(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリウレタン系プラスチックを材料とするプラスチックレンズのレンズ面を形成するためのプラスチックレンズの切削方法であって、
単結晶ダイヤモンドにより形成された切削刃と、セラミック又は金属又はダイヤモンドのうち少なくとも１種以上の微粒子の結合体により形成された切削刃と、がワークの切削面に対向する加工側面の周縁部に交互にそれぞれ１以上設けられた基台を、所定の軸の軸芯周りに回転させるとともに、前記軸を回動させて前記切削面に対する傾斜量を変化させつつ前記ワークの切削加工を行い、その切削加工の切削量を0.1mmから1.0mmかつ切削送り速度を200〜800mm/minとし、前記切削加工後に仕上げ研磨することを特徴とするプラスチックレンズの切削方法。
【請求項２】
前記単結晶ダイヤモンドにより形成された切削刃が、前記結合体により形成された切削刃よりも前記切削加工面側に微小量突出するように設けられていることを特徴とする請求項１記載のプラスチックレンズの切削方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラスチックレンズを荒切削加工するためのプラスチックレンズの切削方法および切削工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プラスチックレンズの凹面部を形成する方法としては、例えば特開昭６３−１６２１４９号公報に開示されるように、多結晶ダイヤモンドを切削刃に固着した切削工具を使用するものがある。このような切削工具は、円板状の台金の周縁部に環状の切削刃を形成し、この切削刃の表面に、粒状の多結晶ダイヤモンドを電着している。そして、この切削工具をワーク表面に対して傾けた状態で回転させ、ワーク表面に接触させて凹面を形成する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の切削工具によってプラスチックレンズを加工した場合、その面粗さ（Ｒmax ）は３〜１０μｍと仕上げ研磨前の状態としては粗く、このため、仕上げ研磨の前に、砂掛け工程と呼ばれる荒研磨を行う必要があり、工程数が多くかかっていた。
【０００４】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、切削加工後の荒研磨作業を省略することのできるプラスチックレンズの切削方法および切削工具を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記課題を解決するために、ポリウレタン系プラスチックを材料とするプラスチックレンズのレンズ面を形成するためのプラスチックレンズの切削方法であって、単結晶ダイヤモンドにより形成された切削刃と、セラミック又は金属又はダイヤモンドのうち少なくとも１種以上の微粒子の結合体により形成された切削刃と、がワークの切削面に対向する加工側面の周縁部に交互にそれぞれ１以上設けられた基台を、所定の軸の軸芯周りに回転させるとともに、前記軸を回動させて前記切削面に対する傾斜量を変化させつつ前記ワークの切削加工を行い、その切削加工の切削量を0.1mmから1.0mmかつ切削送り速度を200〜800 mm/minとし、前記切削加工後に仕上げ研磨することを特徴とするプラスチックレンズの切削方法が提供される。
【０００６】
単結晶ダイヤモンドを切削刃に使用した場合、その表面は、多結晶ダイヤモンドの切削刃よりも十分に細かいので、プラスチックレンズの切削面は十分に滑らかになる。これにより、荒研磨を省略することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一形態を図面に基づいて説明する。
図２は本形態のレンズ切削装置の概略構成を示す図である。レンズ切削装置は、主に、テーブル機構部１０と、切削機構部２０とから構成されている。テーブル機構部１０は、テーブル１１と、テーブル１１を図中左右方向（Ｙ軸方向）に移動させるＹ軸モータ１２と、テーブル１１を上下方向（Ｚ軸方向）に移動させるＺ軸モータ１３とから構成される。テーブル１１の上面には、固定具１４を介してワーク１５が固定されている。
【０００８】
一方、切削機構部２０は、切削工具２１が固定される軸２２と、この軸２２を軸芯回り（Ｗ方向）に回転させる工具回転モータ２３と、軸２２を支点２２ａを中心にＹ−Ｚ平面に沿って（θ方向）回動させる工具傾斜モータ２４とから構成されている。
【０００９】
Ｙ軸モータ１２、Ｚ軸モータ１３、工具回転モータ２３、および工具傾斜モータ２４は、図示されていない制御装置と接続されており、制御装置からの指令に基づいて動作を行う。制御装置は、工具傾斜モータ２４を制御することにより、切削工具２１の軸芯Ｏ0 を適度に傾斜させる。また、制御装置は、工具回転モータ２３を制御することにより、切削工具２１を所定の速度で回転させる。
