(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
すくい面及び逃げ面を有する切削用工具を用いて、前記切削用工具に対してワークを相対的な正回転及び逆回転のうち一方である第１回転方向と他方である第２回転方向とに回転させつつ、前記切削用工具を径方向に相対的に移動させ、ワークの相対的な回転方向及び回転角と前記切削用工具の径方向位置とに応じて前記切削用工具の軸方向位置を調整することでワークの切削加工を行う加工方法であって、  前記第１回転方向の回転に際して、少なくとも前記切削用工具の進行方向に関して所定傾斜角以上の立壁状の形状部分を、前記切削用工具を引込める動作によって選択的に加工し、  前記第２回転方向の回転に際して、前記第１回転方向の回転に際して加工される立壁状の形状部分に対してワークの周方向に関して立ち上がりの方向が異なり、かつ少なくとも前記切削用工具の進行方向に関して所定傾斜角以上の立壁状の形状部分を、前記切削用工具を引込める動作によって選択的に加工し、  前記第１及び第２回転方向のいずれかの回転に付随して又は独立して、前記所定傾斜角以上の立壁状の形状部分を除いた非立壁状の形状部分を、前記切削用工具を切込ませ又は引込める動作によって加工する加工方法。
【請求項２】
前記第１回転方向の回転に際して、前記非立壁状の形状部分を加工する、請求項１に記載の加工方法。
【請求項３】
前記立壁状の形状部分についての前記所定傾斜角は、前記切削用工具の最大逃げ角よりも大きい、請求項１及び２のいずれか一項に記載の加工方法。
【請求項４】
前記第１及び第２回転方向のいずれか一方から他方に切替える際の、前記切削用工具の軸方向の変位量は、２０ｎｍ以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の加工方法。
【請求項５】
前記立壁状の形状部分の段差量は、前記切削用工具の軸方向位置の最大振幅以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の加工方法。
【請求項６】
前記第１及び第２回転方向のいずれか一方から他方に切替える際に、前記切削用工具の向きを回転方向に対応させて反転させるとともに、ワークの回転方向の角度関係を整合させる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の加工方法。
【請求項７】
前記第１回転方向の回転と前記第２回転方向の回転とは、独立して個別に行われ、前記切削用工具の径方向位置は、ワークの相対的な回転軸上の中心位置から外周位置にかけての範囲内で連続的に増加又は減少するように変化する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の加工方法。
【請求項８】
すくい面及び逃げ面を有する切削用工具と、前記切削用工具に対してワークを回転軸のまわりに相対的に回転させる第１駆動機構と、前記切削用工具を前記回転軸に垂直な径方向に相対的に移動させる第２駆動機構と、前記第１及び第２駆動機構に同期させつつ前記切削用工具を前記回転軸に平行な軸方向に相対的に移動させる第３駆動機構と、第１〜第３駆動機構の動作を制御する制御部とを備える加工装置であって、  前記制御部は、前記第１駆動機構を動作させて、ワークを正回転及び逆回転のうち一方である第１回転方向と他方である第２回転方向とに回転させるとともに、前記第２駆動機構を動作させて、前記切削用工具を径方向に移動させ、前記第３駆動機構を前記第１及び第２駆動機構に同期させつつ動作させて、ワークの相対的な回転方向及び回転角と前記切削用工具の径方向位置とに応じて前記切削用工具の軸方向位置を調整することで切削加工を行わせ、  前記第１回転方向の回転に際して、少なくとも前記切削用工具の進行方向に関して所定傾斜角以上の立壁状の形状部分を、前記切削用工具を引込める動作によって選択的に加工し、  前記第２回転方向の回転に際して、前記第１回転方向の回転に際して加工される立壁状の形状部分に対してワークの周方向に関して立ち上がりの方向が異なり、かつ少なくとも前記切削用工具の進行方向に関して所定傾斜角以上の立壁状の形状部分を、前記切削用工具を引込める動作によって選択的に加工し、  前記第１及び第２回転方向のいずれかの回転に付随して又は独立して、前記所定傾斜角以上の立壁状の形状部分を除いた非立壁状の形状部分を、切削用工具を切込ませ又は引込める動作によって加工する加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、切削用工具によって旋盤型の加工を行う加工方法及び加工装置に関し、特に光学素子又はその成形金型等の高精度部品用の加工方法及び加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  光学面等の加工方法として、旋盤を用いて材料を回転させながら切削工具を半径方向に移動させることで凹面等を形成するものがある。