專利名稱：加工裝置及加工方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于將軸對稱形狀、非軸對稱形狀、自由曲面形狀等加工形狀形 成于被加工物上的加工裝置及加工方法。
背景技術：
近年來，隨著光學儀器的小型化、高性能化、大容量化的趨勢，使用于光學儀器的 光學元件的小曲率化、小徑化、高精度化、復雜形狀化不斷發(fā)展。在這種趨勢中，存在球面形 狀或非球面形狀的凹面或凸面陣列狀配置的光學元件。這種凹面等加工形狀陣列狀配置的 光學元件中，各加工形狀的形狀精度自然不必說，其位置精度也對光學元件的性能有很大影響。例如日本專利特開2000-246614號公報中公開有用于制作加工形狀陣列狀配置 的光學元件、用于成形該光學元件的模具、及用于成形該模具的主模具的現(xiàn)有的加工裝置。 圖5表示日本專利特開2000-246614號公報中公開的現(xiàn)有的加工裝置。圖5所示的現(xiàn)有的加工裝置是形成以偏移于被加工物1的中心0的位置0’為旋 轉中心的旋轉曲面的裝置。該加工裝置包括使被加工物1以中心0為中心旋轉的旋轉驅 動軸(C軸)2 ；使加工工具3的前端部3a相對于被加工物1沿相互垂直的3軸方向直進的 3軸直進式驅動軸(X軸、Y軸、Z軸)；以及數(shù)值控制3軸直進式驅動軸及單軸旋轉驅動軸2 的NC控制裝置4。接著，該加工裝置以追隨以旋轉驅動軸2的旋轉中心(被加工物1的旋 轉中心)0為中心旋轉的偏移位置0’的方式使加工工具3的前端部3a旋轉，并通過NC控 制裝置4數(shù)值控制偏移位置0’與加工工具3的前端部3a的相對位置。通過該操作，形成 以偏移位置0’為旋轉中心的旋轉曲面?？墒?，上述現(xiàn)有的加工裝置中存在以下問題(1)旋轉曲面的配置受限制，(2)旋 轉曲面的形狀精度產生偏差，還有(3)旋轉曲面的位置精度也產生偏差。以下，對于這些問 題進行說明。(1)旋轉曲面的配置受加工設備的制約及精度的制約的限制。首先，對于加工設備 的制約對旋轉曲面的配置的限制進行說明。上述現(xiàn)有的加工裝置在遠離旋轉中心0的偏移 位置0’形成旋轉曲面時，以追隨以旋轉中心0為中心旋轉的偏移位置0’的方式使加工工 具3的前端部3a旋轉。因此，直線驅動軸需要偏移位置0’旋轉軌跡的直徑大小以上的工 作區(qū)域，也就是說，需要從旋轉中心0到偏移位置0’的距離的2倍以上的工作區(qū)域。因此， 在現(xiàn)有的加工裝置中，只能在從旋轉中心0到直線驅動軸的工作區(qū)域一半以下的區(qū)域內配 置旋轉曲面。接著，對于精度的制約對旋轉曲面的配置的限制進行說明。上述現(xiàn)有的加工裝置 在遠離旋轉中心0的偏移位置0’形成旋轉曲面時，以追隨以旋轉中心0為中心旋轉的偏移 位置0’的方式使加工工具3的前端部3a旋轉。因此，與偏移位置0’遠離旋轉中心0的距 離成正比，直進式驅動軸的移動距離增大，相應地，直進式驅動軸的傳送速度也增加。例如，如圖6所示，在使旋轉驅動軸2以轉速SODnirT1]旋轉，形成以從旋轉中心0分別遠離lmm、5mm、20mm的偏移位置0’為中心的旋轉曲面的情形下，加工工具的移動速度 (直進式驅動軸的傳送速度)分別大致為314 [mm/min]、1570 [mm/min] ,6280 [mm/min]。這 樣，隨著偏移位置0’從旋轉中心0遠離，直進式驅動軸的傳送速度增加。但是，在現(xiàn)有的 超精密加工設備中，從高精度化的觀點出發(fā)，超過1000[mm/min]這樣的傳送速度是不現(xiàn)實 的。因此，在現(xiàn)有的加工裝置中，直進式驅動軸的傳送速度的限度限制了旋轉曲面的配置。