JPH0558863B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0558863B2 JPH0558863B2 JP60269350A JP26935085A JPH0558863B2 JP H0558863 B2 JPH0558863 B2 JP H0558863B2 JP 60269350 A JP60269350 A JP 60269350A JP 26935085 A JP26935085 A JP 26935085A JP H0558863 B2 JPH0558863 B2 JP H0558863B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polished
- abrasive grains
- liquid
- grindstone
- polishing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Landscapes
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
Description
＜産業上の利用分野＞
本発明は光学系のレンズや反射鏡などの曲面研
磨方法に関するもので、特に被研磨材の非球面部
分にも適用できる曲面研磨方法を提供するもので
ある。 ＜従来の技術＞ 光学系のレンズや反射鏡などの曲面を製作する
方法としては変形加工法、除去加工法、付加加工
法に区分される。 このうち除去加工法は、精密非球面の製作に多
用されており、また、変形加工法にしても型を用
いるのであるから、型を非球面に加工しなければ
ならない。 除去加工法によつて非球面を製作するには、多
種の方法が試みられているが、工業的に有用なも
のはカムならい機構による方法である。 このカムならい機構による方法はカムを多様に
組み合わせて工具の運動を制御しながら加工する
方法で、最近では工具の運動を電子制御装置を利
用して制御する方法も実用化されている。 こうして製作した非球面などの曲面を研磨する
方法としては凸状或は凹状をした回転板の弧状面
に薄い板状のペレツトを接着剤等で多数貼着した
砥石を使用して研磨する方法がよく知られてい
る。 ＜発明が解決しようとする問題点＞ しかし、回転板に多数のペレツトを貼着して砥
石とし、この砥石で研磨する除去加工法では多数
のペレツトを貼着するので著しく手間を要する
し、被研磨材の曲率半径が異なる毎に別の砥石を
使用しなければならない。 ＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は上記に鑑み提案されたもので、砥粒と
液体との混合物中に平均粒径が30μｍ以下の砥粒
を30〜70vol％含有させると共に、混合物を圧縮
し、液体の粘着力により成型した砥石の表面に、
被研磨材の被処理曲面に対応する型部分を形成
し、被研磨材の被処理曲面を該型部分に押圧し、
砥石と被研磨材との相対的移動により被研磨材の
被処理曲面を研磨するようにしたことを特徴とす
る。この砥石は、液体の表面張力あるいは粘着力
が砥粒の結合力として作用しているため、結合力
は従来の固体で結合した砥石に比べてはるかに弱
いため加工中に自然と削り取られてセルフドツレ
シングが生じ、被研磨材の削り粉、切り粉等によ
る目詰りすることなく研磨開始当初の高い加工効
率が維持される。また、被研磨材によつて仮に砥
石に目詰りが生じたとしても、混合した液体を適
宜噴霧し、作用砥粒面を軟化させることによりセ
ルフドレツシング作用を促進させることができ
る。 ＜実施例＞ 以下に本発明の実施例を説明する。 本発明で使用する砥石は、砥粒と液体との混合
物を圧縮するとともに液体の粘着力により成型し
たのである。上記した砥粒としては、ダイヤモン
ド、コランダム、エメリ、ザクロ石、珪石、トリ
ボリ、焼成ドロマイト、熔接アルミナ、人造エメ
リ、炭化ケイ素、炭化ホウ素、酸化鉄、焼成アル
ミナ、酸化クロム、酸化セリウム、酸化ジルコニ
