(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を回転自在に保持して相対的に進退させるワーク軸スピンドルと、円弧断面を有する研削砥石を回転自在に保持し前記ワーク軸スピンドルの回転軸方向に直交する平面内で互いに直交する２方向へ移動自在な砥石軸スピンドルとを備えた研削装置を用いて、前記被加工物を研削加工する軸対称非球面研削加工方法において、
前記研削砥石の送り方向は、前記２方向への移動によって、前記研削砥石の回転軸方向に対する任意の一定の角度を保持することを特徴とする軸対称非球面研削加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズ、ミラー、プリズムなどの光学素子の光学面、またはこれらをプレス成形するための金型の成形面を研削加工する軸対称非球面研削加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、円柱状のセラミックス等の硬脆材料を回転軸対称の非球面形状に加工する研削加工方法には、特開平８−２２９７９２号公報所載の技術が開示されている。この従来技術を図７〜図９を用いて説明する。図７において、この研削加工方法に用いる研削装置は、被加工物２０を回転保持するワークスピンドル２１と、ワークスピンドル２１に対向して配設され直交する２方向（ＸＺ方向）に移動可能な調整テーブル１６と、調整テーブル１６上に配設され水平方向に対して交差角β傾いた傾斜台１７と、傾斜台１７上に載置された研削スピンドル１８と、研削スピンドル１８に回転保持され先端コーナ部を円弧状に形成した砥石１９とによって構成されている。
【０００３】
上記構成の研削装置によって研削加工を行うときは、ワークスピンドル２１と研削スピンドル１８とを回転させ、砥石１９の先端円弧の曲率半径Ｒ（図８（ｂ）参照）と被加工物２０の所望の曲面形状とに応じてＸＺ方向に調整テーブル１６を移動させながら研削加工を行う。
【０００４】
上記研削加工方法による作用を、図８および図９を用いて説明する。図８は加工開始時と加工終了時とにおける砥石１９と被加工物２０との位置関係を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。図９は研削加工中に砥石１９と被加工物２０とが接触する点（加工作用点）が砥石１９上で移動する範囲を示す図である。図８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、加工作用点は、加工開始時から加工終了時にかけて、図８（ａ）中における被加工物２０の外周部（最大被加工面傾斜角θの位置）から回転軸ｍ側に移動する。また、図９に示すように、砥石回転軸ｎ側から見ると、加工作用点は砥石幅方向に距離Ｌだけ移動することが分かる。これにより、砥石１９の磨耗箇所が分散するので、砥石１９の円弧状の先端コーナ部の各加工作用点の磨耗量を少なくすることが可能というものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記従来技術にはつぎのような問題点があった。従来の研削加工方法では、図８（ａ）（ｂ）に示すように、砥石１９の加工作用点の移動量は、被加工物２０の被加工面の傾斜角θ、砥石１９の先端コーナ部の曲率半径Ｒおよび研削スピンドルの交差角βによって決定する。従って、例えば、被加工面の傾斜角θの小さい（平面に近い）被加工物２０を研削加工する場合は、加工作用点の移動量が少なくなるため、砥石１９の磨耗は激しくなり、加工形状精度が悪くなると同時に、砥石１９は目つぶれし易くなる。一方、被加工面の傾斜角θが大きい被加工物２０を研削加工する場合は、砥石１９の磨耗が少なくなる反面、加工作用点の移動量が大きくなるので、砥石１９の形状精度を高くする必要があるという欠点があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、請求項１に係る発明の課題は、研削砥石の加工作用点の移動量を任意の最適値に設定可能として、研削加工後の形状精度が高い軸対称非球面研削加工方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、被加工物を回転自在に保持して相対的に進退させるワーク軸スピンドルと、円弧断面を有する研削砥石を回転自在に保持し前記ワーク軸スピンドルの回転軸方向に直交する平面内で互いに直交する２方向へ移動自在な砥石軸スピンドルとを備えた研削装置を用いて、前記被加工物を研削加工する軸対称非球面研削加工方法において、前記研削砥石の送り方向は、前記２方向への移動によって、前記研削砥石の回転軸方向に対する任意の一定の角度を保持する。
