WO2005028159A1

WO2005028159A1 - 自由曲面精密加工ツール

Info

Publication number: WO2005028159A1
Application number: PCT/JP2004/013512
Authority: WO
Inventors: Hitoshi Ohmori; Hidenori Yamaki; Takashi Matsuzawa
Original assignee: Riken; Japan Science And Technology Agency; Ikegami Mold Engineering Co., Ltd.
Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2004-09-16
Publication date: 2005-03-31
Also published as: US20070004318A1; EP1666205A4; JP4435526B2; EP1666205A1; JP2005088160A

Abstract

軸心まわりの回転により下端部が接触して被加工面を精密加工する自由曲面精密加工ツール。軸心に直交する回転軸を有しこの回転軸を中心に回転駆動される太鼓状工具を備える。この太鼓状工具は、軸心と回転軸の交点Ｏを中心とする半径の円弧を回転軸を中心に回転させた円弧回転体の凸面加工面を有する。凸面加工面が接触して被加工面を精密加工すると共に、凸面加工面を直交軸心まわりに回転させて、凸面加工面の加工位置を分散させる。

Description

明細書

自由曲面精密加工ツール

発明の背景

[0001] 発明の技術分野

[0002] 本発明は、下端部に円弧回転体凸面加工部を有し自由曲面を精密加工 (すなわち研削または切削による精密除去加工)するための自由曲面精密加工ツールに関する。

関連技術の説明

[0003] 図 1は、従来の自由曲面カ卩ェツールによる自由曲面の加工（除去力卩ェ）を模式的に示している。従来の自由曲面カ卩ェツール 1は、例えばボールノーズ砲石またはボールエンドミルであり、下端部に球面状の加工面を有し、軸心 _Zを中心に回転するようになっている。自由曲面 2は、例えばモールド成形用金型、非球面レンズ、等であり、自由曲面カ卩ェツール 1をその軸心 zを中心に高速回転させながら、その下端部を自由曲面 2に沿って相対的に移動させて自由曲面 2をカ卩ェする。このような力卩ェを繰り返すことにより、金型、非球面レンズ、等の自由曲面を加工ツール 1で自由に成形することができる。

[0004] また、軸心の周速がゼロ（0)にならなヽ自由曲面カ卩ェツールとして、特許文献 1が既に開示されている。

[0005] 特許文献 1の「自由曲面加工ツール」は、軸心 zまわりの回転により下端部が接触して被加工面を加工する自由曲面加工ツールであって、少なくとも下方に球面加工部を有する球状工具と、該球面の中心を通り軸心 zと異なる回転軸 aで球状工具を支持する支持軸受とを有するものである。

[0006] 特許文献 1 :特開平 10— 156729号公報

[0007] 図 1に示した自由曲面カ卩ェツール 1は、その軸心 zを中心に回転するため、軸心（半径 0)の位置では、加工面の周速がゼロ（0)となるため、軸心（半径 0)は加工の死点となる。また、加工面の位置により回転半径が大きく変わるため、周速、回転負荷が大きく変動し、精密加工 (高精度，高品位加工)ができない問題点がある。また、自由曲面加工ツール 1は、加工の機能と精度を得るため、ツール加工面の切れ味と正確な球面を、常に維持しなければならない問題点がある。

[0008] そのため、従来は、自由曲面カ卩ェツール 1の軸心 zを任意に傾けてカ卩ェができる、 4一 5軸を有する多軸 NCカ卩ェ装置とプログラム作成が必要であった。しかし、かかるプログラムの作成は複雑 '困難であるば力りでなぐ軸数の増加は加工装置製作上、高度な技術が要求されるため、精密加工ができる 4軸以上の多軸 NCカ卩ェ装置は、高価となり、汎用性に乏しい問題点があった。

[0009] 以下に、上述した問題点を精密加工を行う場合について更に詳しく説明する。

[0010] 図 2A—図 2Dは加工部分の図解であり、理解しやすいように多少拡大して描かれてヽる。切り込み量 c (力卩ェ深さ）が大き!/、場合（図 2A)は送り方向 y (ツール移動方向 )が鉛直方向でない限り、送り量 d (ツール移動量)の大小に拘わらず接触面 eは広がり、主加工部分は軸心 zより離れた位置になる。この場合は、被加工面の粗度（凹凸）が大きヽ（面粗さが粗、） 1S 主にロェを目的とするため問題とはならな、。

