(44)(4)를 이용하여 금형재료(2)에 대해 상대적인 소요의 절삭속도로 절삭가공한 경우에, 절삭공구(41), (4)를 피가공면(13)에 대해, 도시예에서의 좌방향의 화살표(45)와 상방향의 화살표(46)의 2단계로 각 둘레홈(47)을 각각 별도로 단계적으로 순차적으로 절삭가공할 수 있다.

이때, 절삭공구(44)(4)의 칼끝에는 타원진동(의 궤적(15))이 가하여지기 때문에, 둘레홈(47)을 타원진동 절삭가공할 수 있다.

따라서, 도 8B에 도시하는 도시예에서, 도 8A에 도시하는 도시예와 같은 작용 효과를 얻고, 금형재료(2)에서의 둘레홈(47)의 면을 경면으로 가공할 수 있다.

또한, 도 8A, 도 8B에서, 둘레홈을 절삭가공하기 전에, 본 발명에 의한 타원진동 절삭가공으로, 둘레홈(43, 47)을 형성한 캐비티 오목부(17)의 면(곡면)을 형성하여도 좋다.

(프레넬 렌즈 성형용 금형의 가공에서의 절삭공구의 궤적의 계산과 제어 지령에 관해)

다음에, 도 11을 이용하여, 절삭공구의 궤적의 계산(제어 지령)의 한 예에 관해 설명한다.

또한, 전술한 바와 같이, 본 발명에는, 도 1에 도시하는 4축 선반형 절삭가공 장치(1)가 이용됨과 함께, 도 11에 도시하는 바와 같이, C축의 축심(주축 회전 중심(O))을 원점으로 하여, C축의 축심(O)(회전 중심(8))으로부터 반경(R_j)(소요의 거리(16))으로 떨어진 위치(소요 위치(20))를 직교 좌표(X, Y, Z)로 설정한다.

즉, 금형재료(2)(금형재료 장착부(7))에서의 C축의 축심(O)(회전 중심(8))부 터 소요의 거리(R_j)(16)로 떨어진 위치(O_j)에 있는 프레넬 렌즈 성형용 캐비티 오목부(17)에서의 개구부의 형상은, 식(1), 식(2), 식(3)으로 표시된다.

[수식 1]

식(1), 식(2), 식(3)에서, X, Y, Z는 각각 금형재료(2)(피가공물)의 X방향, Y방향, Z방향의 좌표이다. 또한, b는 단차, r _jo는 렌즈 중심부터의 거리, i는 차수(次數), j는 각 렌즈의 번호, (Xoj, Yoj)는 렌즈의 중심 좌표이다. 또한, C_ν는 근사 곡률, C_c는 원추 계수, C_i는 각 렌즈의 가공점을 각각 나타내고 있다. 여기서, 근사 곡률 (C_ν)은, 1/R(R : 근축(近軸) 곡률 반경)에 동등하다. 이들의 정수는 모두, 프레넬 렌즈 형상의 원래의 비구면 렌즈 형상의 정수를 나타내고 있다.

또한, 도 11에 도시하는 바와 같이, 렌즈(j)의 중심 위치의 좌표가 (X _oj, Y _oj)라고 하면, 극좌표(R _j, α _j)는, 다음 식(4), 식(5)로 표시할 수 있다.

[수식 2]

또한, 금형재료(2)(금형재료 장착부(7))에서의 C축의 축심(O)(회전 중심(8))에서의 회전각이 θdegree, C축의 회전속도가 Trpm, 렌즈(j)의 반경을 r _jo, 렌즈(j)에서의 절삭공구(4)의 상대 전송 속도 Fmm/min으로 하면, 렌즈(j)의 중심(O _j)(소요 위치(20))을 원점으로 하는 절삭공구(4)의 칼끝의 위치가 되는 극좌표(r_j, θ _j)는, 다음 식(6)으로 표시된다.

[수식 3]

따라서, 본 실시 형태에 관한 4축 선반형 절삭가공 장치(1)에 제어 기구로부터 제어 지령으로서 지시 송신되는 위치 좌표는, 다음 식(7), 식(8), 식(9), 식(10)으로 표시된다.

[수식 4]

또한, 도 11에 도시하는 2개의 원 내의 점(C_j, C'_j)은 각각 가공 점을 나타내고 있고, 하방의 원 내(캐비티 오목부의 개구부의 형상)에서의 화살표가, 절삭공구의 칼끝의 궤적을 나타내고 있다. 도 11의 도시예에 도시하는 구성은, 예를 들면, 캐비티 오목부의 원형상의 개구부에 있어서의 3시 방향(시계의 표시판)의 위치에 절삭공구의 칼끝의 위치를 항상 설정하여 절삭가공하는 구성의 예이다.

또한, 전술한 제어 지령에 의한 카로에를 렌즈의 수(n)만큼 반복함으로써, 금형재료(2)(피가공면(13))에 소요 수의 프레넬 렌즈 성형용 캐비티 오목부(17)를 형성하여 분할형(19)으로 할 수 있다.

