JP2005169615A - Ultrasonic machining device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属、セラミックおよびプラスチックを加工する工作機械であって、超音波振動を用いるものに関する。 The present invention relates to a machine tool for processing metal, ceramic and plastic, which uses ultrasonic vibration.
工作機械は、物を製作するために使われる機械である。工作機械は普通、狭義に定義し、切削、研削など主に除去加工を使って目的の形状を作る機械である。近年、工作機械の加工対象物として、従来の工作機械では加工できないか、または加工速度が遅いセラミック、チタン、超硬金属などの難加工材料から形成されたものが増加してきた。そこで、工作機械に超音波振動を付与することで難加工材料を加工する、いわゆる超音波切削加工技術が多用されるようになってきた。なお、超音波切削加工は、切削抵抗が低減するために、切削ツールの摩擦熱が少なく加工面の熱歪が少なくなり、切削ツールの寿命が長くなると共に、加工精度が向上する利点を有している。なお超音波切削加工については、非特許文献1に詳しく記載されている。
従来の回転または直線運動する機械加工装置に超音波振動を付与する装置は、加工装置と共に超音波振動子も運動するものであった。ところが、前記回転または直線運動する機械加工装置の工作具に取り付ける超音波振動子の位置により、超音波振動が大きい場所と小さい場所とが生じて工作具の場所による磨耗量が異なること、そしてそのことにより機械加工精度のムラ及び加工スピードの変化が生じていた。 In the conventional device for applying ultrasonic vibration to a rotating or linearly moving machining device, the ultrasonic vibrator moves along with the machining device. However, depending on the position of the ultrasonic vibrator attached to the tool of the machining apparatus that rotates or linearly moves, a place where the ultrasonic vibration is large and a place where the ultrasonic vibration is small are generated, and the amount of wear differs depending on the place of the tool. As a result, unevenness in machining accuracy and changes in machining speed occurred.
また、回転する機械加工装置と共に超音波振動子を回転させるため、スリップリングなどの給電装置が必要になり、装置が複雑になると共に高価になる。さらに直線運動する加工装置と共に超音波振動子を直線運動させるため、給電のための移動するケーブル線が必要となり、このケーブル線が運動するため断線する恐れがある。 Further, since the ultrasonic vibrator is rotated together with the rotating machining device, a power feeding device such as a slip ring is required, which makes the device complicated and expensive. Further, in order to linearly move the ultrasonic vibrator together with the processing device that moves linearly, a moving cable wire for power feeding is required, and this cable wire moves, so there is a risk of disconnection.
従来の加工装置の例としては、図7に示す本発明者の先の特許出願(特願2002−199269号)の明細書に記載の「ラップ装置及びラップ加工方法」が挙げられる。図7のラップ装置は、回転スピンドル4により軸支されたラップ盤1、ラップ盤1の表面に砥粒スラリ2を供給するスラリ供給装置3、そして研磨するワーク5をラップ盤1の表面に砥粒スラリ2を介して接触させながら回転可能に保持する研磨対象物であるワークの保持具6などから構成されている。ラップ盤1には、ラップ盤1の支持具6を介して、ラップ盤1の表面に垂直な方向に振動する超音波振動を与える超音波振動付与手段7a及び7bが付設されている。各々の超音波振動付与手段は、これにより発生した超音波振動を支持具6に効率よく付与するために、グリースなどの接触媒質を介して固定されていることが好ましい。超音波振動付与手段7a及び7bには、各々に電気エネルギーを供給する手段として超音波交流電源15が備えられている。各々の超音波振動付与手段と超音波交流電源15とは、モータ24の回転軸4に備えられたスリップリング33を介して電気的に接続されている。
As an example of a conventional processing apparatus, “lapping apparatus and lapping method” described in the specification of the inventor's previous patent application (Japanese Patent Application No. 2002-1992269) shown in FIG. 7 is a