【０００８】
請求項１に係る発明の軸対称非球面研削加工方法では、研削砥石の送り方向は、２方向への移動によって、研削砥石の回転軸方向に対する任意の一定の角度を保持することにより、研削砥石の加工作用点の移動量を任意の最適値に設定する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の概要について図１および図２を用いて説明する。図１は軸対称非球面研削加工方法の概念図、図２は図１における砥石送り傾斜角αによる被加工面の傾斜角θ（図８（ａ）参照）と加工作用点移動量との関係を示す図表である。本発明の特徴は、工具として加工面に一定の曲率半径を有する研削砥石を使用し、ＸＹＺの３軸同時制御による加工を行うことである。図１に示すように、ＸＹＺの３軸同時制御によって、砥石送り傾斜角αを任意に設定することが可能となる。従って、被加工面の傾斜角θによらず、図２に示すように、砥石送り傾斜角αを任意に設定することにより、加工作用点の移動量を任意の最適値に設定できるので、研削砥石の磨耗量を自在に制御することができる。
【００１１】
（実施の形態１）
図３〜図４は実施の形態１を示し、図３は研削装置の斜視図、図４は軸対称非球面研削加工方法の説明図である。
【００１２】
まず、軸対称非球面研削加工方法に用いる研削装置について説明する。図３において、ワーク軸スピンドル１が回転自在、かつその回転軸方向としての矢印Ｚ方向に移動自在となるように、Ｚ方向移動テーブル２に固定されている。ワーク軸スピンドル１の先端には、被加工物３が保持されている。ワーク軸スピンドル１に対向する位置には、砥石軸スピンドル４が配設されている。砥石軸スピンドル４は、水平方向に対して一定の角度（例えば４５度）傾斜した工具台５に回転自在に固定され、工具台５は、Ｙ方向移動テーブル６上で矢印Ｙ方向に移動自在に保持されている。また、Ｙ方向移動テーブル６は、Ｘ方向移動テーブル８上で矢印Ｘ方向に移動自在に保持されている。矢印Ｘ方向と矢印Ｙ方向とは、ワーク軸スピンドルの回転軸方向に直交する平面内で互いに直交する２方向を構成している。砥石軸スピンドル４の先端には、円弧断面を有する研削砥石としての端面を円弧形状に成形した砥石７が保持されている。また、矢印ＸＹＺ方向への各移動テーブルの移動は、図示しないＮＣ装置によって数値制御されている。
【００１３】
つぎに、上記構成の研削装置を用いた軸対称非球面研削加工方法について説明する。まず、図３において、砥石軸スピンドル４とワーク軸スピンドル１とを回転させる。つづいて、砥石７の先端曲率半径と被加工物３の所望の形状曲線とに基づいて作成されたＮＣデータによって、Ｘ方向移動テーブル８、Ｙ方向移動テーブル６及びＺ方向移動テーブル２を移動させることにより、図４に示すように、被加工物３の外周から中心ｍに向けて砥石７に送りを与え、所望の形状に研削加工する。このとき、研削砥石の送り方向としての砥石７のＸＹ移動（砥石送り方向）は、砥石回転軸ｎに対して砥石送り傾斜角αを保つ方向へ移動する。砥石送り傾斜角αは、研削砥石の回転軸方向に対する一定の角度を構成している。
【００１４】
本実施の形態によれば、任意に設定した砥石送り傾斜角αを保ちながら砥石が移動するため、砥石の加工作用点移動量を任意に設定することが可能であり、砥石の磨耗量を制御することができるので、高い形状精度の研削加工を行うことができる。
【００１５】
（実施の形態２）
図５および図６は実施の形態２を示し、図５は研削装置の斜視図、図６は軸対称非球面研削加工方法の説明図である。
【００１６】
