JP2001315034A

JP2001315034A - 自由曲面精密加工ツール

Info

Publication number: JP2001315034A
Application number: JP2000134427A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Omori; 整大森; Hidenori Yamaki; 英教山木
Original assignee: Ikegami Mold & Die Manufacturing; RIKEN Institute of Physical and Chemical Research; Ikegami Mold Engineering Co Ltd
Current assignee: Ikegami Mold & Die Manufacturing; RIKEN Institute of Physical and Chemical Research; Ikegami Mold Engineering Co Ltd
Priority date: 2000-05-08
Filing date: 2000-05-08
Publication date: 2001-11-13
Anticipated expiration: 2020-05-08
Also published as: JP3896411B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ツール加工部の接触面を軸心からの一定位置
・範囲に限定することにより定周速・定駆動トルクを得
ることができ、同時に加工位置の精度向上および加工ツ
ール接触面の形状精度維持ができ、これにより汎用性の
ある３軸ＮＣ加工装置を用いて自由曲面を効率よく、精
密加工できる自由曲面精密加工ツールを提供する。【解決手段】回転軸まわりの回転により下端部が接触
して被加工面を精密加工する自由曲面精密加工ツールで
あって、少なくとも下方に円環状円弧凸面加工部１３を
有する円錐台状工具１２と、円環状円弧凸面の最下点と
断面円弧の中心とを通る鉛直線Ｚと、直近にある円錐台
形部の側線がほぼ平行になるように傾けられた回転軸Ｎ
で円錐台状工具と工具軸を支持する軸受１４とを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下端部に円環状円
弧凸面加工部を有し自由曲面を精密加工するための自由
曲面精密加工ツールに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１２は、従来の自由曲面加工ツールに
よる自由曲面の加工を模式的に示している。従来の自由
曲面加工ツール１は、例えばボールノーズ砥石またはボ
ールエンドミルであり、下端部に球面状の加工面を有
し、軸心ｚを中心に回転するようになっている。自由曲
面２は、例えばモールド成形用金型、非球面レンズ、等
であり、自由曲面加工ツール１をその軸心ｚを中心に高
速回転させながら、その下端部を自由曲面２に沿って相
対的に移動させて自由曲面２を加工（研削または切削）
する。このような加工を繰り返すことにより、金型、非
球面レンズ、等の自由曲面を加工ツール１で自由に加工
することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した自由曲面加工
ツール１は、その軸心ｚを中心に回転するため、軸心
（半径０）の位置では、加工面の周速がゼロ（０）とな
るため、３軸（Ｘ−Ｙ−Ｚ）のＮＣ加工装置を用いて
も、軸心（半径０）の位置が死点となりこの位置では良
好な加工ができない問題点がある。そのため、従来は、
自由曲面加工ツール１を４〜５軸を有する多軸ＮＣ加工
装置に取り付け、自由曲面がＺ軸に垂直になる部分（例
えばＡ部）を加工する際には、加工ツール１の軸心ｚが
Ｚ軸に対して適当な角度を有するようにプログラムを作
成していた。しかし、かかるプログラムの作成は複雑・
困難であるばかりでなく、軸数の増加は一方で誤差の増
大をきたすので、精密加工（高精度・高品位加工）がで
きる４軸以上の多軸ＮＣ加工装置は、高価であり、汎用
性に乏しい問題点があった。

【０００４】次に、自由曲面加工ツールにより精密加工
を行う場合について説明する。図１３は加工部分の図解
であり、理解しやすいように多少拡大して描かれてい
る。切り込み量ｃ（加工深さ）が大きい場合（Ａ）は送
り方向ｙ（ツール移動方向）が鉛直方向でない限り、送
り量ｄ（ツール移動量）の大小に拘わらず接触面ｅは広
がり、主加工部分は軸心ｚより離れた位置になるので、
上述の問題は発生しない。しかし、切り込み量ｃが小さ
い場合（Ｂ）、即ち、精密加工においては接触面ｅが狭
まり、主加工部分が軸心ｚに近づく上述の問題が発生す
る。更に、接触面ｅが狭まると同時に接触面ｅの軸心か
らの距離（回転半径）の大小により周速および必要駆動
トルクが大きく変動することになり、加工面の表面粗度
のむら、びびり（振動による）、加工精度の低下をきた
す問題がある。