ウム等通常の砥粒として使用できるものであれば
でのようなものでもよい。そして、砥粒の平均粒
径はおよそ30μｍ以下で、砥粒が液体により軟ら
かく保持されている。 一方、本発明で使用する液体は表面張力もしく
は粘着力により上記した砥粒を保持するために使
用するもので、水、アルカリ溶液、酸溶液、その
他多くの塩類の水溶液、油状液体、磁性流体など
を使用することができる。 上記に砥粒及び液体について他種類を掲げた
が、これらは被研磨材の性質により最も有効なも
のを選択して使用するのが望ましい。そして、上
記した砥粒と液体とを混合して砥石を構成するの
であるが、砥石中の砥粒は30〜70vol％の範囲で
あつて、本発明の研磨に最適な割合としては50〜
60vol％である。 また、砥粒径が大きな場合は、上記割合が多
く、砥粒径が小さい場合は少なくするとよい。 又、砥粒と液体の混合の際、砥粒や液体の種類
や混合比によつて液体が均一に混合しない場合が
ある。砥粒と液体との混合が不均一であると、砥
石の強度が不均一となり、強度の弱い部分から破
壊して安定に研磨することができない。 そこで、液体に、該液体より揮発性の高い他の
液体（希釈剤）を混合して砥粒と均一に混合した
後、減圧あるいは加熱によつて希釈剤を除去し、
砥粒と液体とを最も望ましい状態で均一に混合す
ればよい。 上記した希釈剤としては、液体の種類によつて
異るが、ヘキサン、ヘプタン等の低分子量炭化水
素、メタノール、エタノール等のアルコール類、
水等を使用することができる。 本発明に用いられる砥石は、前記したように砥
粒と液体、必要ならば希釈剤を充填混合し、乾式
又は半乾式成型するのであるが、砥粒と液体とを
単に混合するだけでなく、圧縮成型して砥粒を緻
密な状態にするのが望ましい。また、圧縮成型す
る場合には圧力を加えたり、振動充填成型を補助
的に用いることもできる。そして、圧縮成型する
場合の圧力は、30Kg／cm2以上、好ましくは300
Kg／cm2以上である。このように圧縮成型により製
造された砥粒は液体が粘着力によりボンド作用を
なして砥粒相互を結合させるとともに、砥粒が液
体により柔らかく保持されているので、その硬度
は適度の硬さを有する。 本発明者が炭化珪素系砥粒Ｃ＃3000にスピンド
ルオイルを用いて圧縮成型した砥石の硬度を測定
したところ、ゴム硬度計で85〜85度、焼型硬度計
で50〜80度であつた。このようにして得られた砥
石を使用すれば、被研磨材を効率的に研磨するこ
とができる。 さらに砥石は砥粒が液体により柔らかく保持さ
れているため、加工中に自然に削り取られてセル
フドツレシングが生じ、被研磨材の削り粉、切り
粉等による目詰りすることなく研磨開始当初の高
い加工効率が維持される。また、被研磨材によつ
て仮に砥石に目詰りが生じたとしても、混合した
液体を適宜噴霧し、作用砥粒面を軟化させること
によりセルフドレツシング作用を促進させること
ができる。 本発明においては、上記の様に砥粒と液体との
混合物を圧縮するとともに液体の粘着力により成
型した砥石の表面に、被研磨材の被処理曲面に対
応する型部分を形成する。この型部分は、被処理
曲面の形状によりあらゆる形状に成型する。例え
ば、第１図又は第２図で示すように被研磨材１の
被処理曲面２が軸対称の弧状凸面であれば、砥石
３の型部分４の形状も上記被処理曲面２に対応す
る弧状凹面である。そして、砥石３が長い平板状
であれば型部分４も砥石３の長さ方向に沿い長く
し、砥石３が円盤状であれば型部分４は円環状に
する。 一方、第３図で示すように被研磨材１の被処理
曲面２が非軸対称の弧状角錘状凸面であれば砥石
３の型部分４も被処理曲面２に対応する非軸対称
にする。 又、第４図で示すように被研磨材１の被処理曲
面２が軸対称の弧状凹面であれば砥石３の型部分
４もその形状に対応する弧状凸面である。 上記のように被研磨材１の被処理曲面２に対応
する砥石３の型部分４を形成するには、あらかじ
め砥石３の型部分４に対応する金型を作成し、こ
の金型により砥石３をプレスして型部分４を形成