(캐비티 오목부에 의한 개구부의 형상과 가공면의 형상에 관해)

전술한 바와 같이, 절삭공구(4)(41, 44)의 칼끝에 타원진동의 궤적(15)을 「소요의 진동속도」로서 발생시킬 수 있는 선반형 가공 장치(1)를 이용하여, 소요 형상의 캐비티 오목부를 타원진동 절삭가공하는 경우를 설명한다.

즉, 우선, 해당 장치(1)에 소요의 제어 지령을 송신, 지시함으로써, 금형재료(2)(금형재료 장착부(7))를 회전시켜서 회전 중심(8)부터 소요 거리(16)에 있는 소요 위치(20)를 궤적(21)으로 「소요의 이동속도」로서 이동시키고, 또한, 절삭공구(4)(41, 44)의 칼끝을 절삭공구의 궤적(14)으로 「소요의 이동속도」로 이동시킨다.

다음에, 회전하는 금형재료(2)의 피가공면(13)의 소요 위치(20)에 절삭공구(4)(41, 44)로 타원진동 절삭함으로써, 금형재료(2)의 소요 위치(20)에 소요 형상의 개구부를 갖는 캐비티 오목부(17)(1개)를 형성할 수 있음과 함께, 이 캐비티 오목부(17)는 소요 형상의 가공면(예를 들면, 요곡면)을 갖게 된다.

이때, 금형재료(2)에서의 소요의 이동속도와 절삭공구(4)(41, 44)에서의 소요의 이동속도로부터 생기는 상대적인 절삭 이송 속도와, 타원진동의 궤적의 진동속도로 본 발명에 관한 「소요의 절삭속도(진동 궤적)」가 상대적으로 형성되게 된다.

즉, 본 실시 형태에 의하면, 이 캐비티 오목부(17)의 개구부의 형상은 피가공면(13)상에 임의의 형상으로 형성할 수 있고, 또한, 이 캐비티 오목부(17)에서의 가공면(요곡면)의 형상을 임의의 형상으로 형성할 수 있다.

예를 들면, 이 캐비티 오목부(17)의 개구부의 형상을, 원형상, 타원형상 등으로 형성할 수 있음과 함께, 이 캐비티 오목부(17)의 가공면(오목부)의 형상을, 소요의 곡면 형상, 비구면 형상, 동심원 형상의 둘레홈(43, 47)을 갖는 곡면 형상 등, 캐비티 오목부의 개구부의 형상과 가공면의 형상을 여러가지의 형상으로 가공할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 캐비티 개구부 직경보다도 캐비티 오목부 중심 사이의 간격 피치를 작 게 함으로써, 이들의 형상을 중합시킨 복잡한 형상을 형성할 수도 있도록 구성되어 있다.

(작용)

전술한 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 이동하는 피가공면(13)(금형재료(2))상의 소요 위치(임의의 위치)에 소요 형상의 개구부와 소요 형상의 가공면을 구비한 캐비티 오목부(17)를 이동하는 절삭공구(4)로 상대적인 소요의 절삭속도(24)로 타원진동 절삭가공(궤적(15))을 할 수 있기 때문에, 소요 수의 캐비티 오목부(17)를 갖는 분할형(19)(광학부품 성형용 금형)을 얻을 수 있다.

즉, 본 실시 형태에 의하면, 금형재료 장착부(7)에 금형재료(3)를 한번 장착하면 좋기 때문에, 종래예에서 나타내는 바와 같이, 캐비티 파트(108)를 1개씩 가공할 필요가 없고, 또한, 금형재료(102)를 캐비티 오목부(106)의 가공마다 비켜 놓고 가공할 필요가 없다.

따라서, 장치 장착의 준비 시간도 캐비티 블록의 조립시간도 불필요하기 때문에, 종래예보다도 단시간에 금형을 제작할 수 있어, 광학부품 성형용 금형의 생산성을 효율 좋게 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태 의하면, 금형재료(2)를 절삭공구(4)로 상대적인 소요의 절삭속도로 절삭가공함과 함께, 캐비티 오목부(17)의 가공면을 타원진동 절삭가공할 수 있기 때문에, 해당 금형의 가공면을 경면으로 가공할 수 있다.

따라서, 본 발명의 광학부품 성형용 금형의 가공에 있어서, 고품질성의 가공면을 효율 좋게 가공할 수 있다.

또한, 종래예에서는, 회전 중심(105)에 캐비티 오목부(106)를 가공하는 경우, 축대칭이 되는 원형상의 개구부와 구면 형상의 가공면을 갖는 캐비티 오목부(106)를 가공하는 것만으로 한정되어 있지만, 본 발명에 의하면, 금형재료(2)의 회전 위치(8)로부터 소요 거리(16)로 떨어진 소요 위치(20)에 소요 형상의 개구부와 소요 형상의 가공부를 구비한 캐비티 오목부(17)를 형성하는 구성이기 때문에, 소요 형상의 개구부와 비구면 형상의 가공면(요곡면)을 구비한 캐비티 오목부(17)를 효율 좋게 가공할 수 있다.

(광학부품 성형용 금형의 가공 방법)

다음에, 도 3A(1), 도 3B(2), 도 4A(1), 도 4B(2)를 예로 들어, 광학부품 성형용 금형의 가공 방법에 관해 설명한다.

