KR20150131979A - 비원형 구멍의 가공 방법, 비원형 구멍의 가공 장치 및 렌즈 - Google Patents

비원형 구멍의 가공 방법, 비원형 구멍의 가공 장치 및 렌즈 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 비원형 형상의 구멍의 벽면에 절삭 공구가 간섭하는 것을 방지할 수 있는 비원형 구멍의 가공 방법을 제공한다. 절삭 공구(17)를 사용하여 절삭 가공함으로써, 비원형 형상의 구멍(30)을 피가공체(19)에 형성하는 비원형 구멍의 가공 방법에 있어서, 제1 축(Z축), 제2 축(X축), 제3 축(Y축)이 직교 좌표계를 이루는 제1 축(Z축)을 회전 중심으로 하여 피가공체(19)를 회전시키면서, 비원형 형상의 구멍(30)의 벽면(27)에 절삭 공구(17)의 릴리프면(25)이 간섭하는 것을 피하도록 제2 축(X축)의 축선 방향과 제3 축(Y축)의 축선 방향으로 절삭 공구(17)를 이동시켜, 절삭 가공을 한다.

Description

비원형 구멍의 가공 방법, 비원형 구멍의 가공 장치 및 렌즈{MACHINING METHOD OF NONCIRCULAR HOLE, MACHINING APPARATUS OF NONCIRCULAR HOLE AND LENS}
본 발명은 비원형 구멍의 가공 방법, 비원형 구멍의 가공 장치 및 렌즈에 관한 것으로, 특히 피가공체를 회전시키면서, 절삭 공구로 피가공체에 비원형 형상의 구멍을 형성하는 것 등에 관한 것이다.
수지(플라스틱)제의 렌즈(1)(도 1, 도 2 참조)는 용융 상태의 수지를 금형(3)(도 3, 도 4 참조)의 게이트부(5)를 통하여 금형(3)의 캐비티(7) 내에 유입하여 충전한 후, 상기 수지를 냉각 고화함으로써 제조되고 있다.
렌즈(1)에 있어서의 기능 영역[렌즈(1)로서 기능하는 영역; 볼록 렌즈 형상의 부위](9)은, 광축 방향으로부터 보면 원형으로 되어 있다. 또한, 기능 영역(9)의 외측에는 환상의 플랜지부(11)가 기능 영역(9)을 둘러싸도록 하여 기능 영역(9)의 외주에 플랜지부(11)의 내주가 연결된 형태로 설치되어 있다.
렌즈(1)에 있어서의 게이트부(5)는 수지 주입 유로(러너부)(13)와 연결되어 있다. 이에 의해, 게이트부(5)의 부분에서 렌즈(1)와 러너부(13)를 절단하여, 기능 영역(9)과 플랜지부(11)를 구비한 렌즈(성형 렌즈)(1)를 얻고 있다.
또한, 렌즈(1)에 있어서, 게이트부(5)의 절단 개소가 일부 남아버리면, 렌즈(1)를 고정밀도로 경통 내에 배치시킬 수 없게 되어 버린다. 따라서, 플랜지부(11)의 일부에 절결(15)을 형성하고, 렌즈(1)를 평면에서 볼 때[렌즈(1)를 광축 방향에서 본 경우] D자 형상으로 형성하여, 플랜지부(11)의 가상 외주원보다도 내측에 게이트부(5)를 배치하고 있다. 이에 의해, 게이트부(5)에 절단 개소의 나머지가 있어도, 절단 개소의 나머지가 경통과 간섭하는 것을 방지하여, 렌즈(1)를 고정밀도로 경통 내에 배치시킬 수 있도록 하고 있다.
또한, 종래의 기술에 관한 문헌으로서, 예를 들어 특허문헌 1 내지 특허문헌 3을 들 수 있다.
일본 특허 공개 평10-81525호 공보 일본 특허 공개 제2009-47820호 공보 일본 특허 공개 제2004-219594호 공보
그런데, 렌즈(1)의 성형에 사용하는 금형(3)을 제조하는 경우[특히, 금형(3)의 소재(19)에 D자 형상의 캐비티(7)를 절삭 가공으로 형성하는 경우], 도 7, 도 8에서 도시하는 바와 같이, 내면 가공이 되므로, 캐비티(7) 중, 렌즈(1)의 플랜지부(11)의 절결(15)에 대응하는 부위에 절삭 공구(17)가 간섭되어 버린다[도 8의 (a), 도 8의 (b) 참조]는 문제가 있다.
