KR20120076028A - 누진가입도 렌즈 가공용 공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 누진가입도 렌즈를 고경도 폴리카보네이트로 형성하되, 황삭공정과 정삭공정로 나누어서 가공하고, 황삭공정에 적용하는 밀링 툴은 합성다이어몬드로 구성하며, 정삭공정에 이용되는 바이트는 천연다이어몬드로 구성하도록 한다.
상기 천연다이어몬드로 이루어지는 정삭용 천연다이어몬드 바이트는 바이트 팁의 선단부의 곡률반경 R1과 R2를 각각 2~3mm, 5~6mm로 형성하고, 바이트 팁의 높이를 0.3~0.5mm로 형성하며, 바이트의 전면 여유각을 10~12도로 형성하고, 공구윤곽 정밀도를 1마이크로미터를 초과하지 않도록 형성하며, 바이트 생크의 윗면에는 경사각 0~5도 범위를 가지는 경사면을 형성한다.
이와 같이 특정된 정삭용 바이트는 공구의 탈착이 용이하여 연속가공이 가능하고, 렌즈의 볼록 형상과 오목 형상에 적합한 공구형상 제어가 가능하여 효율적인 누진가입도 렌즈를 가공할 수 있고, 또한 고경도 폴리카보네이트 재료를 절삭가공만으로 형성함으로써, 제조공정을 단순화할 수 있고, 절삭가공 프로그램에 의한 자동 초정밀 제어가 가능하여 생산성이 향상될 뿐만 아니라, 주문과 동시 제작이 가능하며, 가공 후 슬러리가 발생하지 않아 친환경 제조가 가능한 작용효과가 발생 되는 것이다

Description

누진가입도 렌즈 가공용 공구{ASPHERIC OPTICAL LENZ PROCESSING TOOL}

본 발명은 안경렌즈 가공에 관한 것으로, 원거리나 중거리 또는 근거리를 상의 도약 없이 하나의 렌즈로 선명하게 볼 수 있는 누진가입도 렌즈를 고경도 폴리카보네이트와 같은 합성수지재로 형성하되 초정밀 절삭가공만으로 형성할 수 있는 공구를 제공하는 것이다.

안경렌즈에 있어서, 개인의 시력에 맞추어 주문 즉시 작업이 가능한 누진가입도 안경렌즈는 기존 안경렌즈에 비해 근거부터 원거리에 이르는 넓은 영역에 걸쳐 상의 변화 또는 상의 도약 없이 선명하고 편안하게 볼 수 있는 특징을 갖는 렌즈로서 기존 안경렌즈가 기성복이라면 누진가입도 렌즈는 소비자가 안경원에서 주문하는 즉시 가공이 이루어지는 맞춤형 렌즈라고 할 것이다.

그동안 누진가입도 렌즈를 비롯한 이중 또는 삼중으로 이루어지는 다초점 렌즈는 주로 수작업에 의한 연삭과 연마 공정으로 제작하였고, 이러한 작업과정은 물 또는 윤활제를 사용하여 연마패드와 미세파우더를 사용하여 문지르거나 닦아내는 작업을 반복적으로 시행하는 과정으로 이루어지는 것이어서, 가공 시간이 길고 생산성이 낮은 문제점이 있고, 또한 가공 후 생성되는 슬러리 상태의 폐기물(물+연마재+윤활제 등)은 분리가 어려워 환경오염 등의 문제가 발생 되었다.

일반적으로 안경의 오목면과 볼록면으로 이루어진 피가공 렌즈면을 절삭가공하는 기술에는 오목면과 볼록면의 형상에 관한 설계데이터를 입력하고 이 데이터에 따라 바이트를 제어하여 가공정밀도 3마이크로미터 이내, 최대표면조도 Rmax 0.3 내지 0.5 마이크로미터 정도로 가공을 하고, 절삭가공된 면을 연마장치에 의해 연마하여 소정의 광학면을 완성하는 기술들이 알려져 있다.

즉, 안경렌즈를 만드는 기술 중 절삭가공에 의해 렌즈를 형성하는 기술은 절삭가공만으로 렌즈를 형성하는 것이 아니라 연마작업 공정에 의해 렌즈를 완성하는 것이 일반적으로 알려진 렌즈가공 기술이라고 할 것이므로, 결국 절삭가공으로 형성하는 종래의 렌즈가공 기술은 상기와 같은 문제점들이 내재 되어 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고경도 기능성 소재인 폴리카보네이트 재료를 초정밀 가공이 가능한 특정 형상을 가지는 천연 다이어몬드 바이트를 개발하고, 합성다이어몬드 밀링 툴을 이용하여, 누진가입도 렌즈를 비롯한 어떠한 형상의 렌즈도 주문과 동시 초정밀 가공을 통해 신속하게 제작할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 누진가입도 렌즈를 고경도 폴리카보네이트로 형성하되, 황삭공정과 정삭공정로 나누어서 가공하고, 황삭공정에 이용되는 공구는 합성다이어몬드로 이루어지는 밀링툴을 이용하며, 정삭공정에 이용되는 공구는 천연다이어몬드로 이루어지면서 특정 구조를 가지는 바이트를 개발하여 고경도 폴리카보네이트와 같은 재질을 원활하게 가공할 수 있는 공구를 형성하는 것이다.