또한, 이 설명은, 금형 장착부(7)에 장착한 금형재료(2)의 피가공면(13)에서의 회전 중심(8)부터 소요 거리(16)로 떨어진 소요 위치(20)에 소요 형상의 개구부와 소요 형상의 가공면(요곡면)을 구비한 캐비티 오목부(17)를 본 발명에 관한 상대적인 소요의 절삭속도(진동 궤적)로 타원진동 절삭가공하여 형성하는 경우의 것이다.

즉, 우선, 4축 선반형 절삭가공 장치(1)에 마련한 금형재료 장착부(7)에 금형재료(2)를 장착하여, C축을 회전 중심(8)으로 하여 장착 금형재료(2)를 회전시킴(도시예에서는 우회전(18))과 함께, 금형재료(2)의 피가공면(13)상의 회전 중심(8)부터 소요 거리(16)에 있는 소요 위치(20)(캐비티 오목부(17)를 절삭가공하여 형성하는 위치)를 궤적(21)으로 소요의 이동속도로서 회전 이동시킨다.

다음에, 절삭공구(4)의 칼끝은 절삭되는 캐비티 오목부(17)의 개구부에 있어서의 3시 방향으로 항상 설정함과 함께, 절삭공구(4)를 X방향과 Y방향으로 독립하여 각각 별도로 이동시킴에 의해, 절삭공구(4)의 칼끝을 절삭공구의 궤적(14)으로 소요의 이동속도로서 이동시킨다.

이때, 상기한 가공 장치(1)에서, 금형재료(2)에 절삭공구(4)를 동기 제어하여 추종시킴에 의해, 캐비티 오목부(17) 내의 내부의 임의의 점과 절삭공구(4) 사이에 소요의 절삭 이송 속도(이동 궤적)를 상대적으로 구성할 수 있다.

다음에, 절삭공구(4)의 칼끝에 타원진동의 궤적(15)을 소요의 진동속도로서 발생시킴과 함께, 캐비티 오목부(17)의 절삭가공시에, 금형재료(2)의 피가공면(13)(20)을 타원진동 절삭가공할 수 있다.

이때, 캐비티 개구부의 3시 방향의 위치에서, 금형재료(2)에서의 소요의 이동속도(소요의 회전속도)와 절삭공구(4)에서의 소요의 이동속도로부터 생기는 소요의 절삭 이송 속도와, 타원진동의 궤적(15)에서의 소요의 진동속도로, 금형재료(2)와 절삭공구(4) 사이에 본 발명에 관한 진동 궤적에 의한 「소요의 절삭속도」를 상대적으로 (또한 충분히) 효율 좋게 형성할 수 있다.

따라서, 절삭공구(4)로 금형재료(2)를 절삭가공함과 함께, 금형재료(2)를 타원진동 절삭가공함으로써, 상대적인 소요의 절삭속도(진동 궤적)로서, 금형의 가공면을 경면으로 효율 좋게 가공할 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, X방향과 Y방향으로 독립하여 각각 별도로 이동시킴에 의해, 절삭공구(4)의 칼끝을 임의의 절삭공구의 궤적(14)으로 이동시킬 수 있기 때문에, 금형재료(2)의 피가공면(13)상에서의 회전 중심(8)부터 소요 거리(16)로 떨어진 소요 위치(20)에 소요 형상의 개구부를 구비한 캐비티 오목부(17)를 형성할 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 절삭공구(4)를 Z방향으로 진퇴시켜서 조정함으로써 소요 형상의 가공면을 구비한 캐비티 오목부(17)를 형성할 수 있다.

따라서, 금형재료(2)의 피가공면(13)에서의 소요 개소에, 소요 형상의 캐비티 오목부, 즉, 소요 형상의 개구부와 소요 형상의 가공면(예를 들면, 요곡면)을 구비한 광학부품 성형용 캐비티 오목부(17)를 절삭가공하여 형성하게 된다.

또한, 계속해서, 본 발명에 관한 가공을, 금형재료(2)에서의 소요 위치(20)에 캐비티 오목부(17)를 소요 수 회, 반복하여 행함으로써, 소요 수의 캐비티 오목부(17)(예를 들면, 복수개의 캐비티 오목부(17)를 매트릭스형으로 배치한 구성)를 갖는 금형(분할형(19))을 절삭가공하게 된다.

또한, 전술한 가공 방법으로 프레넬 렌즈 성형용 금형(광부품 성형용 금형)을 가공하는 경우, 예를 들면, 도 8A, 도 8B에 도시하는 도시예에서 설명한 가공이 행하여지게 된다.

또한, 전술한 캐비티 오목부(17)를 가공하는 제어 지령에 관해서는, 도 11의 도시예에서 설명한 제어 지령을 이용할 수 있다.

즉, 전술한 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 장치 장착의 준비 시간도 캐비티 블록의 조립시간도 불필요하기 때문에, 종래예보다도 단시간에 가공할 수 있어서, 광학부품 성형용 금형의 생산성을 효율 좋게 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 의하면, 금형재료(2)를 상대적인 소요의 절삭속도로 타원진동 절삭가공하여 소요 형상의 캐비티 오목부(17)를 형성함으로써, 해당 금형의 가공면을 경면으로 가공할 수 있기 때문에, 본 발명의 광학부품 성형용 금형의 가공에 있어서, 고품질성의 가공면을 효율 좋게 가공할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 의하면, 비구면 형상의 가공면(요곡면)을 구비한 캐비티 오목부(17)를 효율 좋게 가공할 수 있다.

