加工装置及加工方法制造方法及图纸

一种能缓和加工形状的配置限制，并可提高加工形状的形状精度及位置精度的加工装置。旋转轴使加工工具旋转，３轴直进轴使加工对象的加工形状的形成预定区域的中心配合所述加工工具的旋转作圆弧状移动，并使所述加工工具沿所述加工对象的加工形状移动，从而使得所述加工工具在安装于所述被加工物安装面的被加工物上形成所述加工形状。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于将轴对称形状、非轴对称形状、自由曲面形状等加工形状形 成于被加工物上的。
技术介绍
近年来，随着光学仪器的小型化、高性能化、大容量化的趋势，使用于光学仪器的 光学元件的小曲率化、小径化、高精度化、复杂形状化不断发展。在这种趋势中，存在球面形 状或非球面形状的凹面或凸面阵列状配置的光学元件。这种凹面等加工形状阵列状配置的 光学元件中，各加工形状的形状精度自然不必说，其位置精度也对光学元件的性能有很大影响。例如日本专利特开2000-246614号公报中公开有用于制作加工形状阵列状配置 的光学元件、用于成形该光学元件的模具、及用于成形该模具的主模具的现有的加工装置。 图5表示日本专利特开2000-246614号公报中公开的现有的加工装置。图5所示的现有的加工装置是形成以偏移于被加工物1的中心0的位置0’为旋 转中心的旋转曲面的装置。该加工装置包括使被加工物1以中心0为中心旋转的旋转驱 动轴(C轴)2 ；使加工工具3的前端部3a相对于被加工物1沿相互垂直的3轴方向直进的 3轴直进式驱动轴(X轴、Y轴、Z轴)；以及数值控制3轴直进式驱动轴及单轴旋转驱动轴2 的NC控制装置4。接着，该加工装置以追随以旋转驱动轴2的旋转中心(被加工物1的旋 转中心)0为中心旋转的偏移位置0’的方式使加工工具3的前端部3a旋转，并通过NC控 制装置4数值控制偏移位置0’与加工工具3的前端部3a的相对位置。通过该操作，形成 以偏移位置0’为旋转中心的旋转曲面。可是，上述现有的加工装置中存在以下问题(1)旋转曲面的配置受限制，(2)旋 转曲面的形状精度产生偏差，还有(3)旋转曲面的位置精度也产生偏差。以下，对于这些问 题进行说明。(1)旋转曲面的配置受加工设备的制约及精度的制约的限制。首先，对于加工设备 的制约对旋转曲面的配置的限制进行说明。上述现有的加工装置在远离旋转中心0的偏移 位置0’形成旋转曲面时，以追随以旋转中心0为中心旋转的偏移位置0’的方式使加工工 具3的前端部3a旋转。因此，直线驱动轴需要偏移位置0’旋转轨迹的直径大小以上的工 作区域，也就是说，需要从旋转中心0到偏移位置0’的距离的2倍以上的工作区域。因此， 在现有的加工装置中，只能在从旋转中心0到直线驱动轴的工作区域一半以下的区域内配 置旋转曲面。接着，对于精度的制约对旋转曲面的配置的限制进行说明。上述现有的加工装置 在远离旋转中心0的偏移位置0’形成旋转曲面时，以追随以旋转中心0为中心旋转的偏移 位置0’的方式使加工工具3的前端部3a旋转。因此，与偏移位置0’远离旋转中心0的距 离成正比，直进式驱动轴的移动距离增大，相应地，直进式驱动轴的传送速度也增加。例如，如图6所示，在使旋转驱动轴2以转速SODnirT1]旋转，形成以从旋转中心0分别远离lmm、5mm、20mm的偏移位置0’为中心的旋转曲面的情形下，加工工具的移动速度 (直进式驱动轴的传送速度)分别大致为314 、1570 ,6280 。这 样，随着偏移位置0’从旋转中心0远离，直进式驱动轴的传送速度增加。但是，在现有的 超精密加工设备中，从高精度化的观点出发，超过1000这样的传送速度是不现实 的。因此，在现有的加工装置中，直进式驱动轴的传送速度的限度限制了旋转曲面的配置。作为对策，可以考虑降低旋转驱动轴的转速，在直进式驱动轴的传送速度的限度 内操作直进式驱动轴的方法，但这种方法造成加工时间增加。若加工时间增加，则气温和湿 度等的变化、伴随人员进出设有加工装置的室内的振动产生影响，加工形状的高精度化变 得困难。此外，在使用切削工具进行切削加工的情形下，若转速过低，则工具可能磨损，且随 着工具的磨损，被加工物的表面特性(表面性质及状态)有可能变差。(2)上述现有的加工装置在远离旋转中心0的偏移位置0’形成旋转曲面时，以追 随以旋转中心0为中心旋转的偏移位置0’的方式使加工工具3的前端部3a旋转。