또한, 캐비티(7) 중의, 렌즈(1)의 기능 영역(9)에 대응하는 원 형상의 부위(21)를 선삭 가공으로 형성하고, 이 후, 캐비티(7) 중의, 렌즈(1)의 플랜지부(11)에 대응하는 부위(23)를 선반과는 상이한 다른 가공기로 형성하는 것도 생각할 수 있지만, 소재(19)의 작업 순서 교체를 함으로써(소위, 원 척 가공이 불가능함으로써), 캐비티(7)의 부위(21)와 부위(23)의 상대적인 위치 관계가 어긋나 버린다. 이 금형(3)으로 성형된 렌즈(1)에서는, 기능 영역(9)에 대한 플랜지부(11)의 위치가 부정확해져, 렌즈(1)를 고정밀도로 경통 내에 배치시킬 수 없게 된다.
또한, 상기 문제는, 렌즈용 금형 이외의 금형이나 기타 피가공체에, 비원형 형상의 구멍을 형성하는 경우에도 마찬가지로 발생하는 문제이다.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 비원형 형상의 구멍을, 절삭 공구를 사용하여 절삭 가공함으로써, 피가공체에 형성하는 비원형 구멍의 가공 방법 및 가공 장치에 있어서, 비원형 형상의 구멍의 벽면에 절삭 공구가 간섭하는 것을 방지할 수 있는 것을 제공하는 것을 목적으로 한다.
제1항에 기재된 발명은, 절삭 공구를 사용하여 절삭 가공함으로써, 비원형 형상의 구멍을 피가공체에 형성하는 비원형 구멍의 가공 방법에 있어서, 제1 축, 제2 축, 제3 축이 직교 좌표계를 이루는 상기 제1 축을 회전 중심으로 하여 상기 피가공체를 회전시키면서, 상기 비원형 형상의 구멍의 벽면에 상기 절삭 공구의 릴리프면이 간섭하는 것을 피하도록, 상기 제2 축의 축선 방향과 상기 제3 축의 축선 방향으로 상기 절삭 공구를 이동시켜, 상기 절삭 가공을 하는 비원형 구멍의 가공 방법이다.
제2항에 기재된 발명은, 제1항에 기재된 비원형 구멍의 가공 방법에 있어서, 상기 비원형 형상의 구멍의 입체 형상은, 평면 형상의 측면을 적어도 하나 이상 갖는 비원기둥 형상 입체이고, 상기 제1 축은, 상기 비원기둥 형상 입체의 중심축인 Z축의 축선 방향과 일치하고 있고, 상기 제2 축은, 상기 제1 축과 직교하고 있는 X축이며, 상기 제3 축은, 상기 제1 축 및 상기 제2 축과 직교하고 있는 Y축이고, 상기 절삭 가공을 할 때, 상기 피가공체는 상기 Z축을 회전 중심으로 하여 소정의 방향으로 회전하도록 되어 있고, 상기 비원기둥 형상 입체의 평면 형상의 측면의 절삭 가공을 개시할 때부터 상기 비원기둥 형상 입체의 평면 형상의 측면의 절삭 가공을 종료하여 소정의 각도만큼 상기 피가공체가 회전할 때까지의 사이, 상기 절삭 공구의 절삭날의 Y축의 좌표값을 「0」으로부터 점차 증가시켜서 극대값으로 한 후, 다시 「0」으로 되돌리고, 상기 절삭 공구의 절삭날의 X축의 좌표값을 「상기 비원기둥 형상 입체의 반경 값」으로부터 점차 작게 하여 극소값으로 한 후, 다시 「상기 비원기둥 형상 입체의 반경 값」으로 되돌리도록 하는 비원형 구멍의 가공 방법이다.
제3항에 기재된 발명은, 제2항에 기재된 비원형 구멍의 가공 방법에 있어서, 상기 비원기둥 형상 입체는, D자 기둥 형상 입체인 비원형 구멍의 가공 방법이다.
제4항에 기재에 발명은, 제3항에 기재된 비원형 구멍의 가공 방법에 있어서, 상기 피가공체는 금형의 소재인 비원형 구멍의 가공 방법이다.
제5항에 기재에 발명은, 제4항에 기재된 비원형 구멍의 가공 방법으로 제조된 금형을 사용하여 성형된 렌즈이다.