[0011] しかし、切り込み量 cが小さい場合（図 2B)、すなわち、精密加工においては接触面 eが狭まり、主力卩ェ部分が軸心 zに近づくとともに、被カ卩工面の粗度が小さくなるが、上述した、精密加工 (高精度 ·高品位力卩ェ）、ツールカ卩工面の切れ味と正確な球面の維持等の問題点がクローズアップされてくる。

[0012] 更に、接触面 eが狭まると同時に接触面 eの軸心からの距離（回転半径)の大小により周速および必要駆動トルクが大きく変動することになり、被加工面の粗度のむら、びびり（振動による）、加工精度の低下をきたす問題がある。

[0013] 一方、接触面 eの狭まりは加工される自由曲面の特性により、加工ツールの接触位置 ·頻度の局部的集中をきたし、加工機能 (切れ味)の低下部と接触摩耗による形の崩れが局所に集中し、被加工面にその形の崩れを逆転写したり、表面を荒らしたりすることになり、これらは相互作用により増幅される。

[0014] NC研削加工では、加工機能と精密加工を維持するため、常時、砲石加工部の新面生成と正確な球面維持が不可欠となる。

[0015] 図 3は球状砲石の形の崩れと修正についての図解であり、理解しやすいように拡大して描かれている。形の崩れは接触頻度が高ぐ軸心から離れるほど崩れやすぐ一度、崩れ始めると逆転写が発生し崩れが加速されるので、早期修正が必要である。旧球面の半径 m力ゝら新球面の半径 nに除去加工で、崩れの痕跡が無くなるまで整形する必要がある。しかし一般に球面からの崩れが大きくなつた状態で修正するのは難しい。

[0016] そのため、砲石カ卩ェ部の接触頻度が全面均一になるように軸心 zを傾け、接触摩耗の位置と接触頻度をコントロールし修正の必要性を低減する必要がある。しかし軸心 zを任意に傾けることができない場合は、予め、プログラムに組込まれた設定値でもつて、砲石加工部を連続的、計画的に修正することになり、球面加工部の大部分がその修正により無駄に除去カ卩ェすることになる。

[0017] また、球状工具の球面カ卩ェ部の修正は半径を減すように、すなわち、曲率を変える修正であるため、 NCカ卩ェ装置を用いた精密な除去力卩ェが必要となる。

[0018] 図 2C、図 2Dはカ卩ェ軌跡に垂直な断面を示している。ピックフィード gを小さくする力加工ツールの球面半径を大きくする力して、力ブス量 hの微小化または除去を図らなければならな!/、のであるが、加工ツールの球面半径はツール干渉による加工曲面への傷付けを避けることから、自由曲面中の最小負（凹）曲面の曲率以上でなければならないので、加工時間は増大するものの、ピックフィード gを半ピッチずらしたり小さくする手段を選択せざるをえない問題がある。

[0019] また、加工ツールの球面半径を小さくすることにより、加工位置の精度を向上させることはできる力反面、上述の如く加工時間が増大する問題がある。発明の要約

[0020] 本発明は、上述した種々の問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、ツール加工部接触面の移動軌跡の分散化と変動の少ない移動速度'駆動トルクにより、ツールカ卩ェ部の切れ味の持続、均一な摩耗と、自己修正機能を得る、と同時に、消耗速度が低下され、ツール加工部の形状精度維持と持続が図れるので、汎用性のある 3軸 NC加工装置を用いて、自由曲面を効率よぐ精密カロェできる自由曲面精密加工ツールを提供することにある。

[0021] 本発明によれば、軸心 zまわりの回転により下端部が接触して被カ卩工面を精密加工する自由曲面精密加工ツールであって、前記軸心 Zに直交する回転軸 Xを有し該回転軸 Xを中心に回転駆動される太鼓状工具を備え、該太鼓状工具は、軸心 Zと回転軸 Xの交点 Oを中心とする半径 rの円弧を回転軸 Xを中心に回転させた円弧回転体の凸面加工面を有し、これにより、凸面加工面が接触して被加工面を精密加工すると共に、凸面加工面を直交軸心 Xまわりに回転させて、凸面加工面の加工位置を分散させる、ことを特徴とする自由曲面精密加工ツールが提供される。

