308562 A7 B7 五、發明説明（1 ) 本發明係關於一種研磨/拋光方法，一種用於加工球 形零件之研磨/拋光工具，此球形零件例如是照相機、視 頻照相機等等中所使用的球形透鏡，及研磨/拋光工具之 製造方法。 欲以高精確及低價格來加工光學元件例如透鏡之彎弧 表面，已知一種方法其中旋轉磨石，此磨石具有一彎弧表 面與一所要的彎弧表面相對，而透鏡被迫靠在磨石之拋光 表面，且在某些情形中工具或加工件會沿著研磨表面振烫 藉以加工透鏡。此方法揭示於例如日本專利公開第64-45557號。 然而在上述的習知方法中，當加工大量的·透鏡時，加 工件之形狀會改變。於是，必須停止機器以改變磨石之振 盪狀況，或者透鏡之形狀必須被自動地測量，且磨石之振 盪條件會受限於反饋校正。由於機器之可用性降低，因此 價格亦增加。而且，用於拋光之機器會變得昂貴。 發明節要： 經濟部中夬樣準局員工消費合作杜印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明是針對上述問題而做成，其目的在於提供一種 研磨/拋光工具，及使用它的研磨/拋光方法，使得能以高 精確度來研磨及拋光一加工件例如一透鏡，而不會減小機 器之實用性或增加機器之價格》 本發明之另一目的在於提供一種製造研磨/拋光工具 之方法，能以高精確度來研磨及拋光一加工件。 欲解決上述問題及達成上述目的，依搛本發明的第- 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 3Cc562 at __B7 _ 五、發明説明（2 ) 個觀點，提供一種研磨/抛光工具，用於研磨及拋光具有 球形表面作爲欲加工表面之加工件，其中用於拋光加工件 之欲加工表面的拋光表面，係形成在柱狀體之端面上，拋 --—-----—-* ----------' 光表面之外部直徑翌L定與柱狀體之直徑相合》 依據本發明之第二個觀點，提供一種研磨/抛光工具 ，用於研磨及拋光具有球狀表面作爲欲加工表面之加工件 ，其中鑽石磨粒及金靥材料或樹脂被燒結作爲主要零件以 形成一柱狀體，且柱狀體的端部被加工成對應加工件之欲 加工表面的球形表面。 依據本發明，提供一種研磨及拋光加工件之方法，此 加工件具有球形表面作爲欲加工表面，其中加·工件之球形 表面是與硏磨/拋光工具之拋光表面相對，形成在柱狀體 之端面上的拋光表面具有外部直徑，設定爲大致與柱狀體 之直徑相合，柱狀體沿著其軸而旋轉，加工件被迫靠在柱 狀體之拋光表面，且在某些情形中，工具或加工件沿著拋 光表面振盪，藉以研磨及拋光加工件。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 依據本發明之第一個觀點，亦提供一種製造研磨/拋 光工具之研磨/拋光工具製造方法，外部圓周表面加工步 驟，加工柱狀體之外部圖周表面以具有不超過一預定值的 圓柱度（cylindricity)，及拋光表面形成步驟，相對於柱 狀體的中心軸，加工一球形拋光表面，具有中心軸作爲柱 狀體之端面上的中心。 從以下之本發明的較佳實施例之敘述，對熟於此技藝 之人仕而言可明顯看出其它的目的及優點。在敘述中，參 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公慶) -5 -
經濟部中央橾率局員工消費合作社印製 五、發明说明（3 ) 考附圖，這些附圖成爲敘述的一部份並指出本發明的一·® 例子。然而此例子並不包含本發明之不同的實施例，所» 需參考敘述之後的申請專利範圍來決定本發明之範圍。 圖形之簡要敘述： 圖1指出依據本發明之實施例的研磨/拋光工具，及# 用此研磨/拋光工具之加工方法； 圖2指出一習用的凹磨石； 圇3指出圖2所示之凹磨石的磨損狀態； 圖4指出當使用本發明之實施例的工具時，磨石之磨 損狀態： 圖5爲此實施例之研磨/拋光工具之側剖面圖； 圖6指出一凸磨石； 圖7指出在彎曲表面中形成有交叉凹槽之磨石； 圖8指出圖6所示之研磨/拋光磨石的磨損； 圖9指出製造圖4與5所示的實施例之工具的方法； 圖10指出以圖2與4所示之磨石連績加工時，透鏡之曲 率的改變； 圖11爲一圖形，用於說明磨石之外部周圍部份容易形 成刻痕之原因； 圖12指出磨石之外部周圍部份中所形成的刻痕； 圖13指出在刻痕部份，作用在玻璃上的力； 圚14指出習知磨石之形狀，其上部與下部直徑不同； 圓15 A與15B爲剖面圓，指出研磨/拋光工具的擺設； 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS〉Α4规格（210Χ：297公釐） I I ( ί -装------訂------^ 滅 C請先閲讀背面之注意事項存填寫本頁) 6 A7 B7 308562 五、發明説明（4 ) 圖1 6A與1 6B指出研磨/拋光工具之磨損的過程； 圖17 A至17D爲步驟園形，指出製造一研磨/拋光工具 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 之方法的例子： 圖18指出使用於製造研磨/拋光工具之車床的主要部 份之擺設； 圖19指出一拋光機器的例子，其藉由使用研磨/拋光 工具來加工一透鏡； 圖20 A至20D爲步驟圖形，指出製造研磨/拋光工具之 方法的另一個例子： 圓21指出使用於製造研磨/拋光工具之曲線產生器的 主要部份之擺設； · 圖22 A與22B指出習知的研磨/拋光工具之形狀； 圖2 3爲一表，指出藉由使用三維測量單元，來測量四 種型式的工具，所得到的外部圓周部份之圆度與圃柱度， 及外部圓周部份與球形部份之間的同軸線度之結果：及 ^ 圖24A與24B爲剖面圖，指出研磨/拋光工具之其它例 子的擺設。 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印製 較佳實施例的詳細敘述： 參照附圖將敘述本發明之較佳實施例。 