作為對策，可以考慮降低旋轉驅動軸的轉速，在直進式驅動軸的傳送速度的限度 內操作直進式驅動軸的方法，但這種方法造成加工時間增加。若加工時間增加，則氣溫和濕 度等的變化、伴隨人員進出設有加工裝置的室內的振動產生影響，加工形狀的高精度化變 得困難。此外，在使用切削工具進行切削加工的情形下，若轉速過低，則工具可能磨損，且隨 著工具的磨損，被加工物的表面特性(表面性質及狀態(tài))有可能變差。(2)上述現(xiàn)有的加工裝置在遠離旋轉中心0的偏移位置0’形成旋轉曲面時，以追 隨以旋轉中心0為中心旋轉的偏移位置0’的方式使加工工具3的前端部3a旋轉。因此， 旋轉曲面不同，加工數(shù)據(jù)和直進式驅動軸的傳送速度不同。此外，隨著從旋轉中心0到偏移 位置0’的距離增加，旋轉驅動軸2的分解節(jié)距的誤差也增加。由于這些，旋轉曲面的形狀 精度產生偏差。(3)如上所述，與偏移位置0’遠離旋轉中心0的距離成正比，直進式驅動軸的移 動距離增大，相應地，直進式驅動軸的傳送速度也增加。因此，偏移位置0’越遠離旋轉中心 0，則直進式驅動軸的追隨越遲緩，旋轉曲面的位置精度變差。此外，由于該追隨遲緩造成的 位置的誤差因偏移位置0’而不同。因此，旋轉曲面的位置精度產生偏差。此外，如上所述， 偏移位置0’越遠離旋轉中心0，則旋轉驅動軸2的分解節(jié)距的誤差增加。因此，該分解節(jié)距 的誤差也是旋轉曲面的位置精度的偏差的原因。

發(fā)明內容
本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)有技術問題而作，其目的在于提供一種能緩和加工形狀的配置 限制，并能提高加工形狀的形狀精度及位置精度的加工裝置及加工方法。為達成上述目的，本發(fā)明的加工裝置包括旋轉軸；上述旋轉軸上的工具安裝面； 安裝于上述工具安裝面上的加工工具；與上述工具安裝面相對的被加工物安裝面；以及使 上述工具安裝面和上述被加工物安裝面朝相互垂直的3軸方向相對移動的3軸直進軸，上 述旋轉軸使上述加工工具旋轉，上述3軸直進軸使加工對象的加工形狀的形成預定區(qū)域的 中心配合上述加工工具的旋轉作圓弧狀移動，并使上述加工工具沿上述加工對象的加工形 狀移動，從而使得上述加工工具在安裝于上述被加工物安裝面的被加工物上形成上述加工 形狀。上述本發(fā)明的加工裝置中，上述旋轉軸和上述3軸直進軸以在安裝于上述被加工 物安裝面的被加工物上形成多個加工形狀的方式動作亦可。上述本發(fā)明的加工裝置還可以具有安裝于上述工具安裝面上并保持上述加工工 具的2軸工作臺。該2軸工作臺也可將上述加工工具的前端定位于上述旋轉軸的軸線上。上述本發(fā)明的加工裝置中，上述3軸直進軸也可在形成加工形狀中，修正上述加 工工具的前端與上述旋轉軸的軸線的位置偏移。此時，上述2軸工作臺也可將上述加工工 具的前端定位于上述旋轉軸的軸線附近。
上述本發(fā)明的加工裝置中，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。上述本發(fā)明的加工裝置中，上述加工工具是切削加工用的工具的情形下，上述旋 轉軸和上述3軸直進軸也可在形成加工對象的加工形狀中，使上述加工工具的前刀面相對 于上述加工對象的加工形狀的形成預定區(qū)域的行進方向的角度一定。上述本發(fā)明的加工裝置中，上述加工工具是切削加工用的工具的情形下，上述旋 轉軸和上述3軸直進軸也可在形成加工對象的加工形狀中，也可使上述加工工具的前刀面 的相對于上述加工對象的加工形狀的形成預定區(qū)域的行進方向的角度變化，使上述加工工 具的與安裝于上述被加工物安裝面的被加工物接觸的部分變化。