JP2002239879A - 超音波振動加工法 - Google Patents
超音波振動加工法Info
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- JP2002239879A JP2002239879A JP2001033031A JP2001033031A JP2002239879A JP 2002239879 A JP2002239879 A JP 2002239879A JP 2001033031 A JP2001033031 A JP 2001033031A JP 2001033031 A JP2001033031 A JP 2001033031A JP 2002239879 A JP2002239879 A JP 2002239879A
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- JP
- Japan
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- tool
- ultrasonic vibration
- abrasive grains
- workpiece
- machining method
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- Turning (AREA)
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】セラミックス材料や金属材料等に対して、曲が
り穴の加工や穴入り口の形状より大きな形状を材料内部
に加工することを可能とする加工法を提供する。 【解決手段】超音波振動を被加工物に付加した機械加工
において、球形等の自由工具を被加工物に押しつけるた
めに、この工具に遠隔から磁力や遠心力等の外力を与え
ることを特徴とする超音波振動加工法。
り穴の加工や穴入り口の形状より大きな形状を材料内部
に加工することを可能とする加工法を提供する。 【解決手段】超音波振動を被加工物に付加した機械加工
において、球形等の自由工具を被加工物に押しつけるた
めに、この工具に遠隔から磁力や遠心力等の外力を与え
ることを特徴とする超音波振動加工法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、各種工業用材料
や工芸用材料等に対して、曲がり穴や、穴入り口の形状
より大きな形状又は複雑な形状を材料内部に加工するた
めの加工方法に関するものである。
や工芸用材料等に対して、曲がり穴や、穴入り口の形状
より大きな形状又は複雑な形状を材料内部に加工するた
めの加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に切削・研削加工といえば、主軸等
の工具を保持するための機構を有した工作機械を使用し
て被削材の不要部分を除去する加工方法であり、一部の
高度な工作機械では多軸制御機構を有し、より複雑な形
状加工を可能としている。
の工具を保持するための機構を有した工作機械を使用し
て被削材の不要部分を除去する加工方法であり、一部の
高度な工作機械では多軸制御機構を有し、より複雑な形
状加工を可能としている。
【０００３】超音波を切削・研削加工等と複合させた各
種超音波加工機においても、工具を保持するための機構
を有することについては上述の工作機械と同様である。
超音波振動により加工抵抗の大幅な低減が達成される報
告は多くあり、高硬度材料等の加工現場で多く実用化さ
れている。
種超音波加工機においても、工具を保持するための機構
を有することについては上述の工作機械と同様である。
超音波振動により加工抵抗の大幅な低減が達成される報
告は多くあり、高硬度材料等の加工現場で多く実用化さ
れている。
【０００４】また、工具を保持するための機構を有する
加工機では工具を加工目的位置に配置できない又は現実
的ではない長尺管内部若しくは内部に複雑形状を有する
材料の研磨加工等では、磁性材料としての研磨材料を磁
気等の外力により操作して、かつ、研磨材料に超音波振
動を付加して表面を一様に研磨する手法は既知である。
加工機では工具を加工目的位置に配置できない又は現実
的ではない長尺管内部若しくは内部に複雑形状を有する
材料の研磨加工等では、磁性材料としての研磨材料を磁
気等の外力により操作して、かつ、研磨材料に超音波振
動を付加して表面を一様に研磨する手法は既知である。
【０００５】さらに、球型等の形状の工具に対して、磁
力を作用させて精度良く研削又は研磨加工を行う方法
や、同様の工具に対して液体を媒体として工具に超音波
振動を付加しながら、研削又は研磨加工を行う方法は既
知である。
力を作用させて精度良く研削又は研磨加工を行う方法
や、同様の工具に対して液体を媒体として工具に超音波
振動を付加しながら、研削又は研磨加工を行う方法は既
知である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述のような工具を保
持する機構を有する研削又は研磨加工方法は、材料を高
精度で効率的に除去することはできるが、曲がり穴や穴