在敘述較佳實施例之前，將敘述本發明之要點。 (第一個實施例） 關於本發明，研究加工件例如透鏡之形狀的改變與加 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~ '~~ 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 3G〇562 Α7 Β7 五、發明説明（5 ) 工之加工件的累稹數目之間的關係。發現欲連績地形成具 有固定髯曲半徑的透鏡，成形工具之半開角（semi-open angle)是非常重要的。亦即，發現工具直徑之高精確度及 加工工具中的作用面稹不變是重要的。 另一方面，如圖22A或22B所示，在具有柱狀部份的成 形工具中，此柱狀部份的直徑不同於拋光表面之外部周圍 部份的直徑，或著一成形工具，其中工具之球形部份的外 周緣被切割於垂直拋光盤的旋轉軸之方向，當大置的透鏡 被加工時，工具被磨損，而彎曲半徑保持固定，則球形部 份的直徑隨著工具之磨損而改變，亦即球形部份之半開角 會改變。所以，加工後的透鏡之彎曲半徑不會、保持固定。 以下將進一步說明圖22A與22B中之工具。假設外周緣 之原始直徑及膂曲之原始半徑分別給定爲dl與R1’則隨著 工具之磨損，彎曲半徑之改變爲R1—R2— R3，而外周緣直 徑之改變爲dl— d2—d3。在此時，如果彎曲之半徑Rl、R2 、R3幾乎不變，則具有圖22A之凸形狀的工具之外周緣逐 漸減小，而具有圖22B之凹形狀的工具之外周緣逐漸增加 。爲此理由，在兩個情形中，成形工具作用於加工之面積 會改變，因此加工後的透鏡之彎曲半徑會彼此不同。 在圖4所示的實施例中，磨石1被加工直到其最外周圍 部份dl具有所要的彎曲半徑R1，並使用所得到的磨石1。 即使當磨石1磨損時，其抛光面積不會改變而且穩定，減 小加工形狀的改變。只有藉由執行對應磨石1之磨損童的 校正（反饋至磨石），才能保持穩定的加工。圓10指出當藉 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS )A4规格（21 OX 297公釐）_ β _ ---^---；--J,.—裝------訂-----η 龈 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 A7 _B7_ 五、發明説明（6 ) 由使用圖2與4所示的磨石Γ與1，在相同的加工條件下， 連續地加工200片透鏡時，所得到的彎曲透鏡形狀的改變 ^在以圖2所示的習知磨石Γ來加工的透鏡中，Ah變成 一正值（凸透鏡之彎曲半徑很小）。相對於此，在以圖4所 示的磨石1來加工的透鏡中，彎曲之半徑大致不會改變。 使用上述配置，保持可以加工成一穗定的形狀。 將詳細敘述作用爲依據本發明之實施例的研磨/拋光 工具之磨石。 圖1指出本發明之最佳的特徵，其中磨石1使用於加工 一凸的加工件，且指出其夾具3與4。 圚2指出習知磨石的形狀及凸的加工件之形狀。圖5指 出此實施例當加工一凸的加工件所使用的磨石之形狀。圖 3指出當加工件具有一凸的形狀時，習知磨石1’之磨損過 程的改變，且圖4指出當加工件具有一凸的形狀時，此實 施例的磨石1的磨損過程之改變。圖7指出圖4的磨石1，由 上方來看（由磨石的拋光表面來看）。 參照圖1至7，參考數字2表示作爲加工件之玻璃、金 靥或類似物。參考數字1表示使用於將研磨且拋光加工件2 以具有所要的彎曲半徑R之磨石。用於加工之磨石1的部份 (拋光表面）被加工，以具有R與彎曲之所要半徑相對（當加 工件具有一凸的形狀，磨石具有一凹的形狀磨石1之彎 曲半徑R的中心，設定爲與磨石1之外部直徑dl的中心同軸 線。例如，如圇9所示，未拋光的磨石1被車床之三爪卡盤 10所固定，且沿著軸0T之箭頭的方向旋轉。隨後，切割緣 本紙張尺度遑用中國國家標率（CNS ) A4洗格（210X297公釐） ~ ~ --------；---ί I裝------訂-----..-1.,線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央樣準局爲工消費合作杜印袈 A7 B7 五、發明説明（7 ) 1 1以平行於軸0 T的箭頭f方向被踱入，藉以加工磨石1之外 直徑dl。當保持卡盤（chuck)lQ之卡夾狀態並使磨石1保持 旋轉於e方向，設定一杯磨石12使得可以在磨石1之端面上 形成彎曲的所要半徑R。杯磨石12沿著其軸而旋轉，亦即 在箭頭G所示的方向，藉以在軸〇Τ的方向上切割磨石1。以 此方式，磨石1被加工，使得其外直徑dl及彎曲之中心R變 成同軸線。 參考數字Id表示一層的加強構件，用於改善磨石1之 邊緣部份lc的強度（避免刻痕）。加強層dl使用比磨石1軟 的材料，所以不會負面地影響加工件之加工。 此層加強構件是設於磨石1的周圍，因爲以下原因。 當加工拋光表面以具有圚9所示的預定彎曲時*硏磨力、 搭接壓力等等以圖11所示的方向X作用在磨石1的邊緣部份 lc上》在此時，如果加強構件Id沒有的話，由磨石1之外 圓周表面與球形研磨表面的切線所界定的角度變成0，亦 即小於180° ，且刻痕會容易形成於邊緣部份lc，如圖12 所示。與此相對，當加入加強構件1 d時，由於加強構件1 d 之上表面形成研磨表面之延伸表面，由延伸超過180°之 表面來接收研磨力，所以可改善邊緣部份lc之機械強度》 結果，即使研磨加、搭接壓力等等作用於磨石1之邊緣部 份lc上，亦不易形成刻痕。 如果刻痕出現在磨石1的邊緣部份lc，在刻痕部份會 有高的壓力作用在透鏡上，如圖13所示，於是會損害到透 鏡。