JP2001121397A - 卓上4軸鏡面加工装置 - Google Patents
卓上4軸鏡面加工装置Info
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- B24B49/10—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation involving electrical means
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- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
Abstract
位が少なく、2方向の砥石回転に対応でき、かつ設置面
積を小さく装置を小型化することができ、これにより硬
質脆性材料や超硬金属等であっても高精度かつ高能率で
加工できる卓上4軸鏡面加工装置を提供する。 【解決手段】 被加工材1を取付け鉛直なB軸を中心に
数値制御で回転駆動するθテーブル4と、導電性砥石2
を取付けその軸心を中心に回転駆動するスピンドル6
と、スピンドルの回転軸CをB軸に平行なZ軸方向とB
軸に水平に直交するY軸方向に着脱自在に取り付ける砥
石取付ヘッド8と、砥石取付ヘッドのX軸まわり及びZ
軸まわりのねじれを防止するねじれ防止ガイド10と、
砥石取付ヘッドをX軸方向及びZ軸方向に数値制御で直
動するX・Zテーブル12と、θテーブルをX−Z面に
水平に直交するY軸方向に数値制御で直動するYテーブ
ル14と、電極及び/又は被加工材を電気的に加工する
電気加工手段と、を備える。
Description
ス、金型部品等の超精密加工技術に係わり、更に詳しく
は、硬質脆性材料や超硬金属等であっても高精度かつ高
能率に複雑形状を鏡面に加工する卓上4軸鏡面加工装置
に関する。
るために卓上旋盤、卓上フライス盤、等が広く用いられ
ている。これらの卓上加工装置は、比較的加工しやすい
材料、例えば銅、アルミニウム、木材、プラスチック等
を対象としている。これに対して、加工しにくい材料、
例えば電子・光学デバイスに用いるファインセラミック
ス、光学ガラス、半導体単結晶等の硬質脆性材料や金型
部品等の超硬金属等は、被加工物(ワーク)が小型であ
っても、従来は汎用の大型機械を用いざるを得なかっ
た。そのため、卓上旋盤等のように、手軽に使用でき、
かつ硬質脆性材料や超硬金属等であっても高精度かつ高
能率で加工できる卓上加工装置が従来から要望されてい
た。
工装置を実現しようとすると、以下の問題点があった。 (1)硬質脆性材料や超硬金属等を自由な形状に加工す
るには、ワークを3次元(例えばX,Y,Z方向)に高
精度に移動する必要がある。この場合、通常、ワークを
水平面内で2方向(例えばX,Y方向)に移動させる
が、そのため、X,Y方向に直進ガイドやNC駆動機器
が張出し、卓上加工装置の設置面積が過大になってしま
う。 (2)この問題を回避するため、ワークを水平面内では
1方向(例えばY方向)のみに移動させ、工具を鉛直面
内で2方向(例えばX,Z方向)に移動させると、工具
を案内する直進ガイドが大型となる。特に、工具の交換
等を容易にするため、直進ガイドやNC駆動機器から片
持ちで支持した取付ヘッド上に工具を取り付けると、加
工抵抗による取付ヘッドのたわみ等により高精度加工が
不可能になる。更に、硬質脆性材料や超硬金属等を加工
するには、砥石を用いた研削加工が最適であるが、研削
加工の加工抵抗は通常の切削加工に比べて大きいため、
ヘッドのたわみ等の変位が更に大きくなってしまう。 (3)砥石を用いた研削加工の場合に、工具(砥石)自
体を回転してワークを加工する必要がある。この場合、
砥石回転軸の方向が1方向(例えばZ方向)のみでは、
ワークの加工形状の制約が大きい。そのため、砥石回転
軸を2方向(例えば、Y,Z方向)に設ける必要がある
が、その場合、砥石駆動機構が複雑・大型化し、卓上加
工装置が更に大型化してしまう。
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、工
具を取り付ける取付ヘッドのたわみ等の変位が少なく、
2方向の砥石回転に対応でき、かつ設置面積を小さく装
置を小型化することができ、これにより硬質脆性材料や
超硬金属等であっても高精度かつ高能率で加工できる卓
上4軸鏡面加工装置を提供することにある。
は、短時間で目が詰まってしまうため、通常、能率化が
困難である。また、この問題を解決するために、電解イ