このような旋盤加工によって、材料に球面等の回転対称な形状を加工することができるが、軸外し面のような非回転対称面の加工ができない。これを克服するものとして、回転するワークの回転位置に同期させて切削工具の切込み方向の位置を変化させるツールサーボ加工と呼ばれる方法がある。このツールサーボ加工は、ワークの回転角に応じて切削工具の切込み量等の刃先位置を制御するものであり、ワークの回転方向又は周方向の位置に応じて切削工具を突出したり引込めたりすることによって、軸外し面、自由曲面等の非回転対称な加工面を形成することができる。  ツールサーボ加工としては、ファストツールサーボ（Fast Tool ServoもしくはＦＴＳ、圧電素子等で工具を取り付けた工具台を駆動制御する方法）及びスローツールサーボ（Slow Tool ServoもしくはＳＴＳ、工具台を乗せた工作機械の軸を駆動させる方法）の２種類が知られている。【０００３】  しかしながら、上記のようなツールサーボ加工を用いても、ワークの加工後の目標形状に急峻な立壁が存在するとき、切削工具と目標形状とが干渉して高精度の加工を行えない場合が生じる。すなわち、ワークを回転させるワークスピンドルの回転方向と加工点の半径方向とによって決まる工具進行方向に対して、切削工具を引込める方向（立上がる方向）で形成されるような急峻な立壁が連続で並んでいるような目標形状の加工については、特に加工上の問題が生じない。しかしながら、工具進行方向に対して、切削工具を突き出す方向（立下がる方向）で形成されるような急峻な立壁が一部にでも存在するような目標形状の形成については、切削工具の切込み時に切削工具の裏面側と立壁の頂点とが干渉して形状劣化が生じる。【０００４】  なお、アレイレンズ用の金型等の微細加工方法として、ワークを旋回させるのではなく切削工具側の回転姿勢を調節しつつ切削工具をワークに対して周回させるとともに切込み方向に変位させることによって、切削工具先端の軌跡として複数の凹面を加工する方法が公知となっている（特許文献１参照）。この微細加工方法は、切削工具を突き出す方向で形成されるような急峻な立壁が存在する形状を前提とするものではなく、上記ツールサーボ加工の場合と同様の問題が生じると思われる。【０００５】  また、切削加工方法として、ワークを旋回させ、切削工具を切込み方向に変位させることにより、微小切込み加工を行う方法が公知となっている（特許文献２参照）。この切削加工方法は、刃先を高速振動させる振動切削を前提とするものであり、この手法を上記ツールサーボ加工にそのまま適用することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１１２９５号公報
【特許文献２】特開２００２−９６２０１号公報
【発明の概要】
【０００７】  本発明は、上記背景技術の問題に鑑みてなされたものであり、加工時の回転方向に沿って向きが一様でない急峻な立壁を形成する場合であっても、切削用工具と目標形状とが干渉して形状劣化を生じさせることを防止できる加工方法及び加工装置を提供することを目的とする。
【０００８】  上記目的を達成するため、本発明に係る加工方法は、すくい面及び逃げ面を有する切削用工具を用いて、切削用工具に対してワークを相対的な正回転及び逆回転のうち一方である第１回転方向と他方である第２回転方向とに回転させつつ、切削用工具を径方向に相対的に移動させ、ワークの相対的な回転方向及び回転角と切削用工具の径方向位置とに応じて切削用工具の軸方向位置を調整することでワークの切削加工を行う加工方法であって、第１回転方向の回転に際して、少なくとも切削用工具の進行方向に関して所定傾斜角以上の立壁状の形状部分を、切削用工具を引込める動作によって選択的に加工し、第２回転方向の回転に際して、第１回転方向の回転に際して加工される立壁状の形状部分に対してワークの周方向に関して立ち上がりの方向が異なり、かつ少なくとも切削用工具の進行方向に関して所定傾斜角以上の立壁状の形状部分を、切削用工具を引込める動作によって選択的に加工し、第１及び第２回転方向のいずれかの回転に付随して又は独立して、所定傾斜角以上の立壁状の形状部分を除いた非立壁状の形状部分を、切削用工具を切込ませ又は引込める動作によって加工する。
【０００９】  上記加工方法では、第１回転方向の回転に際して、進行方向に関して所定傾斜角以上の（急峻に立ち上がるタイプの）立壁状の形状部分を切削用工具を引込める動作によって選択的に加工し、第２回転方向の回転に際して、進行方向に関して所定傾斜角以上の（急峻に立ち上がるタイプの）立壁状の形状部分を切削用工具を引込める動作によって選択的に加工するので、第１及び第２回転方向のいずれの回転に際しても、切削用工具を突き出すことで形成されるような急峻な立壁を加工する必要がなくなり、切削用工具の裏面側と立壁の頂点とが干渉して形状劣化が生じることを防止できる。