[0022] 本発明の好ましい実施形態によれば、前記半径 rは、回転軸 Xからの凸面カ卩工面の最大半径 Rより小さく設定されており、これにより、加工軌跡の位置制御を該円弧の回転中心 Oで行う。

[0023] また、別の好ましい実施形態によれば、前記半径 rは、回転軸 Xからの凸面加工面の最大半径 Rより大きく設定されており、これにより、加工軌跡の位置制御を最下端円弧の中心 Aで行う。

[0024] 前記太鼓状工具の凸面加工面は、砲石もしくは刃物力なる。また、前記砲石は、その結合材に金属を含む。更に前記太鼓状工具の凸面加工面に隣接し、凸面加工面端部を保護する直接加工に関わらない非加工部を有する。また、前記非加工部は、被加工面に傷を付けないように砲石結合材よりも磨耗し易い材料力もなり、かつ、その材料に導電材を含む。

[0025] 本発明の好ましい実施形態によれば、前記太鼓状工具の両側または片側に設けられた羽根車と、該羽根車に流体を回転方向に噴射する流路とを備え、太鼓状工具を直交軸心 Xまわりに回転駆動する。

[0026] また、別の好ましい実施形態によれば、前記太鼓状工具の外周面に接触するベルトと、該ベルトを太鼓状工具との間で挟持するプーリーとを備え、ベルトの回転により太鼓状工具を直交軸心 Xまわりに回転駆動する。

[0027] 前記ベルトは外周面に接触する側に研磨面を備え、回転駆動と同時に太鼓状工具の凸面加工面を修正する。

[0028] また、別の好ましい実施形態によれば、前記非加工部の外周面に接触するプーリーと、該プーリーを回転駆動するベルトとを備え、プーリーの回転により太鼓状工具を直交軸心 Xまわりに回転駆動する。 [0029] また、別の好ま、実施形態によれば、前記太鼓状工具の両側または片側に設けられた従動歯車と、該従動歯車を駆動する主動歯車とを備え、主動歯車をベルト駆動して太鼓状工具を直交軸心 Xまわりに回転駆動する。

[0030] 更に、前記太鼓状工具の凸面加工面を修正する修正手段を有する。前記修正手段は、砲石、電解、放電手段、又はこれらの複合手段力もなる。また、前記修正手段は、被加工材の加工と同時に機能する。

[0031] 上記本発明の構成によれば、軸心 zまわりの回転により凸面カ卩工面が接触して被カロ工面を精密加工すると共に、凸面加工面を直交軸心 Xまわりに回転させて、凸面カロ工面の加工位置を分散させることができる。従って、ツール加工部接触面の移動軌跡の分散化と変動の少ない移動速度 ·駆動トルクにより、ツールカ卩ェ部の切れ味の持続、均一な摩耗と、自己修正機能を得る、と同時に、消耗速度が低下され、ツール加工部の形状精度維持と持続が図れるので、汎用性のある 3軸 NC加工装置を用いて、自由曲面を効率よぐ精密加工できる。

[0032] 本発明のその他の目的及び有利な特徴は、添付図面を参照した以下の説明から明らかになろう。図面の簡単な説明

[0033] [図 1]従来の自由曲面カ卩ェツールの模式図である。

[図 2]A— Dは、従来の加工形態の模式図である。

[図 3]従来のツールの摩耗形態を示す図である。

[図 4]本発明の自由曲面精密加工ツールの第 1実施形態を示す図である。

[図 5]本発明の第 2実施形態図である。

[図 6]本発明の第 3実施形態図である。

[図 7]本発明の第 4実施形態図である。

[図 8]Aと Bは、本発明の作用を説明する図である。

[図 9]Aと Bは、本発明の作用を説明する別の図である。

[図 10]本発明の第 5実施形態図である。

[図 11]本発明の自由曲面精密加工ツールによる加工面粗さのプロファイルを示す図である。

[図 12]本発明の自由曲面精密加工ツールによる加工表面の拡大写真である。

好ましい実施例の説明

[0034] 以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付して重複した説明を省略する。

[0035] 図 4は、本発明による自由曲面精密加工ツールの第 1実施形態を示す図である。

本発明の自由曲面精密加工ツール 10は、ツール本体 11の軸心 zまわりの回転により下端部が接触して被加工面 2 (図 11,図 12を参照）を加工するようになっている。なお、以下の実施形態では、被加工面 2が自由曲面精密加工ツール 10の下方に位置し、この自由曲面精密加工ツール 10の下端部でカ卩ェする場合について説明するが、本発明はこれに限定されず、自由曲面精密加工ツール 10の水平または上向きに用いてその水平端部または上端部で加工する場合にもそのまま適用することができる。