상기 실시 형태에서, 예를 들면, 금형재료(2)로서 초경재료 등의 난삭재를 절삭가공하는 경우, 전술한 바와 같이, 본 발명에서는, 공구 이송으로서 X방향의 구동과 Y방향과의 구동으로 절삭공구(4)의 칼끝에 절삭공구의 궤적(14)을 그려서 형성하게 된다.

그러나, 피가공면(13)(금형재료(2))을 절삭가공하여 가공면을 경면으로 형성하는 점에 있어서, 해당 가공 장치(1)에서의 공구 이송에서는, 절삭공구(4)에 금형재료(2)(피가공면(13)에서의 절삭가공 위치)에 대한 (상대적으로 형성되는) 소요의 절삭속도(24)를 효율 좋게 얻을 수 없는 경우가 있다.

즉, X방향으로 또는 Y방향으로 절삭공구(4)의 칼끝에 각각 별도로 이동 방향이 반전하는 위치가 존재하기 때문에, 또한, 절삭공구(4)로 절삭되는 난삭재(금형재료(2))가 고경도이기 때문에, 상대적인 소요의 절삭속도의 형성이라는 점에 있어서, 절삭공구(4)에 상대적인 소요의 절삭속도를 효율 좋게(충분히) 얻을 수 없는 경우가 있다.

따라서, 난삭재(금형재료(2))를 절삭가공하는 경우에, 또한, 절삭공구(4)의 칼끝에 초음파 타원진동을 부여함으로써, 절삭공구(4)에 금형재료(2)에 대한 (상대적으로 형성되는) 소요의 절삭속도를 (충분히) 효율 좋게 얻을 수 있도록 구성되어 있는 것이다.

즉, 도 7A에 도시하는 도시예로 설명하면, 금형재료(2)(피삭재)에서의 절삭 방향(A)(도시예에서는 하방향)의 절삭 이송 속도는, 회전하는 금형재료(2)에서의 소요의 이동속도, 절삭공구(22), (4)의 칼끝에서의 소요의 이동속도를 합성한 것이고, 또한, 절삭공구(22), (4)에 발생하는 타원진동의 궤적(15)에서의 절삭 방향(A)과는 역방향(도시예에서는 상방향)이 되는 소요의 진동속도로, 상대적인 소요의 절삭속도(24)를 효율 좋게(충분히) 얻을 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면, 회전하는 금형재료(2)(피가공면(13))의 절삭가공 위치(캐비티 개구부의 3시 방향의 위치)에서, 「금형재료(2)의 이동속도(61, 62)(궤적(21))과 절삭공구(4)의 칼끝의 이동속도(궤적(14))에 의해 생기는 상대적인 절삭 이송 속도」와, 「타원진동의 궤적(15)의 진동속도(63)」로 「상대적인 소요의 절삭속도」를 효율 좋게 얻을 수 있도록 구성되어 있다.

즉, 회전하는 금형재료(2)(피가공면(13))의 소요 위치(20)에 절삭가공함과 함께, 해당 절삭 공정시에 해당 소요 위치(20)를 타원진동 절삭함으로써, 소요 형상의 개구부와 소요 형상의 가공면을 구비한 캐비티 오목부(17)를 본 발명에 관한 상대적인 소요의 절삭속도(진동 궤적)로 절삭가공할 수 있고, 캐비티 오목부(17)의 가공면(소요 형상의 요곡면)을 경면으로 효율 좋게 형성할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 의하면, 선단(칼끝)이 예리한 단결정 다이아몬드제 바 이트(절삭공구(4, 22))로, 연질계 금속, 무전해 니켈, 초경재료, 텅스텐 합금, 소입강을 포함하는 철계의 금형재료(2)를 절삭할 수 있음과 함께, 통상절삭으로는 곤란한 난삭재를 절삭가공할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 의하면, 소입강(금형재료(2))을 절삭가공할 수 있기 때문에, 생산성을 효율 좋게 향상시킬 수 있는 광부품 성형용 금형(예를 들면, LED 용)의 가공에 응용할 수 있다.

즉, 본 실시 형태에 의하면, 매트릭스형상으로 미세하고 복잡한 형상의 캐비티 오목부(17)를 배치한 금형(31)을 가공할 수 있기 때문에, 본 발명을 LED 관련의 용도로 확대할 수 있다.

또한, 상기한 절삭공구(4)의 형상에 관해, 칼끝 형상이 V형인 바이트, 칼끝 형상을 둥굴게 한 R바이트를 이용할 수 있다.

또한, 다음에, 절삭가공 데이터의 한 예를 나타낸다.

금형재료(피삭재) : Ni-P도금 처리한 강재

절삭공구 ; 단결정 다이아몬드 공구

주축 회전속도(C축) : 0.1 내지 60rpm

타원진동의 궤적의 직경 : 1 내지 10㎛

타원진동의 주파수 : 20 내지 40kHz

진동속도 : 5 내지 50m/min

(실시 형태 2)

다음에, 도 12A, 도 12B를 이용하여, 타원진동 절삭에 의한 가공에 대신하 여, 고속 밀링에 의한 가공의 예를 설명한다.