この例では、ラップ盤1を取り付けたラップ盤1の支持具6の一定の場所に超音波振動付与手段を取り付けるので、当然その位置の上にあるラップ盤の位置の超音波振動が最も大きい。この結果、ラップ盤の位置により超音波振動の大きさが異なるので、ラップ盤の位置による磨耗量、加工速度も異なる。このことは加工精度に影響するので問題である。また、超音波振動付与手段7a及び7bに電気エネルギーを供給する手段としてスリップリング33が必要であり、このことにより装置が複雑、大型化し、製造コストが高くなってしまう問題もある。
In this example, since the ultrasonic vibration applying means is attached to a fixed place of the
切断装置に超音波振動を付与することも行われている。その例を図8に示す。切断装置の回転スピンドル4の一部は超音波振動子とされている。すなわち回転スピンドル4に圧電セラミック12a、12bが取り付けられ、超音波振動子とされている。そして、圧電セラミック12a、12bに、超音波交流電源15よりスリップリング33を介して高周波交流電圧を印加する。その結果、回転スピンドル4に超音波振動が励起され、これが切断ブレード19に伝播する。しかし、回転スピンドル4の固有振動数と、切断ブレード19の所望の振動モードの固有振動数とは一般に一致しないので、切断ブレードに所望の振動モードを効率よく励起させることは困難である。また、圧電セラミックに電気エネルギーを供給する手段としてスリップリング33が必要であり、このことにより装置が複雑、大型化し、製造コストが高くなってしまう問題もある。
Application of ultrasonic vibration to the cutting device is also performed. An example is shown in FIG. A part of the
超音波TECHNO(1998年4月号2〜8ページ、日本工業出版株式会社発行)には、図9に示す小径穴加工用超音波切削装置が記載されている。この装置はドリルに超音波振動を付与するものであり、ドリル25はドリルホルダ26に収められ、ドリルホルダ26は回転する超音波振動付与手段7に接合されている。超音波振動付与手段7は回転モータ24で回転させる。回転する超音波振動付与手段7には超音波交流電源15によりスリップリング33を介して超音波交流電圧が与えられる。この小径穴加工用超音波切削装置は、超音波振動の効果により通常の切削と比較して加工精度が著しく向上している。しかし、この小径穴加工用超音波切削装置もスリップリング33が必要であり、このことにより装置が複雑、大型化し、製造コストが高くなってしまう問題もある。また、切削効率を高めるためにはドリルの材質、形状により超音波振動子の固有振動数を変えなければならないが簡単にはできない。
Ultrasonic TECHNO (April 1998, pages 2-8, published by Nippon Kogyo Publishing Co., Ltd.) describes an ultrasonic cutting apparatus for machining small-diameter holes shown in FIG. This apparatus applies ultrasonic vibration to a drill. The
本発明の課題は、回転または直線運動する加工装置に超音波振動を付与する装置であって、超音波振動が必要とされる工作具の場所による振動の変化が小さく、超音波振動子に給電するためのスリップリングが不要であり、そして給電のための移動するケーブル線が必要でない機械加工装置を提供することにある。 An object of the present invention is an apparatus that applies ultrasonic vibration to a processing apparatus that rotates or linearly moves, and the change in vibration depending on the location of the tool that requires ultrasonic vibration is small, and power is supplied to the ultrasonic vibrator. It is an object of the present invention to provide a machining apparatus that does not require a slip ring to perform the operation and that does not require a moving cable for feeding.
本発明は、超音波振動を利用してワークを加工する超音波加工装置において、ワークを加工する工具に固体潤滑材を介して超音波振動を与えることを特徴とする超音波加工装置にある。 The present invention provides an ultrasonic processing apparatus for processing a workpiece using ultrasonic vibration, wherein ultrasonic vibration is applied to a tool for processing the workpiece via a solid lubricant.
本発明の超音波加工装置の好ましい態様は、下記の通りである。
(1)ワークを加工する工具が回転運動し、超音波振動を発生する超音波振動子が固定されている。
(2)ワークを加工する工具が直線運動し、超音波振動を発生する超音波振動子が固定されている。
(3)固体潤滑材がワークを加工する工具に取り付けられている。
(4)固体潤滑剤が超音波振動子に取り付けられている。
(5)固体潤滑材とワークを加工する工具との間に流体潤滑膜が存在している。
(6)超音波振動子に印加する交流電圧の周波数が15kHz以上、100kHz以下である。
Preferred embodiments of the ultrasonic processing apparatus of the present invention are as follows.