제6항에 기재에 발명은, 절삭 공구를 사용하여 절삭 가공함으로써, 비원형 형상의 구멍을 피가공체에 형성하는 비원형 구멍의 가공 장치에 있어서, 상기 피가공체가 설치되고, 이 설치된 피가공체를, 제1 축, 제2 축, 제3 축이 직교 좌표계를 이루는 상기 제1 축을 회전 중심으로 하여 회전시키는 피가공체 설치부와, 상기 절삭 공구가 설치되고, 이 설치된 절삭 공구를 상기 제2 축의 축선 방향과 상기 제3 축의 축선 방향으로 이동 위치 결정이 자유로운 공구 설치부와, 상기 비원형 형상의 구멍의 벽면에 상기 절삭 공구의 릴리프면이 간섭하는 것을 피하도록, 상기 제2 축의 축선 방향과 상기 제3 축의 축선 방향으로 상기 절삭 공구를 이동시키도록 상기 공구 설치부를 이동시킴과 함께, 상기 피가공체 설치부를 회전시키는 제어부를 갖는 비원형 구멍의 가공 장치이다.
본 발명에 따르면, 비원형 형상의 구멍을, 절삭 공구를 사용하여 절삭 가공함으로써, 피가공체에 형성하는 비원형 구멍의 가공 방법 및 비원형 구멍의 가공 장치에 있어서, 비원형 형상의 구멍의 벽면에 절삭 공구가 간섭하는 것을 방지할 수 있다는 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 비원형 구멍의 가공 방법으로 제조된 금형을 사용하여 성형된 렌즈를 도시하는 도면.
도 2는 도 1에 있어서의 II-II 단면을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 비원형 구멍의 가공 방법으로 제조된 금형을 도시하는 도면.
도 4는 도 3에 있어서의 IV-IV 단면을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 비원형 구멍의 가공 방법을 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 따른 비원형 구멍의 가공 방법을 도시하는 도면.
도 7은 종래의 가공 형태를 도시하는 도면.
도 8은 종래의 가공 형태를 도시하는 도면.
본 발명의 실시 형태에 따른 비원형(비원기둥) 구멍의 가공 방법은, 피가공체(소재)(19)를 가공함으로써, 예를 들어 도 3, 도 4에서 도시하는 금형(3)을 생성하는 것이며, 특히, 금형(3)의 비원형 형상의 구멍(30)을 포함하는 캐비티(7)[캐비티(7)의 일부]를 가공할 때 사용되는 것이다. 금형(3)을 사용하여, 도 1, 도 2에 도시하는 렌즈(1)가 성형되도록 되어 있다. 렌즈(1)는 종래의 것과 마찬가지로, 기능 영역(9)과 플랜지부(11)를 구비하여 구성되어 있다.
비원형 구멍의 가공 방법에 대하여 더 설명한다. 비원형 구멍의 가공 방법은, 도 3에서 도시하는 바와 같이, 비원형 형상의 구멍[깊이 방향에서 보았을 때 외주가 비원형 형상으로 보이는 구멍; 평면 형상(Z축 방향에서 본 형상)이 비원형 형상으로 보이는 구멍](30)을, 절삭 공구(바이트)(17)를 사용하여 소재(19)를 절삭 가공함으로써, 금형(3)에 캐비티(7)의 일부를 형성하는 가공 방법이다.
비원형 구멍의 가공 방법은, 소정의 제1 축을 회전 중심으로 하여 피가공체(19)를 회전시키면서 이루어진다.
또한, 비원형 구멍의 가공 방법에서는, 비원형 형상의 구멍(30)의 벽면(27)에 절삭 공구(17)의 릴리프면(25)이 간섭하는 것을 피하도록, 소정의 제2 축의 축선 방향과 소정의 제3 축의 축선 방향으로, 피가공체(19)의 회전에 동기시켜서 절삭 공구(17)를 이동시키고, 캐비티(7)의 벽면(27)을 절삭 공구(17)로 절삭 가공하게 되어 있다(도 5, 도 6 참조).
또한, 제1 축은, 비원형 형상의 구멍(30)의 중심축이 되는 축(예를 들어, Z축)이고, 제2 축은, 제1 축의 축선 방향과는 상이한 소정의 방향(예를 들어, Z축과 직교하는 소정의 방향)으로 연장되어 있는 축(예를 들어, X축)이고, 제3 축은, 제1 축의 축선 방향 및 제2 축의 축선 방향과는 상이한 소정의 방향(예를 들어, Z축 및 X축과 직교하는 소정의 방향)으로 연장되어 있는 축(예를 들어, Y축)이며, 제1축 내지 제3축은 직교 좌표계를 이루고 있다.