[0036] 本発明の自由曲面精密加工ツール 10は、太鼓状工具 12を備える。この太鼓状ェ具 12は、この図で鉛直な軸心 zに直交する直交軸心 Xを中心に支持軸受 14により回転可能に支持され、軸受 14は、太鼓状工具 12の支持軸 12aに支持されている。

[0037] また、この太鼓状工具 12は、被加工面と接触して加工するための凸面加工面 13を有する。この凸面加工面 13は、軸心 zと回転軸 Xの交点 Oを中心とする半径 rの円弧を回転軸 Xを中心に回転させた円弧回転体の形状を有する。

[0038] 太鼓状工具 12の凸面加工部 13aは、この例では結合材に金属を含む導電性砥石であり、被加工面に接触して効率よくこれを加工するようになっている。なお、凸面加工部 13aは、砥石の代わりに刃物であってもよい。

[0039] また、この例において、本発明の自由曲面精密加工ツール 10は、太鼓状工具 12 の両側（片側でもよい）に設けられた羽根車 15と、羽根車 15に流体 3を回転方向に噴射する導通孔 11aとを備え、太鼓状工具 12を直交軸心 Xまわりに回転駆動するようになっている。流体はこの例では、導電性の研削液であるのが好ましいが、その他の液体、又は圧縮空気でもよい。

[0040] 上述した図 4では、太鼓状工具 12の両側または、片側に羽根車 15を設け、その羽根車 15に流体 3を回転方向に噴射し、太鼓状工具 12を直交軸心 X周りに高速に駆動するようになっている。この構成により、ツールの軸心 zまわり回転半径が最小化され、被力卩工材と該カ卩ェツールの干渉による制約もなぐ加工軌跡の自由度も高いので、汎用性のある 3軸 NC加工装置の使用を確実にすることができる。

[0041] また、本発明の自由曲面精密加工ツール 10は、更に、太鼓状工具 12の凸面加工面 13を修正する修正手段を有する。この修正手段は、この例において、導電性砥石である凸面カ卩工面 13と間隔を隔てて位置する電極 21と、凸面加工面 13と電極 21にパルス電圧を印加する印加装置 22とからなる。なお、この図で 24は絶縁材である。

[0042] この構成により、凸面加工面 13で被加工面を研削しながら同時に導電性砥石（凸面カ卩工面 13)の表面を電解ドレッシングにより修正することができる。なお、本発明の修正手段は、この構成に限定されず、砲石もしくは、電解または放電手段、又はこれらの複合手段としてもよい。砥石、電解、放電等の修正手段により、好ましくは被加工材の加工と同時に円弧回転体凸面加工部 13を修正することができ、精密加工を長時間継続することができる。

[0043] 図 5は、本発明による自由曲面精密加工ツールの第 2実施形態を示す図である。この図において、本発明の自由曲面精密加工ツール 10は、太鼓状工具 12の凸面カロ工面 13に隣接した非力卩ェ部 13bを有する。この非力卩ェ部 13bは、凸面加工面 13の端部を保護する機能を有し、直接加工に関わらず、被加工面に傷を付けないよう〖こ砥石結合材よりも磨耗し易い材料からなる。また、この非力卩ェ部 13bの材料に導電材を含み、この非加工部 13bを介して被加工面（図示せず)から凸面加工面 13に電解ドレッシング用の電圧を印加するようにしてもょ、。