まず、軸対称非球面研削加工方法に用いる研削装置について説明する。図５において、ワーク軸スピンドル１５は回転自在、かつその回転軸方向としての矢印Ｚ方向に移動自在となるように、Ｚ方向移動テーブル９に固定されている。ワーク軸スピンドル１５の先端には、被加工物１０が保持されている。ワーク軸スピンドル１５に対向する位置には、砥石軸スピンドル１２が配設されている。砥石軸スピンドル１２は、Ｙ方向移動テーブル１１上で矢印Ｙ方向に移動自在、ワーク軸スピンドル１５の回転軸ｍに対して垂直にかつ回転自在に保持されている。また、Ｙ方向移動テーブル１１は、Ｘ方向移動テーブル１４上で矢印Ｘ方向に移動自在に保持されている。砥石軸スピンドル１２の先端には、円弧断面を有する研削砥石としての球面形状の加工面を有する砥石１３が保持されている。また、各矢印ＸＹＺ方向への各移動テーブルの移動は、図示しないＮＣ装置によって数値制御されている。
【００１７】
なお、ワーク軸スピンドルと砥石軸スピンドルとは、本実施の形態の構成の通りでなくてもよく、相対的に互いに直交するＸＹＺ方向に移動可能であれば良い。さらに、実施の形態１と同様に、砥石軸スピンドルはワーク軸スピンドルの回転軸に対して傾斜して保持されていても良い。
【００１８】
つぎに、上記構成の研削装置を用いた軸対称非球面研削加工方法について説明する。まず、図５において、砥石軸スピンドル１２とワーク軸スピンドル１５とを回転させる。つづいて、砥石１３の球面曲率半径と被加工物１０の所望の形状曲線とに基づいて作成されたＮＣデータによって、Ｘ方向移動テーブル１４、Ｙ方向移動テーブル１１およびＺ方向移動テーブル９を移動させることにより、図６に示すように、被加工物１０の外周から中心ｍに向けて砥石１３に送りを与え、所望の形状に研削加工する。このとき、砥石１３のＸＹ移動（砥石送り方向）は、砥石回転軸ｎに対して砥石送り傾斜角αを保つ方向へ移動する。
【００１９】
本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果に加え、研削砥石として球面形状の加工面を有する砥石を使用するため、所望の非球面形状に研削するための砥石の移動軌跡の算出が容易、かつ正確にできるため、形状精度のより高い研削加工が可能となる。
【００２０】
（変形例）
実施の形態２では、砥石１３のＸＹ移動（砥石送り方向）は、砥石回転軸に対して砥石送り傾斜角αを保つ方向へ移動するようにしたが、このとき、砥石送り傾斜角αを研削加工中に変化させることによって、砥石上の加工作用点の移動量を、研削加工中に被加工物の外周から中心に向けて変動する（減少する）研削除去体積に合わせて変化させることも可能である。
【００２１】
本変形例によれば、実施の形態２と同様の効果に加え、研削加工中に砥石送り傾斜角αを変化させることによって、常に砥石の磨耗量を加工作用面全体で均一にすることが可能であり、さらに高い加工形状精度を得ることができる。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、研削砥石の加工作用点の移動量を任意の最適値に設定できるようにしたので、研削加工後の形状精度が高い軸対称非球面を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  発明の実施の形態の軸対称非球面研削加工方法の概念図である。
【図２】  発明の実施の形態の図１における砥石送り傾斜角αによる被加工面の傾斜角θと加工作用点移動量との関係を示す図表である。
【図３】  実施の形態１の研削装置の斜視図である。
【図４】  実施の形態１の軸対称非球面研削加工方法の説明図である。
【図５】  実施の形態２の研削装置の斜視図である。
【図６】  実施の形態２の軸対称非球面研削加工方法の説明図である。
【図７】  従来技術の研削装置の斜視図である。
【図８】  従来技術の加工開始時と加工終了時とにおける砥石と被加工物との位置関係を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。
【図９】  従来技術の研削加工中に砥石と被加工物とが接触する点（加工作用点）が砥石上で移動する範囲を示す図である。
【図１】
0003839326.tif 000002
【図２】
0003839326.tif 000003
【図３】
0003839326.tif 000004
【図４】
0003839326.tif 000005
【図５】
0003839326.tif 000006
【図６】
0003839326.tif 000007
【図７】
0003839326.tif 000008
【図８】
0003839326.tif 000009
【図９】
0003839326.tif 000010