또한, 비원형 구멍의 가공 방법에서는, 절삭 공구(17)를 제1 축의 축선 방향[비원형 형상의 구멍(30)의 깊이 방향]으로도 적절히 이동시키고 있다.
절삭 공구(17)에 의한 절삭은, 선삭반 등의 이차원 절삭으로 이루어진다. 절삭 가공 시의 경사각이 양의 값인 경우, 절삭 공구(17)의 칼날각은 90°보다도 작게 되어 있다.
또한, 절삭 가공에 의해 형성된 비원형 형상의 구멍(30)이 캐비티(7)의 일부를 형성하고 있지만, 비원형 형상의 구멍(30)의 전체가 캐비티(7)를 형성하고 있어도 된다.
비원형 형상의 구멍(30)의 벽면(27)의 형상은, D자 기둥 형상 입체(비원기둥 형상 입체)의 측면 형상으로 형성되어 있다. D자 기둥 형상 입체란, 원기둥을 이 중심축에 평행한 하나의 평면으로 2개로 절단했을 때 얻어지는 한 쪽의 입체(예를 들어, 체적이 큰 쪽의 입체)의 형상이다. D자 기둥 형상 입체의 중심축(절단 전의 원기둥의 중심축)은 Z축과 일치하고 있다.
상기 절삭 가공을 할 때, 피가공체(19)는 Z축을 회전 중심으로 하여 소정의 방향(일 방향)으로 회전하게 되어 있다.
또한, 상기 절삭 가공을 할 때, D자 기둥 형상 입체(비원기둥 형상 입체)의 측면[비원형 형상의 구멍(30)의 벽면(27)]의 평면 형상의 측면(평면 형상 부위)(상기 절단을 했다고 가정한 경우의 절단면)(29)의 절삭 가공을 개시할 때[도 5의 (b) 참조]부터 D자 기둥 형상 입체의 측면의 평면 형상 부위(29)의 절삭 가공을 종료[도 5의 (d) 참조]하여 소정의 각도만큼 피가공체(19)가 회전할 때까지[도 6의 (c) 참조]의 사이, 절삭 공구(17)의 절삭날(31)의 Y축의 좌표값을 「0」으로부터 점차 증가시켜서 극대값으로 한 후, 다시 「0」으로 되돌리고, 또한, 절삭 공구(17)의 절삭날(31)의 X축의 좌표값을 「D자 기둥 형상 입체의 반경 값(r)」으로부터 점차 작게 하여 극소값으로 한 후 다시 「D자 기둥 형상 입체의 반경 값(r)」으로 되돌리도록 하고 있다.
도 5, 도 6을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 5, 도 6은 피가공체(19)에 D자 기둥 형상의 구멍(비원형 형상의 구멍)(30)을 가공하기 위해 피가공체(19)를 선반(도시하지 않음)의 주축대에 설치한 상태를, 중심 압박대측으로부터 주축대측을 향하는 Z축 방향에서 본 상태를 도시하는 도면이다. 도 5, 도 6에서는, 피가공체(19)가 Z축을 중심으로 하여 시계 방향으로 회전하게 되어 있다. 절삭 공구(17)는 칼날대에 설치되어 있고, 칼날대는 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동이 자유롭게 되어 있다.
또한, D자 기둥 형상의 구멍(30)의 반경(절단 전의 원기둥의 반경)을 「r」로 하고, D자 기둥 형상의 구멍(30)의 중심(절단 전의 원기둥의 중심)과 평면 형상 부위(29)의 중심 사이의 거리의 값을 절결 폭(B)으로 하고, 평면 형상 부위(29)의 중심각을 「α°」로 한다(도 5의 (a) 참조). 「r」은, 예를 들어 6㎜이고, 「α°」는, 예를 들어 「60°」이다. 도 5의 (a)에서 도시하는 상태에서는 평면 형상 부위(29)가 X축과 평행으로 되어 있다. 도 5의 (a)에서 도시하는 상태에 있어서의 피가공체(19)의 회전 각도를 「0°」로 한다. 도 5의 (a)에 도시하는 상태에서는, 절삭 공구(17)의 절삭날(31)의 X 좌표의 값은 「r」로 되어 있고, Y 좌표의 값은 「0」으로 되어 있다.