ンプロセスドレッシング研削法(以下、ELID研削
法)が本発明の発明者等により開発されている。本発明
はかかるELID研削を適用して加工抵抗を低減し卓上
4軸鏡面加工装置の実現を図るものである。
(1)を取付け鉛直なB軸を中心に数値制御で回転駆動
するθテーブル(4)と、導電性砥石(2)を取付けそ
の軸心を中心に回転駆動するスピンドル(6)と、スピ
ンドルの回転軸CをB軸に平行なZ軸方向とB軸に水平
に直交するY軸方向に着脱自在に取り付ける砥石取付ヘ
ッド(8)と、砥石取付ヘッドのX軸まわり及びZ軸ま
わりのねじれを防止するねじれ防止ガイド(10)と、
砥石取付ヘッドをX軸方向及びZ軸方向に数値制御で直
動するX・Zテーブル(12)と、θテーブルをX−Z
面に水平に直交するY軸方向に数値制御で直動するYテ
ーブル(14)と、電極及び/又は被加工材を電気的に
加工する電気加工手段と、を備えたことを特徴とする卓
上4軸鏡面加工装置が提供される。
ークを水平面内ではY方向のみに移動させ、X・Zテー
ブル(12)で砥石を鉛直面内でX,Z方向に移動させ
るので、X方向への張出しがなく設置面積を小さくでき
る。また、ねじれ防止ガイド(10)で砥石取付ヘッド
(8)のX軸まわり及びZ軸まわりのねじれを防止する
ので、X・Zテーブル(12)との協働で砥石取付ヘッ
ド(8)を案内しながら、そのたわみ等の変位を小さく
できる。更に、砥石取付ヘッド(8)がスピンドル
(6)の回転軸CをZ軸方向とY軸方向に着脱自在に取
り付けるようになっているので、砥石取付ヘッドを脱着
するだけで、2方向の砥石回転に対応でき、砥石駆動機
構の複雑・大型化を回避することができる。
ねじれ防止ガイド(10)は、砥石取付ヘッド(8)を
X軸方向に案内する平行な2軸ロッドガイド(11a)
と、該2軸ロッドガイドの両端を支持する両端支持ブロ
ック(11b)と、両端支持ブロックをZ軸方向に案内
する平行な2軸ロッドガイド(11c)とからなる。こ
の構成により、数値制御機構等を含まない簡単な構成の
ねじれ防止ガイド(10)でX軸まわり及びZ軸まわり
のねじれを防止し、かつX・Zテーブル(12)でX軸
方向及びZ軸方向に数値制御するので、砥石取付ヘッド
の変位を小さくでき、X軸及びZ軸を高精度に数値制御
できる。
に平行なX・Z取付面(6a)と、X−Y面に平行なX
・Y取付面(6b)とを有し、X・Z取付面とX・Y取
付面は互いに反対に砥石取付ヘッド(8)に取付可能に
構成されている。この構成により、X・Z取付面(6
a)とX・Y取付面(6b)を単に反対にして砥石取付
ヘッド(8)に取付けるだけで、スピンドル(6)の回
転軸CをY軸方向とZ軸方向の2方向の砥石回転に対応
でき、かつ砥石駆動機構を小型化できる。
介して陽極とし、前記電極を陰極とする電力供給手段
(16)と、前記砥石と電極間に導電性加工液を供給す
る加工液供給手段(18)とからなり、前記電極を砥石
に接触もしくは非接触で、被加工材を加工しながらもし
くは間欠的に、電極を加工する。この構成により、非接
触で電極を電解する電解ドレッシングと、接触させる放
電ツルーイングの両方が適用でき、電極の高精度ツルー
イングと、加工しながらのELID研削が可能となる。
従って、硬質脆性材料や超硬金属等であっても高精度か
つ高能率で加工できる。
を数値制御する数値制御装置(20)とを備え、3直進
軸(X,Y,Z)および1回転軸(θ)の同時もしくは
逐次制御により、被加工材の自由曲面のELID研削加
工を行う。この構成により、数値制御装置(20)(例
えば、パーソナルコンピュータ)で制御することによ
り、簡易な数値制御が可能となり、高精度加工が実現で
きる。
導電性粉末を焼結もしくはメッキにより固化するのがよ
い。この構成により、円板状、円筒形、ボールノーズ形
等の導電性回転砥石を容易に製造することができる。
エッジ部を有する回転体とし、これらの部位の全て、も
しくはいずれか1つ以上の部位により、被加工材を加工
する。この構成により、導電性砥石を回転させながら、
被加工材を複雑形状に加工することができる。
り、かつ前記導電性砥石と電気的に絶縁され、加工中に
前記電極と接触する。この構成により、被加工材と導電
性砥石との間での放電を回避しながら、被加工材に電極
を接触させて被加工材を放電加工することができる。
触を検出するAEセンサもしくは前記導電性材料からな
る被加工材と前記導電性砥石との間に電圧を印加してそ
の接触による電位差・電流変化を検知する接触検出手段
を備え、該接触検出手段により、前記電気加工手段のO