(1) An ultrasonic transducer that rotates a tool for machining a workpiece and generates ultrasonic vibrations is fixed.
(2) A tool for machining a workpiece moves linearly and an ultrasonic transducer that generates ultrasonic vibration is fixed.
(3) A solid lubricant is attached to a tool for machining a workpiece.
(4) A solid lubricant is attached to the ultrasonic transducer.
(5) A fluid lubricating film exists between the solid lubricant and the tool for machining the workpiece.
(6) The frequency of the alternating voltage applied to the ultrasonic transducer is 15 kHz or more and 100 kHz or less.
本発明の超音波加工装置は、超音波振動子を固定しても、ワークを加工する工具に超音波振動を励起することができるので、スリップリングなどのように回転する機器に電力を供給する装置が不要になるため、安価に製造できる。また、装置も小型化できる。さらに、既存の装置に超音波振動子を簡単に取り付けることができる。また、超音波振動子が固定され、ワークを加工する工作具が運動するので、工作具の運動の一周期として見ると工作具の場所に依らない均一な超音波振動を工作具に与えることが可能になるため、超音波振動の効果が顕著になる。さらに、超音波振動子が固定されているので、電力を供給するケーブルは運動しないので、十分に形状の大きいものが使用できるので大きな電力を超音波振動子に供給することが可能となり、そして強力な超音波振動を励起できるので、超音波振動の効果を十分に発揮することができる。 Since the ultrasonic processing apparatus of the present invention can excite ultrasonic vibrations on a tool for processing a workpiece even when an ultrasonic vibrator is fixed, power is supplied to a rotating device such as a slip ring. Since no device is required, it can be manufactured at low cost. In addition, the apparatus can be miniaturized. Furthermore, an ultrasonic transducer can be easily attached to an existing apparatus. In addition, since the ultrasonic vibrator is fixed and the tool that processes the workpiece moves, it can give the tool a uniform ultrasonic vibration that does not depend on the location of the tool when viewed as one cycle of the movement of the tool. Since it becomes possible, the effect of ultrasonic vibration becomes remarkable. Furthermore, since the ultrasonic vibrator is fixed, the cable that supplies power does not move, so a sufficiently large shape can be used, so that it is possible to supply large power to the ultrasonic vibrator, and it is powerful Since the ultrasonic vibration can be excited, the effect of the ultrasonic vibration can be sufficiently exhibited.
まず、本発明において、使用される固体潤滑材について説明する。固体潤滑材は、大別して四種類ある。 First, the solid lubricant used in the present invention will be described. There are four types of solid lubricants.
第一は、層状結晶構造をもつ物質であり、二硫化モリブデン、二硫化タングステンなどの硫化物および黒鉛である。その他ではフッ化炭素などのフッ化物、窒化ボロンなどの窒化物がある。 The first is a substance having a layered crystal structure, such as sulfides such as molybdenum disulfide and tungsten disulfide, and graphite. Others include fluorides such as carbon fluoride and nitrides such as boron nitride.
第二は、プラスチックスであり、PTFEをはじめとするエンジニアプラスチックは、機械的特性が優れているため摺動部材として用いた場合は、非常に良い潤滑性を示し、自己潤滑性固体潤滑材料として多用されている。 The second is plastics, and engineering plastics such as PTFE have excellent mechanical properties, so when used as sliding members, they show very good lubricity, and as self-lubricating solid lubricating materials It is used a lot.
第三は、自己潤滑性複合材料であり、潤滑性のない金属材料に二硫化モリブデンや黒鉛などの固体潤滑剤を複合化することによって、自己潤滑性をもった複合材料を得ることができる。 The third is a self-lubricating composite material, and a composite material having self-lubricating properties can be obtained by compounding a solid lubricant such as molybdenum disulfide and graphite with a metal material having no lubricity.