【００１０】  上記目的を達成するため、本発明に係る加工装置は、すくい面及び逃げ面を有する切削用工具と、切削用工具に対してワークを回転軸のまわりに相対的に回転させる第１駆動機構と、切削用工具を回転軸に垂直な径方向に相対的に移動させる第２駆動機構と、第１及び第２駆動機構に同期させつつ切削用工具を回転軸に平行な軸方向に相対的に移動させる第３駆動機構と、第１〜第３駆動機構の動作を制御する制御部とを備える加工装置であって、制御部は、第１駆動機構を動作させて、ワークを正回転及び逆回転のうち一方である第１回転方向と他方である第２回転方向とに回転させるとともに、第２駆動機構を動作させて、切削用工具を径方向に移動させ、第３駆動機構を第１及び第２駆動機構に同期させつつ動作させて、ワークの相対的な回転方向及び回転角と切削用工具の径方向位置とに応じて切削用工具の軸方向位置を調整することで切削加工を行わせ、第１回転方向の回転に際して、少なくとも切削用工具の進行方向に関して所定傾斜角以上の立壁状の形状部分を、切削用工具を引込める動作によって選択的に加工し、第２回転方向の回転に際して、第１回転方向の回転に際して加工される立壁状の形状部分に対してワークの周方向に関して立ち上がりの方向が異なり、かつ少なくとも切削用工具の進行方向に関して所定傾斜角以上の立壁状の形状部分を、切削用工具を引込める動作によって選択的に加工し、第１及び第２回転方向のいずれかの回転に付随して、所定傾斜角以上の立壁状の形状部分を除いた非立壁状の形状部分を、切削用工具を切込ませ又は引込める動作によって加工する。
【００１１】  上記加工装置では、第１回転方向の回転に際して、進行方向に関して所定傾斜角以上の立壁状の形状部分を切削用工具を引込める動作によって選択的に加工し、第２回転方向の回転に際して、進行方向に関して所定傾斜角以上の立壁状の形状部分を切削用工具を引込める動作によって選択的に加工するので、第１及び第２回転方向のいずれの回転に際しても、切削用工具を突き出すことで形成されるような急峻な立壁を加工する必要がなくなり、切削用工具の裏面側と立壁の頂点とが干渉して形状劣化が生じることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係る加工装置を説明するブロック図である。
【図２】図２Ａ及び２Ｂは、切削用工具の側面図及び平面図である。
【図３】実施形態の加工方法を説明する概念図である。
【図４】図４Ａは、第１回転方向の回転による加工を説明する概念的な断面図であり、図４Ｂは、第２回転方向の回転による加工を説明する概念的な断面図である。
【図５】図５Ａ及び５Ｂは、図４Ａ及び４Ｂを変更した変形例を説明する概念的な断面図である。
【図６】図６Ａは、第１回転方向の回転による加工を説明する平面図であり、図６Ｂは、第２回転方向の回転による加工を説明する平面図である。
【図７】図１の装置を用いた製造方法を説明するフローチャートである。
【図８】図８Ａ及び８Ｂは、具体的な加工例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】  以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る加工装置及び加工方法について説明する。
【００１４】  図１は、実施形態の加工装置を模式的に説明するブロック図である。図示の加工装置１００は、ワークＷを回転させつつ切削用工具８０を２次元的に変位させる旋盤型の切削加工を可能にするＮＣ駆動機構９１と、ＮＣ駆動機構９１を制御しつつ駆動する駆動制御装置９７と、装置全体の動作を統括的に制御する主制御装置９８とを備える。
【００１５】  ＮＣ駆動機構９１は、台座９４ａ上に第１駆動機構９４ｂと第２駆動機構９４ｃとを載置した構造を有する。ここで、第１駆動機構９４ｂは、ワークスピンドル９５ａを回転可能に支持している。第１駆動機構９４ｂは、駆動制御装置９７に駆動されてワークスピンドル９５ａをＺ軸に平行で水平に延びる回転軸ＲＡのまわりに所望の速度で正回転又は逆回転させることができるとともに、ワークスピンドル９５ａの回転角又は回転姿勢を検出して駆動制御装置９７に角度情報として出力することができる。一方、第２駆動機構９４ｃは、第３駆動機構９５ｃを支持しており、この第３駆動機構９５ｃは、切削用工具８０を支持している。第２駆動機構９４ｃは、第３駆動機構９５ｃ及び切削用工具８０を支持して、これらを水平のＸ軸方向及び鉛直のＹ軸方向（すなわち、回転軸ＲＡに垂直な径方向）に沿った所望の位置に所望の速度で移動させることができる。また、第３駆動機構９５ｃは、支持台状の部材であり、切削用工具８０を水平のＺ軸方向（すなわち、回転軸ＲＡに平行な軸方向）に沿った所望の位置に所望の速度で進退移動させることができる。駆動制御装置９７では、第２駆動機構９４ｃ等を介して切削用工具８０又はその刃先位置を監視することができる。