【０００５】一方、接触面ｅの狭まりは加工される自由
曲面の特性により、加工ツールの接触位置の局部的集中
や偏りをきたし、加工機能（切れ味）の低下部、接触摩
耗による変形部が局所に集中し、被加工面にその変形を
逆転写したり、表面を荒らしたりすることになる。研削
加工では砥石の適切な摩耗により良好な研削が維持され
ているのであるから、摩耗による変形の修正（ツルーイ
ング、ドレッシング）および加工機能の回復のため、常
時、高精度の修正が不可欠となる。また、正確な加工位
置であるためには、加工ツールの消耗量を設定し、プロ
グラム補正する必要がある。そのため、小刻みな強制的
修正が不可欠となり、球面部の大部分がその修正により
無駄に消費されてしまうのである。

【０００６】図１３（Ｃ），（Ｄ）は加工軌跡に垂直な
断面を示している。ピックフィードｇを小さくするか、
加工ツールの球面半径を大きくするかして、カブス量ｈ
の微小化または除去を図らなければならないのである
が、加工ツールの球面半径はツール干渉による加工曲面
への傷付けを避けることから、自由曲面中にある最小負
（凹）曲面の曲率以下でなければならないので、加工時
間は増大するものの、ピックフィードｇを半ピッチずら
したり小さくする手段を選択さぜるをえない問題があ
る。また、加工ツールの球面半径を小さくすることによ
り、加工位置の精度を向上させることはできるが、反
面、上述の如く加工時間が増大する問題がある。

【０００７】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。即ち、本発明の目的は、ツール
加工部の接触面を軸心からの一定位置・範囲に限定する
ことにより定周速・定駆動トルクを得ることができ、同
時に加工位置の精度向上および加工ツール接触面の形状
精度維持ができ、これにより汎用性のある３軸ＮＣ加工
装置を用いて自由曲面を効率よく、精密加工できる自由
曲面精密加工ツールを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、回転軸
まわりの回転により下端部が接触して被加工面を精密加
工する自由曲面精密加工ツールであって、少なくとも下
方に円環状円弧凸面加工部（１３）を有する円錐台状工
具（１２）と、該円環状円弧凸面の最下点と断面円弧の
中心とを通る鉛直線Ｚと、直近にある円錐台形部の側線
がほぼ平行になるように傾けられた回転軸Ｎで円錐台状
工具と工具軸を支持する軸受（１４）とを有する、こと
を特徴とする自由曲面精密加工ツールが提供される。

【０００９】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
円錐台状工具（１２）は、前記工具軸と軸受に支持され
その回転軸を軸心とする円錐台形部（１３ｂ）と、該台
形部の下方に設けられた円環状円弧凸面加工部（１３
ａ）とからなる。また前記円環状円弧凸面加工部（１
３）は、砥石もしくは刃物からなる。砥石は、その結合
材に金属を含む、ことが好ましい。上記本発明の構成に
よれば、自由曲面精密加工ツールが下方に円環状円弧凸
面加工部を有する円錐台状工具と、鉛直線に対し傾きを
もつ回転軸で円錐台状工具と工具軸を支持する軸受とを
有しているので、被加工面に接触する工具の加工面は円
錐台状工具（１２）の円環状円弧凸面（１３ａ）の最下
部に限定され、この部分は円錐台状工具の軸心Ｎから遠
く狭い部分の外径部に位置するため周速・駆動トルクが
ほぼ一定し、良好な精密加工ができる。また、円環状円
弧凸面（１３）の垂直断面下方円弧半径を小さくし、加
工位置の精度を高めることができると同時に、円錐台状
工具の回転軸Ｎを傾けることにより円環状円弧凸面の前
面投影輪郭（Ｙ軸方向投影）が横楕円となり、ピックフ
ィードを大きくすることができ、加工時間を短縮でき
る。このことにより、汎用性のある３軸ＮＣ加工装置を
用いて、自由曲面を効率よく、精密加工することができ
る。