도 5의 (a)에 도시하는 회전 각도 「0°」의 상태로부터 피가공체(19)가 각도 「(180°-α°)/2」만큼 회전하면, 도 5의 (b)에서 도시하는 상태가 된다. 또한, 도 5의 (a)에 도시하는 상태와 도 5의 (b)에 도시하는 상태 사이에서는, 절삭날(31)의 좌표값은, 도 5의 (a)에서 나타내는 상태일 때의 값을 유지하고 있고, D자 기둥 형상 입체의 측면의 원호 형상 부위(33)의 절삭 가공이 이루어진다. 도 5의 (b)에서 나타내는 상태에서, D자 기둥 형상의 구멍(30)의 벽면(27)의 평면 형상 부위(29)의 가공이 개시된다.
도 5의 (b)에서 도시하는 상태로부터 피가공체(19)가 더욱 회전함으로써, 도 5의 (c)에서 도시하는 상태가 된다. 도 5의 (c)에서 도시하는 상태에 있어서의 피가공체(19)의 회전 각도 θ는 「(180°-α°)/2<θ<90°」의 범위 내의 값이 된다. 또한, 도 5의 (c)에서 도시하는 상태에서 D자 기둥 형상 입체의 측면의 평면 형상 부위(29)의 절삭 가공이 이루어진다. 도 5의 (c)에서 도시하는 상태로부터 피가공체(19)가 더욱 회전함으로써, 도 5의 (d)에서 도시하는 상태가 된다.
또한, 도 5의 (c)에서 도시하는 상태에서는, 절삭 공구(17)의 절삭날(31)의 X 좌표의 값이 「r」로부터 점차 작아져서 극소값[절결 폭(B)의 값보다도 작은 극소값]이 된 후, 도 5의 (d)에서 도시하는 상태가 될 때까지[절결 폭(B)의 값이 될 때까지] 점차 커진다. 또한, 도 5의 (c)에서 도시하는 상태에서는, 절삭 공구(17)의 절삭날(31)의 Y 좌표의 값이 「0」으로부터 도 5의 (d)에서 도시하는 상태가 될 때까지 점차 커진다.
도 5의 (d)에 도시하는 상태에서는, 피가공체(19)의 회전 각도 θ는 「90°」가 된다. 도 5의 (d)에서 도시하는 상태에서, D자 기둥 형상의 구멍(30)의 벽면(27)의 평면 형상 부위(29)의 가공이 종료된다. 또한, 도 5의 (d)에서 도시하는 상태에서는, 절삭 공구(17)의 절삭날(31)의 X 좌표의 값이 「B」로 되어 있고, 절삭 공구(17)의 절삭날(31)의 Y 좌표의 값이 「(r2-B2)1/2」로 되어 있다.
도 5의 (d)에서 도시하는 상태로부터 피가공체(19)가 더욱 회전함으로써, 도 6의 (a), 도 6의 (b)에서 도시하는 상태가 된다. 도 6의 (a), 도 6의 (b)에서 도시하는 상태에 있어서의 피가공체(19)의 회전 각도 θ는, 「90°<θ<180°」의 범위 내의 값이 된다. 또한, 도 6의 (a), 도 6의 (b)에서 도시하는 상태에서 D자 기둥 형상 입체의 측면의 원호 형상 부위(33)의 절삭 가공이 이루어진다. 도 6의 (a), 도 6의 (b)에서 도시하는 상태로부터 피가공체(19)가 더욱 회전함으로써, 도 6의 (c)에서 도시하는 상태가 된다. 도 6의 (c)에서 도시하는 상태에서는 평면 형상 부위(29)가 X축과 평행하게 되어 있다.
도 6의 (a), 도 6의 (b)에서 도시하는 상태에서는, 절삭 공구(17)의 절삭날(31)의 X 좌표의 값이 「B」로부터 도 6의 (c)에서 도시하는 상태가 될 때까지 점차 커지고, 도 6의 (c)에서 도시하는 상태에서 「r」이 된다. 또한, 도 6의 (a), 도 6의 (b)에서 도시하는 상태에서는, 절삭 공구(17)의 절삭날의 Y 좌표의 값이 「(r2-B2)1/ 2」로부터 도 6의 (c)에서 도시하는 상태가 될 때까지 점차 작아져, 도 6의 (c)에서 도시하는 상태에서 「0」이 된다.