第四は、軟質金属であり、低融点の鉛、亜鉛、すずなどや、金や銀などの薄膜がある。 The fourth is a soft metal, such as low melting point lead, zinc, tin, or a thin film such as gold or silver.
図1は、第一の実施の形態を示す正面図である。図7の装置の構成と異なるところは、スリップリングが無いことと、超音波振動付与手段がラップ盤の支持具に取り付けられずにベース台10に固定されていることである。 FIG. 1 is a front view showing the first embodiment. The difference from the configuration of the apparatus of FIG. 7 is that there is no slip ring and that the ultrasonic vibration applying means is fixed to the base table 10 without being attached to the support of the lapping machine.
図1のラップ装置は、回転スピンドル4により軸支されたラップ盤1、ラップ盤の表面に砥粒スラリ2を供給するスラリ供給装置3、そして研磨対象物であるワーク5をラップ盤1の表面に砥粒スラリ2を介して接触させながら回転可能に保持するワーク保持具6などから構成されている。ラップ盤1は支持具18に取り付けられている。支持具18と超音波振動付与手段7a及び7bが接触しながら相対的に運動するため、超音波振動付与手段7a及び7bの先端部に固体潤滑材8が接合されている。また、超音波振動付与手段7a及び7bは、超音波振動子取り付け台9を用いてベース台10に固定する。但し超音波振動付与手段7a及び7bは、支持具18と確実に接触させるためにバネ11を用いて支持具18に押し付けられている。さらに、固体潤滑材8と接触する支持具18の面は、接触状態を良好にするためラップ加工が施されている。
The lapping apparatus of FIG. 1 includes a
超音波振動付与手段7aとしては、圧電セラミックス12a、12bと電極板13a、13bとを、上側金属部材14aと下側金属部材14bとで挟んだ状態でボルト締めして構成されるランジュバン型振動子が用いられている。なお、このランジュバン型振動子には固体潤滑材8がエポキシ樹脂で接合されている。したがって、固体潤滑材を含めてランジュバン型振動子を構成している。また、固体潤滑材は、黒鉛にアンチモン合金を含浸した複合材料であり、日本カーボン株式会社製のSCカーボンのNC−071である。
As the ultrasonic
圧電セラミックス12a、12bのそれぞれは、例えば、ジルコン酸チタン酸鉛系のセラミック材料から形成される。電極板13a、13bのそれぞれは、例えばリン青銅から形成される。圧電セラミックス12a、12bのそれぞれは、その厚み方向に分極されている。
Each of the
超音波交流電源15により電気配線16a、16bに電圧が印加されると、ランジュバン型振動子は長さ方向の縦振動を発生する。この振動は固体潤滑材8を介して支持具18に伝播し、さらにラップ盤1に伝播する。
When a voltage is applied to the
固体潤滑材は、工作具である支持具に接合しても良い。その際、固体潤滑材と接する超音波振動子の面はラップ加工などしてその面を平滑にした方がより好ましい。 The solid lubricant may be joined to a support that is a work tool. At this time, it is more preferable that the surface of the ultrasonic transducer in contact with the solid lubricant is smoothed by lapping or the like.
超音波振動付与手段の例としては、電歪振動子及び磁歪振動子が挙げられる。電歪振動子の例としては、圧電セラミックスの各々の面に電極が付設された構成の圧電振動子、及び前記ランジュバン型振動子が挙げられる。磁歪振動子の例としては、金属磁歪振動子およびフェライト振動子が挙げられる。超音波振動付与手段としては、その構成が簡単であることから電歪振動子を用いることが好ましい。 Examples of the ultrasonic vibration applying means include an electrostrictive vibrator and a magnetostrictive vibrator. Examples of the electrostrictive vibrator include a piezoelectric vibrator having a structure in which an electrode is attached to each surface of piezoelectric ceramic, and the Langevin vibrator. Examples of the magnetostrictive vibrator include a metal magnetostrictive vibrator and a ferrite vibrator. As the ultrasonic vibration applying means, an electrostrictive vibrator is preferably used because of its simple configuration.