為達成上述目的，本發(fā)明的加工方法中，控制使安裝有加工工具的工具安裝面旋 轉的旋轉軸的動作及使上述工具安裝面和與上述工具安裝面相對的被加工物安裝面朝相 互垂直的3軸方向相對移動的3軸直進軸的動作，在安裝于上述被加工物安裝面上的被加 工物上形成加工形狀，在使上述加工工具與加工對象的加工形狀的形成預定區(qū)域上的加工 開始位置對位后，使上述加工對象的加工形狀的形成預定區(qū)域的中心配合上述加工工具的 旋轉作圓弧狀移動，并使上述加工工具沿上述加工對象的加工形狀移動。上述本發(fā)明的加工方法中，可在使加工工具與加工對象的加工形狀的形成預定區(qū) 域上的加工開始位置對位后，使上述加工對象的加工形狀的形成預定區(qū)域的中心配合上述 加工工具的旋轉作圓弧狀移動，并使上述加工工具沿上述加工對象的加工形狀移動，通過 重復這一工序，在安裝于上述被加工物安裝面上的被加工物上形成多個加工形狀。上述本發(fā)明的加工方法中，也可在形成加工形狀之前，控制安裝于上述工具安裝 面上并保持上述加工工具的2軸工作臺的動作，使上述加工工具的前端定位于上述旋轉軸 的軸線上。上述本發(fā)明的加工方法中，也可一邊修正上述加工工具的前端與上述旋轉軸的軸 線的位置偏移，一邊在安裝于上述被加工物安裝面的被加工物上形成加工形狀。此時，也可 在形成加工形狀之前，控制安裝于上述工具安裝面上并保持上述加工工具的2軸工作臺的 動作，使上述加工工具的前端定位于上述旋轉軸的軸線附近。上述本發(fā)明的加工方法中，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。上述本發(fā)明的加工方法中，也可在使用切削加工用的工具作為上述加工工具來形 成加工對象的加工形狀中，使上述加工工具的前刀面相對于上述加工對象的加工形狀的形 成預定區(qū)域的行進方向的角度一定。上述本發(fā)明的加工方法中，也可在使用切削加工用的工具作為上述加工工具形成 加工對象的加工形狀中，也可使上述加工工具的前刀面相對于上述加工對象的加工形狀的 形成預定區(qū)域的行進方向的角度變化，使上述加工工具的與安裝于上述被加工物安裝面的 被加工物接觸的部分變化。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式，能緩和加工形狀的配置限制，并可提高加工形狀的形狀 精度及位置精度。因此，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式能實現(xiàn)凹面或凸面陣列狀配置的光學元件、 或用于成形該光學元件的模具及主模具等的高精度化。


圖1A是從側面表示本發(fā)明實施方式的加工裝置的結構的示意圖。圖1B是從上面表示本發(fā)明實施方式的加工裝置的結構的示意圖。圖2是本發(fā)明實施方式的被加工物的加工后的立體圖。圖3是表示本發(fā)明實施方式的加工裝置的加工時的被加工物和車刀(bite)的前 刀面的形態(tài)的圖。圖4是表示本發(fā)明實施方式的加工裝置的加工時的被加工物和車刀的前刀面的 關系的放大圖。圖5是表示現(xiàn)有的加工裝置的結構的立體圖。圖6是為了與本發(fā)明對比，表示現(xiàn)有的加工裝置的旋轉曲面的中心位置與加工工 具的移動速度的關系的說明圖。