상기 정삭 가공용 천연다이어몬드 바이트(30)는 천연다이어몬드 바이트 팁(31)과 바이트 몸체(32) 및 바이트 생크(34)를 주요 구성요소로 하되, 상기 바이트 몸체(32)에는 상기 천연다이어몬드 바이트 팁(31)을 고정 장착하고, 바이트 고정홀(33)을 형성하고 카운터 싱킹하며, 상기 바이트 생크(34)에는 너트홀(35)을 관통하여 형성하고, 상기 바이트 고정홀(33)과 너트홀(35)을 고정볼트(36)로 견고하게 결합하도록 한다.

그리고 상기 천연다이어몬드 바이트 팁(31)은 그 선단부 곡률반경인 R1과 R2를 각각 2~3mm, 5~6mm로 형성하고, 높이를 0.3~0.5mm로 형성하며, 상기 천연다이어몬드 바이트는 전면 여유각을 10~12도로 형성하고, 공구윤곽 정밀도를 1마이크로미터를 초과하지 않도록 형성하며, 상기 바이트 생크는 바이트 몸체의 장착면을 0~5도의 경사면으로 형성하여, 바이트 윗면 경사각을 0도 내지 +5도 범위에서 조정할 수 있는 구조를 가지는 렌즈 가공용 공구를 제공하여 초정밀 절삭가공에 의해 누진가입도 렌즈를 형성할 수 있도록 한다.

이와 같은 구조를 가지는 정삭용 천연다이어몬드 바이트는 공구의 탈착이 용이하여 연속가공이 가능하고, 렌즈의 볼록 형상과 오목 형상에 적합한 공구형상 제어가 가능하여 효율적인 누진가입도 렌즈를 가공할 수 있고, 또한 고경도 폴리카보네이트 재료를 절삭가공만으로 렌즈를 형성함으로써, 제조공정을 단순화할 수 있고, 절삭가공 프로그램에 의한 자동 초정밀 제어가 가능하여 생산성이 향상될 뿐만 아니라, 주문과 동시 제작이 가능하며, 가공 후 슬러리가 발생하지 않아 친환경 제조가 가능한 작용효과가 발생 되는 것이다.

도 1은 본 발명의 누진가입도 렌즈 가공공정을 나타낸 도면이다.
도 2는 누진가입도 렌즈의 광 굴절력과 비점수차를 나타낸 맵을 나타낸 도면이다.
도 3은 NC제어의 프리폼 제네레이터와 렌즈 및 바이트가 조립된 개략도이다.
도 4는 본 발명의 누진가입도 렌즈 초정밀 정삭 가공용 바이트 조립 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 누진가입도 렌즈 정삭 가공용 바이트의 바이트 몸체를 나타낸 도면이다.
도 6는 본 발명의 누진가입도 렌즈 정삭 가공용 바이트의 바이트 생크를 나타낸 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

도 1은 누진가입도 렌즈 가공공정을 나타낸 것으로, 먼저 주문에 의해 처방 렌즈의 수주가 결정되면, 도 2에 도시한 바와 같이 가공 데이터가 작성된다. 그리고 도 3에 도시한 바와 같이 고경도 폴리카보네이트로 사출된 세미품이라 불리는 원형의 성형품을 프리폼(Freeform) 제네레이터(20) 초정밀 자유곡면 가공장치에 장착한다.

상기 원형의 성형품은 도 3에 도시한 바와 같은 소정의 프레임 형상에 대응하여 안경 레이아웃 정보를 기초로 가장자리부터 가공이 시작된다. 재질의 종류, 면의 형상, 수평 및 수직 방향의 편심량, 난시축, 마무리 사이즈 등으로 이루어진 가공 데이터를 초정밀 가공기의 중앙제어장치에 입력하면 정밀한 계산에 의해 가공 조건이 결정되고 프리폼 제너레이터(20)에 의해 구동되는 초정밀 절삭가공이 시작된다.