するプレス成型方法と、砥石３の表面をダイヤモ
ンドバイト等で削り取つて型部分４を形成する切
削方法とがある。 本発明の曲面研磨方法で使用する砥石は砥粒と
液体との混合物を圧縮するとともに液体の粘着力
により成型されているから軟質であつて、プレス
成型が簡単であるし、切削する場合も著しく容易
であり、工具が摩耗することがない。 本発明の曲面研磨方法は上記した砥石に被研磨
材を押圧し、砥石及び被研磨材のいずれか一方又
は両方を公転又は自転、もしくは直線移動させて
相対的な移動差を生じさせ、被研磨材を砥石によ
り研磨する。 以下に本発明の具体的実施例を説明する。 直径20mmφ、材質BK−７、表面の曲率半径18
mmであり、ダイヤモンドペレツトを用いて表面粗
さ0.9μｍRmaxに研削仕上された球面レンズを本
発明による砥石を用いて研磨したら、仕上面粗さ
が0.02μｍRmaxを達成した。 砥石の加工装置を第５図に示す。 第５図において、加圧装置１１の軸１２の先端
に試料１３を設け、この試料１３を回転盤１４の
表面に設けた砥石１５に臨ませる。そして、試料
１３を研磨する前に、ダイヤモンドバイト１６を
有するNC3次元駆動装置１７により砥石１５の
表面に試料１３の被処理曲面１３′に対応する凹
状の型部分１５′を環状に形成した。 このようにして表面に環状の型部分１５′を形
成した砥石１５を回転盤１４で高速回転し、又、
試料１３を加圧装置１１で回転させながら試料１
３の被処理曲面１３′を型部分１５′に押圧して研
磨した。 なお、砥石１５′による試料１３の研磨効率を
高めるため、１次研磨及び２次研磨による２段階
の研磨をした。１次研磨では平均粒径9μｍの酸
化セリウム砥粒を用いた砥石を使用し、表面粗さ
0.06μｍRmaxに仕上げた。又、２次研磨では平
均粒径1μｍの酸化セリウム砥粒を用いた砥石を
使用し、表面粗さ0.02μｍRmaxに仕上げた。 １次研磨及び２次研磨の加工条件、加工能率を
下記の表に示す。
磨方法に関するもので、特に被研磨材の非球面部
分にも適用できる曲面研磨方法を提供するもので
ある。 ＜従来の技術＞ 光学系のレンズや反射鏡などの曲面を製作する
方法としては変形加工法、除去加工法、付加加工
法に区分される。 このうち除去加工法は、精密非球面の製作に多
用されており、また、変形加工法にしても型を用
いるのであるから、型を非球面に加工しなければ
ならない。 除去加工法によつて非球面を製作するには、多
種の方法が試みられているが、工業的に有用なも
のはカムならい機構による方法である。 このカムならい機構による方法はカムを多様に
組み合わせて工具の運動を制御しながら加工する
方法で、最近では工具の運動を電子制御装置を利
用して制御する方法も実用化されている。 こうして製作した非球面などの曲面を研磨する
方法としては凸状或は凹状をした回転板の弧状面
に薄い板状のペレツトを接着剤等で多数貼着した
砥石を使用して研磨する方法がよく知られてい
る。 ＜発明が解決しようとする問題点＞ しかし、回転板に多数のペレツトを貼着して砥
石とし、この砥石で研磨する除去加工法では多数
のペレツトを貼着するので著しく手間を要する
し、被研磨材の曲率半径が異なる毎に別の砥石を
使用しなければならない。 ＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は上記に鑑み提案されたもので、砥粒と
液体との混合物中に平均粒径が30μｍ以下の砥粒
を30〜70vol％含有させると共に、混合物を圧縮
し、液体の粘着力により成型した砥石の表面に、
被研磨材の被処理曲面に対応する型部分を形成
し、被研磨材の被処理曲面を該型部分に押圧し、
砥石と被研磨材との相対的移動により被研磨材の
被処理曲面を研磨するようにしたことを特徴とす
る。この砥石は、液体の表面張力あるいは粘着力
が砥粒の結合力として作用しているため、結合力
は従来の固体で結合した砥石に比べてはるかに弱
いため加工中に自然と削り取られてセルフドツレ
シングが生じ、被研磨材の削り粉、切り粉等によ
る目詰りすることなく研磨開始当初の高い加工効