所以，於此實施例中在磨石周園加入加強構件Id，可 本紙張尺度遑用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） ---------f -裝------訂-----1 瘃 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局貝工消费合作杜印製 A7 ______B7__ 五、發明説明（8 ) 非常有效地避免損害到透鏡。 而且，當欲形成交叉凹槽於磨石1之拋光表面中時， 刻痕會容易形成於磨石1的邊緣部份1(：中。在磨石1周圍加 入加強構件id，亦可有效地避免此刻痕。 加強構件Id之表面的形狀爲磨石1之拋光表面的彎曲 表面之延伸。當研磨或拋光透鏡時，此透鏡沿著磨石之球 形表面而振饅。然後，透鏡2有時會移動於磨石1的範圍之 外。在此時，作用於與磨石分開的動量之力會作用在透鏡 2上，且一大的力量會作用在磨石的邊緣部份。因此，刻 痕會容易形成於磨石的邊緣部份中，因而容易損壤透鏡。 與此相對，當加入加強構件1 d時，上述之動量·的力被加強 構件Id的邊緣部份所接收。因此，可以保護磨石1之邊緣 部份lc，所以在磨石中不易形成刻痕》 在此實施例中使用二部份混合型之環氧樹脂爲主的黏 著劑 Araldite(Nippon Ciba-Geigy K.K.所製造）作爲加強 構件Id。兩種型式的液體混合並攪拌，所得到的混合物塗 覆在磨石1的側表面上，厚度約爲1mm。在此狀態保持磨石 數個小時，以完全地硬化環氧樹脂爲主的黏著劑，藉以形 成加強構件1 d。 將敘述一個實例，其中藉由使用上述方式所製造的磨 石1來研磨透鏡。 首先，在以下的條件下來研磨而形成一凸的透鏡。 研磨前之透鏡坯料的彎曲半徑：10.005mm 研磨前之透鏡坯料在軸向上的厚度：6. 100mm 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) _裝_ 訂 11 〇 r ^ λ λ 〇 r ^ λ λ 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（9 ) 磨石之研磨表面的彎曲半徑：1 Ο . Ο Ο Ο in m 柱狀磨石之直徑：i〇17mm 磨石之旋轉速度：3 0 0 Qrpm 研磨時間：60秒 研磨之磨粒的型式：鑽石（粒度：8至15mm) 於研磨期間加入的流體：水 研磨後的透鏡之彎曲半徑：10.000mm 研磨後的透鏡在軸向上的厚度：6. 050mm(加工限界： 5 0 u m ) 透鏡之表面粗糙度：研磨之前爲5um 研磨之後爲lum ' 藉由使用此實施例的磨石1，在上述的研磨條件下來 研磨兩百片的透鏡。如圓10所示，觀察到彎曲半徑大致不 會改變。 在上述實施例中，敘述一種情形，其中一凸的透鏡被 研磨及拋光。然而，本發明可類似地應用於研磨及拋光一 凹的透鏡。 特別是，有時可使用一種磨石其上與下直徑dl與d2不 相同，例如圖14所示，用於硏磨及拋光一凹的透鏡》在此 情形中，由於研磨/拋光表面之有效面棟會隨著磨石1之磨 損而改變，形狀精準度並不穩定。所以，在研磨及拋光此 一凹的透鏡中，如果磨石之上直徑dl設爲相等於磨石之下 直徑d2 *如圓6所示|則可以避免透鏡之彎曲半徑的改變 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^ -裝------訂 ·*: (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ~12~ 經濟部中央樣隼局員工消費合作社印製 A7 ____B7 五、發明説明（10) 0 將敘述一種情形，其中研磨一凹的透鏡》 研磨前之透鏡坯料的彎曲半徑：24.990mm 研磨前之透鏡坯料在軸向上的厚度：6.050ιηιη 磨石之研磨表面的彎曲半徑：25. 000mm 柱狀磨石之直徑：50mm 磨石之旋轉速度：30 0 0rpm 硏磨時間：60秒 研磨之磨粒的型式：鑽石（粒度：8至15 mm) 於研磨期間加入的流體：水 研磨後的透鏡之彎曲半徑：25.000mm 研磨後的透鏡在軸向上的厚度：6. 000 mm(加工限界： 5 0um) 透鏡之表面粗糙度：研磨之前爲Sum 研磨之後爲lum 在上述的研磨條件下來研磨兩百片的透鏡。觀察到簿 曲半徑大致不會改變。 如上所述，依據此資施例，可以得到以下效果。 1、 即使磨石磨損，磨石作用於加工之面稹亦不會改 變。於是，可以保持穩定的加工（研磨/拋光移除特性及形 狀精確度）。 2、 由於一軟膜形成於磨石的外圃周表面，可以避免 在加工磨石等等之《曲表面中，於形成一交叉凹槽在磨石 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ297公釐} I--------- ------IT 0- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 _ B7_ 五、發明説明（u) 中時所形成的磨石之邊緣部份中的刻痕，藉以消除於加工 期間對透鏡造成的損壊。 (第二個資施例） 圖15 A與15 B爲剖面圖，指出依據本發明之第二個實施 例的研磨/拋光工具之配置。 經濟部中喪棟準扃貝工消费合作社印褽 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 特別是，圓15A中指出具有一凸的球形表面之研磨/拋 光工具25，圖15B中指出具有一凹的表面之硏磨/拋光工具 26，藉由壓縮磨粒例如鑽石磨粒連同金屬、樹脂等等之粉 末，及燒結或焙燒結果混合物所得到的拋光磨石21 a或21b ，以黏著劑23a或23b而附著至由鑄鐵、黃銅製·成的金屬基 底2 2a或2 2b。欲得到金靥結合型的拋光磨石，藉由將粉末 混合物充入於一沖模中，並藉由在預定壓力下以粉末壓模 機器來壓縮所形成的小彈丸，在還原大氣中藉由加熱而被 燒結，此技術係揭示於例如日本專利公告號碼6 4- 6 9 0 9中 。