次に、図1のラップ装置を用いて、研磨対象物であるワークを研磨する手順について説明する。まず、ワーク5をワックスなどを用いて、ワーク保持具6に保持固定(仮固定)する。ワーク5が保持されたワーク保持具6を、その側面が二本のローラ17によって支持されるように、ラップ盤1の表面に置く。そしてモータ24を駆動して、モータ24に接続された回転スピンドル4に固定されたラップ盤1を回転させる。ラップ盤1の回転に伴って、ローラ17により支持されたワーク保持具6が回転する。ラップ盤1が回転を始めるのとほぼ同時に、スラリ供給装置3から、ラップ盤1の表面に砥粒スラリ2を滴下する。ラップ盤1の回転に伴って、砥粒スラリ2はワーク5とラップ盤1との間に供給される。さらに、ラップ盤1が回転し始めるのと同時に超音波交流電源15により、超音波振動付与手段7a及び7bのそれぞれに超音波交流を印加する。超音波交流を印加することにより、超音波振動付与手段7a及び7bのそれぞれは、固体潤滑剤8を介して、回転運動する支持具18、そしてラップ盤1に超音波振動を伝搬させる。ラップ盤1と、ワーク保持具6に保持されたワーク5とが、砥粒スラリ2を介して回転することによりワーク5の表面が研磨される。
Next, a procedure for polishing a workpiece, which is an object to be polished, using the lapping apparatus of FIG. 1 will be described. First, the
次に、図1のラップ装置により、精度の高い研磨を実現できる理由について説明する。超音波振動子はベース台に固定されているため、振動の節を固定できるので本来の振動子の性能を発揮させることができる。このため、先に述べた超音波切削加工の効果を十分に得ることができる。 Next, the reason why high-precision polishing can be realized with the lapping apparatus of FIG. 1 will be described. Since the ultrasonic vibrator is fixed to the base table, the vibration node can be fixed, so that the performance of the original vibrator can be exhibited. For this reason, the effect of the ultrasonic cutting process mentioned above can fully be acquired.
また、運動する支持具18に固体潤滑剤のすべり軸受けの役割により超音波振動子から超音波振動を伝播させることができるため、支持具の一回転で見ると、超音波振動子は360度支持具に接触するため支持具の上に載せたラップ盤にも360度に均一な超音波振動を付与することができる。このことにより、ラップ盤はワークに均一に接触して均一に磨耗するためにラップ精度が向上する。また、ラップ盤の偏磨耗の恐れは無い。
Further, since the ultrasonic vibration can be propagated from the ultrasonic vibrator to the moving
さらに、超音波振動子がベース台に固定されているので、電力を供給するのに電気配線だけでよく、スリップリングは必要ない。このため、装置が小型、安価になる。また、故障の原因も少なくなる。 Furthermore, since the ultrasonic transducer is fixed to the base table, only electric wiring is required to supply power, and no slip ring is required. For this reason, the apparatus becomes small and inexpensive. Also, the cause of failure is reduced.