【００１６】  図２Ａ及び２Ｂを参照して、切削用工具８０の主要部の形状について説明する。切削用工具８０は、実際に切削が行われる先端部８２を有するチップ部８１ａと、チップ部８１ａを支持するシャンク部８１ｂとを有する。チップ部８１ａは、表面側のすくい面８３ａと、先端の第１逃げ面８３ｂと、裏面側の第２逃げ面８３ｃとを有する。チップ部８１ａにおいて、Ｚ軸方向に延びる工具軸ＡＸに垂直な面に対して第１逃げ面８３ｂがなす角γ１を第１逃げ角と呼び、工具軸ＡＸに垂直な面に対して第２逃げ面８３ｃがなす角γ２を第２逃げ角と呼ぶ。第２逃げ角γ２は、チップ部８１ａの最大逃げ角となっている。第１逃げ面８３ｂの上下方向すなわちＹ軸方向の幅ｔを刃厚と呼ぶ。切削用工具８０の先端部８２は、すくい面８３ａと第１逃げ面８３ｂとの境界に形成される円弧であり、図１に示すワークＷに対して相対的にＹ軸方向に移動することで、ワークＷの表面Ｗａを切削する。具体的な適用例では、第１逃げ角γ１が１０〜６０°に設定され、第２逃げ角γ２が４５〜６０°に設定され、刃厚（幅ｔ）が０．０５ｍｍ程度以上に設定された。なお、図示のチップ部８１ａは、Ｖ字型の先端形状を有するが、用途に応じて半円型又は剣先型の先端形状を採用することができる。
【００１７】  図１に戻って、駆動制御装置９７は、高精度の数値制御を可能にするものであり、ＮＣ駆動機構９１に内蔵されたモーターや位置センサー等を主制御装置９８の制御下で駆動することによって、第１及び第２駆動機構９４ｂ，９４ｃ、第３駆動機構９５ｃ等を目的とする状態に適宜動作させる。例えば、第１駆動機構９４ｂによって、ワークスピンドル９５ａ及びワークＷを回転軸ＲＡのまわりに比較的高速で回転させる。第１駆動機構９４ｂによるワークスピンドル９５ａの回転は、正逆可能であり、ワークスピンドル９５ａを＋Ｚ軸方向に見て時計方向（ＣＷ）の回転を正回転とし、ワークスピンドル９５ａを＋Ｚ軸方向に見て反時計方向（ＣＣＷ）の回転を逆回転とする。この際、第１駆動機構９４ｂは、ワークスピンドル９５ａの回転角からワークＷの回転角を割出す。一方、第２駆動機構９４ｃによって、切削用工具８０の先端部８２の加工点を最初に回転軸ＲＡ上に配置し、先端部８２を径方向であるＸ軸方向に比較的低速で移動（送り動作）させる。これと並行して、第３駆動機構９５ｃは、切削用工具８０の先端部８２をＺ軸方向又は工具軸ＡＸ方向に比較的高速で進退移動させる。この進退移動のうち、＋Ｚ方向は、切削用工具８０の切込み動作又は前進動作に対応し、−Ｚ方向は、切削用工具８０を引込める動作又は後退動作に対応する。このような進退に際して切削用工具８０のＺ位置、換言すれば切削用工具８０の軸方向位置は、ワークスピンドル９５ａ又はワークＷの回転方向及び回転角と切削用工具８０の径方向位置とに応じて調整される。これにより、ワークＷの表面Ｗａ上の任意の位置に所望の形状を有する鏡面等を形成することができる。ワークＷの表面Ｗａ上に形成される形状には、平面、球面、自由曲面、段差等のほか、これらを複合したものが含まれる。
【００１８】  主制御装置９８は、ワークＷの加工形状に関する情報を外部から受け付けて保管する記憶部（不図示）を有している。主制御装置９８は、駆動制御装置９７と協働してＮＣ駆動機構９１の動作を制御する制御部となっている。ワークＷの加工形状に関する情報は、第１及び第２駆動機構９４ｂ，９４ｃ、第３駆動機構９５ｃ等を動作させる工程を含んでおり、より具体的には、主制御装置９８は、ワークＷの設計形状又はこれを実現するために補正を加えた修正形状である目標形状を加工形状情報として受付ける。この加工形状情報は、例えばワークスピンドル９５ａ又はワークＷの回転軸ＲＡからの径方向位置と、当該径方向位置における回転角との関数として、切削用工具８０の軸方向位置を含むものとなっている。これにより、第２駆動機構９４ｃからの径方向位置のフィードバックを受けつつ、第１駆動機構９４ｂを介してワークスピンドル９５ａ又はワークＷの回転角を監視し、第３駆動機構９５ｃによって切削用工具８０の軸方向位置を調整することができ、切削用工具８０の先端部８２をワークＷに対して相対的に回転させつつ目標形状に沿って移動させることができる。