[0044] 太鼓状工具 12は軸心 zまわり回転のため、横方向からカ卩工抵抗を受けることから、ツール加工部を薄肉化した場合には剛性補強を図る必要がある。そのため、図 5では、円弧回転体凸面加工部 13に直接、加工に関わらない結合材もしくは被加工面を損傷せず、容易に摩耗する材料カゝらなる非加工部 13bを設けている。この非加工部 13bの材料に導電材を含むことが好ましい。力かる構造の太鼓状工具 12は振動発生を防止するのみならず、自由曲面精密加工の更なる精度向上が図れる。

[0045] また、この例において、本発明の自由曲面精密加工ツール 10は、太鼓状工具 12の両側（片側でもよい）に設けられた従動歯車 16と、この従動歯車 16を駆動する主動歯車 16aとを備える。主動歯車 16aはこの例では支持軸 17bと軸受 17cにより回転可能に支持され、従動歯車 16と直接嚙み合う。更に、主動歯車車 16aは、ツール本体 11内に設けられたベルト 18で回転駆動されるようになって!/、る。

[0046] この構成により、主動歯車 16aをベルト 18で回転駆動して太鼓状工具 12を直交軸心 Xまわりに回転駆動することができる。その他の構成は、図 4と同様である。

[0047] 図 5では、太鼓状工具 12の両側または、片側に歯車 16を設け、対向する駆動歯車 16aを嚙合させ、該太鼓状工具 12を直交軸心 X周りに力強ぐ確実に駆動する。この構成により、ツールの軸心 zまわり回転半径が最小化され、被力卩工材と該カ卩ェツールの干渉による制約もなぐ加工軌跡の自由度も高いので、汎用性のある 3軸 NCカロェ装置の使用を確実にすることができる。

[0048] 図 6は、本発明による自由曲面精密加工ツールの第 3実施形態を示す図である。この図において、本発明の自由曲面精密加工ツール 10は、太鼓状工具 12の外周面に接触するベルト 18と、ベルト 18を太鼓状工具 12との間で挟持するプーリー 19とを備える。ベルト 18は、ツール本体 11内を通して回転駆動され、このベルトの回転により太鼓状工具 12を直交軸心 Xまわりに回転駆動するようになっている。なお、この図で 19bはプーリー軸、 19cは軸受である。

[0049] 図 6では、太鼓状工具 12の外周面にベルト 18およびプーリー 19の外周面を接触させ、太鼓状工具 12を直交軸心 X周りに円滑に駆動する。この構成により、ツールの軸心 zまわり回転半径が最小化され、被力卩工材と該カ卩ェツールの干渉による制約もなく、加工軌跡の自由度も高いので、汎用性のある 3軸 NC加工装置の使用を確実にするものである。

[0050] 更に、この例では、ベルト 18が外周面に接触する側に研磨面を備え、回転駆動と同時に太鼓状工具の凸面加工面を修正するようになっている。その他の構成は、図 4と同様である。

[0051] 図 7は、本発明による自由曲面精密加工ツールの第 4実施形態を示す図である。この例では、第 2実施形態と同様に太鼓状工具 12の凸面加工面 13に隣接した非加工部 13bを有し、かつ第 3実施形態と同様にベルト 18とプーリー 19とを備えている。その他の構成は、図 4と同様である。

[0052] 上述した構成により、軸心 zまわりの回転により凸面カ卩工面 13が接触して被カ卩工面を精密加工すると共に、凸面加工面 13を直交軸心 Xまわりに回転させて、凸面加工面 13の加工位置を分散させることができる。

[0053] なお、図 7において、非加工部 13bの外周面にプーリー 19を接触させ、ベルト 18でプーリー 19を回転駆動して、プーリー 19の回転により太鼓状工具 12を直交軸心 Xまわりに回転駆動してもよ、。プーリー 19は非力卩ェ部 13bに対して図示しな、付勢手段 (パネ等)で押し付け、その間の摩擦力を保持するのがよ、。

[0054] この構成により、凸面加工面 13に直接接触しないのでプーリー 19の磨耗を低減することができる。

[0055] 図 8Aと図 8Bは、本発明の作用を説明する図であり、太鼓状工具 12の側面を示している。図 8Aは円弧半径!:が円弧回転体最外周半径 Rより小さい場合を示す。球面カロ工面 Uは半球面の加工範囲 Dを有し、その中心は軸心 zと太鼓状工具 12の直交軸心 Xの直交点であり、円弧の回転中心 Oであるので、加工軌跡の位置制御を円弧の回転中心 Oで行うことができる。