【００１０】さらに円環状曲面加工部（１３）の最下点
と垂直断面下方円弧の中心とを通る鉛直線Ｚと、直近に
ある円錐台形部の側線がほぼ平行になるように傾けられ
ているので、加工部の摩耗および修正による消耗が鉛直
線に沿って進行し、最下点の水平方向位置は近似的に変
わらない。また、鉛直方向の消耗量も周速、駆動トル
ク、時間の摩耗特性から容易に算出できることから、加
工位置の制御プログラムの補正はＺ軸についてのみ行え
ばよく、しかも、平易に行える。このことにより、円錐
台状工具の材料効率よい使用および自由曲面精密加工の
３軸ＮＣ制御プログラムの作成が平易にできる。

【００１１】また、精密加工ではツール加工部の接触面
が小さいことから、加工に有効・最小なツール加工部で
あればよく、ツール加工部の薄肉化により、材料節約お
よび該加工部の高精度管理ができる。しかしながら、反
面、振動発生の主原因である剛性不足をきたすことにな
る。この課題を解決するため、円環状円弧凸面加工部
（１３）の内外側に直接、加工に関わらない結合材もし
くは被加工面を損傷せず、容易に摩耗する材料からなる
非加工部を設け、剛性補強を図ったものである。かかる
構造の円錐台状工具により、振動発生を防止するのみな
らず、自由曲面精密加工の更なる精度向上が図れる。

【００１２】また、前記円錐台状工具（１２）を回転軸
周りに回転させる駆動手段を有する。この円錐台状工具
の駆動手段は、直結したタービン又はモータ、もしく
は、ギヤ、フリクションホイル、フレキシブルジョイン
ト、流体継手、等の軸角度変換継手を介して駆動力が伝
達されるタービン、モータ、又は外部駆動軸からなる。
この構成により、被加工材と該加工ツールとの干渉もな
く、円錐台状工具の回転軸を設定された傾斜角に固定で
き、一つの制御軸が省略される。従って、汎用性のある
３軸ＮＣ加工装置の使用を確実にするものである。

【００１３】更に、円錐台状工具の円環状円弧凸面加工
部を修正する修正手段を有する。この修正手段は、砥石
もしくは、電解または放電手段、又はこれらの複合手段
からなることが好ましい。また、前記修正手段は、被加
工材の加工と同時に機能するのがよい。この構成によ
り、砥石、電解、放電等の修正手段により、好ましくは
被加工材の加工と同時に円環状円弧凸面加工部を修正す
ることができ、精密加工を長時間継続することができ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付して重複した説明を省略す
る。図１は、本発明による自由曲面精密加工ツールの第
１実施形態を示す図である。本発明の自由曲面精密加工
ツール１０は、回転軸Ｎまわりの回転により下端部が接
触して被加工面２（図１２参照）を加工するようになっ
ている。なお、以下の実施形態では、被加工面２が自由
曲面精密加工ツール１０の下方に位置し、この自由曲面
精密加工ツール１０の下端部で加工する場合について説
明するが、本発明はこれに限定されず、自由曲面精密加
工ツール１０の水平または上向きに用いてその水平端部
または上端部で加工する場合にもそのまま適用すること
ができる。

【００１５】図１に示すように本発明の自由曲面精密加
工ツール１０は、円錐台状工具１２と工具軸１２ａと軸
受１４とを有している。円錐台状工具１２は、少なくと
も下方に円環状円弧凸面加工部１３ａを有する。また、
軸受１４は、円環状円弧凸面加工部１３ａの最下点と断
面下方円弧の中心Ｏを通る鉛直な線Ｚに傾きを持つ回転
軸Ｎで円錐台状工具１２を回転可能に支持している。な
お、この図で１１は、ツール本体であり、ＮＣ加工装置
のヘッド（図示せず）に取付けられ、その軸心ｚを中心
に回動できるようになっている。

