具体实施方式

图3示出实施方式的加工装置1的示意性结构。加工装置1是使切削工具5的刀尖接触被加工材料8而进行车削加工的切削装置。加工装置1具备：主轴箱2，其以能够旋转的方式支持主轴3；以及刀架4，其以能够移动的方式支持切削工具5。旋转单元6设置于主轴箱2的内部而使安装有被加工材料8的主轴3旋转。进给单元7使切削工具5相对于被加工材料8移动。

旋转单元6和进给单元7构成使切削工具5相对于被加工材料8运动的运动单元。运动单元可以具备使切削工具5的姿态绕切削运动方向旋转的单元。此外，工具姿态的旋转单元可以作为进给单元7的一部分单元而被设置，用于相对改变对于被加工材料8的切削工具5的姿态。

控制装置10具备：旋转控制部，其对基于旋转单元6的主轴3的旋转进行控制；以及移动控制部，其在主轴3的旋转中在进给单元7工作下使切削工具5接触于被加工材料8而进行基于切削工具5的加工。加工装置1可以是NC机床。包括旋转单元6和进给单元7的运动单元构成为分别具有电动机等的驱动部，旋转控制部和移动控制部分别调整向驱动部的供电而控制旋转单元6和进给单元7各自的动作。

此外，在实施方式的加工装置1中，被加工材料8安装于主轴3而在旋转单元6工作下旋转，但是在其他示例中，也可以是切削工具5安装于主轴3而在旋转单元6工作下旋转。此外，进给单元7只要使切削工具5相对于被加工材料8移动或者使姿态变化即可，只要具有使切削工具5或被加工材料8中的至少一方移动或者使姿态变化的单元即可。控制装置10对包括旋转单元6和进给单元7的运动单元的动作进行控制而对被加工材料8进行切削加工，据此制造菲涅尔透镜的模具。

(实施例一)

图4示出实施例一的切削工具5的刀尖形状的概要。切削工具5优选为适合于超精密加工的金刚石工具，更优选为单晶金刚石工具。实施例一的切削工具5具有半径r1的圆弧形状的第一切削刃40和与第一切削刃40相连续且半径r2的圆弧形状的第二切削刃42。在图4中，点Q为第一切削刃40和第二切削刃42的分界。点P和点Q之间的棱线构成以第一中心41为中心的半径r1的圆弧形状的第一切削刃40，点R和点Q之间的棱线构成以第二中心43为中心的半径r2的圆弧形状的第二切削刃42。

在切削工具5中，作为第一切削刃40的圆弧中心的第一中心41被设定在切削工具5的外部，作为第二切削刃42的圆弧中心的第二中心43被设定在切削工具5的内部。如图所示，实施例一的第二切削刃42为切削工具5的前端的圆鼻切削刃，因此半径r2为圆鼻半径，比半径r1小。在实施例一中，加工装置1使用如图4所示的切削工具5对被加工材料8进行切削加工。

图5示出菲涅尔透镜模具的加工工序。控制装置10驱动旋转单元6而使安装在主轴3的被加工材料8旋转。控制装置10控制进给单元7而使切削工具5相对于被加工材料8移动。控制装置10交替反复实施第一工序(S1)和第二工序(S2)，所述第一工序(S1)使用第一切削刃40而形成成为菲涅尔透镜的透镜面的模具的透镜模具面，所述第二工序(S2)使用第二切削刃42而形成成为菲涅尔透镜的直立面的模具的直立模具面。第一工序(S1)和第二工序(S2)到形成所有的透镜模具面为止(S3的“否”)被反复实施，若形成所有的透镜模具面(S3的“是”)，则完成菲涅尔透镜模具的制造，结束切削加工。

图6为用于说明菲涅尔透镜模具的实施例一的精加工工序的图。图6示出第一切削刃40对透镜模具面51进行精加工的第一工序的状态。菲涅尔透镜的模具50具有透镜模具面51和直立模具面52以同心圆状交替配置的表面形状，所述透镜模具面51成为菲涅尔透镜20的透镜面21的模具，所述直立模具面52成为菲涅尔透镜20的直立面22的模具。

在第一工序中，控制装置10以第一切削刃40的第一中心41距成为目标的透镜模具面51的截面形状为r1的轨迹进给切削工具5而对透镜模具面51进行精加工。在第一工序的最后，形成转印有第二切削刃42的形状的角部53。在第二工序中，控制装置10以第二切削刃42的第二中心43距成为目标的直立模具面52的截面形状为r2的轨迹进给切削工具5而对直立模具面52进行精加工。在第一工序和接下来的第二工序中，优选为控制装置10不改变切削工具5的姿态，但是在从第一工序切换至第二工序时，将切削工具5的姿态绕第二中心43旋转也可。图6所示的单点划线示出第一工序和第二工序中第一中心41所移动的轨迹。此外，在第一工序和其他的第一工序中，因透镜模具面51的倾斜不同而控制装置10有必要改变切削工具5的姿态。如上所述，在进给单元7具备工具姿态的旋转单元的情况下，控制装置10在每次进行形成透镜模具面51的第一工序时控制进给单元7而改变工具姿态。