도 6의 (c)에서 도시하는 상태로부터 피가공체(19)가 더욱 회전함으로써, 도 5의 (a)에서 도시하는 상태가 된다. 또한, 도 6의 (c)에서 도시하는 상태와 도 5의 (a)에서 도시하는 상태 사이에서는, 절삭날(31)의 좌표값은, 도 6의 (c)에서 도시하는 상태일 때의 값을 유지하고 있고, D자 기둥 형상 입체의 측면의 원호 형상 부위(33)의 절삭 가공이 이루어진다.
도 5의 (a)에서 도시하는 상태로부터, 도 5의 (b), 도 5의 (c), 도 5의 (d), 도 6의 (a), 도 6의 (b), 도 6의 (c)를 거쳐, 도 5의 (a)에서 도시하는 상태로 되돌림으로써, 피가공체(19)에 있어서의 1회전분의 절삭 가공이 이루어진다. 실제의 가공에서는, 예를 들어 피가공체(19)가 복수회 회전함과 함께, 절삭 공구(17)가 D자 기둥 형상의 구멍(30)의 직경을 크게 하기 위해, X축 좌표값과 Y축 좌표값을 점차 커지도록 거동을 한다. 또한, D자 기둥 형상의 구멍(30)의 깊이를 깊게 하기 위해, 절삭 공구(17)가 Z축 방향으로도 적절히 이동한다.
상기 절삭 가공 조건을 예시하면, 절삭 속도가 1m/min이고, 절입량이 조(粗) 가공, 마무리 가공 모두 0.01㎜이며, 이송량이 조 가공에서 0.02㎜/rev, 마무리 가공에서 0.005㎜/rev이다.
또한, 절삭 공구(17)가 Y축 방향으로 이동하지 않는 종래의 형태이면, 도 7, 도 8에서 도시하는 바와 같이, D자 기둥 형상의 구멍(30)의 절삭 공정의 도중에 D자 기둥 형상의 구멍(30)의 벽면(27)[평면 형상 부위(29)]에 절삭 공구(17)의 릴리프면(25)이 간섭해 버린다[특히, 도 8의 (a), 도 8의 (b) 참조].
본 발명의 실시 형태에 따른 비원형 구멍의 가공 방법에 의하면, Z축을 회전 중심으로 하여 피가공체(19)를 회전시키면서, 비원형 형상의 구멍(30)의 측면에 절삭 공구(17)의 릴리프면(25)이 간섭하는 것을 피하도록, 절삭 공구(17)를 X축의 축선 방향과 Y축의 축선 방향으로 이동하여 비원형 형상의 구멍(30)을 절삭 가공하므로, 비원형 형상의 구멍(30)에 절삭 공구(17)의 릴리프면(25)이 간섭하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 간섭을 피하기 위해서, 절삭 공구(17)의 칼날각을 작게 하여 절삭 가공에 있어서의 릴리프각을 크게 하는 것도 생각할 수 있지만, 칼날각을 작게 함으로써, 절삭 공구(17)의 강성이 저하되어 날끝 파손 등의 문제가 발생할 우려가 있다. 그러나, 본 발명의 실시 형태에 따른 비원형 구멍의 가공 방법에서는, 절삭 공구(17)의 칼날각을 작게 하고 있지는 않으므로, 특수 형상의 절삭 공구를 사용하지 않고서, 통상 사용되는 절삭 공구(절삭 공구를 교환하는 일 없이 하나의 절삭 공구)에 의해, 게다가 피가공체(19)의 작업 순서를 교체하는 일 없이, 소위 원 척으로, 비원형 형상의 구멍(30)[평면 형상 부위(29)]을 고정밀도로 양산성을 저하시키지 않고서 형성할 수 있다. 또한, 원 척으로 캐비티(7)의 부위(21, 23)를 가공할 수 있으므로, 렌즈(1)에 있어서, 기능 영역(9)에 대한 플랜지부(11)의 위치를 정확한 것으로 할 수 있다.
