JPH0241844A - 非球面加工機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分骨」 本発明はプラスチックレンズ等の非球面用の金型を作成
する非球面加工機に関する。

「従来の技術Ｊ このような曲面を加工するには超精密旋盤を用いた正面
旋削によるＮＣ加工が行われる。この種の加工機には、
直交する２軸を同時制御して加工するものと、直交する
２軸に旋回軸を付加し同時３軸制御して加工するものが
あった。第６図は同時２軸制御により加工する装置を示
し、主軸台８２が載置された２軸テーブル８１は主軸８
３の回転軸線方向に移動可能であり、Ｚ軸モータ８４に
より駆動される。主軸８３は主軸モータ８５により回転
駆動され、主軸８３正面に工作物Ｗが取付けられる。Ｘ
軸テーブル８６は主軸８３の回転軸線と直交する方向に
移動可能であり、Ｘ軸モータ８７により駆動される。Ｘ
軸テーブル８６上には刃物台８８が設けられ、刃物台８
８に取付けられたダイヤモンドバイト８９により工作物
Ｗを正面旋削し、たとえば凹面の加工面９０を形成する
。

第７図は同時３軸制御により加工する装置を示す。

この装置では、Ｘ軸子−プル８６上に旋回可能にＢ軸テ
ーブル９１が付加され、そのＢ軸テーブル９１」二に刃
物台８８が設けられている。Ｂ軸テーブル９１はＢ軸モ
ーク９２により旋回駆動される。

［発明が解決しようとする課題」 しかしながら、直交する２軸を同時制御する装置では、
第８図に示す様に、加工面９０の傾斜によりバイト８つ
刃先の加工ポイント９３が移動する。加工ポイント９３
が移動することと、バイト８つの実際のｎ元形状９・１
には必ず理想的な刃先形状９５がち外れた上音があるこ
とがら、加工面９０のプロフィール精度に悪影響を及ぼ
すという問題点があった６ 一方、旋回１１１９］を有し同時３軸制御する装置は、
第９図に示す様に、バイト８９の方向を絶えず加工面９
０の法線方向に制御することにより加工ポイント９３を
一定に保つことができるが、旋回軸９１の付加により機
械構成が複雑になるという問題点があった。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
あり、直交する２軸のみで旋回軸を持たない簡単な機械
構成でもって、刃具の刃先形状の影響を受けない精密な
プロフィール加工が可能な非球面加工機を提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段」 上記の目的を達成するため、本発明では、数値制御装置
（ＣＮＣ装置〉により直交する２軸を制御して刃具を工
作物に対して相対的に移動させ、曲面の加工面を旋削す
る非球面加工機において、刃具の刃先形状を測定する刃
先形状測定手段と、その刃先形状を記憶する刃先形状記
憶手段と、工作物の加工面形状を入力する加工面形状入
力手段と、その加工面形状を記憶する加工面形状記憶手
段と、その記憶された刃先形状及び加工面形状に基づい
て加工面の各位置毎に刃具の刃先のうち加工面に当接す
る加工ポイントを算出する加工ポイント算出手段と、Ｎ
Ｃ加工データの各移動位置毎に前記加工ポイントに基づ
いて刃具刃先形状の補正を加えたＮＣ加工データを作成
するＮＣ加工データ補正手段と、を備えることを特徴と
する非球面加工機が提供される。

「作用」 Ｌ記のように構成された非球面加工機においては、加工
を行う前に刃具の刃先形状が測定され、そのデータが刃
先形状記憶手段に取り込まれる。

そして、その計測された刃先形状と加工をしようとする
加工面形状とに基づいて刃先のどの部分で加工が行われ
るかを示す加工ポイントが演算され、その加工ポイント
に従って補正を加えたＮＣ加工データが生成される。そ
れ故、生成されたＮＣ加工データにより同時２軸制御を
行うことにより、刃具の刃先形状の影響を取り除いて任
意の非球面を精密加工することができる。

「実施例Ｊ 本発明の実施例について図面を参照し説明する。

第１図は非球面加工機の構成を示す平面図であり、同時
２軸制御される超精密旋盤を基本に構成されている。こ
の旋盤は工作物を正面旋削し、レンズ面等の曲面を形成
するのに用いられる゛。