【００１９】  主制御装置９８では、図２Ａに示す形状を有する切削用工具８０による加工の都合を考慮して、加工工程を正逆の回転に対応する２つの切削工程に分けたものを準備する。すなわち、主制御装置９８は、上記のような径方向位置、回転角、及び軸方向位置を含む加工形状情報から、ワークスピンドル９５ａの正回転に対応する第１切削工程での切削用工具８０の先端部８２に対応する加工点の軌跡と、ワークスピンドル９５ａの逆回転に対応する第２切削工程での切削用工具８０の先端部８２に対応する加工点の軌跡とを算出する。このように、主制御装置９８は、通常ならば一括して行う切削工程を、ワークスピンドル９５ａの正回転を利用した第１切削工程と、ワークスピンドル９５ａの逆回転を利用した第２切削工程とに分割して行わせる。具体的には、ワークスピンドル９５ａを第１回転方向である時計方向（ＣＷ）に回転させる第１切削工程について、切削用工具８０の先端部８２に対応する加工点の軌跡を算出するとともに、ワークスピンドル９５ａを第２回転方向である反時計方向（ＣＣＷ）に回転させる第２切削工程について、切削用工具８０の先端部８２に対応する加工点の軌跡を算出し、これらを個別に記憶部に保管する。なお、上記した第１切削工程の軌跡や第２切削工程の軌跡は、予め外部で準備され主制御装置９８に入力されるものであってもよい。
【００２０】  以下、図３、図４Ａ及び４Ｂ等を参照して、ワークＷの加工方法の基本概念について説明する。
【００２１】  図１に示すワークＷは、第１駆動機構９４ｂに支持されて、ワークスピンドル９５ａとともに回転軸ＲＡのまわりに時計方向（ＣＷ）又は反時計方向（ＣＣＷ）に回転する。一方、図３に示すようにワークＷを固定して見た場合、切削用工具８０が反対方向に回転し、円形の軌跡Ａを描くことになる。つまり、ワークスピンドル９５ａとともにワークＷが例えば時計方向に回転する場合、回転軸ＲＡから半径ｒの径方向位置にある切削用工具８０の先端部８２は、ワークＷに対して反時計方向である相対的な進行方向Ｄｒ又は回転方向に回転する。この際、切削用工具８０の先端部８２の相対的な回転角はθである。つまり、切削用工具８０の先端部８２のＺ軸方向の座標値ｚｔである軸方向位置を制御することで、円筒座標（ｒ，θ，ｚｔ）で表される先端部８２の軌跡Ａを設定することができ、ワークＷの表面Ｗａに転写すべき形状を任意に設定することができる。ここで、切削用工具８０の先端部８２の軸方向位置である座標値ｚｔの変化が従来の光学面のように緩やかに変化する経路に相当するものであれば特に問題が生じないが、先端部８２の座標値ｚｔが急激に変化する経路を与えるものである場合、特に先端部８２が切込むように大きくＺ軸方向に前進して加工を行う場合は、切削用工具８０の先端部８２以外の部分すなわち第２逃げ面（裏面）８３ｃ等がワークＷに形成すべき目標形状と干渉して形状劣化が生じる。このような現象は、目標形状の下がり段差の傾斜が第２逃げ角γ２よりも急峻な傾斜を有する場合に顕著に生じる。
【００２２】  図４Ａ及び４Ｂは、切削用工具８０の先端部８２以外がワークＷに形成すべき目標形状と干渉して形状劣化が生じることを回避する手法を説明する断面図である。この断面図は、切削用工具８０の先端部８２の図３に示すような軌跡Ａに沿った断面となっており、図面の縦方向は、±Ｚ軸方向の位置を示し、図面の横方向は、先端部８２の相対的な回転角θに対応する位置を示す。
【００２３】  図４Ａ及び４Ｂに示すように、第１回転方向である時計方向（ＣＷ）の回転に際して、切削用工具８０の進行方向Ｄｒに関して所定傾斜角以上の立壁状の形状部分である立壁ＷＯ１を、切削用工具８０を引込める動作によって選択的に加工する。また、第２回転方向である反時計方向（ＣＣＷ）の回転に際して、切削用工具８０の進行方向Ｄｒに関して所定傾斜角度以上の立壁状の形状部分である立壁ＷＯ２を、切削用工具８０を引込める動作によって選択的に加工する。また、時計方向（ＣＷ）又は反時計方向（ＣＣＷ）の回転に付随して、所定傾斜角以上の立壁ＷＯ１，ＷＯ２を除いた非立壁状の形状部分である急峻な段差でない部分ＯＦ０を、切削用工具８０を切込ませ又は引込める動作によって加工する。ここで、所定傾斜角は、切削用工具８０の最大逃げ角（本実施形態では、第２逃げ角γ２）より大きい。これにより、切削用工具８０の最大逃げ角に対応する部分と立壁ＷＯ１，ＷＯ２の頂点とが干渉して形状劣化が生じることを防止できる。
【００２４】  立壁状の形状部分（立壁ＷＯ１，ＷＯ２）の段差量は、切削用工具８０の軸方向位置の最大振幅以下となっている。切削用工具８０の軸方向位置の最大振幅、つまりツールサーボの最大振幅は、一般にはＦＴＳにおいて１０００μｍ以下であり、ＳＴＳにおいて２０ｍｍ以下である。微細加工という範囲では１０００μｍ以下が一般的である。
【００２５】  図４Ａに示すように、ワークＷが第１回転方向である時計方向（ＣＷ）に回転している場合において、目標形状ＯＦに急峻な段差があっても、切削用工具８０の回転方向又は進行方向Ｄｒの先で上がる段差であれば、切削用工具８０を−Ｚ軸方向に後退させて引込めるだけで精密な加工が可能になる。つまり、切削用工具８０の逃げ面８３ｂ，８３ｃと目標形状ＯＦの立壁ＷＯ１とは干渉せず、目標形状ＯＦを劣化させないで加工することができる。一方、ワークＷが時計方向（ＣＷ）に回転している場合において、切削用工具８０の回転方向又は進行方向Ｄｒの先で下がる段差を加工するときは、切削用工具８０を＋Ｚ軸方向に切込むように動作させて切削を行うと、目標形状ＯＦの立壁ＷＯ２の頂点等と切削用工具８０の逃げ面８３ｂ，８３ｃとが干渉して、点線Ｄで示すように立壁ＷＯ２の形状が鈍って加工されることになり、根元に加工残りが発生する。  なお、立壁ＷＯ２が切削用工具８０と干渉する問題は、立壁ＷＯ２の傾斜角Δが切削用工具８０のチップ部８１ａの第２逃げ角γ２よりも大きくなるときに生じる。ただし、チップ部８１ａの第１逃げ面８３ｂの幅ｔが比較的広いときは、立壁ＷＯ２の傾斜角Δが第１逃げ面８３ｂに対応する第１逃げ角γ１よりも大きくなるときにも、同様の干渉の問題が生じる。