具體實施例方式下面，參照附圖來說明本發(fā)明的最佳實施方式。各附圖中，對于相同的構成要素標 注相同符號，并省略重復的說明。如圖1A、圖1B所示，該加工裝置包括旋轉驅動軸11、X軸工作臺12、Y軸工作臺13 和Z軸工作臺14。X軸工作臺12、Y軸工作臺13和Z軸工作臺14構成在相互垂直的3軸 方向上直進的3軸直進式驅動軸。旋轉驅動軸11上，以與其旋轉軸(C軸)垂直的方式設有工具安裝面15。工具安 裝面15上安裝有加工工具。另一方面，Y軸工作臺13上設有被加工物安裝面17。被加工 物安裝面17上安裝有被加工物16。旋轉驅動軸11設于作為在Z軸方向上直進的直進式驅動軸的Z軸工作臺14上。 該旋轉驅動軸11以C軸軸線與Z軸的軸線平行的方式配置。另一方面，作為在與z軸方向 垂直的X軸方向上直進的直進式驅動軸的X軸工作臺12上設有Y軸工作臺13。Y軸工作 臺13是在與Z軸方向和X軸方向垂直的Y軸方向上直進的直進式驅動軸。該Y軸工作臺 13以被加工物安裝面17與工具安裝面15相對、且與C軸的軸線垂直的方式配置。這樣，該加工裝置形成通過3軸直進式驅動軸即X軸工作臺12、Y軸工作臺13及 Z軸工作臺14，使工具安裝面15和被加工物安裝面17朝相互垂直的3軸方向(X軸方向、 Y軸方向、Z軸方向)相對移動的結構。此外，該加工裝置中，在工具安裝面15上安裝有朝相互垂直的2軸方向直進的2 軸移動工作臺18。此外，該2軸移動工作臺18上安裝有支承加工工具的工具保持件19。這 樣，作為將加工工具安裝于C軸上的工具安裝面15的結構，該加工裝置采用安裝于工具安 裝面15的2軸移動工作臺18保持加工工具的結構。此外，該加工裝置具有控制裝置24?？刂蒲b置24以在安裝于被加工物安裝面17 的被加工物16上形成所期望的加工形狀的方式控制上述4軸(X軸、Y軸、Z軸、C軸)的動 作?？刂蒲b置24例如能使用數(shù)值控制上述4軸的NC控制裝置。在此，控制裝置24還具有 控制2軸移動工作臺18的動作的功能。本實施方式中，對于作為加工工具使用切削加工用工具的車刀20進行切削加工 的情形進行說明。車刀20以其前端21位于C軸軸線上的方式配置。在此，通過2軸移動工作臺18，車刀20的前端21被定位于C軸軸線上。此外，在此，作為初始狀態(tài)，車刀20以 前刀面22與Y軸方向垂直并朝向與Z軸工作臺14相反一側的方式配置。使該初始狀態(tài)時 的C軸的角度為0度，控制上述4軸的動作。圖2是本實施方式的被加工物16的加工后的立體圖。在此，對于加工被加工物 16，制作用于成形軸對稱凹面衍射形狀陣列狀配置的光學元件即透鏡陣列的主模具的情形 進行說明。也就是說，對于將多個軸對稱凹面衍射形狀23陣列狀形成于被加工物16的情形 進行說明。該主模具中，軸對稱凹面衍射形狀23的形狀精度需要數(shù)lOnm以下的精度。此 外，軸對稱凹面衍射形狀23的位置精度需要超微精度。接著，對形成軸對稱凹面衍射形狀23時的上述4軸的動作進行說明。本實施方式 中，加工裝置通過X軸工作臺12及Y軸工作臺13使加工對象的軸對稱凹面衍射形狀23的 形成預定區(qū)域的中心與由旋轉驅動軸11驅動的車刀20的旋轉配合地作圓弧狀移動，并通 過Z軸工作臺14使車刀20沿加工對象的軸對稱凹面衍射形狀23移動。此時，軸對稱凹面 衍射形狀23的形成預定區(qū)域的中心與車刀20的旋轉配合，圓弧狀移動，以使車刀20的前 刀面22相對于軸對稱凹面衍射形狀23的形成預定區(qū)域的行進方向成一定角度。通過該4 軸的動作，形成加工對象的軸對稱凹面衍射形狀23。圖3是表示本實施方式的加工裝置的加工時的被加工物16和車刀的前刀面22的 形態(tài)的圖。詳細來說，圖3中將從外側對加工對象的軸對稱凹面衍射形狀的形成預定區(qū)域 23a進行加工時、從加工開始到C軸旋轉1周時的被加工物16及車刀的前刀面22的形態(tài)分 別每90度分割表示。圖3中，雙點劃線表示加工對象的軸對稱凹面衍射形狀的形成預定區(qū) 域23a的中心的軌跡。此外，虛線表示被加工物16及加工對象的軸對稱凹面衍射形狀的形 成預定區(qū)域23a的加工開始時的位置。