藉由散佈地混合樹脂粉末、微置的添加劑及鑽石磨粒| 將所得到的混合物充入於焙燒沖模中，並在預定條件的壓 力及溫度下焙燒混合物，可作爲樹脂結合型拋光磨石。雖 然使用二液體混合物型環氧樹脂爲主的黏著劑作爲黏著劑 2 3a或2 3b，黏著劑之型式並不限於此，可以使用任意型式 的黏著劑，只要它可以牢牢地將拋光磨石及金屬基底附著 以抵抗加工負載。在此實施例中，使用由Nippon Ciba-Geigy K.K.所製造的Araldite，作爲二液體混合物型環氧 樹脂爲主的黏著劑*在混合黏著劑與硬化劑之後，混合物 本紙張尺度逋用+國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐] A7 B7 308562 五、發明説明（12 ) 被塗覆在金屬基底的附著表面上，且拋光磨石被迫靠在附 著表面上，於是執行主要附著。隨後，所得到的構造藉由 在爐中於6 0 °C下加熱1小時而固化。 在圖15A與15B中，作爲各研磨/拋光工具之拋光表面 的球形部份之彎曲半徑是以R來表示。柱狀部份的直徑dO 及球形部份之外周緣的直徑dl大致彼此相合》 圖16A與16B指出圖15A與15B所示的研磨/拋光工具之 部份的拋光磨石，當它們加工研磨目標構件時會磨損。 即使工具磨損且球形部份之改變爲Rl— R2— R3，由於 球形部份之外周緣的直徑dl大致與柱狀部份之直徑dO相 合，拋光表面之有效部份的直徑不會改變。換·句話說，如 果彎曲半徑Rl、R2、R3大致保持相同，則工具之球形部份 的半開角不會改變》 圖17A至17D指出製告圖15A與15B所示的研磨/抛光工 具之步驟。 圖17A指出金靥基底與作爲研磨/拋光工具之材料的拋 光磨石31。拋光磨石31與金屬基底32大致爲柱狀。一部份 的拋光磨石31作爲保護性的外圓周表面，而一部份的拋光 磨石作爲保護性的拋光表面，二者均爲繞結表面而沒有後 續處理，於是它們的表面精確度非常差》藉由固化具有銅 -錫爲主的金牖結合物之#1500人造鑽石而得到拋光磨石31 〇 在圓17B中，圖17A所示的兩種材料是以一黏著劑33而 附著》當不使用特殊工具而執行附著時，拋光磨石31之柱 本紙張尺度遑用中國國家標牟（CNS ) A4规格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨裝. 訂 經濟部中央樣準局員工消费合作杜印製 -15 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印製 Λ7 _____B7____ 五、發明説明（13 ) 的中心軸·34及金屬基底32的中心軸35並不是永遠相合，而 有時候爲偏離約數um至0.1mm。 在圖17C中，以附著劑33被附著至金靥基底32的拋光 磨石之表面，被後續加工以具有球形形狀。欲將拋光磨石 31a之表面做成一球形形狀，使用所謂的共同拋光加工。 依據此方法，拋光磨石或鑄鐵裝配盤被裝設在一旋轉軸上 並被旋轉，此鏞鐵裝配盤具有彎曲半徑與目標球形表面之 彎曲半徑互補。當將擴砂（rapping)例如稱爲砂之SiC供給 至拋光磨石與裝配盤之間的空隙，保持拋光磨石與鐮鐵裝 配盤的其中之一被迫靠在旋轉的另一者上，藉以形成一球 形形狀。特別是，拋光磨石31與金屬基底3 2的·附著構造被 安裝在敲模機器之旋轉軸上，並藉由使用#1500SiC磨粒， 而以300rpm之旋轉速度旋轉，藉以執行共同拋光加工。如 果目標透鏡之凹表面的彎曲半徑R爲10. 00 mm，則拋光磨石 31必須具有相同的彎曲半徑亦即10. OOmm之凸表面。以此 方式形成的球形表面之中心軸36，並不是永遠與金雇基底 3 2之中心軸或拋光磨石3 1的柱之中心軸相合，而有時候會 偏離軸34與35約數um至0. lmm。 並不需要總是在將拋光磨石附著至金靥基底之後，才 形成拋光磨石之球形部份。以相同的方式，可將球形表面 形成於單一拋光磨石上，隨後拋光磨石可以附著至金屬基 底。須注意即使在此情形，參照圖1 7C所述中心軸的偏離 有時會發生。 圖17D指出拋光磨石31與金屬基底32，它們的外園周 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4规格（210X297公釐） ~ 一 16 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ? ------ 訂 ---i-------；-------- A7 ___B7 五、發明説明（14 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 部份依據圖18所示的方法而加工，以校正參照圓17C所述 的中心軸之偏離。特別是，當金靥基底3 2與拋光磨石31之 外圓周表面以車床來加工，參照拋光磨石31之球形部份的 中心軸，研磨/抛光工具25之柱的中心軸與拋光磨石之球 形表面的中心軸大致彼此相合。而且當與金靥基底32和拋 光磨石31之外圓周表面沒有被加工的情形比較，研磨/抛 光工具25之外圓周表面的圓度及圓柱度亦明顯改善。須注 意在圖18所示的方法中，被車床夾住之一部份的金靥基底 32無法同時被研磨。所以事先將金靥基底32製造成稍長， 考慮被夾住的部份。在金靥基底3 2之大部份的外圓周部份 被加工時，未加工之部份被一切割工具分開，’藉以製造工 具。 在此時，金屬基底32之外圓周部份不需要同時被加工 。然而，如果金屬基底32之中心軸偏離很大的話，移動中 之平衡變差，當研磨/拋光工具被安裝在拋光機器之主軸 上並被旋轉時。於是，最好與拋光磨石31之外圓周部份同 時加工金饜基底32之外圓周部份。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 將敘述圖18。圖18指出車床之主要部份及加工方法， 當附著至金屬基底32的拋光磨石31之外圚周表面及金屬基 底之外圓周表面欲被車床加工時。 