将工作物切削加工成任意曲面的曲面的高速加工方法技术

本发明专利技术提供一种高速曲面加工方法，将滑块往复移动的加速度设定成预先确定的规定加速度，使主轴旋转速度变化，以便使上述加速度尽量保持恒定，使主轴的旋转和Ｘ轴工作台的移动与滑块的规定加速度引起的移动相互同步，将与刀具的Ｙ轴移动方向垂直的工作物的对向面切削加工成预先决定的规定曲面，由此能缩短周期。

High speed machining method for cutting workpiece into curved surface of arbitrary surface

The present invention provides a method for high speed machining, the slider reciprocating acceleration is set to a predetermined specified acceleration, the spindle rotation speed changes, so that the acceleration to remain constant, the provisions of mobile and slider rotation and X axis worktable spindle movement acceleration caused by mutual synchronization, will work Y the moving direction and the cutter axis perpendicular to the predetermined to cutting the surface into the specified surface, which can shorten the cycle.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用NC加工机将树脂制镜片等工作物切削加工成复曲面形状(圆环面形状)等预先决定的任意曲面的工作物的高速曲面加工方法。
技术介绍
以前，在光学装置或信息机械装置等中，安装有各种种类的光学镜片。光学镜片一般形成轴对称非球面，对玻璃的表面进行成形或加工，作为精加工用研磨装置研磨而制作。作为用于制作轴对称非球面的研磨装置，以往已开发有各种各样的研磨装置。这样的研磨装置是用于提高表面粗糙度的装置，虽然具有利于精加工的优点，但工作物的旋转速度慢，研磨速度慢，展成加工物的形状是不可能的。以前，已知有使用NC加工机，对工作物用刀具短时间且高精度地加工非轴对称非球面的加工方法。该加工方法是在加工时固定Z轴工作台，使其不移动，在该Z轴工作台安置主轴台，在主轴的卡盘安装工作物，工作物通过主轴马达绕主轴旋转。另一方面，保持刀具的滑板通过NC控制装置沿Z轴方向往复运动，并且安置了滑板的X轴工作台沿X轴方向往复运动。滑板和X轴工作台的往复运动和工作物的旋转同步进行，同时滑板和X轴工作台相互同步地往复运动(例如，参照特开平11-309602号公报)。另外，在NC加工机中，已知有用线性马达驱动在Y轴方向往复运动的滑块的NC加工机。该NC加工机用线性马达使设置在刀夹底座上的滑块在Z轴方向往复移动，且能够进行对应于高速高加速度的切削加工，该NC加工机具有滑动部件、滑块以及驱动装置，该滑动部件备有固定在刀夹底座上的沿着与X轴方向垂直的Z轴方向延伸的轨道导轨；该滑块安装了能够相对于滑动部件沿轨道导轨高速高加速度地往复移动的刀具；该驱动装置使滑块沿直线导轨的轨道导轨往复运动。驱动装置由固定在滑动部件的线性马达线圈和安装在滑块上的线性马达磁铁板构成，并设置有检测滑块移动量的线性刻度尺以及线性刻度尺检测器(例如，参照特开2002-126907号公报)。为了控制NC加工机，已知有学习控制装置中的预知学习控制装置。该预知学习控制装置，在具有m个输入和p个输出，并在当前时刻输入目标指令矢量和控制对象的输出矢量及状态矢量，使以状态空间表现表示的控制对象的输出矢量追随在周期L重复相同图形的目标指令矢量，在将控制输入矢量向控制对象输出的学习控制装置中，具有由目标指令矢量和输出矢量求出偏差矢量的部件、存储学习控制用常数排列的部件，以及决定当前时刻的控制输入矢量，使规定的评价函数最小的部件(例如，参照特开平7-141004号公报)。另外，已知有对工作物的非轴对称非球面加工法。该非轴对称非球面加工法一面使安装在可旋转主轴上的加工物旋转，一面使工具相对加工物进行相对移动，而形成加工面，与加工位置同步，使加工物在与旋转轴垂直的平面上沿主轴的半径方向移动，使工具位置也随加工位置发生变化，由此对加工物进行非轴对称非球面加工(例如，参照特开平2003-94201号公报)。但是，关于工作物的加工方法，由于在通过研磨的方法中具有加工需要长时问的问题，所以要求一种在短时间内将工作物加工成非球面的曲面的方法。因此，如上所示，开发了用NC加工机，在短时间内，将工作物的端面切削加工成非轴对称非球面的方法，但是该加工方法停止使主轴往复移动的Z轴方向的移动，而进行工作物的加工，而且不能大幅度地缩短工作物的加工时间。