図2は、本発明の第二の構成の切断装置の一例の構成を示す平面図である。図2に示すような薄いリング状の切断ブレード19を、回転スピンドル4の先端に取り付けた第一のフランジ20と回転スピンドル4のねじ部に嵌めた第二のフランジ21とで挟み付け、締め付け用ナット22をねじ部に螺着することにより固定し、この切断ブレード19を回転させてその外周切削部で加工が行なわれる。そして回転スピンドル4の最先端部に、固体潤滑剤8を接合した超音波振動付与手段7である超音波振動子をバネ11により押し付ける。バネ11は超音波振動付与手段7である超音波振動子を固定するための固定装置23に取り付けられている。固定装置23は図示しないベース台に取り付けられている。
FIG. 2 is a plan view showing a configuration of an example of a cutting device having a second configuration according to the present invention. A thin ring-shaped
次に、図2の切断装置を用いてワークを切断する手順について説明する。図示しないノズルより水を切断ブレード19に放射する。これとほぼ同時に超音波振動付与手段7である超音波振動子に高周波電圧を印加する。その結果、回転スピンドル4の最先端部にバネ11により押し付けられた、固体潤滑剤8を接合した超音波振動子は、回転スピンドル4の最先端部に超音波振動を与えるとともに、超音波振動の効果により回転スピンドルの最先端部と固体潤滑剤との間の摩擦係数を大幅に低減する。さらに固体潤滑剤の効果により摩擦係数は低くなるため、回転スピンドルの回転の障害になることはない。次に、回転モータ24に電力を供給し、回転モータ24に接続した回転スピンドル4を回転させる。回転スピンドルに与えられた超音波振動は切断ブレードに伝播する。このことにより、大幅に切断速度と切断精度が向上する。
Next, a procedure for cutting a workpiece using the cutting apparatus of FIG. 2 will be described. Water is radiated to the
図3は、本発明の第三の構成の切断装置の一例の構成を示す平面図である。図3に示すような薄いリング状の切断ブレード19を、回転スピンドル4の先端に取り付けた第一のフランジ20と回転スピンドル4のねじ部に嵌めた第二のフランジ21とで挟み付け、締め付け用ナット22をねじ部に螺着することにより固定し、この切断ブレード19を回転させてその外周切削部で加工が行なわれる。そして切断ブレード19に、固体潤滑剤8を接合した超音波振動付与手段7である超音波振動子をバネ11により押し付ける。切断ブレードに押し付けた固体潤滑剤は、切断ブレードのぶれ防止にもなる。さらにこれに超音波振動が加わるので摩擦力は小さくなる。また、切断ブレードと固体潤滑材との間の水は、流体ガイドにもなる。バネは超音波振動付与手段7である超音波振動子を固定するための固定装置23に取り付けられている。固定装置23は図示しないベース台に取り付けられている。
FIG. 3 is a plan view showing a configuration of an example of a cutting device having a third configuration according to the present invention. A thin ring-shaped
次に、図3の切断装置を用いて、ワークを切断する手順について説明する。図示しないノズルより水を切断ブレードに放射する。これとほぼ同時に超音波振動子に高周波電圧を印加する。その結果、切断ブレードにバネにより押し付けられた、固体潤滑剤を接合した超音波振動子は、切断ブレードに超音波振動を与えるとともに、超音波振動の効果により切断ブレードと固体潤滑剤との間の摩擦係数を大幅に低減する。さらに固体潤滑剤の効果により摩擦係数は低くなるため、転がり軸受けと同様な状態になるため、切断ブレードの回転の障害になることはない。また、ノズルにより切断ブレードに放出された水は、固体潤滑材と切断ブレードとの間に入り、超音波を伝搬し易くする伝搬媒質の役割りもある。さらに、水は流体潤滑の役割もある。次に回転モータに電力を供給し、回転モータに接続した回転スピンドルを回転させる。切断ブレードに直接超音波振動が伝播するので、大幅に切断速度と切断精度が向上する。 Next, a procedure for cutting a workpiece using the cutting apparatus of FIG. 3 will be described. Water is radiated to the cutting blade from a nozzle (not shown). Almost simultaneously with this, a high frequency voltage is applied to the ultrasonic transducer. As a result, the ultrasonic vibrator that is pressed against the cutting blade by the spring and joined with the solid lubricant gives ultrasonic vibration to the cutting blade, and between the cutting blade and the solid lubricant due to the effect of ultrasonic vibration. The friction coefficient is greatly reduced. Furthermore, since the friction coefficient is lowered due to the effect of the solid lubricant, the state becomes the same as that of a rolling bearing, so that there is no obstacle to the rotation of the cutting blade. In addition, the water discharged to the cutting blade by the nozzle also enters between the solid lubricant and the cutting blade, and also serves as a propagation medium that facilitates the propagation of ultrasonic waves. Furthermore, water also has a role of fluid lubrication. Next, electric power is supplied to the rotary motor, and the rotary spindle connected to the rotary motor is rotated. Since ultrasonic vibration propagates directly to the cutting blade, the cutting speed and cutting accuracy are greatly improved.