【００１６】更に、この図において、円錐台状工具１２
は、軸受１４に支持され、その回転軸Ｎを軸心とする円
錐台筒部１３ｂと、円錐台筒部１３ｂの下方に設けられ
た円環状円弧凸面加工部１３ａとからなる。線Ｚは、円
環状円弧凸面加工部１３ａの修正による加工位置の水平
方向狂いを防ぐため、３軸の鉛直軸であるＺ軸と一致さ
せることが好ましい。また、金型のキャビティ等の実際
の加工では、自由曲面精密加工ツール１０を軸心ｚまわ
りに回動させてツール本体１１および円錐台状工具１２
の干渉を防ぐため、軸心ｚと線Ｚは一致させるか、また
は近距離に位置することが好ましい。

【００１７】円環状円弧凸面加工部１３ａは、砥石もし
くは刃物からなるのがよい。円環状円弧凸面加工部１３
ａが砥石である場合には、その結合材に金属を含むこと
が好ましい。この構成により、円環状円弧凸面加工部１
３ａで電解ドレッシング加工を行うことができ、精密加
工を能率よく行うことができる。軸受１４は、ボールベ
アリング、ローラベアリング、ニードルベアリング、ジ
ャーナルベアリング等が用いられ、円錐台状工具１２を
回転軸Ｎを中心に精度よく回転させるようになってい
る。

【００１８】図１において、本発明の自由曲面精密加工
ツール１０は、円錐台状工具１２を回転軸Ｎの周りに回
転させる駆動手段１６を有している。この駆動手段１６
は、この実施形態では、工具軸１２ａに取付けられた遠
心タービン１６Ａであり、ツール本体１１の導通孔１１
ａから供給される切削液３によりタービン１６Ａを駆動
するようになっている。タービン１６Ａを通過した切削
液３は、工具軸１２ａの中心孔から円環状円弧凸面加工
部１３ａの表面へ供給される。

【００１９】なお、本発明の駆動手段１６は、かかる遠
心タービンに限定されず、別の形式のタービン又はモー
タもしくは、ギヤ、フリクションホイル、フレキシブル
ジョイント、流体継手等の軸角度変換継手および変速機
構を介して、駆動力が伝達されるタービン、モータ又は
外部駆動軸であってもよい。

【００２０】更に、本発明の自由曲面精密加工ツール１
０は、円錐台状工具１２の円環状円弧凸面加工部１３ａ
を修正する修正手段２０を有する。この修正手段２０
は、電極２１および印加装置２２からなる。電極２１
は、円環状円弧凸面加工部１３ａと隙間を隔てて対向す
る円環状円弧凹面２１ａを有し、その間に導電性液（切
削液３）を流すようになっている。また、印加装置２２
は円環状円弧凸面加工部１３ａと電極２１との間に電圧
を印加するようになっている。なお、図１における印加
装置２２は、ツール本体１１の内部を通して、円環状円
弧凸面加工部１３ａと電極２１に電気的に接続し、絶縁
部２４で絶縁している。

【００２１】この構成により、導電性砥石１３ａにより
被加工面を研削しながら同時に導電性砥石１３ａの表面
を電解ドレッシングにより修正することができる。な
お、本発明の修正手段２０は、かかる構成に限定され
ず、修正手段２０を砥石もしくは、電解または放電手
段、又はこれらの複合手段としてもよい。また、本発明
の構成によれば、加工工具の回転軸Ｎの傾きとＸ-Ｙ-Ｚ
軸の方向により、加工前面投影輪郭線の見かけ半径を自
在に変えることもできる。

【００２２】図２は、本発明の自由曲面精密加工ツール
の第２実施形態図である。この例では、円錐台状工具１
２を回転軸Ｎの周りに回転させる駆動手段１６は、外部
駆動軸１６Ｂとフレキシブルジョイント１７Ａとの組合
せからなる。その他の基本構成は図１と同様である。

【００２３】図３は、本発明の自由曲面精密加工ツール
の第３実施形態図である。この例では、駆動手段１６
は、直流モータ１６Ｃと傘歯車１７Ｂとの組合せからな
る。その他の基本構成は図１と同様である。

【００２４】図４は、本発明の自由曲面精密加工ツール
の第４実施形態図である。この例では、駆動手段１６
は、外部駆動軸１６Ｂと傘歯車１７Ｃとの組合せからな
る。その他の基本構成は図１と同様である。