另外，上述那样的各种以往的曲面加工方法是以通过使其在Y轴方向往复移动的驱动装置的刀具往复移动的最高速度为基准，决定主轴的旋转速度，并将主轴的旋转速度设定成一定，保持工作物的主轴的旋转为恒定，这是基本的技术思想。即，以往的曲面加工方法考虑在安装有刀具的Y轴方向往复移动的滑块的加速度，使主轴的旋转通过工作物的切削加工来决定规定的转速，因此，成为对工作物的切削加工的周期变长的主要原因。对于工作物的中心部和外周部的向Y轴方向的滑块的运动量中心部少，但主轴的转速以外周部为基准进行设定，由于不能由变更主轴转速的控制来构成，所以使滑块以向Y轴方向的最大加速度的移动仅是工作物的外周，不能充分利用Y轴方向的滑块的高加速度性能。通常关于曲面加工方法，在工作物是眼镜镜片的场合，当加工工作物最外周部时，滑块的Y轴移动量最大，随着从最外周部到中心部加工进展，Y轴移动量最小。对于镜片等工作物的加工顺序，从工作物外周部的大径侧向中心部的小径侧加工下去，对工作物的加工部位的转移是通过滑块的X轴方向的移动进行的。以前的曲面加工方法是，按照工作物最外周部的滑块的Y轴方向的加速度为由机械构造或性能上决定的最大加速度的值以下的方式，决定主轴的转速，以主轴的预先规定的转速使主轴旋转，切削加工工作物，加工中主轴的转速为恒定。其理由是，以前曲面加工方法是由学习控制来控制，由于作为学习控制的周期采用时间，一般必须使主轴旋转1周(360°)的时间相同。由于以前的曲面加工方法中上述条件是基本的，所以工作物加工中的主轴转速恒定，即主轴旋转1周的时间一般是恒定的，例如，在进行从外周部向内周部加工的眼镜用镜片等的工作物的场合，工作物中心部侧的Y轴(安装刀具的滑块)的移动量少，所以Y的加速度随着从外周部向中心部进展而变小。另一方面，关于在X轴工作台搭载具有滑块的主刀夹(lead turner)的曲面加工装置，滑块向Y轴方向的移动的构成是能在工作物的加工中进行高速高加速度的运动。因而，关于以前的曲面加工方法，随着使工作物从外周部向中心部加工，滑块(Y轴)的加速度下降，这对于滑块(Y轴)的移动，不能十二分地发挥性能。因此，关于工作物的曲面加工方法，由于能缩短工作物的加工周期，所以有如何有效利用滑块(Y轴)的加速度性能的课题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是解决上述课题，提供了一种高速曲面加工方法，用使安装有刀具的滑块往复移动的驱动装置代替以前使主轴旋转速度一定并由时间时钟脉冲产生的脉冲指令，将滑块的往复移动的加速度决定为预先确定的规定加速度，例如最高加速度或其以下尽可能高的加速度，按照该规定的加速度尽可能地保持一定的方式使主轴的转速变化并旋转，按照主轴旋转角的角度周期输出脉冲指令，可变地旋转驱动主轴的转速，使工作物中心侧的切削加工的滑块加速度、最好是使最高加速度尽可能地保持一定，使工作物外周侧的加工位置的主轴旋转速度成为低速度，根据随着向中心侧的加工位置靠近使主轴的旋转速度上升的可变旋转速度驱动主轴，缩短将工作物切削加工成预先决定的规定曲面的加工时间，进而缩短周期，可提高对工作物的切削加工效率。本专利技术的另一个目的是提供一种工作物的高速曲面加工方法，使主轴向Z轴方向的移动、安装有刀夹的X轴工作台向X轴方向的移动以及安装了有刀具的滑块向Y轴方向的移动与保持有树脂制镜片等工作物的主轴旋转同步，将工作物切削加工成凸镜片面、凹镜片面、复曲面镜片面、累进多焦点镜片面等各种形式的曲面，因此，使滑块在Y轴方向的移动量的行程仅仅缩短主轴在Z轴方向移动的部分，滑块缩小使滑块行程变短的部分，而使滑块形成小型，因滑块的惯性力小而使高速高加速度的往复运动成为可能，完全恢复线性马达的应答性，能在短时间内高精度地将工作物切削加工成预先决定的规定曲面。本专利技术涉及工作物的高速曲面加工方法，该加工方法使用具有保持在主轴台上可旋转地支撑的工作物的主轴、使上述主轴在Z轴方向可往复移动的Z轴工作台、配设在与上述主轴对置的位置并沿与上述Z轴方向垂直的X轴方向可往本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工作物的高速曲面加工方法，用ＮＣ加工机切削上述工作物，该ＮＣ加工机具有保持被主轴台可旋转地支撑的工作物的主轴、使上述主轴能够沿Ｚ轴方向往复移动的Ｚ轴工作台、配设在与上述主轴对置的位置并能够沿与上述Ｚ轴方向垂直的Ｘ轴方向往复移动的Ｘ轴工作台、安装在上述Ｘ轴工作台上的刀夹底座、在上述刀夹底座上能够沿与上述Ｚ轴方向平行的Ｙ轴方向往复移动且安装刀具的滑块、以及使上述滑块沿上述Ｙ轴方向往复运动的驱动装置，其特征是，　　　　设定上述滑块往复移动的加速度为预先确定的规定加速度，改变上述主轴的旋转速度，使其以上述规定加速度为基准进行运动，使上述滑块向上述Ｙ轴方向的移动和上述Ｘ轴工作台向上述Ｘ轴方向的移动与上述主轴的可变旋转速度的旋转相互同步，将与上述刀具的Ｙ轴移动方向垂直的上述工作物的对向面用上述刀具切削加工成预先决定的规定曲面。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：平山忍，森川敏郎，蓑原昌宏，新贝幸树，
申请(专利权)人：西部电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]