또한, 본 실시예에 사용되는 선반형 가공 장치(51)의 기본적인 구성은, 실시예 1에 나타내는 가공 장치(1)의 구성과 같기 때문에, 같은 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.

(실시 형태 2에 이용되는 선반형 가공 장치(51)의 구성)

즉, 도 12A에 도시하는 가공 장치(51)에는, 금형재료(2)를 장착하는 금형재료 장착부(7)와, 고속 밀링 가공용의 회전절삭공구(52)가 구비된 회전절삭가공 기구(53)가 마련되어 구성되어 있다.

또한, 실시 형태 1에 나타내는 타원진동의 궤적(14)의 진동속도에 대신하여, 실시 형태 2에서는, 회전절삭공구(52)의 선단에 마련된 회전날(55)이 사용되도록 구성됨과 함께, 회전날(55)은 (필요한 회전 궤적으로) 소요의 회전속도로서 고속 회전하게 된다.

또한, 절삭가공 장치(51)에는, 실시 형태 1에 나타내는 가공 장치(1)와 마찬가지로, C축을 축심(회전 중심(8))으로 하여 금형재료 장착부(7)에 장착한 금형재료(2)(절삭가공 위치)를 우회전의 회전 방향(18)으로 회전시킬 수 있도록 구성된다.

또한, 고속 밀링 가공용의 회전절삭공구(52)를 X방향과 Y방향으로 독립하여 각각 별도로 구동함으로써, 회전절삭공구(52)를 회전 방향(56)으로 회전시킨 상태로 회전절삭공구(52)의 궤적(54)을 그리며 이동할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 실시 형태 2는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 회전하는 금형재료(2)의 피가공면(13)에서, 회전 중심(8)부터의 소요 거리(16)에 있는 소요 위치(20)에 소요 형상의 개구부와 소요 형상의 가공부(요곡면)를 구비한 캐비티 오목부(17)를 절삭가공하여 형성하는 것이다.

또한, 실시 형태 2는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 소요 위치(20)는 회전 중심(8)에서 회전함으로써 궤적(21)으로 회전 이동한 것임과 함께, 예를 들면, 회전절삭공구의 회전날(55)의 위치는 캐비티 오목부(17)의 개구부에 있어서의 3시 방향에 위치하고, 또한, 캐비티 오목부(17)의 개구부의 중심 위치(소요 위치(20))를 향하여 접근하도록 또는 떨어지게 제어할 수 있도록 구성되어 있다(궤적(54)을 참조).

즉, 전술한 밀링 가공에 의한 고속 절삭가공은, 회전절삭공구(52)를 고속 회전시켜서 금형재료(2)(피삭재)를 고속 절삭가공하는 것이다.

또한, 전술한 밀링 가공은, 예를 들면, 피삭재(2)에 형성하는 소요의 가공 형상을 작은 절삭력으로 안정되게 절삭하기 위해, 피삭재(2)에 섬세한 커터 패스를 설정하고, 해당 커터 패스에 따라 작은지름(소경(小徑)의 회전절삭공구(54)를 고속 회전하면서(고속 이송으로) 절삭할 수 있는 것이다.

따라서, 전술한 회전절삭공구(52)에 의한 고속 절삭가공으로 형성된 가공면을 경면으로 효율 좋게 형성할 수 있다.

또한, 전술한 고속 절삭가공에서는, 피삭재(금형재료(2))를 작은 절삭력으로 안정되게 절삭가공하기 위해, 피삭재(2)에 대해 회전절삭공구(52)의 지름 및 축방향의 절입을 얕게 설정하여 고속 회전함으로써, 피삭재(2)의 가공면을 경면으로 효 율 좋게 가공할 수 있도록 구성되어 있다.

따라서, 실시 형태 2는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 광학부품 성형용 금형의 생산성을 효율 좋게 향상시킬 수 있도록 구성됨과 함께, 광학부품 성형용 금형의 가공에 있어서, 고품질성의 가공면을 효율 좋게 가공할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 실시 형태 2는, 실시예 1과 마찬가지로, 소요 형상의 개구부와 비구면 형상의 가공면을 구비한 캐비티 오목부(17)를 효율 좋게 가공할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 회전날(55)의 회전에 관해, 예를 들면, 금형재료(2)(피가공면(13))를 플라이 컷트(환언하면, 업 컷트 또는 다운 컷트)하도록 구성되어 있다.

즉, 도 12B에 도시하는 바와 같이, 금형재료(2)가 우회전으로 회전함으로써, 캐비티 오목부(17)의 개구부에서의 임의의 점은, 해당 개구부 내에서 우회전의 (회전)이동 방향으로 소요의 이동속도로서 이동하게 된다(화살표(59)를 참조). 이 때문에, 도 12B에 도시하는 바와 같이, 캐비티 오목부(17) 내의 개구부의 내부에서의 소요 위치(20)(절삭가공 위치)에서는, 금형재료(2)(절삭가공 위치)의 이동 방향은 도시예의 하방향을(화살표(58)로 도시한다) 향하고 있다.