【００２５】図５は、本発明の自由曲面精密加工ツール
の第５実施形態図である。この例では、駆動手段１６
は、外部駆動軸１６Ｂと流体継手１７Ｄとの組合せから
なる。その他の基本構成は図１と同様である。

【００２６】図６は、本発明の自由曲面精密加工ツール
の第６実施形態図である。この例の円錐台形工具１２で
は、円環状円弧凸面加工部１３ａと円錐台形部１３ｂの
内側に直接、加工に関わらない非加工部１３ｃが補強材
として設けられている。

【００２７】図７は、本発明の自由曲面精密加工ツール
の第７実施形態図である。この例の円錐台形工具１２で
は、図６と同様に円環状円弧凸面加工部１３ａと円錐台
形部１３ｂの内側に直接、加工に関わらない非加工部１
３ｃが補強材として設けられている。図６とは、円錐台
形部１３ｂと非加工部１３ｃの断面形状が相違する。

【００２８】図８は、本発明の自由曲面精密加工ツール
の第８実施形態図である。この例の円錐台形工具１２で
は、円環状円弧凸面加工部１３ａと円錐台形部１３ｂの
外側に直接、加工に関わらない非加工部１３ｃが補強材
として設けられている。

【００２９】図９は、本発明の自由曲面精密加工ツール
の第９実施形態図である。この例の円錐台形工具１２で
は、図８と同様に円環状円弧凸面加工部１３ａと円錐台
形部１３ｂの外側に直接、加工に関わらない非加工部１
３ｃが補強材として設けられている。図８とは、円錐台
形部１３ｂと非加工部１３ｃの断面形状が相違する。

【００３０】図１０は、本発明の自由曲面精密加工ツー
ルの第１０実施形態図である。この例の円錐台形工具１
２では、円環状円弧凸面加工部１３ａと円錐台形部１３
ｂの内外側に直接、加工に関わらない非加工部１３ｃが
補強材として設けられている。

【００３１】図１１は、本発明の自由曲面精密加工ツー
ルの第１１実施形態図である。この例の円錐台形工具１
２では、図１０と同様に円環状円弧凸面加工部１３ａと
円錐台形部１３ｂの内外側に直接、加工に関わらない非
加工部１３ｃが補強材として設けられている。図１０と
は、円錐台形部１３ｂと非加工部１３ｃの断面形状が相
違する。

【００３２】上述した本発明の構成によれば、被加工面
に接触する工具の加工面は円錐台状工具１２の円環状円
弧凸面１３ａの最下部に限定され、この部分は円錐台状
工具の軸心Ｎから遠く狭い部分の外径部に位置するため
周速・駆動トルクがほぼ一定し、良好な精密加工ができ
る。

【００３３】また、円環状円弧凸面１３の垂直断面下方
円弧半径を小さくし、加工位置の精度を高めることがで
きると同時に、円錐台状工具の回転軸Ｎを傾けることに
より円環状円弧凸面の前面投影輪郭（Ｙ軸方向投影）が
横楕円となり、ピックフィードを大きくすることがで
き、加工時間を短縮できる。このことにより、汎用性の
ある３軸ＮＣ加工装置を用いて、自由曲面を効率よく、
精密加工することができる。

【００３４】さらに円環状曲面加工部１３の最下点と垂
直断面下方円弧の中心とを通る鉛直線Ｚと、直近にある
円錐台形部の側線がほぼ平行になるように傾けられてい
るので、加工部の摩耗および修正による消耗が鉛直線に
沿って進行し、最下点の水平方向位置は近似的に変わら
ない。また、鉛直方向の消耗量も周速、駆動トルク、時
間の摩耗特性から容易に算出できることから、加工位置
の制御プログラムの補正はＺ軸についてのみ行えばよ
く、しかも、平易に行える。このことにより、円錐台状
工具の材料効率よい使用および自由曲面精密加工の３軸
ＮＣ制御プログラムの作成が平易にできる。

【００３５】また、円環状円弧凸面加工部１３の内外側
に直接、加工に関わらない結合材もしくは被加工面を損
傷せず、容易に摩耗する材料からなる非加工部を設け、
剛性補強を図った構造の円錐台状工具により、振動発生
を防止するのみならず、自由曲面精密加工の更なる精度
向上が図れる。