ベース１０は熱変位の少ない大理石が用いられている。

大理石ベース１０−ヒにＺ軸用の支持台１１が固定され
ている。支持台１１に設けられたガイドバー１２に、Ｚ
軸テーブル１３が図面左右方向（Ｚ方向）に摺動自在に
案内され支持されている。Ｚｌｌｌｌテーブル１３は送
りねじ１４Ａに螺合され、Ｚ軸モータ１４により送られ
る。Ｚ軸テーブル１３．ヒには主軸台１５が固定されて
いる。主軸台１５にはＺ方向と平行な軸線方向に主軸１
６が回転自在に支承され、主軸モータ１７により回転駆
動される。主軸１６の先端にはチャック１８が設けられ
、工作物Ｗを保持できるようにされている。

また、大理石ベース１０上にはＸ軸用支持台２１が固定
されている。Ｘ軸用支持台２１にはガイドバー２２が設
けられ、Ｘ軸テーブル２３が図面前後方向（Ｘ方向）に
摺動自在に案内されている。

Ｘ軸テーブル２３は送りねじ２４Ａに螺合されＸ軸モー
タ２４により送られる。Ｘ軸テーブル２３上には刃物台
２５が設けられている。この刃物台２５にシングルポイ
ントダイヤモンドツール等のバイト２６が固定され、主
軸１６正面に保持された工作物Ｗを正面旋削できるよう
にされている。

また、大理石ベース１０上にはレーザ測長システム３０
が設置され、Ｚ軸テーブル１３及びＸ軸テーブル２３の
変位を検出するようにされている。

レーザ光は分光器３１によりＸ方向及びＺ方向に分けら
れ、それぞれ、管路３２，３３及び伸縮管３４．３５の
内部を通って各テーブル１３．２３Ｆの反射鏡３６．３
７に送られる。

Ｚ軸モータ１４及びＸ軸モータ２４はＣＮＣ装置４０に
接続され、レーザ測長システム３０からのフィードバッ
ク信号に基づいて同時２軸制御される。ＣＮＣ装置４０
は、制御プログラムが記憶されたＲＯＭ、ＮＣ加工デー
タ等が記憶されるＲＡＭ、Ｚ軸及びＸ軸モータを制御す
るサーボＣＰＵ、及びこれらを統括するＣＰＵを備えた
通常のものである。

ＣＮＣ装置４０はＮＣ加工データ処理装置５０に接続さ
れている。ＮＣ加工データ処理装置５０はミニコンピユ
ータシステムにより構成されているものであり、インタ
ーフェース５１を介して形状測定装２６０に接続された
ＣＰＵ５２と、形状測定装Ｗ、６０からの刃先形状デー
タを記憶する刃先形状メモリ５３．工作物に加工をしよ
うとする加工面形状を記憶する加工面形状メモリ５４．
ＣＮＣ装置４０へのＮＣ加工データを記憶するＮＣ加工
データメモリ５５を有している。加工面形状入力手段５
６は、たとえば、キーボードから加工面形状を示す非球
面多項式の係数を入力することにより、あるいは、ＣＮ
Ｃ装置４０から補正前のＮＣ加工データを受領すること
により実現される。

第２図は形状測定機６０の外観を示す正面図である。基
台６１上に治具６２が設けられ、治具６２に被測定物で
あるバイト２６が直立して固定される。基台６１に直立
して設けられた支柱６３にはトラバースユニット６５が
上下に移動可能に設けられている。トラバースユニット
６５からは側方にプローブ支持体６６及びプローブ６７
が延長し、プローブの先端に設けられた触針６８がバイ
ト２６の刃先に接触可能にされている。

第３図はトラバースユニット６５の要部を示す正面図で
ある。プローブ支持体６６はピボット７０を中心に揺動
可能にトラバースユニット６５に支持されており、その
後端部に設けられたプリズム７１によりレーザ干渉式測
長器７２からのレーザ光りを反射し、プローブ支持体６
６の揺動位置を検出するようになっている。また、プロ
ーブ６７は、プローブ支持体６６に進退移動可能に支持
され、サーボモータ７３によりボールねじ７４を介して
駆動される。１０−ブ６７の進退位置は分光された図示
しないレーザ測長システムにより検出される。

レーザ干渉式測長器７２により検出されたプローブ支持
体６６の揺動位置及びプローブ６７の進退位置のデータ
は形状測定ｖ１６０のデータ処理部６９により処理され
、Ｘ−Ｙ直交座標の点前からなる刃先形状データとして
ＮＣ加工データ処理装置５０に送られる。