또한, 실시 형태 1에 나타내는 절삭공구(4)의 궤적(14)과 마찬가지로, 회전절삭공구(52)는 회전절삭공구의 궤적(54)으로 소요의 이동속도로서 이동하도록 구성되어 있다.

따라서, 실시 형태 1과 마찬가지로, 전술한 금형재료에서의 소요의 이동속도(58, 59)와, 회전절삭공구에 의한 소요의 이동속도(궤적(54))로 상대적인 소요의 절삭속도(이동 궤적)를 효율 좋게 얻을 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 실시예 1과 마찬가지로, 금형재료에서의 소요의 이동속도와 회전절삭공구에서의 소요의 이동속도로부터 생기는 상대적인 절삭 이송 속도와, 회전날에 의한 소요의 회전속도로 본 발명에 관한 「소요의 절삭속도(회전 궤적)」를 상대적으로 형성할 수 있다.

또한, 금형재료 장착부(7)(금형재료(2))에서의 3시의 위치에서의 회전날(55)의 회전 방향(회전 궤적)에서의 절삭가공의 방향과 금형재료(2)의 이동 방향과의 관계는, 다른 위치에 대해서도, 예를 들면, 금형재료 장착부(7)(금형재료(2))에서의 0시, 6시, 9시의 위치에 대해서도 성립하는 것이다.

또한, 실시 형태 1과 마찬가지로, 실시 형태 2의 구성은, 난삭재에 대해 유효하게 작용하는 것이다.

(실시 형태 2에 의한 광학부품 성형용 금형의 가공 방법)

다음에, 실시 형태 2에 의한 가공 방법을 도 12A, 도 12B를 이용하여 설명한다.

즉, 실시 형태 2에서, 실시예 1과 마찬가지로, 우선, 선반형 가공 장치(51)에 마련한 금형재료 장착부(7)에 금형재료(2)를 장착하여, C축을 회전 중심(8)으로 하여 장착 금형재료(2)를 회전시킴과(도시예에서는 우회전(18)) 함께, 금형재료(2)의 피가공면(13)상의 회전 중심(8)부터 소요 거리(16)에 있는 소요 위치(20)(캐비티 오목부(17)를 절삭가공하여 형성하는 위치)를 궤적(21)으로 회전 이동시킨다.

다음에, 회전절삭공구(51, 52)를 X방향과 Y방향으로 독립하여 각각 별도로 이동시킴에 의해, 회전절삭공구(52, 53)를, 회전절삭공구의 궤적(54)으로, 예를 들면, 나선형상의 궤적으로 이동시킨다.

즉, 상기한 절삭가공 장치(51)에서, 금형재료(2)에 회전절삭공구(52, 53)를 동기 제어하여 추종시킴에 의해, 금형재료(2)와 회전절삭공구(52, 53) 사이에 소요의 절삭 이송 속도(이동 궤적)를 상대적으로 형성할 수 있다.

이때, 절삭공구(51, 52)의 회전날(55)은 캐비티 오목부(17)의 개구부에 있어서의 3시 방향으로 항상 설정되어 있다.

또한, 이때, 금형재료(2)에서의 소요의 이동속도와 회전절삭공구(52)에서의 소요의 이동속도로부터 생기는 상대적인 절삭 이송 속도와, 회전날(55)에서의 소요의 회전속도로 본 발명에 관한 「소요의 절삭속도(회전 궤적)」를 상대적으로 형성할 수 있다.

따라서, 절삭공구(52, 53)를 이용하여, 금형재료(2)의 피가공면(13)에서의 소요 위치(20)를 상대적으로 형성된 본 발명에 관한 소요의 절삭속도(회전 궤적)로 고속 밀링에 의한 절삭가공을 행할 수 있다.

이때, 실시 형태 1과 마찬가지로, 금형재료(2)의 피가공면(13)부터의 절입 깊이 방향의 절삭가공은, 금형재료(2)를 Z방향으로 진퇴시킴에 의해 행하여지는 것이다.

따라서, 전술한 바와 같이 금형재료(2)의 피가공면(13)을 고속 밀링 가공하였기 때문에, 피가공면(13)의 소요 위치(20)에 소요 형상의 개구부와 소요 형상의 가공면(요곡면)을 구비한 캐비티 오목부(17)를, 예를 들면, 소요 형상의 개구부와 비구면 형상의 가공면을 구비한 캐비티 오목부(17)를 형성할 수 있다.

또한, 다시, 전술한 소요 위치(20)의 캐비티 오목부(17)를 형성하는 가공을 반복하고 행함으로써, 상기한 금형재료(2)의 피가공면(13)에 소요 수의 캐비티 오목부(17)를 형성하여 분할형(19)(광 부품 성형용 금형 또는 구조물)을 얻을 수 있다.

따라서, 실시 형태 2에서, 실시 형태 1과 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.

즉, 실시 형태 2에 의하면, 실시 형태 1과 마찬가지로, 종래예보다도 단시간에 가공할 수 있기 때문에, 광학부품 성형용 금형(구조물)의 생산성을 효율 좋게 향상시킬 수 있다.