図4は、本発明の第四の構成のドリル装置の一例の構成を示す正面図である。中空である回転モータ24には中空の回転スピンドル4が接続され、そしてその中空の回転スピンドル4にはドリルチャック25が接続されている。そしてドリルチャック25にチャッキングされたドリル26の加工側と反対側には、固体潤滑剤8が接合されている。また固体潤滑剤8と超音波振動付与手段7である超音波振動子との接触状態を確保するため、超音波振動子の節を支持板27により支持し、その支持板27にさらに棒29を設け、その先にウエイト30を載せる。ここで、棒がドリル加工方向だけの運動になるようにリニアガイド28を使用する。
FIG. 4 is a front view showing a configuration of an example of a drilling device having a fourth configuration according to the present invention. A
固体潤滑剤8は、平均粒径0.5μmのスピンドル油含有グラファイトを5質量%並びにPTFEを5質量%を混合した固体潤滑剤成分を含有したエポキシ樹脂である。またこの固体潤滑剤8は相手材との間に流体潤滑膜を設ける。ドリル26に接合した固体潤滑剤8の上に超音波振動付与手段7である超音波振動子をある一定荷重でもって接触させる。
The
次に、図4のドリル装置を用いてワークに穴加工する手順について説明する。まず、超音波振動付与手段7である超音波振動子に高周波電圧を与える。これによりドリルに接合した固体潤滑剤に超音波振動が与えられ、さらにこれがドリルに伝播する。固体潤滑剤と超音波振動子は一定荷重で接しているが、超音波振動の効果により摩擦係数は大幅に低減する。さらに固体潤滑剤の効果により摩擦係数は低くなるため、転がり軸受けと同様な状態になるため、ドリルの回転の障害になることはない。次に、研作油をドリルに与え、中空モータを回転させ、ワークを加工する。また、ドリルはリニアモータ31により上下に運動させる。ドリルに直接、超音波振動が伝播するので、大幅にドリル加工速度が向上し、かつバリの発生もほとんど無い状態になる。
Next, a procedure for drilling a workpiece using the drill device of FIG. 4 will be described. First, a high frequency voltage is applied to the ultrasonic transducer that is the ultrasonic
図5は、本発明の第五の構成の横軸平面研削盤の一例の構成を示す斜視図である。横軸平面研削盤では、ベース台10に取り付けたリニアガイド28の上に加工テーブル31を載せ、テーブル31をその長さ方向に沿って移動させる。加工テーブル31の上に載せたワーク5を研削するため、研削砥石32がある。研削砥石32は回転スピンドル4に取り付けられ、回転スピンドル4はさらに回転モータ24に接続されている。
FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of an example of a horizontal axis surface grinding machine of the fifth configuration of the present invention. In the horizontal axis surface grinding machine, the processing table 31 is placed on the
次に、図6を参照しながら超音波振動を用いる部分について説明する。ベース台10には研削砥石32の下方の位置に超音波振動付与手段7である超音波振動子が取り付けられている。超音波振動子先端部には固体潤滑剤8が接合されている。加工テーブル31の裏面に固体潤滑剤8が接している。
Next, a portion using ultrasonic vibration will be described with reference to FIG. An ultrasonic vibrator as the ultrasonic
次に、図5の横軸平面研削盤を用いてワークを平面研削する手順について説明する。まず、超音波振動子に高周波電圧を印加すると固体潤滑剤に超音波振動が与えられ、さらにこれが加工テーブルに伝播する。固体潤滑剤と加工テーブルはバネ圧で接しているが、超音波振動の効果により摩擦係数は大幅に低減する。さらに固体潤滑剤の効果により摩擦係数は低くなるため、転がり軸受けと同様な摩擦状態になるため、加工テーブルの障害になることはない。次に、研作油をワークに与え、回転モータを回転させ回転スピンドルと研削砥石を回転させワークを加工する。加工テーブルの超音波振動がワークに伝播するので、大幅に平面研削速度が向上し、かつ研削面の精度も向上する。 Next, the procedure for surface grinding a workpiece using the horizontal axis surface grinding machine of FIG. 5 will be described. First, when a high frequency voltage is applied to the ultrasonic vibrator, ultrasonic vibration is applied to the solid lubricant, which is further propagated to the processing table. The solid lubricant and the processing table are in contact with each other by spring pressure, but the friction coefficient is greatly reduced by the effect of ultrasonic vibration. Furthermore, since the friction coefficient is lowered due to the effect of the solid lubricant, the frictional state is the same as that of a rolling bearing, so that there is no obstacle to the processing table. Next, polishing oil is applied to the workpiece, the rotary motor is rotated, the rotary spindle and the grinding wheel are rotated, and the workpiece is processed. Since the ultrasonic vibration of the processing table propagates to the workpiece, the surface grinding speed is greatly improved and the accuracy of the grinding surface is also improved.