N−OFF制御を行う。この構成により、導電性砥石
(2)と被加工材(1)との接触に連動して電気加工手
段をON−OFF制御することができる。
参照して説明する。なお、各図において、共通する部分
には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。図1
は本発明による卓上4軸鏡面加工装置の全体斜視図であ
り、図2はその正面図、図3はその左側面図である。
軸鏡面加工装置は、θテーブル4、スピンドル6、砥石
取付ヘッド8、ねじれ防止ガイド10、X・Zテーブル
12、Yテーブル14及び電気加工手段を備える。
する被加工材1は、例えば電子・光学デバイスに用いる
ファインセラミックス、光学ガラス、半導体単結晶等の
硬質脆性材料や金型部品等の超硬金属である。また、こ
の被加工材1を加工する工具は、導電性砥石2である。
この導電性砥石2は、底面、外周面、エッジ部を有する
回転体であり、これらの部位の全て、もしくはいずれか
1つ以上の部位により、被加工材1を研削加工する。ま
た、この導電性砥石2は、導電性粉末と非導電性粉末を
焼結もしくはメッキにより固化することで製造する。こ
の構成により、円板状、円筒形、ボールノーズ形等の導
電性回転砥石2を容易に製造することができ、この導電
性砥石2を回転させながら、被加工材1を複雑形状に加
工することができる。
グで回転可能に支持され、パルスモータ4aにより、鉛
直なB軸を中心に数値制御で回転駆動される。このθテ
ーブル4の上面に被加工材1が取付けられる。また、こ
の例では、被加工材1は導電性材料(例えば、超硬金
属)からなり、導電性砥石2と電気的に絶縁されてい
る。
れ、その軸心を中心に回転駆動する。このスピンドル6
は、例えばAC100V、50/60Hzの電源で駆動
され、導電性砥石2を最大2万rpmで回転する。ま
た、このスピンドル6は、X−Z面に平行なX・Z取付
面6aと、X−Y面に平行なX・Y取付面6bとを有す
る。この2つの取付面6a,6bは、例えばボルトの着
脱により、スピンドルの回転軸CをB軸に平行なZ軸方
向とB軸に水平に直交するY軸方向に着脱して取り付け
ることができるように構成されている。
り付けることにより、スピンドル6の回転軸CをY軸方
向にセットすることができ、逆にX・Z取付面6aとX
・Y取付面6bを単に反対にして砥石取付ヘッド8に取
付けるだけで、スピンドル6の回転軸CをZ軸方向にセ
ットすることができる。なお、この場合には、導電性砥
石2として円筒形砥石、カップ砥石、ボールノーズ砥石
等を用いるのがよい。従って、スピンドル6の回転軸C
をY軸方向とZ軸方向の2方向の砥石回転に対応でき、
かつ砥石駆動機構を小型化できる。
8をX軸方向に案内する平行な2軸ロッドガイド11a
と、この2軸ロッドガイド11aの両端を支持する両端
支持ブロック11bと、両端支持ブロック11bをZ軸
方向に案内する平行な2軸ロッドガイド11cとからな
る。両端支持ブロック11bには、2軸の平行なロッド
を直線的に案内するリニアベアリングが組み込まれてお
り、砥石取付ヘッド8を上下左右に低抵抗で自由に移動
させ、かつX軸まわり及びZ軸まわりのねじれを防止し
ている。この構成により、砥石2に作用する加工抵抗を
砥石取付ヘッド8を介して2軸ロッドガイド11a,1
1bで受け、砥石取付ヘッド8のX軸まわり及びZ軸ま
わりのねじれを防止することができる。また、この構成
でX・Zテーブル12でX軸方向及びZ軸方向に数値制
御するので、X・Zテーブル12のガイドを小さくで
き、かつ砥石取付ヘッド8の変位を小さく抑えて、X軸
及びZ軸を高精度に数値制御できる。
ラーでX軸方向及びZ軸方向に案内され、パルスモータ
12aにより砥石取付ヘッド8をZ軸方向に数値制御で
直動し、図示しない別のパルスモータ12aにより砥石
取付ヘッド8をX軸方向に数値制御で直動する。また、
Yテーブル14は、同様にV溝とクロスローラーでY軸
方向に案内され、パルスモータ14aによりθテーブル
4をY軸方向に数値制御で直動する。なお、パルスモー
タを用いてオープン回路の替わりにリニアセンサを用い
たフィードバック制御により数値制御を行ってもよい。
この構成により、砥石取付ヘッド8のたわみ等の変位を
小さく抑えることができるので、X・Zテーブル12と
Yテーブル14により、ワーク1と工具2を相対移動さ
れて3軸NC制御を精度よく行うことができる。また、
Yテーブル14は、θテーブル4の半径分で直径分を加
工できるため、そのストロークを半減でき、パルスモー