또한, 실시 형태 2에 의하면, 실시 형태 1과 마찬가지로, 금형재료(2)를 상대적으로 형성되는 본 발명에 관한 소요의 절삭속도로 고속 밀링 절삭가공함으로써, 캐비티 오목부(17)의 가공면을 경면으로 가공할 수 있기 때문에, 본 발명의 광학부품 성형용 금형의 가공에 있어서, 고품질성의 가공면을 효율 좋게 가공할 수 있다.

또한, 실시 형태 2에 의하면, 실시 형태 1과 마찬가지로, 소요 형상의 개구부와 비구면 형상의 가공면을 구비한 캐비티 오목부(17)를 효율 좋게 가공할 수 있다.

본 발명은, 전술한 각 실시 형태의 것으로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서, 필요에 따라, 임의로 또한 적절하게 변경 또는 선택하여 채용할 수 있는 것이다.

또한, 상기한 각 실시 형태에 의한 가공 방법에서, 금형재료에 마이크로 렌즈용 캐비티 오목부를 매트릭스형으로 배치한 금형(분할형)을 형성할 수 있다.

또한, 전술한 각 실시 형태에서는, 절삭공구(4), 회전날(55)을 이용하여 가공한 예를 설명하였지만, 본 발명에 연삭 공구를 이용하여도 좋다.

또한, 전술한 각 실시 형태에서, 구조물로서, 광학부품 성형용 금형을 예로 들어 설명하였지만, 금속재료(피삭재)를 가공함으로써, 예를 들면, 광을 반사하는 금속 부품을 형성할 수 있다.

또한, 전술한 각 실시 형태에서는, X축, Y축, Z축, C축의 4축에 의한 가공 장치를 이용하여 설명하였지만, 본 발명에서, Y축을 회전축으로 하는 B축을 더하여 5축의 가공 장치를 이용하여도 좋다.

금회 개시된 실시의 형태 및 실시예는 모든 점에서 예시이고 제한적인 것이 아니라고 생각하여야 할 것이다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 특허청구의 범위에 의해 나타나고, 특허청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

도 1은 본 발명에 관한 4축 선반형 절삭가공 장치를 개략적으로 도시하는 개략 사시도.

도 2A는 도 1에 도시하는 장치의 개략 정면도, 도 2B는 도 1에 도시하는 장치의 개략 평면도.

도 3A, 도 3B는, 도 1에 도시하는 장치의 주요부를 확대해 개략적으로 도시하는 개략 확대 사시도로서, 도 3A, 도 3B는, 회전하고 있는 금형재료의 피가공면을 절삭가공하고 있는 상태를 도시하는 도면.

도 4A, 도 4B는, 도 1에 도시하는 장치의 주요부를 확대해 개략적으로 도시하는 개략 확대 사시도로서, 도 4A, 도 4B는, 도 3A, 도 3B에 계속해서, 회전하고 있는 금형재료의 피가공면을 절삭가공하고 있는 상태를 도시하는 도면.

도 5는, 도 1에 도시하는 장치의 주요부를 확대해 개략적으로 도시하는 개략 확대 측면도로서, 회전하고 있는 금형재료의 피가공면상에서의 절삭공구의 선단의 궤적을 개략적으로 도시하는 도면.

도 6A는, 도 1에 도시하는 장치의 주요부를 확대해 개략적으로 도시하는 개략 확대 측면도로서, 회전하는 금형재료의 피가공면상에 나타나는 「P」자의 상태를 도시하고, 도 6B는, 도 1에 도시하는 장치의 주요부를 확대해 개략적으로 도시하는 개략 확대 측면도로서, 회전하는 금형재료의 피가공면상에 절삭가공되는 캐비티 오목부의 개구부를 도시하는 도면.

도 7A는 도 1에 도시하는 장치의 주요부를 확대해 개략적으로 도시하는 개략 확대 정면도, 도 7B는 도 1에 도시하는 장치의 주요부를 확대해 개략적으로 도시하는 개략 확대 사시도로서, 도 7A, 도 7B는 절삭공구로 금형재료를 타원진동 절삭하고 있는 상태를 도시하는 도면.

도 8A, 도 8B는, 도 1에 도시하는 금형재료를 확대해 개략적으로 도시하는 종단면도로서, 프레넬 렌즈 성형용 금형을 가공하는 상태를 도시하는 도면.

도 9는, 도 1에 도시하는 장치로 가공된 프레넬 렌즈 성형용 금형(분할형)을 개략적으로 도시하는 개략 사시도.

도 10은, 도 9에 도시하는 프레넬 렌즈 성형용 금형(분할형)을 구비한 압축 성형용 금형을 개략적으로 도시하는 개략 단면도.

도 11은, 도 1에 도시하는 장치에 장착한 금형재료의 피가공면을 개략적으로 도시하는 개략 측면도로서, 해당 피가공면상에 의한 프레넬 렌즈 성형용의 캐비티 오목부의 위치를 설명하는 도면.

도 12A는, 본 발명에 관한 다른 실시예의 장치의 금형재료 장착부에 장착한 금형재료를 확대해 개략적으로 도시하는 개략 확대 측면도, 도 12B는, 도 12A에 도시하는 금형재료의 주요부를 더욱 확대해 개략적으로 도시하는 개략 확대 측면도.