【００２６】  そこで、図４Ｂに示すように、図４Ａに示すものと同じ軌跡Ａの一部に関して、ワークＷを第２回転方向である反時計方向（ＣＣＷ）に回転させる。この場合、立壁ＷＯ２の段差が逆転する。つまり、図４Ａに示す時計方向（ＣＷ）の回転で回転方向又は進行方向Ｄｒに急激に下がる段差である立壁ＷＯ２は、図４Ｂに示す反時計方向（ＣＣＷ）の回転で回転方向又は進行方向Ｄｒに急激に上がる段差となる。これにより、切削用工具８０を−Ｚ軸方向に引込めるように動作させて切削を行うことで立壁ＷＯ２を形成でき、立壁ＷＯ２の頂点等と切削用工具８０の逃げ面８３ｂ，８３ｃとが干渉して立壁ＷＯ２の形状が鈍って加工されることを確実に防止できる。
【００２７】  結果的に、図４Ａに示す時計方向（ＣＷ）の回転による加工と、図４Ｂに示す反時計方向（ＣＣＷ）の回転による加工とを合成すれば、ワークＷの表面Ｗａに目標形状ＯＦを形成することができることが分かる。この際、図示の例では、目標形状ＯＦのうち急峻な段差でない部分（非立壁状の形状部分）ＯＦ０についても、図４Ａに示す時計方向（ＣＷ）の回転による加工に付加して行うこととしている。つまり、図４Ａに示す第１切削工程で、正回転方向の立壁ＷＯ１と急峻な段差でない部分（非立壁状の形状部分）ＯＦ０とを含めたパターンＰＡ１が加工される。これにより、時計方向（ＣＷ）の回転に際して、急峻に立ち上がるタイプの立壁状の形状部分だけでなく、非立壁状の形状部分の加工も併せて行うことになる。そして、次の図４Ｂに示す第２切削工工程で、逆回転方向の立壁ＷＯ２及びそれに続く付随部分を含めたパターンＰＡ２が加工される。ただし、急峻な段差でない部分（非立壁状の形状部分）ＯＦ０については、図４Ｂに示す反時計方向（ＣＣＷ）の回転による第２切削工程に付加して行うこともできる。さらに、図４ＡのパターンＰＡ１は、単一の立壁ＷＯ１を含むものに限らず、複数の立壁ＷＯ１を含むものであってもよいが、２つの第１タイプの立壁ＷＯ１の間に第２タイプの立壁ＷＯ２が存在する場合、この立壁ＷＯ２周辺はパターンＰＡ１から外される。つまり、この場合、第１のパターンＰＡ１と、第２のパターンＰＡ２とは、交互に複数回繰り返される要素からなるものとなる。
【００２８】  図４Ａに示す加工と図４Ｂに示す加工とは、ワークＷに対して切削用工具８０が反転する必要があるため一般に同時に行うことができない。よって、一連の目標形状ＯＦであっても時計方向（ＣＷ）の回転による加工と反時計方向（ＣＣＷ）の回転による加工とを切替えて個別に実施する必要があり、回転の切替えに際してワークＷの回転角θがずれないように調整する必要がある。さらに、図４Ａに示す第１切削工程から図４Ｂに示す第２切削工程に切替える際には、通常は切削用工具８０の先端部８２をＺ軸方向にシフトさせる必要があるが、このシフトが大きくなると、先端部８２の位置精度を保つことが容易でなくなる。このため、図４Ａに示す加工から図４Ｂに示す加工に切替える際の先端部８２の軸方向の変移量又はシフトを２０ｎｍ程度以下とすることが望ましい。つまり、時計方向（ＣＷ）から反時計方向（ＣＣＷ）に切替える際の、切削用工具８０の軸方向の変位量は、２０ｎｍ以下であることが望ましい。これにより、回転方向を切替える際に誤差が生じにくくワークＷの加工精度を高めることができる。ただし、かかる変移量又はシフトが上記２０ｎｍを超えても、先端部８２の刃先位置は、リアルタイム又は事前の計測を用いた制御手法等を用いることで、精密に補正することができる。
【００２９】  また、図４Ａに示す第１切削工程を行う場合、段差が逆の立壁ＷＯ２やこれに付随する手前部分（立壁状の形状部分）を加工しない必要がある。つまり、立壁ＷＯ２を劣化させることを防止するめ、立壁ＷＯ２を含む立壁状の形状部分を切削用工具８０が通る際に、切削用工具８０を−Ｚ軸方向に十分なマージンを持って引込める空振りＫが必要となる。この際、切削用工具８０を引込めるマージンは、立壁ＷＯ２の段差量以上を確保する必要があるが、複数の立壁ＷＯ２が存在する場合、最大の段差量以上とする。このような最大段差は、切削用工具８０のＺ軸方向の可動量すなわち最大振幅以下とする必要があり、具体的な実施例ではＦＴＳにおいて１０００μｍ以下、ＳＴＳにおいて２０ｍｍ以下とした。逆に、また、図４Ｂに示す第２切削工程を行う場合、段差が逆の立壁ＷＯ１やこれに付随する手前部分（立壁状の形状部分）を加工しない必要がある。このため、立壁ＷＯ１を含む立壁状の形状部分を切削用工具８０が通る際に、切削用工具８０を−Ｚ軸方向に十分なマージンを持って引込める空振りＫを行っている。