또한, 상기 설명에서는, D자 기둥 형상의 구멍(30)을 예로 들어 설명했지만, 절삭 공구(17)의 절삭날(31)을 적절히 이동시킴으로써, D자 기둥 형상 이외의 비원형 형상의 구멍을 가공해도 된다. 예를 들어, 타원 기둥 형상의 구멍이나, 장원 기둥 형상의 구멍이나 원의 원호의 일부를 두개의 직선으로 잘라내어 평탄부를 갖고, 두직선의 폭이 원호의 직경보다도 짧으며, 원호와 직선이 에지를 가지고 있는 형상(예를 들어, 통 형상)의 구멍이나, 평면 형상 부위가 구멍의 중심에 대하여 3군데 이상의 복수 개소, 구멍의 원주를 등분배하는 위치에 형성되어 있는 구멍이나, 전부 직선으로 둘러싸인 구멍(예를 들어, 삼각 기둥 형상의 구멍, 사각 기둥 형상의 구멍, 오각 기둥 형상의 구멍과 같은 다각 기둥 형상의 구멍)을 가공해도 된다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 비원형 구멍의 가공 방법을 실현하는 가공 장치로서, 다음에 나타내는 것을 예시할 수 있다.
상기 가공 장치(도시하지 않음)는 비원형 형상의 구멍을, 절삭 공구를 사용하여 절삭 가공함으로써, 피가공체에 형성하는 비원형 구멍의 가공 장치(예를 들어, 선반)이다.
또한, 상기 가공 장치는, 베이스체(베드)와, 상기 피가공체가 일체적으로 설치되고, 이 설치된 피가공체를 소정의 제1 축(비원형 형상의 구멍의 중심축이 되는 축; 예를 들어, Z축)을 회전 중심으로 하여 회전시키는 피가공체 설치부(피가공체 설치체: 주축대)와, 상기 절삭 공구가 일체적으로 설치되고, 이 설치된 절삭 공구를 제1 축의 축선 방향과는 상이한 제2 축(예를 들어, Z축과 직교하는 X축)의 축선 방향과 제1 축의 축선 방향 및 제2 축의 축선 방향과는 상이한 제3 축(예를 들어, Y축)의 축선 방향으로 이동 위치 결정이 자유로운 공구 설치부(공구 설치체; 칼날대)와, 상기 절삭 가공을 할 때, 상기 비원형 형상의 구멍의 벽면에 상기 절삭 공구의 릴리프면이 간섭하는 것을 피하도록, 상기 제2 축의 축선 방향과 상기 제3 축의 축선 방향으로 상기 절삭 공구를 이동시키도록 상기 공구 설치부를 이동시킴과 함께, 상기 피가공체 설치부를 회전시키는 제어부를 구비하여 구성되어 있다.
상기 피가공체 설치부는, 베이스체에 대하여 제1 축을 회전 중심으로 하여, 서보 모터 등의 액추에이터에 의해 회전이 자유롭게 되어 있다. 또한, 피가공체 설치부에는, 피가공체를 고정하기 위한 클램프부가 설치되어 있다.
공구 설치부의 이동 위치 결정에 대하여 설명한다. 비원형 구멍의 가공 장치에는 제1 공구 설치부 지지체와 제2 공구 설치부 지지체가 설치되어 있다. 제1 공구 설치부 지지체는, 제1 축의 축선 방향으로 이동이 자유롭도록 베이스체에 걸림 결합되어 있고, 서보 모터 등의 액추에이터에 의해 제1 축의 축선 방향으로 베이스체에 대하여 이동 가능하게 되어 있다.
제2 공구 설치부 지지체는, 제2 축의 축선 방향으로 이동이 자유롭도록 제1 공구 설치부 지지체에 걸림 결합되어 있고, 서보 모터 등의 액추에이터에 의해 제2 축의 축선 방향으로 제1 공구 설치부 지지체에 대하여 이동 가능하게 되어 있다.
공구 설치부는, 제3 축의 축선 방향으로 이동이 자유롭도록 제2 공구 설치부 지지체에 걸림 결합되어 있고, 서보 모터 등의 액추에이터에 의해 제3 축의 축선 방향으로 제2 공구 설치부 지지체에 대하여 이동 가능하게 되어 있다. 이상에 의해, 공구 설치체에 설치된 절삭 공구는, 제1 축의 축선 방향, 제2 축의 축선 방향 및 제3 축의 축선 방향으로 베이스체에 대하여 이동 위치 결정이 자유롭게 되어 있다.
상기 제어부는, 피가공체의 절삭 가공 데이터를 입력하는 입력부와, 피가공체의 가공 프로그램 등을 기억하는 메모리와 CPU를 구비하여 구성되어 있다.