因此， 旋转曲面不同，加工数据和直进式驱动轴的传送速度不同。此外，随着从旋转中心0到偏移 位置0’的距离增加，旋转驱动轴2的分解节距的误差也增加。由于这些，旋转曲面的形状 精度产生偏差。(3)如上所述，与偏移位置0’远离旋转中心0的距离成正比，直进式驱动轴的移 动距离增大，相应地，直进式驱动轴的传送速度也增加。因此，偏移位置0’越远离旋转中心 0，则直进式驱动轴的追随越迟缓，旋转曲面的位置精度变差。此外，由于该追随迟缓造成的 位置的误差因偏移位置0’而不同。因此，旋转曲面的位置精度产生偏差。此外，如上所述， 偏移位置0’越远离旋转中心0，则旋转驱动轴2的分解节距的误差增加。因此，该分解节距 的误差也是旋转曲面的位置精度的偏差的原因。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述现有技术问题而作，其目的在于提供一种能缓和加工形状的配置 限制，并能提高加工形状的形状精度及位置精度的。为达成上述目的，本专利技术的加工装置包括旋转轴；上述旋转轴上的工具安装面； 安装于上述工具安装面上的加工工具；与上述工具安装面相对的被加工物安装面；以及使 上述工具安装面和上述被加工物安装面朝相互垂直的3轴方向相对移动的3轴直进轴，上 述旋转轴使上述加工工具旋转，上述3轴直进轴使加工对象的加工形状的形成预定区域的 中心配合上述加工工具的旋转作圆弧状移动，并使上述加工工具沿上述加工对象的加工形 状移动，从而使得上述加工工具在安装于上述被加工物安装面的被加工物上形成上述加工 形状。上述本专利技术的加工装置中，上述旋转轴和上述3轴直进轴以在安装于上述被加工 物安装面的被加工物上形成多个加工形状的方式动作亦可。上述本专利技术的加工装置还可以具有安装于上述工具安装面上并保持上述加工工 具的2轴工作台。该2轴工作台也可将上述加工工具的前端定位于上述旋转轴的轴线上。上述本专利技术的加工装置中，上述3轴直进轴也可在形成加工形状中，修正上述加 工工具的前端与上述旋转轴的轴线的位置偏移。此时，上述2轴工作台也可将上述加工工 具的前端定位于上述旋转轴的轴线附近。上述本专利技术的加工装置中，上述加工工具也可以是切削加工用的工具或研磨加工 用的工具。上述本专利技术的加工装置中，上述加工工具是切削加工用的工具的情形下，上述旋 转轴和上述3轴直进轴也可在形成加工对象的加工形状中，使上述加工工具的前刀面相对 于上述加工对象的加工形状的形成预定区域的行进方向的角度一定。上述本专利技术的加工装置中，上述加工工具是切削加工用的工具的情形下，上述旋 转轴和上述3轴直进轴也可在形成加工对象的加工形状中，也可使上述加工工具的前刀面 的相对于上述加工对象的加工形状的形成预定区域的行进方向的角度变化，使上述加工工 具的与安装于上述被加工物安装面的被加工物接触的部分变化。为达成上述目的，本专利技术的加工方法中，控制使安装有加工工具的工具安装面旋 转的旋转轴的动作及使上述工具安装面和与上述工具安装面相对的被加工物安装面朝相 互垂直的3轴方向相对移动的3轴直进轴的动作，在安装于上述被加工物安装面上的被加 工物上形成加工形状，在使上述加工工具与加工对象的加工形状的形成预定区域上的加工 开始位置对位后，使上述加工对象的加工形状的形成预定区域的中心配合上述加工工具的 旋转作圆弧状移动，并使上述加工工具沿上述加工对象的加工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加工装置，其特征在于，包括：旋转轴；所述旋转轴上的工具安装面；安装于所述工具安装面上的加工工具；与所述工具安装面相对的被加工物安装面；以及使所述工具安装面和所述被加工物安装面朝相互垂直的３轴方向相对移动的３轴直进轴，所述旋转轴使所述加工工具旋转，所述３轴直进轴使加工对象的加工形状的形成预定区域的中心配合所述加工工具的旋转作圆弧状移动，并使所述加工工具沿所述加工对象的加工形状移动，从而使得所述加工工具在安装于所述被加工物安装面的被加工物上形成所述加工形状。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：高见文宣，久保雅裕，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]