首先，在加工開始前，加工裝置通過控制2軸移動工作臺18的動作，將車刀20的 前端定位于C軸軸線上。接著，加工裝置使車刀20的前端與加工對象的軸對稱凹面衍射 形狀的形成預定區(qū)域23a上的加工開始位置對位。然后，加工裝置使加工對象的軸對稱凹 面衍射形狀的形成預定區(qū)域23a的中心按照雙點滑線所示的圓弧狀的軌跡移動。此時，加 工裝置使軸對稱凹面衍射形狀的形成預定區(qū)域23a的中心配合車刀20的旋轉而作圓弧狀 移動，以使車刀的前刀面22的朝向相對于軸對稱凹面衍射形狀的形成預定區(qū)域23a的行進 方向一直保持在一定的角度。通過該操作，進行切削加工。圖3中表示了車刀的前刀面22 的朝向相對于軸對稱凹面衍射形狀的形成預定區(qū)域23a的行進方向一直成180度角度的情 形。圖4是表示本實施方式的加工裝置的加工時的被加工物16和車刀的前刀面22的 關系的放大圖。詳細來說，圖4中將從外側對加工對象的軸對稱凹面衍射形狀的形成預定 區(qū)域進行加工時、從加工開始到C軸旋轉1周時的被加工物16及車刀的前刀面22的關系 每90度分割表示。圖4中，符號23b是加工開始位置。如圖4所示，C軸旋轉1周之間，軸 對稱凹面衍射形狀的形成預定區(qū)域23a也旋轉1周。通過以上說明的1周旋轉的動作，形成加工對象的軸對稱凹面衍射形狀23的最外 周部分。接著，加工裝置連續(xù)進行與上述1周旋轉的動作相同的動作，例如使軸對稱凹面衍 射形狀的形成預定區(qū)域23a的中心從外側朝向內側，形成螺旋狀軌跡。此外，此時，加工裝 置使車刀20的前端以沿著軸對稱凹面衍射形狀23的方式朝Z軸方向切入。這樣，形成軸對稱凹面衍射形狀23。形成加工對象的軸對稱凹面衍射形狀后，加工裝置使車刀的前端與相鄰的、下一 個加工對象的軸對稱凹面衍射形狀的形成預定區(qū)域上的加工開始位置對位。接著，加工裝 置再次進行上述的軸對稱凹面衍射形狀的形成工序。通過反復進行以上說明的工序，多個軸對稱凹面衍射形狀陣列狀形成于被加工 物。這樣來制作用于成形軸對稱凹面衍射形狀陣列狀配置的透鏡陣列的主模具。根據(jù)本實施方式，能消除以下現(xiàn)有的問題(1)加工形狀的配置受限制，(2)加工 形狀的形狀精度產生偏差，還有(3)加工形狀的位置精度也產生偏差。g卩，(1)現(xiàn)有的加工裝置在形成以遠離旋轉驅動軸(旋轉中心)的偏移位置為中 心的加工形狀時，以追隨以旋轉中心為中心旋轉的偏移位置的方式使加工工具旋轉。因此， 直進式驅動軸需要從旋轉中心到偏移位置的距離2倍以上的工作區(qū)域。因此，只能在從旋 轉中心到直線驅動軸的工作區(qū)域一半以下的區(qū)域內配置旋轉曲面。與此相對，本實施方式中，形成1個加工形狀時的直進式驅動軸的工作區(qū)域取決 于加工形狀的直徑，而不取決于被加工物上的位置。因此，旋轉曲面的配置能獲得現(xiàn)有的大 致2倍的自由度。此外，現(xiàn)有的加工裝置在形成以遠離旋轉驅動軸(旋轉中心)的偏移位置為中心 的加工形狀時，以追隨以旋轉中心為中心旋轉的偏移位置的方式使加工工具旋轉，并使加 工工具相對于偏移位置移動。因此，與偏移位置遠離旋轉中心的距離成正比，直進式驅動軸 的移動距離增大，相應地，直進式驅動軸的傳送速度也增加。因此，直進式驅動軸的傳送速 度的限度限制了加工形狀的配置。此外，為了避免該限制，降低旋轉驅動軸的轉速，在直進 式驅動軸的傳送速度的限度內操作直進式驅動軸時，加工時間增加。當加工時間增加時，可 能引起由于外界因素造成的精度不良和由于工具磨損造成的被加工物的表面特性(表面 性質和狀態(tài))變差。