[0056] 図 8Bは、円弧半径 rが円弧回転体最外周半径 Rより大きい場合を示す。この場合球面加工面 Uは球冠面の加工範囲 Dを有し、その中心は軸心 z上の最下端の円弧半径 rの中心 Aでカ卩ェ軌跡の位置制御を行うことができる。

[0057] なお、円弧半径 rを、回転軸 Xからの凸面加工面の最大半径 Rと同一に設定してもよい。この場合には、円弧の回転中心 Oと最下端円弧の半径中心 Aがー致するため、加工軌跡の位置制御を同一中心で行うことができる。

[0058] 上述した本発明の構成によれば、自由曲面精密加工ツール 10は下方にある太鼓状工具 12を軸心 zまわりに回転させることにより、下端部に球面カ卩工面 Uを得ると共に、直交軸心 Xまわりの回転を付加させることにより、円弧回転体凸面加工部 13の接触面 eの移動軌跡を蛇行させることができる。

[0059] 図 9Aと図 9Bは、本発明の作用を説明する別の図であり、蛇行の状態を模式的に示している。図 9Aは直交軸心 Xまわりの回転数 jと軸心 zまわりの回転数 kがほぼ同等の場合を示す。図 9Bは直交軸心 Xまわりの回転数 jが軸心 zまわりの回転数 kより大きい場合を示す。

[0060] 任意の回目と次回目にずれ sが生じている。これは回転角速度の差によるもので、これにより接触面 eの移動軌跡が分散化される。また、接触面 eの移動速度は直角速度成分の合成により変動が小さくなる。この機能により、円弧回転体凸面加工部 13の切れ味の持続、均一な摩耗と、自己修正機能を得る、と同時に、消耗速度の低下を得て、円弧回転体凸面加工部 13の形状精度維持と持続が図れるので、汎用性のある 3軸 NC加工装置を用いて、自由曲面を効率よぐ精密加工できる。

[0061] 図 10は、本発明による自由曲面精密加工ツールの第 5実施形態を示す図である。この例において、本発明の自由曲面精密加工ツール 10は、太鼓状工具 12の両側（片側でもよい）に設けられた従動歯車 16と、この従動歯車 16を駆動する主動歯車 16a とを備える。主動歯車 16aは、ツール本体 11内に設けられたベルト 18で回転駆動されるようになっている。また、主動歯車 16aと従動歯車 16との間に軸受 17dで回転支持された中間歯車 16bを備えている。

[0062] この構成により、主動歯車 16aをベルト 18で回転駆動し、中間歯車 16bを介して太鼓状工具 12を直交軸心 Xまわりに回転駆動することができる。

[0063] なおこの例ではベルトの代わりにチェーンを用いることもできる。またこの図において、電極 21が中間歯車 16bに設置されている。その他の構成は、図 4、図 5と同様である。

[0064] この実施形態によれば、以下の付カ卩的な効果が得られる。

(1)ベルトが中間歯車 16bにかかっていないため、従動歯車との軸間距離を短縮できる。すなわち、歯車外径をツール本体の断面外形内に納めることができる。

(2)中間歯車を従動歯車の外径よりも小径にできるため、減速伝導となり歯の強度および摩耗、効率の面で有利である。

(3)中間歯車の歯数の組み合わせで工具回転数設定の自由度を広げることができる。また、中間歯車を 1個または 2個にし、太鼓状工具 12の回転方向の左右回りを決め、ジャイロ効果で発生する偶力を工具押圧との相殺に利用できる。

(4)中間歯車に電極 21を設置できる。

(5)ベルトの断面形状の自由度が増す。チェーンの使用も可能となる。実施例 1

[0065] 図 11は、本発明の自由曲面精密加工ツールによる加工面粗さのプロファイルを示す図であり、図 12は加工表面の拡大写真である。

[0066] なお、ワークは成形用金型用鋼 (ステンレス系 HRC42)、砥石は铸鉄ボンド CBN #

4000砥石（直径 20mm、厚さ 8mm)であり、加工条件は、表 1〖こ示すよう〖こ、スピンドル回転数 1500rpm、送り速度 100mm/min、ピッチ 0. lmm、切込み量 passで実しに。