在第一工序和第二工序的双方中，夹着第二切削刃42而与第一切削刃40相对置的第三切削刃(在图4中沿与从点R到点Q相反方向连续的切削刃)不参与精加工面的制作。第三切削刃可以是与第二切削刃42平滑连接的直线，也可以相对于成为目标的直立模具面52而向脱离方向倾斜。此外，进给运动的轨迹也可以是相反方向的轨迹。

图7示出位于角部53的切削工具5的刀尖的状态。第二切削刃42和第一切削刃40相连接的点Q的倾斜度优选为与透镜模具面51的倾斜度成为最小(最接近水平)的位置的倾斜度大致相同。更准确地，在第二切削刃42加工完角部53的状态下，从点Q沿透镜模具面51半径变大的一侧离开了f/2量的位置的第一切削刃40的切线方向优选为与成为目标的透镜模具面51的最小的倾斜度相同或者最接近。

在一次的第一工序中，切削工具5的姿态(绕切削运动方向的旋转姿势)恒定，因此优选为控制装置10在第一工序中确定切削工具5的绕切削运动方向的旋转姿态，以使从点Q沿透镜模具面51半径变大的一侧离开了f/2量的位置的第一切削刃40的切线方向与成为目标的透镜模具面51的最小的倾斜度相同或者最接近。通过像这样确定切削工具5的姿态来能够利用第一切削刃40对整个透镜模具面51高效率地进行精加工。此外，也可以根据各透镜模具面51的最小的倾斜角度来设定切削工具5的姿态。

在实施例一中，在第一切削刃40的半径r1＝1mm时，即使将每一旋的进给量f设定为14μm，也可以实现镜面水平的精加工面粗糙度Rth(约0.0245μm)。像这样利用直径比圆鼻切削刃大的第一切削刃40而对透镜模具面51进行加工，由此可以增大进给量f，可以实现高的加工效率。

此外，说明了切削工具5具有半径r1的圆弧形状的第一切削刃40和与第一切削刃40相连续且半径r2的圆弧形状的第二切削刃42，但是也可以使第二切削刃42为半径0的锐利的角部(锐角部)。在该情况下，不会存在残留于角部53的圆弧，因此可以消除引起光学损失的转印位置。此外，作为锐角部而构成的第二切削刃42在加工时存在损坏的可能性，因此特别是在被加工材料8的硬度高且工具刀尖的韧性低的情况下，优选实施被称为刀尖处理的圆角、倒角加工。

(实施例二)

图8为用于说明菲涅尔透镜模具的实施例二的精加工工序的图。在实施例二中，控制装置10使用与实施例一不同的切削工具5a。在实施例二中，控制装置10也按照图5所示的加工工序制造菲涅尔透镜的模具。

实施例二的切削工具5a具有半径r1的圆弧形状的第一切削刃40和与第一切削刃40相连续且半径r3的圆弧形状的第二切削刃42a。在切削工具5a中，特征在于作为第一切削刃40的圆弧中心的第一中心41和作为第二切削刃42a的圆弧中心的第二中心43a均设定在切削工具5a的外部，各自的半径r1、r3为大径。此外，优选为r1≧r3。切削工具5a不具有圆鼻切削刃，第一切削刃40和第二切削刃42a在刀尖棱线处相连。因此刀尖棱线形成锐利的锐角部。

参照图5，控制装置10交替反复实施第一工序(S1)和第二工序(S2)，所述第一工序(S1)使用第一切削刃40而形成成为菲涅尔透镜的透镜面的模具的透镜模具面51，所述第二工序(S2)使用第二切削刃42a而形成成为菲涅尔透镜的直立面的模具的直立模具面52。第一工序(S1)和第二工序(S2)到形成所有的透镜模具面51为止(S3的“否”)被反复实施，若形成所有的透镜模具面51(S3的“是”)，则完成菲涅尔透镜模具的制造，结束切削加工。

与图6所示的精加工面相比，由于切削工具5a不具有圆鼻切削刃，因此不会存在残留于角部53的圆弧，可以消除引起光学损失的转印位置。在将刀尖棱线作为锐角部的情况下，如上所述那样优选实施被称为刀尖处理的圆角、倒角加工。