由于這些，現(xiàn)有的加工裝置只能將加工形狀配置于從旋轉驅動軸到具 體數(shù)mm的區(qū)域內。與此相對，本實施方式中，形成加工形狀時的直進式驅動軸的工作區(qū)域取決于加 工形狀的直徑，而不取決于被加工物上的位置。因此，能避免因直進式驅動軸的傳送速度的 限度引起的加工形狀的配置限制。(2)此外，現(xiàn)有的加工裝置在形成加工形狀時，以追隨以旋轉中心為中心旋轉的偏 移位置的方式使加工工具旋轉。因此，加工形狀不同，加工數(shù)據(jù)和直進式驅動軸的傳送速度 不同。此外，隨著從旋轉中心到偏移位置的距離增加，旋轉驅動軸的分解節(jié)距的誤差也增 加。由于這些，在現(xiàn)有的加工裝置中，加工形狀的形狀精度產生了偏差。與此相對，本實施方式中，由于形成加工形狀時的直進式驅動軸的工作區(qū)域取決 于加工形狀的直徑，而不取決于被加工物上的位置，因此，能使用相同加工數(shù)據(jù)以相同傳送 速度形成任何加工形狀。因此，能抑制加工形狀的形狀精度的偏差。(3)此外，現(xiàn)有的加工裝置中，如上所述，與偏移位置遠離旋轉中心的距離成正比， 直進式驅動軸的移動距離增大，相應地，直進式驅動軸的傳送速度也增加。因此，偏移位置 越遠離旋轉中心，則直進式驅動軸的追隨越遲緩。因此，加工形狀的位置精度變差。此外， 由于該追隨遲緩造成的位置的誤差因偏移位置而不同。因此，在現(xiàn)有的加工裝置中，加工形 狀的位置精度產生了偏差。此外，如上所述，偏移位置越遠離旋轉中心，則旋轉驅動軸的分解節(jié)距的誤差增加。因此，該分解節(jié)距的誤差也是加工形狀的位置精度的偏差的原因。與此相對，本實施方式中，由于形成加工形狀時的直進式驅動軸的工作區(qū)域取決 于加工形狀的直徑，而不取決于被加工物上的位置，因此，加工形狀的位置精度由加工工具 的初始位置的精度決定。也就是說，加工形狀的位置精度由直進式驅動軸的靜態(tài)定位精度 決定。因此，能獲得超微精度的加工形狀的位置精度。如上所述，根據(jù)本實施方式，能緩和加工形狀的配置限制，且與離被加工物的中心 的距離無關，能實現(xiàn)高形狀精度及高位置精度的加工。此外，如本實施方式所述，通過使用2軸移動工作臺，將加工工具的前端定位于C 軸軸線上，能使加工工具的前端正確對位于C軸軸線上。因此，能實現(xiàn)更高精度的加工。本實施方式中，對于使用2軸移動工作臺18將車刀20的前端定位于C軸軸線上 的情形進行了說明，但也可采用下述方式。S卩，也可預先測定車刀20的前端與C軸軸線的位置偏移量，一邊通過X軸工作臺 12和Y軸工作臺13修正該位置偏移量，一邊形成加工形狀。根據(jù)預先測定的位置偏移量來 控制X軸工作臺12和Y軸工作臺13的動作。這樣一來，由于通過X軸工作臺12和Y軸工 作臺13修正位置偏移量，因此，沒有必要將重的工作臺安裝到旋轉驅動軸側。因此，旋轉驅 動軸可穩(wěn)定地高速旋轉。由此，能實現(xiàn)加工時間的縮短，并能排除由于加工時間引起的形狀 精度變差的主要原因。因此，能實現(xiàn)更高精度的形狀精度及位置精度。此外，例如，也可在使用2軸移動工作臺18進行車刀20的前端與C軸軸線的大致 對位后，測定車刀20的前端與C軸軸線的位置偏移量。這樣一來，由于能通過X軸工作臺 12和Y軸工作臺13修正微小的位置偏移，形成加工形狀，因此可滿足加工工具的安設作業(yè) 方便和高精度化雙方。作為車刀20的前端與C軸軸線的位置偏移量的測定方法，例如可采用以下方法 使工具180度旋轉，使用高倍顯微鏡觀察工具的側面及上表面的旋轉前后的輪廓的偏移的 方法；使被加工物不旋轉，而使工具直線運動進行切削的成形加工分別朝縱向及橫向，使工 具相對于模型2次180度旋轉，測定切削得到的形狀間的偏移的方法等。