【００３６】また、種々の円錐台状工具の駆動手段によ
り、被加工材と加工ツールとの干渉もなく、円錐台状工
具の回転軸を設定された傾斜角に固定でき、一つの制御
軸が省略される。従って、汎用性のある３軸ＮＣ加工装
置の使用を確実にするものである。

【００３７】更に、円錐台状工具の円環状円弧凸面加工
部を修正する修正手段を有する構成により、砥石、電
解、放電等の修正手段により、好ましくは被加工材の加
工と同時に円環状円弧凸面加工部を修正することがで
き、精密加工を長時間継続することができる。

【００３８】なお、本発明は上述した実施形態及び実施
例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更できることは勿論である。

【００３９】

【発明の効果】上述したように本発明は、高精度、高品
位な加工、すなわち精密加工における諸問題を解決する
ために、（１）加工周速とトルク、（２）加工工具の整
形、（３）加工位置の精度、の３つの観点をもって創案
されたものである。

【００４０】すなわち本発明により以下の効果が得られ
る。（１）軸心における周速が０となる球状工具の欠点が、
本発明の構成により解決される。（２）球状工具の加工位置（接触角）の相違により回転
半径は相違し、周速・トルクが大きく変動する問題が、
解決される。（３）切り込み量が小さい場合、自由曲面の形状的特性
により発生する球状工具の加工位置の偏り、不確実性の
問題が、本発明の構成により解決される。（４）加工工具の消耗の方向付けと計量を可能にし、加
工位置の精度を高めるプログラム補正作業が単純化され
る。（５）加工工具の加工部の最小化、位置限定により、加
工工具の修正作業の敏速性と精度を高め、よりＥＬＩＤ
研削の効果が発揮できる。（６）加工工具の回転軸の傾きとＸ-Ｙ-Ｚ軸の方向によ
り、加工前面投影輪郭線の見かけ半径を自在に変えるこ
とができる。すなわち加工工具の回転軸ｚをＺ軸回りに
旋回する制御軸を追加することにより、加工進行中に自
由凹曲面の曲率に対応して、加工工具のＹ軸方向投影曲
率を自在に変え、ピックフィードの調節、加工工具の干
渉を防ぐ効果を得ることができる。このことは加工前に
設定した加工工具を終了まで一貫して使用でき、加工工
具の取り替えなど、加工工程の断点における誤差発生を
防止することができる。（７）加工工具の２ピース化、内外面の補強、サンドイ
ッチ構造などの本発明の構成により、工具加工部の薄肉
化ができ、高価な研削材の節約と同時に精密な加工が可
能となる。（８）加工工具の回転軸が加工のために１つのみであ
り、駆動力を傾きを有する回転軸に伝達する種々の機構
を選択できる。

【００４１】従って、本発明の自由曲面精密加工ツール
は、ツール加工部の接触面を軸心からの一定位置・範囲
に限定することにより定周速・定駆動トルクを得ること
ができ、同時に加工位置の精度向上および加工ツール接
触面の形状精度維持ができ、これにより汎用性のある３
軸ＮＣ加工装置を用いて自由曲面を効率よく、精密加工
できる、等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による自由曲面精密加工ツールの第１実
施形態を示す図である。