以黏著劑33附著至金屬基底32之拋光磨石31被卡盤62 之爪63夾住，並被固定至主軸61。欲固定拋光磨石31至主 軸，指示表57被帶入與拋光磨石31之球形部份接觸，且調 整卡盤62之爪63以將球形部份之跳動減至最小，亦即將球 本紙張尺度適用中國國家橾窣（CNS ) A4規格（210X297公釐） 17 - 經濟部中央樑準局貝工消費合作杜印製 A.7 _B7 五、發明説明（15 ) 形部份之跳動減小至數ura或更小，使得球形部份之中心軸 3 6可與主軸之中心軸3 4相合。 用於加工拋光磨石31之切割工具71，以固定螺栓73被 固定至工具柱72，工具柱72連同切割台可被移動於與主軸 垂直的方向。切割台75定位在一反饋台（未示）上，且藉由 反饋台亦可以移動於與主軸平行的方向上。 使用具有上述配置的車床，以切割/反娥台來饋送切 割台，直到至少拋光磨石之整個部份的外圓周表面被切割 工具71研磨至預定的直徑，然後金屬基底32與拋光磨石31 之外圖周表面受到車床轉動。 在此實施例中，藉由將多晶鑽石尖端焊接至一金靥柄 而得到的多晶鑽石切割工具，使用作爲切割工具7 1。然而 ，切割工具之型式並不限於此。例如，當欲被加工之拋光 磨石31爲較軟的樹脂結合磨石，亦可以使用由碳化物合金 、高速鋼等等製成的切割工具。 當欲被加工之拋光磨石31具有此一硬的成份，使得即 使以多晶鑽石切割工具亦無法加工時’拋光磨石與金靥基 底能以相同的方式安裝在外部圓柱形研磨機器上以取代車 床，且拋光磨石31之外圓周表面可以由一研磨輪來研磨。 藉由利用圖18所示之裝置、方法及切割工具，可以實 際地加工研磨/拋光工具25之外圚周表面’使得工具在外 圚周部份具有2 um之圓度及4um之圓柱度’且球形與外圓周 部份之間的同軸線度爲5um。 作爲一比較例，依據圖17C之步驟來製造一工具’但 本紙張尺度遑用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ，。 -------.---,-裝------訂-------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央樣準局員工消費合作杜印製 A7 __B7 五、發明説明（16) 沒有加工其外圓周表面》此加工之外圚周部份具有25um之 圓度及3〇Um之圓柱度，且球形與工具的外圓周部份之間的 同軸線度爲75um。 以下將敘述藉著利用上述方式所製造的研磨/拋光工 具，而實際加工一球形透鏡的方法及其效果。 圖19指出一拋光機器之例子，其藉著使用研磨/拋光 工具25來加工一球形透鏡。 圖19所示的拋光機器爲一傾斜的主軸型拋光機器，其 藉著傾斜其主軸而振盪其上軸支撐構件。由拋光磨石31及 金靥基底32所構成的研磨/拋光工具25，經由一工具座103 而固定至一主軸104。欲安裝研磨/拋光工具2 5·至工具座 103，用於容納金靥基底32之孔係形成於工具座103中，且 藉由夾住螺絲（未示）於側向上，而使研磨/拋光工具25裝 入此孔中。用於軸向地支撐主軸104之主軸殼105，係以螺 絲106而固定至主軸傾斜板107，所以可調整主軸之傾斜角 度。滑輪108係安裝在主軸104的端部上與研磨/拋光工具 25相對。V皮帶111懸掛於滑輪108與滑輪109之間，此滑輪 109係安裝在一工具旋轉馬達110上。藉由工具旋轉馬達之 旋轉而旋轉主軸104。主軸傾斜板107可沿著旋轉軸（未示） 而擺動，且在設定所要的傾斜角之後，以一鎖定螺絲112 而固定至一工作台100。 作爲加工之加工件材料之透鏡材料121，經由一固定 材料122例如橡膠而容納於座123中。在支撐構件124之遠 側端的球形部份裝入於座123之凹部中。座123可相對於支 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -----------1 -裝------訂------.二· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -19 - _____B7 五、發明説明（17 ) 撐構件124而旋轉及傾斜。於加工期間，當研磨/拋光工具 25旋轉時，透鏡之旋轉力矩本身產生於透鏡材料121中， 且透鏡材料121連同座123旋轉。 支撐構件124藉由以螺絲126來調整其長度，而安裝在 支撐構件延伸臂125上》支撐構件延伸臂125可以藉由以螺 絲128來調整其長度，而安裝在一支撐構件臂127上。支撐 構件臂127安裝於振盡板13G上，可沿著樞軸129爲中心而 旋轉。支撐構件124、支撐構件延伸臂125及支撐構件臂 127之負載，及由重量、彈簧、氣缸所調整的負載，被施 加至座123以迫使透鏡材料121靠在研磨/拋光工具25。 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .振盪板經由一鉸鏈131而被耦合至振盪/旋·轉軸133， 且隨著振盪/旋轉軸133之旋轉而在圖19中左右振盪。另一 種情形，停止振盪/旋轉軸之旋轉，且當研磨/拋光工具的 中心軸與透鏡材料之間的相對角度設定爲一預定值時執行 加工。隨著振盪板130之振盪，支撐構件12 4振盪在圖19中 右左振盪，且透鏡材料121在研磨/拋光工具25之表面上振 盪，或停止在一預定的位置。V皮帶經由滑輪136與137而 懸掛於振盪/旋轉軸133與馬達135之間，以允許振盪/旋轉 軸133以一預定的旋轉速度而旋轉。 依據具有上述構造的拋光機器，藉由研磨/抛光工具 25之旋轉、透鏡材料的拖拉、透鏡材料121在研磨/拋光工 具25上的壓力及透鏡材料121在研磨/拋光工具25之切線方 向上的振通，而以研磨/拋光工具25來加工透鏡材料121， 且欲被加工的表面被加工成一球形形狀，其形狀與工具之 本紙張尺度遣用中國國家標率（CMS ) Μ規格（210X 297公釐） -20 - A7 B7 30856^ 五、發明説明（18 ) 形狀互補。 