【００３０】  図５Ａ及び５Ｂは、図４Ａ及び４Ｂに示す加工動作の変形例を示している。この場合、図５Ａに示す反時計方向（ＣＣＷ）の回転による加工が先行し、図５Ｂに示す時計方向（ＣＷ）の回転による加工が続く。この場合、反時計方向（ＣＣＷ）の回転が正回転となり、時計方向（ＣＷ）の回転が逆回転となる。この場合も、図５Ａに示す反時計方向（ＣＣＷ）の回転による第１切削工程と、図５Ｂに示す時計方向（ＣＷ）の回転による第２切削工程とが合成され、ワークＷの表面Ｗａに目標形状ＯＦを形成することができる。この際、目標形状ＯＦのうち急峻な段差でない部分ＯＦ０については、図示の例では、図５Ａに示す反時計方向（ＣＣＷ）の回転による加工に付加して行うこととしているが、図５Ｂに示す時計方向（ＣＷ）の回転による加工に付加して行うこともできる。
【００３１】  以下、図４Ａに示す時計方向（ＣＷ）の回転による第１切削工程と、図４Ｂに示す反時計方向（ＣＣＷ）の回転による第２切削工程とを連続して行う具体的手法について説明する。第１回転方向である時計方向（ＣＷ）の回転と第２回転方向である反時計方向（ＣＣＷ）の回転とは、独立して個別に行われ、切削用工具８０の径方向位置は、ワークＷの相対的な回転軸上の中心位置から外周位置にかけての範囲内で連続的に増加又は減少するように変化する。これにより、時計方向（ＣＷ）の加工と反時計方向（ＣＣＷ）の加工とをそれぞれ１回実行するだけで全体の加工が完了し、加工を簡素化できる。
【００３２】  図６Ａに示す第１切削工程では、第２駆動機構９４ｃを適宜動作させることにより、切削用工具８０の先端部８２を回転軸ＲＡの−Ｘ軸方向であってワークＷの外周位置からスタートさせて、ワークＷの中心である回転軸ＲＡが通る位置Ｏまで＋Ｘ方向に移動させる。つまり、ワークＷの外周位置から中心の位置Ｏまでが先端部８２の駆動範囲となっている。この際、第１及び第３駆動機構９４ｂ，９５ｃも、第２駆動機構９４ｃと同期して動作する。これにより、ワークＷの表面Ｗａ全体に図４Ａに概念的に示す第１パターンＰＡ１の加工が行われる。その後、図６Ｂに示す第２切削工程では、第２駆動機構９４ｃを適宜動作させることにより、切削用工具８０の先端部８２をワークＷの中心である回転軸ＲＡが通る位置Ｏからスタートさせて、回転軸ＲＡの＋Ｘ軸方向であってワークＷの外周位置まで＋Ｘ方向に移動させる。つまり、ワークＷの中心の位置Ｏから外周位置までが先端部８２の駆動範囲となっている。この際、第１及び第３駆動機構９４ｂ，９５ｃも、第２駆動機構９４ｃと同期して動作する。これにより、ワークＷの表面Ｗａ全体に図４Ｂに概念的に示す第２パターンＰＡ２の加工が行われ、結果的に両パターンＰＡ１，ＰＡ２を合成したものによって、ワークＷの表面Ｗａ上に目標とする形状が得られる。  この場合、図６Ａに示す工程から図６Ｂに示す工程に移る際に、回転方向が変わるため切削用工具８０の先端部８２を若干−Ｚ軸方向に引込めることが望ましいが、これによって殆ど変位させる必要がないので、切削用工具８０による加工精度を維持しやすい。なお、図６Ａに示す工程から図６Ｂに示す工程に移る際に、切削用工具８０については、回転方向の切替えに伴ってチップ部８１ａのすくい面８３ａが自動的に回転方向又は進行方向Ｄｒを向く。つまり、切削用工具８０の向きを回転方向に対応させて自動的に反転させることになる。
【００３３】  なお、図６Ａに示す工程から図６Ｂに示す工程に移る切替えの際には、ワークＷの回転方向の角度関係を整合させること、すなわち加工位置の回転角に関する座標を切替える必要がある。つまり、図６Ｂの加工では、図６Ａの加工における回転角θの符号が反転するとともに位相が１８０°ずれることになる。この場合、時計方向（ＣＷ）の回転と反時計方向（ＣＣＷ）の回転とを分離しつつも双方の加工内容を整合させることができる。
【００３４】  図６Ａ及び６Ｂに示す切削工程の組み合わせは例示であり、図６Ｂに示すような外向きの切削加工後に、図６Ａに示す内向きの切削加工を行ったり、図６Ａに示す内向きの切削加工を−Ｘ方向に逆進させた外向きの切削加工を行うこともできる。この場合、切削用工具８０の向きを反転させる操作が必要となる。