以上の構成に基づき、ＮＣ加工データ処理装置５０では
、点前からなる刃先形状データからスプライン近似等を
用いて刃先形状の近似式を作成する。そして、第４図に
示す様に、その刃先形状の近似式として記憶された加工
面形状９０とに基づいて加工面の各位置毎に刃先が加工
面９０に当接する加工ポイント（Ｘｍ、　Ｚｗ）を算出
する。そして、その加工ポイント（Ｘｗ、Ｚｉ＋）に従
ってバイト刃先の頂点位！（ｘヮ。、２つ。）を算出し
、その値により補正された新しいＮＣ加工データを生成
する。この補正されたＮＣ加工データにより加工を行う
ことにより、バイト２６の刃先形状に基づく加工ポイン
ト（ｘｖ、ｚ−の移動及び刃先形状誤差が補正された位
置にバイト頂点位置（ｘう。、Ｚｖｊが制御され、正確
な曲面を加工することができる。

第５図は以上述べた制御思想を実現するＮＣ加エデータ
処理装置５０のＣＰＵ５２の処理を示すフローチャート
である。処理１００が開始されると、まずステップ１０
１では形状測定装置６０にバイト呼称Ｒが入力される。

これは、呼称Ｒに合わせてトラバースユニット６５のサ
ーボモータ７３等を制御し、刃先形状に沿わせて１０−
ブ６７を移動させるためである。ステップ１０２では、
形状測定装置６０によりバイト２６の刃先形状が測定さ
れ、点前からなる刃先形状データが読み取られる。これ
らのデータはＮＣ加工データ処理装置５０に送られる。

ステップ１０３ではその刃先形状データに基づいて刃先
形状を近似する近似式がスプライン近似により作成され
る。ステップ１０４では、工作物Ｗの加工面形状を示す
非球面多項式の係数が入力される。そして、ステップ１
０５で、刃先形状の近似式と加工面形状を示す多項式と
からバイト刃先と工作物加工面との接点位置である加工
ポイント（ｘｍ、ｚ工）が計算され、ステップ１０６で
、バイト刃先の頂点の位置（ｘｍ。、Ｚｍｏ）が計算さ
れる。ステップ１０７では、加工ポイント及びそのとき
の刃先頂点位置に従って補正された曲線を補間するＮＣ
加工データが生成され、ステップ１０８で、その補正さ
れたＮＣ加工データをＣＮＣ装置４０に転送して処理１
００を終了する。

「発明の効果」 以上説明したように本発明は上記の構成を有し、刃具の
刃先形状を測定し、加工面との関係において変化する加
工ポイントを演算処理し、補正されたＮ　Ｃ加工データ
により制御するものであるから、機械構成の簡単な直交
２軸の構造にて、刃具の刃先形状に起因する誤差を排除
した超精密な任意の非球面形状の加工が可能になるとい
う優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の実施例を示し、第１図は実
施例の構成を示す゛Ｆ面図、第２図は形状測定装置を示
す正面図、第３図は要部を示す正面図、第４図は加工面
形状と刃具の刃先形状との関係を示す平面図、第５図は
処理を示すフローチャートであり、第６図及び第７１７
Ｉは従来の装置の平面図、第８図及び第９図は加工面形
状と刃先形状との関係を示す平面図である。 １３、、、Ｚ軸テーブル、　　１６．、、主軸、　２３
゜５、Ｘ軸子−プル、　　２６　、、、バイト、　　３
０．、、レーザ測長システム、　４０．、、ＣＮＣ−１
置、５０　、、、Ｎ　Ｃ加工データ処理装置、　５６　
、、、加工面形状人力手段、　６０１１１１１１形状測
定装置。 第２図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 数値制御装置（ＣＮＣ装置）により直交する２軸を制御
   して刃具を工作物に対して相対的に移動させ、曲面の加
   工面を旋削する非球面加工機において、 刃具の刃先形状を測定する刃先形状測定手段と、その刃
   先形状を記憶する刃先形状記憶手段と、工作物の加工面
   形状を入力する加工面形状入力手段と、 その加工面形状を記憶する加工面形状記憶手段と、 その記憶された刃先形状及び加工面形状に基づいて加工
   面の各位置毎に刃具の刃先のうち加工面に当接する加工
   ポイントを算出する加工ポイント算出手段と、 ＮＣ加工データの各移動位置毎に前記加工ポイントに基
   づいて刃具刃先形状の補正を加えたＮＣ加工データを作
   成するＮＣ加工データ補正手段と、を備えることを特徴
   とする非球面加工機。