藉由利用此實施例之工具及習知工具作爲一比較例， 以上述的傾斜主軸型拋光機器來實際加工透鏡。習知工具 之柱狀部份的外園周之直徑較小，且隨著工具磨損而減小 。以下將敘述比較兩種工具之穩定性所得到的結果。 被加工的透鏡爲一凹透鏡，具有彎曲半徑R=10 mm及半 開角爲30° ，且由光學玻璃LaK(由K.K. Ohara所製造）製 成。準備"工具A"及習知的"工具B"作爲工具。藉由將具有 彎曲半徑R=10mm、外直徑爲16mm(半開角爲53.13° )及高 度爲10mm之金靥結合磨石，附著至由黃銅製成的基底，共 同拋光磨石之球形部份，隨後依據此實施例之·方法而藉由 車床轉動來加工磨石之外部圓周部份，而得到工具A。_工 具B之柱狀部份的外部圓周之直徑爲12πιπι，其是小於其球 形部份之外周緣的原始直徑（16 mm)。此兩個工具被安裝在 圖19所示的拋光機器上，且各使用於加工500片的透鏡材 料。 加工條件爲：工具之旋轉速度爲1500rpm，負載爲 1.2kgf，工具之傾斜角爲31° ，且加工時間爲20秒。 在這些條件下，加工500片的透鏡。關於加工後的透 鏡材料之彎曲半徑的改變，使用"工具B"其外周緣之直徑 逐漸減小，第一片透鏡材料的R爲10.000mm，且第500片的 透鏡材料的R爲9.985mra，導致R之15mm的改變。相對於此 ，使用工具A其外周緣之直徑不會改變，第一片透鏡材 料的R爲1 0. 000mm，第5 0 0片透鏡材料的R爲10. 001mm，導 本紙張尺度遑用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 訂 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 經濟部中央橾準局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（19) 致R之改變只有如1 u m小。 如上所述，依據此實施例之方法，研磨/拋光工具之 外部圓周部份具有高精確度。即使研磨/拋光工具之外部 圓周表面磨損，其球形部份作用爲加工表面之直徑並不會 改變》所以，加工後透鏡的彎曲半徑之改變很小，在一段 長時間，可以連縝穩定地製造具有固定彎曲半徑之透鏡。 (第三個實施例） .以下將敘述本發明之第三個實施例。 在第三個實施例中，將敘述一種情形，其中依據不同 於第二個實施例的方法來製造研磨/拋光工具5 圖20A至20D指出製造圖15A與15B所示的研磨/拋光工 具之步驟，依據不同於第二個實施例的方法。 圖20A指出作爲金靥基底32及研磨/拋光工具之材料的 拋光磨石31。拋光磨石31及金靥基底32大致爲柱狀》作爲 保護的外部圓周表面之一部份拋光磨石31，及作爲保護的 拋光表面之一部份拋光磨石均爲沒有後續處理之燒結表面 ，所以它們的表面精確度非常差。 在圖20B中，圖20 A所示的兩種材料以黏著劑33來附著 。當沒有使用特殊工具而執行附著時，拋光磨石31之柱的 中心軸34與金屬基底32之中心軸35並不是永遠相合，而是 有時候會彼此偏離約數um至0. 1mm。 在此實施例中，於附著拋光磨石31與金屬基底32之後 ，金靥基底32與拋光磨石31之柱狀部份的外部圚周表面， 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） ~ 一 -22 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝.
'II 經濟部中夬樣準局員工消費合作社印製 A7 —____B7_ 五、發明説明（2〇 ) 於形成一球形部份之前受到車床轉動或研磨。 圖20C指出拋光磨石31與金靨基底32，其外部圓周表 面依據第二個實施例之方法而加工，以改善拋光磨石31之 外部圓周部份的精確度，並校正金屬基底32與拋光磨石31 的中心軸之間的偏離》特別是，當研磨/拋光工具25安裝 於車床上•且金靥基底32與拋光磨石31之外部圓周表面以 車床來加工時，拋光磨石31的柱狀部份之中心軸與金靥基 底之中心軸彼此相合。而且，拋光磨石31之外部圓周部份 的圓柱度及圓度亦明顯改善，當與金屬基底32和拋光磨石 31之外部圓周表面沒有被加工的情形比較。 在此時，金屬基底32之外部圖周部份並不’需要同時被 加工。然而，如果金靥基底32之中心軸偏離很大的話，當 磨石安裝在拋光機器之主軸上且旋轉時，移動中之平衡變 差。於是，同時加工金靥基底32之外部圓周部份及拋光磨 石31之外部圓周部份。 隨後，在此實施例中，將形成作爲磨石之保護的加工 表面之球形部份，參照拋光磨石31之柱狀部份的中心軸， 亦即參照外部圓周部份之跳出。 在第二個實施例中，藉由共同拋光而形成球形部份。 然而，使用共同拋光，無法參照拋光磨石31之外圓周的跳 出而加工球形部份。因此，在此實施例中，至少一球形表 面必須藉由使用曲線產生器作爲球形研磨機器來加工，以 形成參照拋光磨石31之外部圓周部份的跳出的球形表面。 圖21指出如何以曲線產生器來加工研磨/拋光工具之 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4规格（210X 297公釐） I I— I I—— -· —^1 :- I .^n -- —i ----- - HI t -- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標芈局負工消费合作社印製 A7 B7_ 五、發明説明（21 ) 球形部份。 首先，在加工研磨/拋光工具之球形部份中，藉由以 黏著劑33來附著拋光磨石31與金屬基底32，並使加工後的 外部圓周部份安裝在曲線產生器之工作主軸的卡盤上而得 到一研磨/拋光工具25。