그리고, 입력부로부터 입력된 절삭 가공 데이터를 가공 프로그램에 의해, 피가공체 설치부를 회전하는 액추에이터와, 공구 설치부를 제1 축의 축선 방향으로 이동 위치 결정하는 액추에이터와, 공구 설치부를 제2 축의 축선 방향으로 이동 위치 결정하는 액추에이터와, 공구 설치부를 제3 축의 축선 방향으로 이동 위치 결정하는 액추에이터를 적절히 제어하도록 되어 있다.
1: 렌즈
3: 금형
17: 절삭 공구
19: 피가공체(소재)
25: 절삭 공구의 릴리프면
27: 비원형 형상 구멍의 벽면
29: 비원기둥 형상 입체의 평면 형상의 측면(비원기둥 형상 입체의 평면 형상 부위)
30: 비원형 형상의 구멍(D자 기둥 형상의 구멍)
31: 절삭날
r: D자 기둥 형상 입체의 반경 값

Claims (6)

  1. 절삭 공구를 사용하여 절삭 가공함으로써, 비원형 형상의 구멍을 피가공체에 형성하는 비원형 구멍의 가공 방법에 있어서,
    제1 축, 제2 축, 제3 축이 직교 좌표계를 이루는 상기 제1 축을 회전 중심으로 하여 상기 피가공체를 회전시키면서, 상기 비원형 형상의 구멍의 벽면에 상기 절삭 공구의 릴리프면이 간섭하는 것을 피하도록, 상기 제2 축의 축선 방향과 상기 제3 축의 축선 방향으로 상기 절삭 공구를 이동시켜, 상기 절삭 가공을 하는 것을 특징으로 하는, 비원형 구멍의 가공 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비원형 형상의 구멍의 입체 형상은, 평면 형상의 측면을 적어도 하나 이상 갖는 비원기둥 형상 입체이고,
    상기 제1 축은, 상기 비원기둥 형상 입체의 중심축인 Z축의 축선 방향과 일치하고 있고,
    상기 제2 축은, 상기 제1 축과 직교하고 있는 X축이고,
    상기 제3 축은, 상기 제1 축 및 상기 제2 축과 직교하고 있는 Y축이고,
    상기 절삭 가공을 할 때, 상기 피가공체는 상기 Z축을 회전 중심으로 하여 소정의 방향으로 회전하도록 되어 있고, 상기 비원기둥 형상 입체의 평면 형상의 측면의 절삭 가공을 개시할 때부터 상기 비원기둥 형상 입체의 평면 형상의 측면의 절삭 가공을 종료하여 소정의 각도만큼 상기 피가공체가 회전할 때까지의 사이, 상기 절삭 공구의 절삭날의 Y축의 좌표값을 「0」으로부터 점차 증가시켜서 극대값으로 한 후, 다시 「0」으로 되돌리고, 상기 절삭 공구의 절삭날의 X축의 좌표값을 「상기 비원기둥 형상 입체의 반경 값」으로부터 점차 작게 하여 극소값으로 한 후, 다시 「상기 비원기둥 형상 입체의 반경 값」으로 되돌리도록 하는 것을 특징으로 하는, 비원형 구멍의 가공 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 비원기둥 형상 입체는, D자 기둥 형상 입체인 것을 특징으로 하는, 비원형 구멍의 가공 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 피가공체는 금형의 소재인 것을 특징으로 하는, 비원형 구멍의 가공 방법.
  5. 제4항에 기재된 비원형 구멍의 가공 방법으로 제조된 금형을 사용하여 성형된 것을 특징으로 하는, 렌즈.
  6. 절삭 공구를 사용하여 절삭 가공함으로써, 비원형 형상의 구멍을 피가공체에 형성하는 비원형 구멍의 가공 장치에 있어서,
    상기 피가공체가 설치되고, 이 설치된 피가공체를, 제1 축, 제2 축, 제3 축이 직교 좌표계를 이루는 상기 제1 축을 회전 중심으로 하여 회전시키는 피가공체 설치부와,
    상기 절삭 공구가 설치되고, 이 설치된 절삭 공구를 상기 제2 축의 축선 방향과 상기 제3 축의 축선 방향으로 이동 위치 결정이 자유로운 공구 설치부와,
    상기 비원형 형상의 구멍의 벽면에 상기 절삭 공구의 릴리프면이 간섭하는 것을 피하도록, 상기 제2 축의 축선 방향과 상기 제3 축의 축선 방향으로 상기 절삭 공구를 이동시키도록 상기 공구 설치부를 이동시킴과 함께, 상기 피가공체 설치부를 회전시키는 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는, 비원형 구멍의 가공 장치.
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