超精密加工機械の高精度化の研究－第3報：超精密非球面加工機の開発と性能

摘要

本研究では，空気静圧スピンドル，有限形V-Vころがり案内などのレベルアップ，リニアモータ駆動，除振装置，機上計測装置などの新要素を加えることによる新しい超精密非球面加工機の開発を検討した．開発に当たって，これまで高価で特殊用途にしか利用できなかった非球面光学部品を民生用などの一般用途に使用できるよう，加工機械として超精密，高剛性，高い安定性，小型，低価格を目標とした．以上の取組みから1)ワーク主軸に多孔質絞りを採用することにより空気流量を1/8，軸受剛性を約2倍，配管内の空気の流れによって生じる主軸の振動を1/10に減少させることができた．2)砥石を取付ける工具主軸は冷却と低熱膨張材料の採用により40000min{sup}(-1)での軸の熱変形は-0.4μmであった．3)コア付リニアモータの採用により，高ゲインでの制御，位置偏差量の微小化が達成でき，軸駆動時の振動レベルがボールねじ駆動に比べ1/50に減少した．この結果，4)非球面レンズ用金型の加工精度が切削加工で面粗さ6nmRt，形状精度46nm，研削加工で面粗さ25nmRt，形状精度54nmが達成できた．