指示表207被帶入與拋光磨石之外 部圓周部份接觸，且藉由卡盤212之爪213來調整研磨/拋 光工具25以設定跳出爲數um或更小，使得拋光磨石之外部 圓周部份的跳出變爲最小值。用於加工研磨/拋光工具25 之杯型磨石222具有一遠側端部份，其形成具有彎弧部份 事先具有半徑r〇，並安裝在一工具主軸221上。 在此時，假設研磨/拋光工具之球形表面的脣曲半徑 定義爲R0，且杯型工具之直徑定義爲2 X rl，如果工具主 軸及工作主軸之傾斜角0被固定以滿足： sin Θ = rl + (R0土 rO) (當球形表面爲一凸表面時sign土爲-，當球形表面爲 一凹表面時sign 土爲+)，且如果研磨/拋光工具25藉由工 作滑板而被移動於工作主軸的方向上，以切割成杯型磨石 ，則研磨/拋光工具被加工成具有彎曲半徑RQ之球形表面 〇 圖20 D指出拋光磨石31，其球形表面藉由使用曲線產 生器而被加工。當在研磨/拋光工具2 5安裝於曲線產生器 之工作主軸上之後，參照外部圔周表面之跳出，加工研磨 本紙張尺度逋用中國國家櫟準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ----1-----* -裝------訂-----J 妹 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 24 - 經濟部中央橾率局員工消费合作社印製 A7 _B7 五、發明説明（22 ) /拋光工具25之球形部份，柱狀部份之外部圓周部份的中 心軸，與球形部份的中心軸相合。 在此實施例中，藉由使用一曲線產生器依據球形研磨 而加工拋光磨石31之球形部份。在此時，拋光體之球形部 份的表面有時並不適於加工一透鏡，亦即磨石中之磨粒的 突起量變成非常小。在此情形中，最後可以執行類似於第 二個實施例之共同拋光，藉以增加磨粒之突起量。特別是 ，當藉由曲線產生器來形成基本的球形表面時，由共同拋 光之拋光磨石的加工量會變得很小，所以柱狀部份與球形 部份之間的同軸線度並不會偏離很大。 以上述方式所製造的研磨/拋光工具（A)，·及以下的工 具（B)、（C)、（D)作爲比較例，來計算形狀精確度，依據 如同第二個實施例之方法，藉由使用這些工具（A)至（D)來 實際加工球形透鏡，並計算球形透鏡。以下將敘述這些計 算之結果。工具（B)具有一球形部份，在其外部圓周部份 受到車床轉動之後，藉由共同拋光而不使用曲線產生器來 加工。工具（C)爲一柱狀工具。在工具（C)中，其柱狀部份 的外部圓周部份的直徑大致與其球形部份的直徑相合，但 是留下其柱狀部份之外部圓周表面當它被燒結，而沒有後 續處理。工具（D)爲一習知型式，且其柱狀部份具有一小 直徑。 製造計算後的工具以具有凸表面，含有8. Omm之灣曲 半徑R及15. 7mm之外直徑（78. 9°的半開角），除了工具D 其柱狀部份具有12.0ιηπι之直徑（亦即，如圖22所示的形狀） 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Α4规格（210Χ297公釐） ---；--,'---^ ,裝------訂------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -25 - A7 B7 五、發明説明（ 外部圓周部份之圓度及圖柱度，及各這些工具A至D 的球形部份與外部圓周部份之間的同軸線度，藉由使用三 維測量單元而加以測量。圖2 3指出測置之結果。 隨後，藉由使用與第二個實施例類似的傾斜主軸型拋 光機器，以各別的工具實際加工透鏡》以下將敘述比較加 工後的透鏡之穩定性所得到的結果》 加工後的透鏡爲具有8.0mm之R及50°之半開角，且由 光學玻璃LaSF016(由K. K. Ohara所製造）製成的凹透鏡。 藉由將具有l〇mm高度之金靥結合磨石附著至黃銅基底而得 到各工具。此工具安裝在圖19所示的拋光機器’上，且用於 加工5QQ片的透鏡材料。 加工條件爲：工件之旋轉速度爲1500rpm，負載爲 1.2kgf，工件之傾斜角爲40。，及加工時間爲20秒。 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在這些條件下，加工500片透鏡。關於加工後的透鏡 材料之彎曲半徑的改變，使用"工具B”，第一透鏡材料的 彎曲半徑爲8. 000 mm，且第500片透鏡材料之彎曲半徑爲 7.995mm，導致R之5um改變。使用工具C，加工後透鏡之R 的改變爲14 um。使用工具D，加工後的透鏡之R的改變爲 30um 。相對於此，使用工具A，其外部圓周的直徑並不會 改變，所以具有精確的直徑，第一片透鏡材料之彎曲半徑 爲8. 000mm，且第500片透鏡材料之彎曲半徑爲8.003mra， 導致加工後的透鏡之R的改變如0，.3um —樣小。 如上所述，依據此實施例之方法，研磨/拋光工具之 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 一 26 - A7 _____B7 五、發明説明（24) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 外部圓周部份具有高精確度。即使研磨/拋光工具磨損， 其作爲加工表面之球形部份的直徑並不會改變。所以，加 工後的透鏡之脣曲半徑的改變很小，可以在一段長時間連 續穩定地製造具有固定彎曲半徑之透鏡。 (第四個實施例） 以下將敘述本發明之第四個實施例。 在第四個實施例中，將敘述一種情形以避免研磨/拋 光工具的邊緣部份中的刻痕，比球形部份軟的材料被塗覆 在柱狀部份之外部圓周部份上。 圖24A與24B指出構造的例子，其中比球形·部份軟的材 料，亦即拋光磨石部份，分別被塗覆在凸與凹表面型研磨 /拋光工具之外部圃周表面上。 