本発明の超音波加工装置は、切削、研削など主に除去加工を使って、目的の形状を作る機械に用いられるものである。 The ultrasonic processing apparatus of the present invention is used in a machine that produces a target shape by mainly using removal processing such as cutting and grinding.
1 ラップ盤
2 砥粒スラリ
3 スラリ供給装置
4 回転スピンドル
5 ワーク
6 ワーク保持具
7 超音波振動付与手段
8 固体潤滑剤
9 取り付け台
10 ベース台
11 バネ
12 圧電セラミックス
13 電極板
14 金属部材
15 超音波交流電源
16 電気配線
17 ローラ
18 支持具
19 切断ブレード
20 第1のフランジ
21 第2のフランジ
22 締め付け用ナット
23 固定装置
24 回転モータ
25 ドリルチャック
26 ドリル
27 支持板
28 リニアガイド
29 棒
30 ウエイト
31 加工テーブル
32 切削砥石
33 スリップリング
DESCRIPTION OF
Claims (7)
The ultrasonic processing apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the frequency of the AC voltage applied to the ultrasonic transducer is 15 kHz or more and 100 kHz or less.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004337980A JP2005169615A (en) | 2003-11-20 | 2004-11-22 | Ultrasonic machining device |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003425883 | 2003-11-20 | ||
JP2004337980A JP2005169615A (en) | 2003-11-20 | 2004-11-22 | Ultrasonic machining device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005169615A true JP2005169615A (en) | 2005-06-30 |
Family
ID=34742100
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004337980A Withdrawn JP2005169615A (en) | 2003-11-20 | 2004-11-22 | Ultrasonic machining device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005169615A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109227231A (en) * | 2018-09-19 | 2019-01-18 | 贵州航天天马机电科技有限公司 | A kind of hard brittle material processing unit |
CN110549721A (en) * | 2019-09-29 | 2019-12-10 | 杭州福斯特应用材料股份有限公司 | Equipment capable of continuously sticking strips on film |
CN115106851A (en) * | 2022-07-04 | 2022-09-27 | 安徽聚芯智造科技股份有限公司 | Ultrasonic vibrator winding and grinding prevention mechanism |
-
2004
- 2004-11-22 JP JP2004337980A patent/JP2005169615A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109227231A (en) * | 2018-09-19 | 2019-01-18 | 贵州航天天马机电科技有限公司 | A kind of hard brittle material processing unit |
CN110549721A (en) * | 2019-09-29 | 2019-12-10 | 杭州福斯特应用材料股份有限公司 | Equipment capable of continuously sticking strips on film |
CN115106851A (en) * | 2022-07-04 | 2022-09-27 | 安徽聚芯智造科技股份有限公司 | Ultrasonic vibrator winding and grinding prevention mechanism |
CN115106851B (en) * | 2022-07-04 | 2024-02-27 | 安徽聚芯智造科技股份有限公司 | Winding-preventing grinding mechanism for ultrasonic vibrator |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080205 |