【００３５】  図７を参照して、図１の加工装置１００を用いた加工方法の全体について簡単に説明する。まず、主制御装置９８は、外部又は記憶部から対象とするワークＷに関する加工形状情報を取り込む（ステップＳ１１）。次に、主制御装置９８は、ステップＳ１１で取り込んだ加工形状情報から、第１回転方向である時計方向（ＣＷ）の回転に適合させた第１切削工程に関して加工点の軌跡を算出するとともに、反時計方向（ＣＣＷ）の回転に適合させた第２切削工程に関して加工点の軌跡を算出する。つまり、加工形状情報を加工して第１及び第２回転方向に関する２つの分離された加工データを得る（ステップＳ１２）。この際、図６Ａ及び６Ｂに絡んで説明したように、２つの加工データは、回転角θの符号を反転させるとともに位相を１８０°ずらすことで整合性が保たれる。さらに、干渉を避けるべく各加工データに対して空振り量が適宜設定される。次に、主制御装置９８は、駆動制御装置９７を介してＮＣ駆動機構９１を適宜動作させ、第１回転方向である時計方向（ＣＷ）の第１切削工程に適合するようにワークＷの回転角と切削用工具８０の径方向位置とを初期化する（ステップＳ１３）。次に、主制御装置９８は、駆動制御装置９７を介してＮＣ駆動機構９１を適宜動作させ、第１回転方向の加工すなわち第１切削工程を実行する（ステップＳ１４）。これにより、図４Ａに例示するような加工が行われる。次に、主制御装置９８は、駆動制御装置９７を介してＮＣ駆動機構９１を適宜動作させ、第２回転方向である反時計方向（ＣＣＷ）の第２切削工程に適合するようにワークＷの回転角と切削用工具８０の径方向位置とを初期化する（ステップＳ１５）。次に、主制御装置９８は、駆動制御装置９７を介してＮＣ駆動機構９１を適宜動作させ、第２回転方向の加工すなわち第２切削工程を実行する（ステップＳ１６）。これにより、図４Ｂに例示するような加工が行われる。
【００３６】  図８Ａは、図１の加工装置１００を用いた一加工例を示す図である。この場合、ワークＷは、特殊な位相差板に加工されている。ここで、暗い部分は低い領域を示し、明るい部分は高い領域を示す。つまり、暗い部分と明るい部分とが明確な境界をなしている一対の箇所Ｂは、急な段差又は立壁を示している。これら一対の箇所Ｂに形成された段差は、図面の左右つまり周方向Ｄｃに沿って対称的であるため、周方向Ｄｃに関して立ち上がりの方向が異なり揃っていない。しかしながら、本実施形態の加工方法を実施することにより、箇所Ｂに示すように急峻で精密な立壁を形成できる。
【００３７】  図８Ｂは、別の加工例を示す図である。この場合、ワークＷの円形面の全体には、局所的な部分にのみ位相差構造が形成されている。この場合にも、一対の箇所Ｂに形成された段差は、図面の左右つまり周方向Ｄｃに沿って対称的であるため、周方向Ｄｃに関して立ち上がりの方向が異なり揃っていない。しかしながら、本実施形態の加工方法を実施することにより、箇所Ｂに示すように急峻で精密な立壁を形成できる。
【００３８】  本実施形態に係る加工方法によれば、第１回転方向の回転（第１切削工程）に際して、進行方向に関して所定傾斜角以上の急峻な立壁ＷＯ１を切削用工具８０を引込める動作によって選択的に加工し、第２回転方向の回転（第２切削工程）に際して、進行方向に関して所定傾斜角以上の急峻な立壁ＷＯ２を切削用工具８０を引込める動作によって選択的に加工する。このため、第１及び第２回転方向のいずれの回転に際しても、切削用工具８０を突き出すことで形成されるような急峻な立壁を加工する必要がなくなり、切削用工具８０の裏面側と立壁ＷＯ２の頂点とが干渉して形状劣化が生じることを防止できる。
【００３９】  以上、本実施形態に係る加工方法等について説明したが、本発明に係る加工方法は、上記のものには限られない。例えば、上記実施形態では、切削用工具８０をＺ軸方向に進退させるとともにＸ軸方向に走査移動させたが、ワークＷ側をＺ軸方向に進退させるとともにＸ軸方向に走査移動させることもできる。
【００４０】  また、上記実施形態では、ワークＷ側を回転させたが、ワークＷ側を回転させないで切削用工具８０側を回転させることによっても同様の加工が可能になる。
【００４１】  また、図４Ａに示す時計方向（ＣＷ）の回転による第１切削工程と、図４Ｂに示す反時計方向（ＣＣＷ）の回転による第２切削工程との間で例えば誤差が生じる場合、これを補償するような制御を行うこともできるが、結果的に形成される意図しない段差が低いものであれば事後的に除去することもできる。段差の除去方法として、例えばＧＣＩＢ（Gas Cluster Ion Beam）のようなビーム加工型の研磨法を用いることができる。
【００４２】  以上では、第１切削工程と第２切削工程とに分けたが、３つ以上の切削工程に分割してこれらを順次行うこともできる。例えば、第１及び第２切削工程とは独立して非立壁状の形状部分を加工することもできる。
【００４３】  以上では、位相差板の作製を例示したが、これに限ることなく多様な面を含む各種光学素子、その成形金型等を上記加工方法によって作製することができる。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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