タ14a等の突出を防止できる。なお、9は、全体又は
部分的に透明なカバーであり、卓上4軸鏡面加工装置を
覆い、作動中に内部を観察できるようになっている。
工材1を電気的に加工する。この電気的加工には、電解
ドレッシングと放電ツルーイングを含む。この電気加工
手段は、砥石2を回転給電体(図示せず)を介して陽極
(+)とし、電極22を陰極とする電力供給手段16
と、砥石2と電極22間に導電性加工液を供給する加工
液供給手段18とからなる。電極22は、砥石2の加工
面と一定の間隔を隔てているのがよいが、電極を砥石に
一時的に接触するように構成してもよい。この構成によ
り、非接触状態で電極22を電解して除去する電解ドレ
ッシングと、一時的又は間欠的に接触させる放電ツルー
イングとの両方が適用できる。従って、電極の高精度ツ
ルーイングと、加工しながらのELID研削が可能とな
り、硬質脆性材料や超硬金属等であっても高精度かつ高
能率で加工でき、平均粗さRa10nm以下に鏡面加工
することが可能となる。
Zテーブル12及びYテーブル14を数値制御し、3直
進軸X,Y,Zおよび1回転軸θを同時もしくは逐次制
御して被加工材1の自由曲面のELID研削加工を行
う。また、導電性砥石2と被加工材1との接触を検出す
るAEセンサを有する接触検出手段(図示せず)を備
え、この接触検出手段により、電気加工手段のON−O
FF制御を行い、導電性砥石2と被加工材1との接触に
連動して電気加工手段をON−OFF制御するようにな
っている。
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更でき
ることは勿論である。
ル14でワークを水平面内ではY方向のみに移動させ、
X・Zテーブル12で砥石を鉛直面内でX,Z方向に移
動させるので、X方向への張出しがなく設置面積を小さ
くできる。また、ねじれ防止ガイド10で砥石取付ヘッ
ド8のX軸まわり及びZ軸まわりのねじれを防止するの
で、X・Zテーブル12との協働で砥石取付ヘッド8を
案内しながら、そのたわみ等の変位を小さくできる。更
に、砥石取付ヘッド8がスピンドル6の回転軸CをZ軸
方向とY軸方向に着脱自在に取り付けるようになってい
るので、砥石取付ヘッドを脱着するだけで、2方向の砥
石回転に対応でき、砥石駆動機構の複雑・大型化を回避
することができる。
でX軸まわり及びZ軸まわりのねじれを防止し、かつX
・Zテーブル12でX軸方向及びZ軸方向に数値制御す
るので、砥石取付ヘッドの変位を小さくでき、X軸及び
Z軸を高精度に数値制御できる。更に、X・Z取付面6
aとX・Y取付面6bを単に反対にして砥石取付ヘッド
8に取付けるだけで、スピンドル6の回転軸CをY軸方
向とZ軸方向の2方向の砥石回転に対応でき、かつ砥石
駆動機構を小型化できる。更にまた、非接触で電極を電
解する電解ドレッシングと、接触させる放電ツルーイン
グの両方が適用でき、電極の高精度ツルーイングと、加
工しながらのELID研削が可能となる。従って、硬質
脆性材料や超硬金属等であっても高精度かつ高能率で加
工できる。
は、工具を取り付ける取付ヘッドのたわみ等の変位が少
なく、2方向の砥石回転に対応でき、かつ設置面積を小
さく装置を小型化することができ、これにより硬質脆性
材料や超硬金属等であっても高精度かつ高能率で加工で
きる、等の優れた効果を有する。
図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 被加工材(1)を取付け鉛直なB軸を中
心に数値制御で回転駆動するθテーブル(4)と、導電
性砥石(2)を取付けその軸心を中心に回転駆動するス
ピンドル(6)と、スピンドルの回転軸CをB軸に平行
なZ軸方向とB軸に水平に直交するY軸方向に着脱自在
に取り付ける砥石取付ヘッド(8)と、砥石取付ヘッド
のX軸まわり及びZ軸まわりのねじれを防止するねじれ
防止ガイド(10)と、砥石取付ヘッドをX軸方向及び
Z軸方向に数値制御で直動するX・Zテーブル(12)
と、θテーブルをX−Z面に水平に直交するY軸方向に
数値制御で直動するYテーブル(14)と、電極及び/
又は被加工材を電気的に加工する電気加工手段と、を備
えたことを特徴とする卓上4軸鏡面加工装置。 - 【請求項2】 前記ねじれ防止ガイド(10)は、砥石
取付ヘッド(8)をX軸方向に案内する平行な2軸ロッ
ドガイド(11a)と、該2軸ロッドガイドの両端を支
持する両端支持ブロック(11b)と、両端支持ブロッ
クをZ軸方向に案内する平行な2軸ロッドガイド(11