成型用模具中的直立模具面52大多作为拔模角度(draft angle)略微倾斜(在图6和图8中，越向上越向左倾斜)而形成。直立模具面52的精加工面粗糙度Rth在光学上不具有重要的意义，但为了拔模性而优选为小。因此，在实施例二中，为了使直立模具面52的精加工面粗糙度Rth变小的同时，使对直立模具面52进行精加工时的进给量f变大，使用具有与第一切削刃40相连续且大的半径r3的圆弧形状的第二切削刃42a的切削工具5a。通过使用切削工具5a，可以增大透镜模具面51和直立模具面52中的工具进给量f，实现高的加工效率。

此外，在用实施例二所示的切削工具5对通常的菲涅尔透镜形状的模具进行加工的情况下，需要在第一工序和第二工序之间改变工具的姿态。即，需要绕工具前端点(第一切削刃40的圆弧和第二切削刃42a的圆弧的交点中的工具前端侧的点)旋转。这是因为在通常的菲涅尔透镜形状中，与各直立模具面52的倾斜度相同相对地，各透明模具面51的倾斜度根据半径位置而徐徐变化。

以上，基于实施方式对本公开进行了说明。本领域技术人员可以理解的是：该实施方式是一个示例，各构件、各处理过程的组合可产生各种各样的变形例，并且这些变形例也属于本公开的范围。

在实施方式中，说明了加工装置1为对被加工材料8进行车削加工的切削装置，制造透镜面和直立面以同心圆状交替配置的菲涅尔透镜的模具的方法。在变形例中，加工装置1为对被加工材料8进行刨削加工的切削装置，也可以制造透镜面和直立面以直线状交替配置的线性菲涅尔透镜的模具。在加工装置1为刨削加工的切削装置的情况下，运动单元不含使主轴旋转的旋转单元6，但需要具备使被加工材料8或者切削工具5在切削运动方向上相对直线运动的进给单元。

本公开的实施方式的概要如下。

本公开的某个实施方式涉及用切削工具对被加工材料进行切削加工而制造透镜面和直立面交替配置的菲涅尔透镜的模具的方法。所使用的切削工具具有半径r1的圆弧形状的第一切削刃和与第一切削刃相连续的第二切削刃。该模具制造方法包括：使用第一切削刃而形成成为菲涅尔透镜的透镜面的模具的透镜模具面的第一工序和使用第二切削刃而形成成为菲涅尔透镜的直立面的模具的直立模具面的第二工序，反复进行第一工序和第二工序而制造菲涅尔透镜的模具。

根据该实施方式，通过在第一工序和第二工序中使用不同的切削刃，在不使透镜模具面和直立模具面的分界的角部圆弧半径变大的前提下，能够提高第一工序中的进给量。

第二切削刃具有与第一切削刃相连续且半径r2的圆弧形状。第二切削刃为工具前端的圆鼻切削刃，第二切削刃的半径r2可以小于第一切削刃的半径r1，在该情况下，可以是第一切削刃的圆弧中心位于切削工具的外部，第二切削刃的圆弧中心位于切削工具的内部。此外，第一切削刃的圆弧中心和第二切削刃的圆弧中心也可以都位于切削工具的外部。

本公开的其他的实施方式涉及用切削工具对被加工材料进行切削加工而制造透镜面和直立面交替配置的菲涅尔透镜的模具的加工装置。所使用的切削工具具有半径r1的圆弧形状的第一切削刃和与第一切削刃相连续的第二切削刃。该加工装置具备：运动单元，其使切削工具相对于被加工材料移动；以及控制装置，其对运动单元的动作进行控制而反复实施使用第一切削刃而形成成为菲涅尔透镜的透镜面的模具的透镜模具面的加工和使用第二切削刃而形成菲涅尔透镜的直立面的模具的直立模具面的加工。

根据该实施方式，在第一工序和第二工序中使用不同的切削刃在不使透镜模具面和直立模具面的分界的角部圆弧半径变大的前提下，能够提高第一工序中的进给量。

本发明的另一其他的实施方式涉及使用于菲涅尔透镜的模具的制造的切削工具。该切削工具具备：第一切削刃，其为半径r1的圆弧形状的第一切削刃，用于对成为菲涅尔透镜的透镜面的模具的透镜模具面进行精加工；以及第二切削刃，其为与第一切削刃相连续的第二切削刃，用于对成为菲涅尔透镜的直立面的模具的直立模具面进行精加工。

(产业上的可利用性)

本公开能够应用于加工领域。

(附图标记的说明)

1：加工装置；3：主轴；5、5a：切削工具；6：旋转单元；

7：进给单元；8：被加工材料；10：控制装置；20：菲涅尔透镜；

21：透镜面；22：直立面；25：切削工具；26：圆鼻切削刃；

27：圆鼻中心；30：模具；31：透镜模具面；32：直立模具面；

33：角部；40：第一切削刃；42、42a：第二切削刃；

50、50a：模具；51：透镜模具面；52：直立模具面；

53、53a：角部。