[表 1] 加工条件

[0067] カロ工後のカロ工面粗さは、表 2に示すように 0. 0188 /z mRa, 0. 1392 mRyであつた。従ってこの結果から、本発明の自由曲面精密加工ツールで # 4000砥石を用いることにより優れた鏡面が得られることが確認された。

[表 2] 表面粗さ

[0068] なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。

Claims

請求の範囲

[1] 軸心 zまわりの回転により下端部が接触して被加工面を精密加工する自由曲面精密加工ツールであって、

前記軸心 zに直交する直交軸心 Xを有し該直交軸心 Xを中心に回転駆動される太鼓状工具を備え、

該太鼓状工具は、軸心 zと直交軸心 Xの交点 Oを中心とする半径 rの円弧を直交軸心 Xを中心に回転させた円弧回転体の凸面加工面を有し、

これにより、凸面加工面が接触して被加工面を精密加工すると共に、凸面加工面を直交軸心 Xまわりに回転させて、凸面カ卩工面の加工位置を分散させる、ことを特徴とする自由曲面精密加工ツール。

[2] 前記半径 rは、直交軸心 Xからの凸面加工面の最大半径 Rより小さく設定されており、これにより、加工軌跡の位置制御を該円弧の回転中心 Oで行う、ことを特徴とする請求項 1に記載の自由曲面精密加工ツール。

[3] 前記半径 rは、直交軸心 Xからの凸面加工面の最大半径 Rより大きく設定されており

、これにより、加工軌跡の位置制御を最下端円弧の中心 Aで行う、ことを特徴とする請求項 1に記載の自由曲面精密加工ツール。

[4] 前記太鼓状工具の凸面加工面は、砲石もしくは刃物力もなる、ことを特徴とする請求項 1記載の自由曲面精密加工ツール。

[5] 前記砥石は、その結合材に金属を含む、ことを特徴とする請求項 4記載の自由曲面精密加工ツール。

[6] 前記太鼓状工具の凸面加工面に隣接し、凸面加工面端部を保護する直接加工に関わらない非加工部を有する、ことを特徴とする請求項 1記載の自由曲面精密加エツ一ノレ。

[7] 前記非加工部は、被加工面に傷を付けなヽように砥石結合材よりも磨耗し易ヽ材料からなり、かつ、その材料に導電材を含む、ことを特徴とする請求項 6記載の自由曲面精密加工ツール。

[8] 前記太鼓状工具の両側または片側に設けられた羽根車と、該羽根車に流体を回転方向に噴射する流路とを備え、太鼓状工具を直交軸心 Xまわりに回転駆動する、ことを特徴とする請求項 1記載の自由曲面精密加工ツール。

[9] 前記太鼓状工具の外周面に接触するベルトと、該ベルトを太鼓状工具との間で挟持するプーリーとを備え、ベルトの回転により太鼓状工具を直交軸心 Xまわりに回転駆動する、ことを特徴とする請求項 1記載の自由曲面精密加工ツール。

[10] 前記ベルトは外周面に接触する側に研磨面を備え、回転駆動と同時に太鼓状工具の凸面加工面を修正する、ことを特徴とする請求項 9記載の自由曲面精密加工ツール。

[11] 前記非加工部の外周面に接触するプーリーと、該プーリーを回転駆動するベルトとを備え、プーリーの回転により太鼓状工具を直交軸心 Xまわりに回転駆動する、ことを特徴とする請求項 6記載の自由曲面精密加工ツール。

[12] 前記太鼓状工具の両側または片側に設けられた従動歯車と、該従動歯車を駆動する主動歯車とを備え、主動歯車をベルト駆動して太鼓状工具を直交軸心 Xまわりに回転駆動する、ことを特徴とする請求項 1記載の自由曲面精密加工ツール。

[13] 更に、前記太鼓状工具の凸面加工面を修正する修正手段を有する、ことを特徴とする請求項 1記載の自由曲面精密加工ツール。

[14] 前記修正手段は、砲石、電解、放電手段、又はこれらの複合手段力もなる、ことを特徴とする請求項 13記載の自由曲面精密加工ツール。

[15] 前記修正手段は、被加工材の加工と同時に機能する、ことを特徴とする請求項 12記載の自由曲面精密加工ツール。