프리폼 제너레이터(20)에 의한 누진가입도 렌즈의 초정밀 절삭가공은 먼저 황삭용 합성다이어몬드 밀링툴로 가공 데이터에 따라 누진가입도 렌즈의 전체적인 형상을 가공(4)한다. 이어서 정삭용 천연다이어몬드 바이트로 목표로 하는 렌즈면 형상을 가공하고 렌즈면의 표면조도가 Ra 0.035 이하가 나올 때까지 초정밀 절삭가공(5)을 실시한다.

정삭 가공용 바이트(30)에 의한 절삭가공은 도 3에 도시된 바와 같이 황삭이 이루어진 초정밀 가공대상 렌즈(10)를 NC제어 커브 프리폼 제네레이터(20)에 고정한 다음 회전시키면서, 상기 바이트(30)를 XZ 축으로 이송시키며 가공한다.

이 과정에서 형상 및 표면조도를 UA3P, NT2000 및 Form Talysurf Series 2와 같은 표면조도측정기로 측정하여 원하는 값이 나올 때까지 반복하여 절삭가공을 계속하고, 렌즈의 평균도수오차, 비점수차, 왜곡수차, 안경 배율 등의 렌즈에 대한 광학 성능평가지표를 측정하여 완성된 렌즈를 제작하는 것이다.

상술한 바와 같이 황삭 가공용 바이트는 합성다이어몬드로 형성하고 정삭 가공용 바이트는 천연다이어몬드로 형성한다. 상기 정삭 가공용 바이트(30)는 도 4에 도시한 바와 같이 천연다이어몬드 바이트 팁(31)과 바이트 몸체(32) 및 바이트 생크(34)로 형성하되, 상기 바이트 몸체(32)에는 상기 천연다이어몬드 바이트 팁(31)을 고정 장착하고, 바이트 고정홀(33)을 형성하며, 상기 바이트 생크(34)에는 너트홀(35)을 관통시켜, 상기 바이트 고정홀(33)과 너트홀(35)을 통해 바이트 몸체(32)와 바이트 생크(34)가 고정 볼트(36)로 결합되도록 구성한다.

도 5에 도시한 바와 같이 바이트 몸체(32)에 장착되는 상기 천연다이어몬드 바이트 팁(31)은 그 선단의 곡률반경 R1과 R2를 각각 2~3mm, 5~6mm로 형성하고 높이를 0.3~0.5mm로 형성하며, 상기 정삭 가공용 바이트(30)는 전면 여유각(α)을 10~12도로 형성하고, 공구윤곽 정밀도를 1마이크로미터를 초과하지 않도록 형성하며, 도 6에 도시한 바와 같이 상기 바이트 몸체(32)가 장착되는 바이트 생크(34)는 바이트 몸체 장착면(37)을 형성하되, 0~5도의 바이트 윗면 경사각(β)에 해당하는 경사면으로 형성하고, 박판 심과 같은 스페이셔를 이용하여 천연다이어몬드 바이트(31)를 0도 내지 +5도 범위에서 조정할 수 있는 구조로 형성하도록 한다.

상기 천연다이어몬드 바이트 팁(31)의 선단부에 대한 곡률반경 R1을 2mm 이하, R2를 5mm 이하로 형성할 경우에는 바이트 팁의 선단 인선이 사각형 모양을 가지게 되어 고경도 폴리카보네이트 재질의 렌즈 가공면에 절삭 흔적이 발생되고, R1이 3mm를 초과하고, R2가 6mm를 초과하면, 바이트 팁(31)의 선단 인선이 원형을 이루게 됨에 따라 렌즈 가공칩의 배출이 원활하게 이루어지지 않아서 바이트 발열로 가공면이 거칠어지거나 가공속도가 저하되는 현상이 발생 된다.

따라서 상기 천연다이어몬드 바이트 팁(31)은 그 선단부 곡률반경 R1을 2~3mm 범위로 형성하고, 곡률반경 R2는 5~6mm 범위로 형성하여 고경도 폴리카보네이트로 이루어지는 렌즈를 경면으로 가공할 수 있게 되는 것이다.

그리고 천연다이어몬드 바이트 팁(31)은 그 높이 h를 0.3~0.5mm로 형성하는 것이 바람직하다. 이는 바이트 팁의 높이 h를 0.3mm 이하로 형성하면 팁의 두께가 얇아져서 절삭가공시 선단부 균열과 파손 현상이 발생되고, 0.5mm를 초과하여 형성하면 천연다이어몬드가 과다하게 소요되어 랜즈 생산비용이 상승하게 되기 때문이다.