【図２】本発明の自由曲面精密加工ツールの第２実施形
態図である。

【図３】本発明の自由曲面精密加工ツールの第３実施形
態図である。

【図４】本発明の自由曲面精密加工ツールの第４実施形
態図である。

【図５】本発明の自由曲面精密加工ツールの第５実施形
態図である。

【図６】本発明の自由曲面精密加工ツールの第６実施形
態図である。

【図７】本発明の自由曲面精密加工ツールの第７実施形
態図である。

【図８】本発明の自由曲面精密加工ツールの第８実施形
態図である。

【図９】本発明の自由曲面精密加工ツールの第９実施形
態図である。

【図１０】本発明の自由曲面精密加工ツールの第１０実
施形態図である。

【図１１】本発明の自由曲面精密加工ツールの第１１実
施形態図である。

【図１２】従来の自由曲面加工ツールによる自由曲面加
工を模式図である。

【図１３】図１２の加工部分の説明図である。

【符号の説明】

１自由曲面加工ツール２自由曲面３切削液１０自由曲面精密加工ツール１１ツール本体１１ａ導通孔１２円錐台形工具１３，１３ａ円環状円弧凸面加工部１３ｂ円錐台筒部（円錐台形部）１３ｃ補強材１４軸受１６駆動手段１６Ａタービン１６Ｂ外部駆動軸１６Ｃモータ１７Ａフレキシブルジョイント１７Ｂ内歯車列１７Ｃ傘歯車列１７Ｄ流体継手１８変速機構２０修正手段２１電極２１ａ電極の球面状内面部２２印加装置２４絶縁部２５シールパッキン２６ベアリングｃ切り込み量ｄ送り量ｅ接触面ｇピックヒィードｈカブス量ｙ送り方向Ｎ回転軸Ｘ，Ｙ水平方向軸（直角座標系における）Ｚ鉛直軸ｚ自由曲面加工ツールの軸心Ｏ円弧の中心Ｒ円弧の半径

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山木英教埼玉県久喜市南５−５−30 池上金型工業株式会社内Ｆターム(参考） 3C047 AA13 AA16 AA25 AA26 3C048 BB14 3C049 AA04 AA09 AA19 CB01 3C059 AA02 AB01 HA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸まわりの回転により下端部が接触
して被加工面を精密加工する自由曲面精密加工ツールで
あって、少なくとも下方に円環状円弧凸面加工部（１３）を有す
る円錐台状工具（１２）と、該円環状円弧凸面の最下点
と断面円弧の中心とを通る鉛直線Ｚと、直近にある円錐
台形部の側線がほぼ平行になるように傾けられた回転軸
Ｎで円錐台状工具と工具軸を支持する軸受（１４）とを
有する、ことを特徴とする自由曲面精密加工ツール。
【請求項２】前記円錐台状工具（１２）は、前記工具
軸と軸受に支持されその回転軸Ｎを軸心とする円錐台形
部（１３ｂ）と、該台形部の下方に設けられた円環状円
弧凸面加工部（１３ａ）とからなり、該加工部の消耗が
鉛直線に沿って進行し、最下点の水平方向位置の狂いが
生じない、ことを特徴とする請求項１に記載の自由曲面
精密加工ツール。
【請求項３】前記円環状円弧凸面加工部（１３）は、
砥石もしくは刃物からなる、ことを特徴とする請求項１
記載の自由曲面精密加工ツール。
【請求項４】前記砥石は、その結合材に金属を含む、
ことを特徴とする請求項３記載の自由曲面精密加工ツー
ル。
【請求項５】前記円環状円弧凸面加工部（１３）の内
外側に直接、加工に関わらない非加工部を設けた、こと
を特徴とする請求項１記載の自由曲面精密加工ツール。
【請求項６】前記非加工部は、結合材もしくは被加工
面を損傷せず、容易に摩耗する材料からなる、ことを特
徴とする請求項５記載の自由曲面精密加工ツール。
【請求項７】前記円錐台状工具（１２）を回転軸周り
に回転させる駆動手段（１６）を有する、ことを特徴と
する請求項１記載の自由曲面精密加工ツール。
【請求項８】前記円錐台状工具の駆動手段（１６）
は、直結したタービン又はモータ、もしくは、ギヤ、フ
リクションホイル、フレキシブルジョイント、流体継手
等の軸角度変換継手を介して駆動力が伝達されるタービ
ン、モータ又は外部駆動軸からなる、ことを特徴とする
請求項７記載の自由曲面精密加工ツール。
【請求項９】更に、円錐台状工具の円環状曲面加工部
（１３ａ）を修正する修正手段を有する、ことを特徴と
する請求項１記載の自由曲面精密加工ツール。
【請求項１０】前記修正手段は、砥石もしくは、電解
または放電手段、又はこれらの複合手段からなる、こと
を特徴とする請求項９記載の自由曲面精密加工ツール。
【請求項１１】前記修正手段は、被加工材の加工と同
時に機能する、ことを特徴とする請求項９記載の自由曲
面精密加工ツール。