【００１０】
さらに、制御装置は、Ｙ軸モータ１２およびＺ軸モータ１３を制御することにより、切削工具２１を、その切削部分が加工形状１５ａに沿うように移動させる。
【００１１】
図１は切削工具２１の構成を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。切削工具２１は、基台３０を中心に構成されている。基台３０は、例えばステンレスまたは炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を材料としてほぼ円盤状に形成されており、連結部３０ａを介して軸２２に連結されている。
【００１２】
基台３０の加工側面３０ｂには、円周部に４個の刃受け台３１，３２，３３，３４が、それぞれボルト３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａを介して等間隔に取り付けられている。刃受け台３１，３２，３３，３４の各取り付け片３１１，３２１，３３１，３４１には、切削刃３１２，３２２，３３２，３４２が取り付けられている。これら４枚の切削刃のうち、互いに対向する位置にある切削刃３１２と切削刃３３２は、多結晶ダイヤモンド（ダイヤモンドを主成分とする焼結体で、例えばコンパックスと呼ばれるもの）で形成されている。一方、切削刃３２２と切削刃３４２は、天然または人工の単結晶ダイヤモンドで形成されている。
【００１３】
図３は多結晶ダイヤモンドの切削刃３３２と単結晶ダイヤモンドの切削刃３２２との形状の関係を示す図である。ここでは、切削工具２１を回転させた場合に、軸芯に平行な１平面を通過するときの切削刃３３２および切削刃３２２を重ねた状態を示している。各切削部分３３２ａ，３２２ａの曲率ｒ1,ｒ2 は、ともに例えば５ｍｍ程度に形成されている。ただし、各曲率の中心Ｏ1,Ｏ2 の軸芯Ｏ0 からの距離Ｒ1,Ｒ2 は、それぞれ例えば９９．９５ｍｍ、１００．００ｍｍとなっており、切削刃３２２がやや外側に位置している。
【００１４】
また、切削刃３２２の中心Ｏ2 は、切削刃３３２の中心Ｏ1 よりも０．０５ｍｍ高い位置に設定されている。すなわち、切削部分３２２ａの頂点は、切削部分３３２ａの頂点よりも距離ｄ0 ＝０．０５ｍｍだけワーク１５の切削面側に突出している。
【００１５】
なお、ここでは、切削刃３３２および切削刃３２２の関係について説明したが、切削刃３３２および切削刃３４２、切削刃３１２および切削刃３２２、切削刃３１２および切削刃３４２についても同じ関係になる。
【００１６】
次に、このような切削工具２１を有する本形態のレンズ切削装置の加工方法について説明する。
図４はレンズ切削装置の加工方法を説明する図であり、（Ａ）は図２の左側から見た概略図、（Ｂ）は図２の正面から見た概略図である。切削加工を行う場合、切削工具２１は、その軸２２がＹ−Ｚ平面に沿って鉛直方向に対して角度θだけ傾斜する。この角度θは、図（Ａ）に示すように、各切削刃３１２，３２２，３３２，３４２の軌跡Ｌ1 の曲率が、ワーク１５の加工形状１５ａの曲率と同じになるように設定される。
【００１７】
このように傾いた状態で、切削工具２１は、その軸２２がＷ方向に回転しながら、ワーク１５を切削加工する。このとき、テーブル１１は、Ｙ軸モータ１２およびＺ軸モータ１３の駆動により、図（Ｂ）に示すように、切削工具２１の切削部の軌跡がワーク１５の加工形状１５ａに沿うように移動する。
【００１８】
このとき、切削工具２１の制御条件はレンズの材質や要求する面精度により異なるが、光学仕様、アリル系樹脂の場合、切削工具２１の周縁の周速は１０００〜１００００ｍ／ｍｉｎ、切削送り速度は１００〜１０００ｍｍ／ｍｉｎ、切削量は０．０１〜０．５ｍｍであることが好ましいことがわかった。また、ワーク１５の材料としては、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート等のアリル系、ポリウレタン系、ポリカーボネート系の何れかであることが好ましい。
【００１９】
図５は切削工具２１による切削加工状態の詳細を示す図である。ここでは、切削工具２１全体は図面左側から右側に向かって移動し、各切削刃３１２，３２２，３３２，３４２の回転方向は、図面の手前から奥に向かう方向であるとする。このような状態で、ワーク１５は、まず多結晶ダイヤモンドの切削刃３３２，３１２により切削部分１５１が切削される。次いでワーク１５は、単結晶ダイヤモンドの切削刃３２２，３４２により切削部分１５２まで切削される。すなわち、ワーク１５の最終的な切削量は、単結晶ダイヤモンドの切削刃３２２，３４２の深さにより決定される。単結晶ダイヤモンドは、多結晶ダイヤモンドよりも粒子が細かいので、ワーク１５の加工面も微細にできる。よって、切削工具２１による切削加工後のワーク１５の荒研磨を省略することができる。
【００２０】