또한 바이트의 전면 여유각(α)는 고경도 폴리카보네이트의 절삭력과 가공면 거칠기에 중대한 영향을 미치게 되는데, 전면 여유각(α)을 10도 미만으로 형성하면 인선 강도는 증가하나 하나의 렌즈에 서로 다른 굴절면이 연결되어 이루어지는 렌즈에 바이트 몸체가 접촉될 우려가 있고, 전면 여유각(α)이 12도를 초과할 경우 인선 강도가 저하되어 바이트 인선의 파손 현상이 발생된다. 따라서 전면여유각(α)은 10 내지 12도로 형성하는 것이 바람직하다.

그리고 바이트 윤곽 정밀도는 1마이크로미터를 초과하지 않도록 형성하여 고경도 폴리카보네이트의 초정밀 가공이 가능하도록 한다.

또한 바이트 생크(34)의 상부에 형성되는 경사면의 경사각을 윗면 경사각(β)에 해당하는 0도 내지 5도로 형성함으로써, 천연다이어몬드 바이트 팁(31)을 박판 심을 이용하여 0도부터 +5도 범위에서 조정할 수 있고, 천연다이어몬드 바이트 팁에 직접 윗면 경사각(β)를 형성하는 가공상 어려움을 해소하여 절삭날부의 제작공정을 단순화 할 수 있고, 천연다이어몬드 바이트 팁(31)의 마모와 파손으로 인한 공구 교체시 고정볼트(36)을 풀고 바이트 몸체(32)만을 교체할 수 있어서, 바이트 생크(34)를 그대로 사용할 수 있게 되어 공구비가 절감되며, 교체작업도 용이하게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 고경도 폴리카보네이트 재질의 누진가입도 안경렌즈는 본발명에서 특정한 구성의 정삭 가공용 바이트를 사용함으로써 초정밀 절삭가공이 가능하고, 렌즈를 절삭가공만으로 완성함에 따라 절삭가공 프로그램에 의한 공구의 자동 제어가 가능하여 생산성이 향상될 뿐만 아니라, 주문과 동시 제작이 가능하며, 또한 기존 안경렌즈 성형용 공구인 연삭패드 및 미세파우더를 통한 연마공정에서 불가피하게 발생하는 슬러리 등의 유해물질이 발생 되지 않게 되므로 친환경 작업환경을 이룰 수 있는 획기적인 작용효과가 발생 되는 것이다.

10: 누진가입도 렌즈 20: 프리폼 제네레이터
30: 천연다이어몬드 바이트 31: 천연다이어몬드 바이트 팁
32: 바이트 몸체 33: 바이트 고정홀
34: 바이트 생크 35: 너트홀
36: 고정볼트 37: 장착면

Claims (3)

1. 누진가압도 렌즈 가공에 있어서,
   상기 누진가입도 렌즈는 절삭에 의한 황삭 가공과 초정밀 절삭에 의한 정삭 가공으로 구분하여 자동절삭으로 진행하며,
   황삭 가공용 공구의 바이트는 합성다이어몬드로 형성하고, 정삭 가공용 공구의 바이트는 천연다이어몬드로 형성하며,
   상기 정삭 가공용 천연다이어몬드 바이트(30)는 천연다이어몬드 바이트 팁(31)과 바이트 몸체(32) 및 바이트 생크(34)로 형성하되,
   상기 바이트 몸체(32)에는 상기 천연다이어몬드 바이트 팁(31)을 고정 장착하고, 바이트 고정홀(33)을 형성하고 카운터 싱킹하며,
   상기 바이트 생크(34)에는 바이트 생크 너트홀(35)을 관통하여 형성하고,
   상기 바이트 고정홀(33)과 바이트 생크 너트홀(35)을 이용하여 바이트 몸체(32)와 바이트 생크(34)가 고정 볼트(36)에 의해 결합 되도록 하는 것을 특징으로 하는 누진가입도 렌즈 가공용 공구.
2. 제1항에 있어서,
   상기 천연다이어몬드 바이트 팁(31)은 그 선단의 곡률반경 R1과 R2를 각각 2~3mm, 5~6mm로 형성하고 높이를 0.3~0.5mm로 형성하며,
   상기 천연다이어몬드 바이트는 전면 여유각을 10~12도로 형성하고, 공구윤곽 정밀도를 1마이크로미터를 초과하지 않도록 형성하며,
   상기 바이트 생크에는 바이트 몸체가 장착되는 장착면을 0~5도의 경사면으로 형성하여, 천연다이어몬드 바이트 팁의 윗면 경사각을 0도 내지 +5도 범위에서 조정할 수 있는 구조로 형성하는 것을 특징으로 하는 누진가입도 렌즈 가공용 공구.
3. 제2항에 있어서,
   상기 누진가입도 렌즈는 고경도 폴리카보네이트를 초정밀 절삭가공으로 완성하는 것을 특징으로 하는 누진가입도 렌즈 가공용 공구.
   

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