도 13A는, 종래의 4축 선반형 절삭가공 장치에 마련한 금형재료 장착부에 장착한 금형재료를 확대해 개략적으로 도시하는 개략 확대 측면도, 도 13B는 도 13A에 도시하는 금형재료를 확대해 개략적으로 도시하는 개략 확대 사시도.

(도면의 주요부호에 대한 설명)

1 : 가공 장치 2 : 금형재료(피삭재)

3 : 장착 기구 4 : 절삭공구

5 : 부착 기구 6 : 가대(base)

Claims

서로 직교하는 직진 구동축 3축과 피삭재를 회전 구동시키는 회전축을 적어도 가지는 가공 장치를 이용하여, X방향과 Y방향으로 구동하고 또한 Z방향으로 상기한 피삭재에 대한 소요의 절입량을 상대적으로 조정하는 절삭공구로 피삭재를 C축을 회전축심으로서 회전시킨 상태에서 절삭가공함으로써, 상기 피삭재에 소요 형상의 오목부를 형성하는 구조물의 가공 방법에 있어서,

상기 절삭공구를 X방향과 Y방향으로 구동하고 상기 C축 회전과 같은 회전 방향에 동기하여 회전시키는 공정과,

상기 피삭재의 소요 위치에 상기 절삭공구로 절삭가공을 시행함으로써, 상기 피삭재에 상기 소요 형상의 오목부를 형성하는 공정을 구비하고,

상기 절삭공구에 의해 피삭재에 절삭가공을 시행하는 상기 공정은, 상기 절삭공구의 칼끝에 타원진동을 발생시킴에 의해, 상기 피삭재를 상대적인 소요의 절삭속도로 타원진동 절삭하여 가공하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 가공 방법.
제 1항에 있어서,

상기 절삭공구에 의해 피삭재에 절삭가공을 시행하는 상기 공정에 있어서, 피삭재의 이동속도와 절삭공구의 이동속도로부터 생기는 상대적인 절삭 이송 속도와, 타원진동의 궤적의 진동속도로 소요의 절삭속도를 상대적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 구조물의 가공 방법.
제 1항에 있어서,

절삭공구에 의한 피삭재의 절삭가공 공정시에게, 상기 절삭공구로 형성된 성형용 캐비티 오목부의 개구부에 있어서의 3시 방향에 상기 절삭공구의 칼끝을 배치하는 것을 특징으로 하는 구조물의 가공 방법.
서로 직교하는 직진 구동축 3축과 피삭재를 회전 구동시키는 회전축을 적어도 가지는 가공 장치를 이용하여, X방향과 Y방향으로 구동하고 또한 Z방향으로 상기한 피삭재에 대한 소요의 절입량을 상대적으로 조정하는 절삭공구로 피삭재를 C축을 회전축심으로서 회전시킨 상태에서 절삭가공함으로써, 상기 피삭재에 소요 형상의 오목부를 형성하는 구조물의 가공 방법에 있어서,

상기 절삭공구를 X방향과 Y방향으로 구동하여 상기한 C축 회전과 같은 회전 방향에 동기하여 회전시키는 공정과,

상기 피삭재의 소요 위치에 상기한 절삭공구로 절삭가공함으로써, 상기 피삭재에 상기 소요 형상의 오목부를 형성하는 공정과,

상기 절삭공구에 의한 피삭재의 절삭가공 공정시에, 상기 피삭재에 상대적인 소요의 절삭속도로 고속 밀링 가공하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 가공 방법.
제 4항에 있어서,

절삭공구에 의한 피삭재의 절삭가공 공정시에, 상기 피삭재의 이동속도와 회전절삭공구의 이동속도로부터 생기는 상대적인 절삭 이송 속도와, 회전날의 회전속도로 소요의 절삭속도를 상대적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 구조물의 가공 방법.
제 4항에 있어서,

절삭공구에 의한 피삭재의 절삭가공 공정시에, 상기 절삭공구로 형성되는 성형용 캐비티 오목부의 개구부에 있어서의 3시 방향에 상기 절삭공구의 칼끝을 배치하는 것을 특징으로 하는 구조물의 가공 방법.
서로 직교하는 직진 구동축 3축과, 피삭재를 회전 구동시키는 회전축과, X방향과 Y방향으로 구동하고 또한 Z방향으로 상기 피삭재에 대한 소요의 절입량을 상대적으로 조정하는 절삭공구를 구비한 구조물의 가공 장치에 있어서,

상기 절삭공구에 타원진동의 궤적을 발생시키는 타원진동 발생부를 마련한 것을 특징으로 하는 구조물의 가공 장치.
서로 직교하는 직진 구동축 3축과, 피삭재를 회전 구동시키는 회전축과, X방향과 Y방향으로 구동하고 또한 Z방향으로 상기 피삭재에 대한 소요의 절입량을 상대적으로 조정하는 절삭공구를 구비한 구조물의 가공 장치에 있어서,

상기 절삭공구로서 고속 밀링 가공용의 회전절삭공구를 마련하여 구성한 것을 특징으로 하는 구조물의 가공 장치.