本形態の切削工具２１によって、ポリウレタン系樹脂を材料とするワーク１５を、周速２０００〜６２８０ｍ／ｍｉｎ、切削送り速度２００〜８００ｍｍ／ｍｉｎ、切削量０．１〜１．０ｍｍの範囲で加工を行った場合、切削面粗さは０．５〜１．０μｍという結果が得られた。従来の電着多結晶ダイヤモンドの切削工具により同じ条件で加工を行った場合には、切削面粗さは５〜１０μｍであった。すなわち、従来の切削工具に比べて本形態では約１０倍の精度を得られることが分かる。また、４枚の切削刃３１２，３２２，３３２，３４２の全てを多結晶ダイヤモンドとした場合には、同じ条件での加工による切削面粗さは、２〜３μｍとなった。このことからも、単結晶ダイヤモンドを切削刃に使用することにより、より高精度な切削が可能なことが分かる。
【００２１】
また、本形態では、多結晶ダイヤモンドの切削刃３３２，３１２を用いたが、多結晶ダイヤモンドに限定されることなく、通常用いられる微粒子状の金属またはセラミックの結合体の切削刃でよく、例えばＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）、アルミナシリコンカーバイド、ボロンカーバイドの焼結体等を使用できる。さらに本形態では、これらの切削刃３３２，３１２と単結晶ダイヤモンドの切削刃３２２，３４２とを交互に取り付けるようにしたので、単結晶ダイヤモンドの切削刃３２２，３４２への負荷を低減し、工具の耐久性を向上させることができる。  さらに、単結晶ダイヤモンドの切削刃３２２，３４２を多結晶ダイヤモンドの切削刃３３２，３１２よりも少量だけワーク１５の切削面側に突出するようにしたので、最終的な切削面粗さを単結晶ダイヤモンドの切削刃３２２，３４２によって決定でき、より高精度な加工が行える。
【００２２】
また、多結晶ダイヤモンドの切削刃３３２，３１２を単結晶ダイヤモンドの切削刃３２２，３４２よりも切削送り側に位置するようにしたので、単結晶ダイヤモンドの切削刃３２２，３４２への負荷をより低減するとともに、両切削刃の特性を組み合わせた複合的工具機能を創成することができる。
【００２３】
なお、本形態では、基台３０の材料をステンレスまたは炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）とする例を示したが、特に炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）は、切削工具２１を軽量にでき、かつ剛性を高めることができるので、周速や切削送り速度を大きくすることができ、切削能力を向上させるので、加工時間をより短縮することができる。
【００２４】
また、本形態では、切削刃を合計４枚設ける例を示したが、単結晶ダイヤモンドの切削刃を少なくとも１枚設ければ、最低限の効果を得ることができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明では、ポリウレタン系プラスチックを材料とするプラスチックレンズのレンズ面を形成するためのプラスチックレンズの切削方法であって、単結晶ダイヤモンドにより形成された切削刃と、セラミック又は金属又はダイヤモンドのうち少なくとも１種以上の微粒子の結合体により形成された切削刃と、がワークの切削面に対向する加工側面の周縁部に交互にそれぞれ１以上設けられた基台を、所定の軸の軸芯周りに回転させるとともに、前記軸を回動させて前記切削面に対する傾斜量を変化させつつ前記ワークの切削加工を行い、その切削加工の切削量を0.1mmから1.0mmかつ切削送り速度を200〜800mm/minとし、前記切削加工後に仕上げ研磨するようにしたので、切削加工後の荒研磨を省略して、加工時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】切削工具２１の構成を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。
【図２】本形態のレンズ切削装置の概略構成を示す図である。
【図３】多結晶ダイヤモンドの切削刃と単結晶ダイヤモンドの切削刃との形状の関係を示す図である。
【図４】レンズ切削装置の加工方法を説明する図であり、（Ａ）は図２の左側から見た概略図、（Ｂ）は図２の正面から見た概略図である。
【図５】切削工具による切削加工状態の詳細を示す図である。
【符号の説明】
１０  テーブル機構部
１１  テーブル
１２  Ｙ軸モータ
１３  Ｚ軸モータ
１４  固定具
２０  切削機構部
２１  切削工具
２２  軸
２３  工具回転モータ
２４  工具傾斜モータ
３０  基台
３１，３２，３３，３４  刃受け台
３１２，３２２，３３２，３４２  切削刃
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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