參照圖24A與24B，參考數字51a或51b表示一拋光磨石 ;52a或52b表示一金屬基底；53a或53b表示用於附著拋光 磨石與金臑基底之黏著劑；54a或54b表示一軟材料；且 55a或55b表示用於附著抛光磨石與軟材料之黏著劑。 經濟部中央橾準局貝工消費合作杜印袈 在此實施例中實際製造的圖24B之凹表面型工具，使 用具有15. Omm之R、26. Omni之外部直徑及15 mm之邊緣髙度 的#1500樹脂結合磨石作爲拋光磨石51b。此拋光磨石以相 同於第二個實施例的方式，被附著至由黃銅製成的金屬基 底52b。在加工拋光磨石的外部圚周部份及球形部份之#後 ，由聚縮醛樹脂Derlin(註冊商檫名稱）製成且具有27.0 mm 之外直徑、26. 1mm之內直徑及15. 0mm之高度的圓柱構件， 本紙張尺度適用中國國家#準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -27 - A7 3QC562 ______B7_ 五、發明説明（25 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 作爲軟材料被附著至拋光磨石之外部圖周部份。在此實施 例中，使用二液體混合物型環氧樹脂爲主的黏著劑作爲黏 著劑55a或55b。 在具有未塗覆的外部圓周部份之研磨/拋光工具中， 特別是具有大的開角及含有尖緣之外周緣部份，或由比較 脆的材料如同樹脂結合磨石製成的工具，當球形部份之外 周緣的直徑及工具之柱狀部份的外部围周部份之直徑，被 設定爲大致彼此相合，如同上述實施例，外周緣之邊緣部 份會容易形成刻痕。當比球形部份軟且不會妨害加工之材 料被附著至拋光磨石之外部圓周部份而用於加強，如同在 此實施例中，可以便利地避免工具中之裂縫，'例如邊緣部 份中之刻痕。 在此實施例中，圓柱形聚縮醛樹脂構件被附著至拋光 磨石之外部圓周部份。然而，本發明並不限於此。拋光磨 石之外部圓周部份可以藉由，例如將一片狀的聚乙烯或聚 丙烯構件以捲繞方式附著至拋光磨石之外部圓周部份’或 者將黏著劑塗至外部圓周部份並使其硬化。 經濟部中央樣準局員工消費合作社印裝 欲確保工作流體流動於拋光磨石與加工件之間’例如 一交叉凹槽形成於拋光磨石之表面中。然而在此情形中’ 在具有大的開角之凸表面型工具中，外周緣之尖緣部份常 常會形成刻痕。當軟材料被塗覆在研磨/拋光工具之柱的 外部圓周部份上，隨後依據此實施例之方法在拋光磨石的 表面中形成一凹槽，可以避免在凹槽之加工期間於拋光磨 石之外周緣的邊緣部份中的刻痕。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4洗格（210X297公釐) ' 一 2 8 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 __B7_ 五、發明説明（26) 第三個實施例的方法中，於研磨/拋光工具之柱的外 部圓周部份被加工之後，當以一曲線產生器來加工球形部 份時，外周緣之邊緣常常會形成刻痕。在拋光磨石的柱之 外部圔周部份被加工之後，如果軟材料被塗覆在加工後的 外部圓周表面上，隨後藉由利用第三個實施例之方法來力口 工球形部份，則可以避免於加工球形部份期間，在抛光磨 石的外周緣之邊緣部份中的刻痕》 在第一至第五個實施例中，研磨/拋光工具之拋光磨 石部份爲整體燒結的。當欲被加工之透鏡很大時，或當欲 被同時加工之大量的透鏡，約3至100片的比較小之拋光磨 石段（稱爲"小彈丸"）被附著至由鑄鐵等等製成'的基底（稱 爲"盤”），且使用作爲研磨/拋光工具。在此情形中，如果 擺設在最外側部份之小彈丸的外部圓周部份，以相同於第 二至第三個實施例之方式而藉由車床來加工，可以得到與 第二至第三個實施例相同的效果。 在上述實施例中，已詳細敘述磨石。然而，本發明可 以類似地應用於一習知的鐮鐵盤。 如以上所敘述的，在本發明之研磨/拋光工具中，即 使工具磨損，作爲加工表面之球形部份的直徑亦不會改變 。於是，研磨/拋光工具之工作面積永遠是固定的，且加 工後的透鏡之彎曲半徑的改變很小，所以可以在一段長時 間棵定連績地製造具有固定《曲半徑之透鏡。 特別是，由於透鏡之彎曲半徑大致不會改變，於製造 期間之加工後的透鏡材料之彎曲半徑不需要被測量，不像 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） —^1 !--- - - 1 I ·-·* I - I I..... In -♦ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -29 - A7 B7 五、發明説明（27) 習知的球形透鏡製造。所以，可以節省大置的人力，及達 成節省透鏡製造成本》 由於本發明之研磨/拋光工具之外圖周具有高精確的 直徑、圓度等等，即使當更換工具時，不需要執行在機器 之各別的軸之間改變位置關係的步驟，所以可以節省大量 的人力，以及達成透鏡製造成本的大量減少。 在本發明的研磨/拋光工具中，當拋光磨石之外部圓 周部份以一軟材料來強化時，可以避免工具中之裂縫例如 拋光磨石的外周緣中之刻痕。 依據本發明之製造工具的方法，可以容易地得到具有· 高精確度的外部圓周部份之研磨/拋光工具。' 本發明並不限於上述實施例，在本發明之範圍及精# 內可以做成許多不同的改變及修改。所以，做成以下的串 請專利範圍來告知本發明之範圍。 ---------^裝— (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央樣準局員工消费合作社印装 本紙張尺度逋用中國國家棟準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -30 -