c)とからなる、ことを特徴とする請求項1記載の卓上
4軸鏡面加工装置。 - 【請求項3】 前記スピンドル(6)は、X−Z面に平
行なX・Z取付面(6a)と、X−Y面に平行なX・Y
取付面(6b)とを有し、X・Z取付面とX・Y取付面
は互いに反対に砥石取付ヘッド(8)に取付可能に構成
されている、ことを特徴とする請求項1記載の卓上4軸
鏡面加工装置。 - 【請求項4】 前記電気加工手段は、砥石を回転給電体
を介して陽極とし、前記電極を陰極とする電力供給手段
(16)と、前記砥石と電極間に導電性加工液を供給す
る加工液供給手段(18)とからなり、前記電極を砥石
に接触もしくは非接触で、被加工材を加工しながらもし
くは間欠的に、電極を加工する、ことを特徴とする請求
項1記載の卓上4軸鏡面加工装置。 - 【請求項5】 θテーブル、X・Zテーブル、Yテーブ
ルを数値制御する数値制御装置(20)とを備え、3直
進軸(X,Y,Z)および1回転軸(θ)の同時もしく
は逐次制御により、被加工材の自由曲面のELID研削
加工を行うことを特徴とする請求項1記載の卓上4軸鏡
面加工装置。 - 【請求項6】 前記導電性砥石(2)は、導電性粉末と
非導電性粉末を焼結もしくはメッキにより固化すること
を特徴とする請求項1に記載の卓上4軸鏡面加工装置。 - 【請求項7】 前記導電性砥石(2)は、底面、外周
面、エッジ部を有する回転体とし、これらの部位の全
て、もしくはいずれか1つ以上の部位により、被加工材
を加工することを特徴とする請求項1記載の卓上4軸鏡
面加工装置。 - 【請求項8】 前記被加工材(1)は導電性材料からな
り、かつ前記導電性砥石と電気的に絶縁され、加工中に
前記電極と接触することを特徴とする請求項1記載の卓
上4軸鏡面加工装置。 - 【請求項9】 導電性砥石(2)と被加工材(1)との
接触を検出するAEセンサもしくは前記導電性材料から
なる被加工材と前記導電性砥石との間に電圧を印加して
その接触による電位差・電流変化を検知する接触検出手
段を備え、該接触検出手段により、前記電気加工手段の
ON−OFF制御を行うことを特徴とする請求項1記載
の卓上4軸鏡面加工装置。
Priority Applications (4)
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JP30397699A JP4215228B2 (ja) | 1999-10-26 | 1999-10-26 | 卓上4軸鏡面加工装置 |
TW089122030A TW522072B (en) | 1999-10-26 | 2000-10-20 | 4-axis bench apparatus for maching mirror finished surface |
SG200006109A SG90187A1 (en) | 1999-10-26 | 2000-10-24 | Desk-top 4-axis apparatus for processing mirror surface |
KR1020000062833A KR100769002B1 (ko) | 1999-10-26 | 2000-10-25 | 탁상 4축 경면 가공장치 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30397699A JP4215228B2 (ja) | 1999-10-26 | 1999-10-26 | 卓上4軸鏡面加工装置 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001121397A true JP2001121397A (ja) | 2001-05-08 |
JP4215228B2 JP4215228B2 (ja) | 2009-01-28 |
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JP30397699A Expired - Fee Related JP4215228B2 (ja) | 1999-10-26 | 1999-10-26 | 卓上4軸鏡面加工装置 |
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KR (1) | KR100769002B1 (ja) |
SG (1) | SG90187A1 (ja) |
TW (1) | TW522072B (ja) |
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