率が維持される。また、被研磨材によつて仮に砥
石に目詰りが生じたとしても、混合した液体を適
宜噴霧し、作用砥粒面を軟化させることによりセ
ルフドレツシング作用を促進させることができ
る。 ＜実施例＞ 以下に本発明の実施例を説明する。 本発明で使用する砥石は、砥粒と液体との混合
物を圧縮するとともに液体の粘着力により成型し
たのである。上記した砥粒としては、ダイヤモン
ド、コランダム、エメリ、ザクロ石、珪石、トリ
ボリ、焼成ドロマイト、熔接アルミナ、人造エメ
リ、炭化ケイ素、炭化ホウ素、酸化鉄、焼成アル
ミナ、酸化クロム、酸化セリウム、酸化ジルコニ
ウム等通常の砥粒として使用できるものであれば
でのようなものでもよい。そして、砥粒の平均粒
径はおよそ30μｍ以下で、砥粒が液体により軟ら
かく保持されている。 一方、本発明で使用する液体は表面張力もしく
は粘着力により上記した砥粒を保持するために使
用するもので、水、アルカリ溶液、酸溶液、その
他多くの塩類の水溶液、油状液体、磁性流体など
を使用することができる。 上記に砥粒及び液体について他種類を掲げた
が、これらは被研磨材の性質により最も有効なも
のを選択して使用するのが望ましい。そして、上
記した砥粒と液体とを混合して砥石を構成するの
であるが、砥石中の砥粒は30〜70vol％の範囲で
あつて、本発明の研磨に最適な割合としては50〜
60vol％である。 また、砥粒径が大きな場合は、上記割合が多
く、砥粒径が小さい場合は少なくするとよい。 又、砥粒と液体の混合の際、砥粒や液体の種類
や混合比によつて液体が均一に混合しない場合が
ある。砥粒と液体との混合が不均一であると、砥
石の強度が不均一となり、強度の弱い部分から破
壊して安定に研磨することができない。 そこで、液体に、該液体より揮発性の高い他の
液体（希釈剤）を混合して砥粒と均一に混合した
後、減圧あるいは加熱によつて希釈剤を除去し、
砥粒と液体とを最も望ましい状態で均一に混合す
ればよい。 上記した希釈剤としては、液体の種類によつて
異るが、ヘキサン、ヘプタン等の低分子量炭化水
素、メタノール、エタノール等のアルコール類、
水等を使用することができる。 本発明に用いられる砥石は、前記したように砥
粒と液体、必要ならば希釈剤を充填混合し、乾式
又は半乾式成型するのであるが、砥粒と液体とを
単に混合するだけでなく、圧縮成型して砥粒を緻
密な状態にするのが望ましい。また、圧縮成型す
る場合には圧力を加えたり、振動充填成型を補助
的に用いることもできる。そして、圧縮成型する
場合の圧力は、30Kg／cm2以上、好ましくは300
Kg／cm2以上である。このように圧縮成型により製
造された砥粒は液体が粘着力によりボンド作用を
なして砥粒相互を結合させるとともに、砥粒が液
体により柔らかく保持されているので、その硬度
は適度の硬さを有する。 本発明者が炭化珪素系砥粒Ｃ＃3000にスピンド
ルオイルを用いて圧縮成型した砥石の硬度を測定
したところ、ゴム硬度計で85〜85度、焼型硬度計
で50〜80度であつた。このようにして得られた砥
石を使用すれば、被研磨材を効率的に研磨するこ
とができる。 さらに砥石は砥粒が液体により柔らかく保持さ
れているため、加工中に自然に削り取られてセル
フドツレシングが生じ、被研磨材の削り粉、切り
粉等による目詰りすることなく研磨開始当初の高
い加工効率が維持される。また、被研磨材によつ
て仮に砥石に目詰りが生じたとしても、混合した
液体を適宜噴霧し、作用砥粒面を軟化させること
によりセルフドレツシング作用を促進させること
ができる。 本発明においては、上記の様に砥粒と液体との
混合物を圧縮するとともに液体の粘着力により成
型した砥石の表面に、被研磨材の被処理曲面に対
応する型部分を形成する。この型部分は、被処理
曲面の形状によりあらゆる形状に成型する。例え
ば、第１図又は第２図で示すように被研磨材１の
被処理曲面２が軸対称の弧状凸面であれば、砥石
３の型部分４の形状も上記被処理曲面２に対応す
る弧状凹面である。そして、砥石３が長い平板状