此外，也可實際地 形成加工形狀，從理想的加工形狀與實際的加工形狀的偏移，測定車刀的前端與C軸軸線 的位置偏移量。此外，本實施方式中，對于將車刀的前刀面22的朝向相對于加工形狀的行進方向 一直保持在180度的情形進行了說明，但也可根據(jù)被加工物與加工工具的關系，使車刀的 前刀面22的朝向朝負方向或正方向傾斜。例如，為了改善加工工具的朝行進方向的切入 性，也可在使車刀的前刀面22的朝向相對于加工形狀的行進方向朝負方向傾斜規(guī)定角度 的狀態(tài)下進行加工。此外，例如，為了改善切削的排出，通過拋光效果獲得表面粗糙度的改 善效果，也可在使車刀的前刀面22的朝向相對于加工形狀的行進方向朝正方向傾斜規(guī)定 角度的狀態(tài)下進行加工。若在使車刀的前刀面22的朝向朝正方向傾斜的狀態(tài)下進行加工， 能獲得良好的被加工物的表面特性。此外，在本實施方式中，對于形成軸對稱凹面衍射形狀的情形進行了說明，但也可 在加工這種衍射格子、鋸齒形狀等微細形狀時，使用對于工具磨損的抑制及加工時間的縮 短有利的刀尖R大的加工工具，在形成加工對象的加工形狀中，使車刀的前刀面的朝向相 對于加工形狀的行進方向變化，并使加工工具的與被加工物接觸的部分變化。
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此外，在本實施方式中，作為加工工具使用了切削加工用的車刀，但也可使用研磨 加工用的磨石。在使用研磨加工用的磨石的情形下，將磨石主軸安裝于工具安裝面。在該 情形下，也能使加工形狀陣列狀地、位置精度及形狀精度都沒有偏差地、高精度形成于被加 工物上。此外，在本實施方式中，對于制作用于成形軸對稱凹面衍射形狀陣列狀配置的透 鏡陣列的主模具的情形進行了說明，本發(fā)明也能適用于制作軸對稱形狀、非軸對稱形狀、自 由曲面形狀等加工形狀或具有衍射格子、鋸齒形狀等微細形狀的加工形狀單一或陣列狀配 置的光學元件，也可適用于用于成形該光學元件的模具或主模具。以上，詳細說明了本發(fā)明所涉及的實施方式，但若是對本技術精通的人員，則能容 易的認識到，本發(fā)明對新發(fā)明具有指導作用，以及在非實質性地脫離本發(fā)明效果的范圍內， 在作為上述范例的實施方式中能進行各種改變。因此，其目的在于，諸如那些各種改變包括 在本發(fā)明的范圍內。
權利要求
一種加工裝置，其特征在于，包括旋轉軸；所述旋轉軸上的工具安裝面；安裝于所述工具安裝面上的加工工具；與所述工具安裝面相對的被加工物安裝面；以及使所述工具安裝面和所述被加工物安裝面朝相互垂直的3軸方向相對移動的3軸直進軸，所述旋轉軸使所述加工工具旋轉，所述3軸直進軸使加工對象的加工形狀的形成預定區(qū)域的中心配合所述加工工具的旋轉作圓弧狀移動，并使所述加工工具沿所述加工對象的加工形狀移動，從而使得所述加工工具在安裝于所述被加工物安裝面的被加工物上形成所述加工形狀。
2.如權利要求1所述的加工裝置，其特征在于，所述旋轉軸和所述3軸直進軸以在安裝 于所述被加工物安裝面的被加工物上形成多個加工形狀的方式動作。
3.如權利要求1所述的加工裝置，其特征在于，還包括安裝于所述工具安裝面上并保 持所述加工工具的2軸工作臺，所述2軸工作臺將所述加工工具的前端定位于所述旋轉軸 的軸線上。
4.如權利要求1所述的加工裝置，其特征在于，在形成加工形狀中，所述3軸直進軸修 正所述加工工具的前端與所述旋轉軸的軸線的位置偏移。
5.如權利要求4所述的加工裝置，其特征在于，還包括安裝于所述工具安裝面上并保 持所述加工工具的2軸工作臺，所述2軸工作臺將所述加工工具的前端定位于所述旋轉軸 的軸線附近。
6.如權利要求1所述的加工裝置，其特征在于，所述加工工具是切削加工用的工具或 研磨加工用的工具。
7.如權利要求1所述的加工裝置，其特征在于，所述加工工具是切削加工用的工具，所 述旋轉軸和所述3軸直進軸在形成加工對象的加工形狀中，使所述加工工具的前刀面相對 于所述加工對象的加工形狀的形成預定區(qū)域的行進方向的角度一定。
8.如權利要求1所述的加工裝置，其特征在于，所述加工工具是切削加工用的工具，所 述旋轉軸和所述3軸直進軸在形成加工對象的加工形狀中，使所述加工工具的前刀面相對 于所述加工對象的加工形狀的形成預定區(qū)域的行進方向的角度變化，使所述加工工具的與 安裝于所述被加工物安裝面的被加工物接觸的部分變化。
9.一種加工方法，控制使安裝有加工工具的工具安裝面旋轉的旋轉軸的動作及使所 述工具安裝面和與所述工具安裝面相對的被加工物安裝面朝相互垂直的3軸方向相對移 動的3軸直進軸的動作，在安裝于所述被加工物安裝面的被加工物上形成加工形狀，其特 征在于，在使所述加工工具與加工對象的加工形狀的形成預定區(qū)域上的加工開始位置對位 后，使所述加工對象的加工形狀的形成預定區(qū)域的中心配合所述加工工具的旋轉作圓弧狀 移動，并使所述加工工具沿所述加工對象的加工形狀移動。
10.如權利要求9所述的加工方法，其特征在于，在使加工工具與加工對象的加工形狀 的形成預定區(qū)域上的加工開始位置對位后，使所述加工對象的加工形狀的形成預定區(qū)域的 中心配合所述加工工具的旋轉作圓弧狀移動，并使所述加工工具沿所述加工對象的加工形狀移動，通過重復這一工序，在安裝于所述被加工物安裝面上的被加工物上形成多個加工 形狀。
11.如權利要求9所述的加工方法，其特征在于，在形成加工形狀之前，控制安裝于所 述工具安裝面上并保持所述加工工具的2軸工作臺的動作，使所述加工工具的前端定位于 所述旋轉軸的軸線上。
12.如權利要求9所述的加工方法，其特征在于，一邊修正所述加工工具的前端與所 述旋轉軸的軸線的位置偏移，一邊在安裝于所述被加工物安裝面的被加工物上形成加工形 狀。
13.如權利要求12所述的加工方法，其特征在于，在形成加工形狀之前，控制安裝于所 述工具安裝面上并保持所述加工工具的2軸工作臺的動作，使所述加工工具的前端定位于 所述旋轉軸的軸線附近。
14.如權利要求9所述的加工方法，其特征在于，作為所述加工工具，使用切削加工用 的工具或研磨加工用的工具。
15.如權利要求9所述的加工方法，其特征在于，在使用切削加工用的工具作為所述加 工工具來形成加工對象的加工形狀中，使所述加工工具的前刀面相對于所述加工對象的加 工形狀的形成預定區(qū)域的行進方向的角度一定。
16.如權利要求9所述的加工方法，其特征在于，在使用切削加工用的工具作為所述加 工工具來形成加工對象的加工形狀中，使所述加工工具的前刀面相對于所述加工對象的加 工形狀的形成預定區(qū)域的行進方向的角度變化，使所述加工工具的與安裝于所述被加工物 安裝面的被加工物接觸的部分變化。
全文摘要
一種能緩和加工形狀的配置限制，并可提高加工形狀的形狀精度及位置精度的加工裝置。旋轉軸使加工工具旋轉，3軸直進軸使加工對象的加工形狀的形成預定區(qū)域的中心配合所述加工工具的旋轉作圓弧狀移動，并使所述加工工具沿所述加工對象的加工形狀移動，從而使得所述加工工具在安裝于所述被加工物安裝面的被加工物上形成所述加工形狀。
文檔編號B24B13/00GK101875180SQ20101016535
公開日2010年11月3日 申請日期2010年4月15日 優(yōu)先權日2009年4月30日
發(fā)明者久保雅裕, 高見文宣 申請人:松下電器產業(yè)株式會社