であれば型部分４も砥石３の長さ方向に沿い長く
し、砥石３が円盤状であれば型部分４は円環状に
する。 一方、第３図で示すように被研磨材１の被処理
曲面２が非軸対称の弧状角錘状凸面であれば砥石
３の型部分４も被処理曲面２に対応する非軸対称
にする。 又、第４図で示すように被研磨材１の被処理曲
面２が軸対称の弧状凹面であれば砥石３の型部分
４もその形状に対応する弧状凸面である。 上記のように被研磨材１の被処理曲面２に対応
する砥石３の型部分４を形成するには、あらかじ
め砥石３の型部分４に対応する金型を作成し、こ
の金型により砥石３をプレスして型部分４を形成
するプレス成型方法と、砥石３の表面をダイヤモ
ンドバイト等で削り取つて型部分４を形成する切
削方法とがある。 本発明の曲面研磨方法で使用する砥石は砥粒と
液体との混合物を圧縮するとともに液体の粘着力
により成型されているから軟質であつて、プレス
成型が簡単であるし、切削する場合も著しく容易
であり、工具が摩耗することがない。 本発明の曲面研磨方法は上記した砥石に被研磨
材を押圧し、砥石及び被研磨材のいずれか一方又
は両方を公転又は自転、もしくは直線移動させて
相対的な移動差を生じさせ、被研磨材を砥石によ
り研磨する。 以下に本発明の具体的実施例を説明する。 直径20mmφ、材質BK−７、表面の曲率半径18
mmであり、ダイヤモンドペレツトを用いて表面粗
さ0.9μｍRmaxに研削仕上された球面レンズを本
発明による砥石を用いて研磨したら、仕上面粗さ
が0.02μｍRmaxを達成した。 砥石の加工装置を第５図に示す。 第５図において、加圧装置１１の軸１２の先端
に試料１３を設け、この試料１３を回転盤１４の
表面に設けた砥石１５に臨ませる。そして、試料
１３を研磨する前に、ダイヤモンドバイト１６を
有するNC3次元駆動装置１７により砥石１５の
表面に試料１３の被処理曲面１３′に対応する凹
状の型部分１５′を環状に形成した。 このようにして表面に環状の型部分１５′を形
成した砥石１５を回転盤１４で高速回転し、又、
試料１３を加圧装置１１で回転させながら試料１
３の被処理曲面１３′を型部分１５′に押圧して研
磨した。 なお、砥石１５′による試料１３の研磨効率を
高めるため、１次研磨及び２次研磨による２段階
の研磨をした。１次研磨では平均粒径9μｍの酸
化セリウム砥粒を用いた砥石を使用し、表面粗さ
0.06μｍRmaxに仕上げた。又、２次研磨では平
均粒径1μｍの酸化セリウム砥粒を用いた砥石を
使用し、表面粗さ0.02μｍRmaxに仕上げた。 １次研磨及び２次研磨の加工条件、加工能率を
下記の表に示す。
【表】
＜発明の効果＞
以上要するに本発明によれば、砥粒を液体で結
合した砥石で被研磨材を研磨するようにしたの
で、被研磨材の圧力が砥粒に有効に作用すること
になり大きな圧力で加工速度が速く、研磨効率を
著しく高めることができる。また個々の砥粒に作
用する被研磨材の圧力が小さいので仕上面あらさ
が良好となり、しかも弾力性が無いので縁ダレの
発生が少なく、精密な仕上げ研磨として実用的価
値の高い方法である。 又、本発明で使用する砥石は軟質であつて成型
性が良好であるから、短時間で型部分を成型でき
るし、型部分を成型する場合には工具が摩耗する
こともない。 又、本発明に使用する砥石は焼結する必要がな
いので簡単に製造することができて低廉に供する
ことができ、しかも砥粒と液体との混合物を圧縮
するとともに液体の粘着力により成型されるので
高圧、高速使用か可能になり、加工能率が高くて
被研磨材を短時間で高精度に研磨することができ
る。さらに、被研磨材の被処理面と砥石の型部分
とが面接触した状態で研磨されるので、被処理面
に対して均一に加圧され、研磨時に歪が発生する
こともなく、実用的価値が高いものとなる。
合した砥石で被研磨材を研磨するようにしたの
で、被研磨材の圧力が砥粒に有効に作用すること
になり大きな圧力で加工速度が速く、研磨効率を
著しく高めることができる。また個々の砥粒に作
用する被研磨材の圧力が小さいので仕上面あらさ
が良好となり、しかも弾力性が無いので縁ダレの
発生が少なく、精密な仕上げ研磨として実用的価
値の高い方法である。 又、本発明で使用する砥石は軟質であつて成型
性が良好であるから、短時間で型部分を成型でき
るし、型部分を成型する場合には工具が摩耗する
こともない。 又、本発明に使用する砥石は焼結する必要がな
いので簡単に製造することができて低廉に供する
ことができ、しかも砥粒と液体との混合物を圧縮
するとともに液体の粘着力により成型されるので
高圧、高速使用か可能になり、加工能率が高くて
被研磨材を短時間で高精度に研磨することができ
る。さらに、被研磨材の被処理面と砥石の型部分
とが面接触した状態で研磨されるので、被処理面
に対して均一に加圧され、研磨時に歪が発生する
こともなく、実用的価値が高いものとなる。
第１図は本発明に使用する砥石の成型状態の縦
断面図、第２図は同上の一部を欠截した斜視図、
第３図は砥石の成型状態の他の実施例の斜視図、
第４図は砥石の成型状態の他の実施例の縦断面
図、第５図は実施例で使用した加工装置の概略図
である。
断面図、第２図は同上の一部を欠截した斜視図、
第３図は砥石の成型状態の他の実施例の斜視図、
第４図は砥石の成型状態の他の実施例の縦断面
図、第５図は実施例で使用した加工装置の概略図
である。
Claims (1)
- １ 砥粒と液体との混合物中に平均粒径が30μｍ
以下の砥粒を30〜70vol％含有させると共に、混
合物を圧縮し、液体の粘着力により成型した砥石
の表面に、被研磨材の被処理曲面に対応する型部
分を形成し、被研磨材の被処理曲面を該型部分に
押圧し、砥石と被研磨材との相対的移動により被
研磨材の被処理曲面を研磨するようにしたことを
特徴とする曲面研磨方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26935085A JPS62130167A (ja) | 1985-12-02 | 1985-12-02 | 曲面研磨方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26935085A JPS62130167A (ja) | 1985-12-02 | 1985-12-02 | 曲面研磨方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62130167A JPS62130167A (ja) | 1987-06-12 |
| JPH0558863B2 true JPH0558863B2 (ja) | 1993-08-27 |
Family
ID=17471151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26935085A Granted JPS62130167A (ja) | 1985-12-02 | 1985-12-02 | 曲面研磨方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62130167A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5868693B2 (ja) * | 2011-12-20 | 2016-02-24 | オリンパス株式会社 | 光学素子製造装置及び製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6013792B2 (ja) * | 1975-11-11 | 1985-04-09 | 昭和電工株式会社 | ガラス表面仕上用研摩具 |
-
1985
- 1985-12-02 JP JP26935085A patent/JPS62130167A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62130167A (ja) | 1987-06-12 |
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