入り口の形状より大きな形状又は複雑な形状を材料内部
に加工する場合は、当該機構が材料と干渉して、加工が
困難である。このことは、従来の超音波加工機について
も同様である。
持する機構を有する研削又は研磨加工方法は、材料を高
精度で効率的に除去することはできるが、曲がり穴や穴
入り口の形状より大きな形状又は複雑な形状を材料内部
に加工する場合は、当該機構が材料と干渉して、加工が
困難である。このことは、従来の超音波加工機について
も同様である。
【０００７】また、研磨材料を磁気等により操作する加
工法は、材料表面を一様に除去することはできるが、生
材から任意の形状を削り出していく形状加工は困難であ
る。
工法は、材料表面を一様に除去することはできるが、生
材から任意の形状を削り出していく形状加工は困難であ
る。
【０００８】さらに、球型等の形状の工具に対して、磁
力を作用させて精度良く研削又は研磨加工を行う方法
や、同様の工具に対して液体を媒体として工具に超音波
振動を付加しながら、研削又は研磨加工を行う方法は、
多量の材料を除去しなければならない穴加工や被加工物
内部の複雑形状加工を効率的に行うことが困難である。
力を作用させて精度良く研削又は研磨加工を行う方法
や、同様の工具に対して液体を媒体として工具に超音波
振動を付加しながら、研削又は研磨加工を行う方法は、
多量の材料を除去しなければならない穴加工や被加工物
内部の複雑形状加工を効率的に行うことが困難である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明の加工方法は、被加工物を超音波振動子の
端面に直接固定又はホーン等を介して固定し、被加工物
に超音波振動を付加して、球形又は円筒、円錐形状を含
む多面体形状をした工具に対して遠隔から外力を与える
ことにより、曲がり穴や穴入り口の形状より大きな形状
又は複雑な形状を材料内部に、遊離砥粒や固定砥粒での
研削又は切削を利用した加工することを特徴とする加工
方法である。
めに、本発明の加工方法は、被加工物を超音波振動子の
端面に直接固定又はホーン等を介して固定し、被加工物
に超音波振動を付加して、球形又は円筒、円錐形状を含
む多面体形状をした工具に対して遠隔から外力を与える
ことにより、曲がり穴や穴入り口の形状より大きな形状
又は複雑な形状を材料内部に、遊離砥粒や固定砥粒での
研削又は切削を利用した加工することを特徴とする加工
方法である。
【００１０】また請求項２の方法は請求項１の加工方法
において、被加工物に工具を押しつける外力として、磁
性を有する工具に対して磁力を作用させるものである。
この方法では、一定の外力だけでなく、磁力を任意に変
化させることにより、磁化した工具に振動、回転等の運
動を付加でき、これと被加工物の超音波振動と重畳して
加工効率の向上が期待できる。
において、被加工物に工具を押しつける外力として、磁
性を有する工具に対して磁力を作用させるものである。
この方法では、一定の外力だけでなく、磁力を任意に変
化させることにより、磁化した工具に振動、回転等の運
動を付加でき、これと被加工物の超音波振動と重畳して
加工効率の向上が期待できる。
【００１１】また請求項３の方法は請求項１の加工方法
において、超音波振動子とこの端面に固定された被加工
物と工具を超音波振動子支持のもと回転させて、この遠
心力により被加工物に対して工具を押しつける力を得
て、加工を行う方法である。
において、超音波振動子とこの端面に固定された被加工
物と工具を超音波振動子支持のもと回転させて、この遠
心力により被加工物に対して工具を押しつける力を得
て、加工を行う方法である。
【００１２】
【実施例】図１に請求項１及び２の加工方法を実施する
ための装置の一例を示す。被加工物３は超音波振動を付
加できるように超音波振動子１に直接固定されている。
工具２はあらかじめ別途加工された被加工物３表面の加
工開始のための任意の空間に配置されている。超音波振
動子は振幅の節の部分で、超音波振動子押さえ治具９及
び超音波振動子保持具１０を介してテーブル１１に固定
されている。工具を任意の方向に運動させるために被加
工物の周囲に電磁石４を配置している。また、外部へは
超音波駆動用の高周波電源７が超音波振動子と接続され
ており、さらに、加工局部への加工液や砥粒を含むスラ
リを供給するための配管５や供給された当該物質と切り
くずを排出するための配管６ならびに加工液等供給処理
装置８がこれらの配管と接続されている。
ための装置の一例を示す。被加工物３は超音波振動を付
加できるように超音波振動子１に直接固定されている。
工具２はあらかじめ別途加工された被加工物３表面の加
工開始のための任意の空間に配置されている。超音波振
動子は振幅の節の部分で、超音波振動子押さえ治具９及
び超音波振動子保持具１０を介してテーブル１１に固定
されている。工具を任意の方向に運動させるために被加
工物の周囲に電磁石４を配置している。また、外部へは
超音波駆動用の高周波電源７が超音波振動子と接続され
ており、さらに、加工局部への加工液や砥粒を含むスラ
リを供給するための配管５や供給された当該物質と切り
くずを排出するための配管６ならびに加工液等供給処理
装置８がこれらの配管と接続されている。
【００１３】図２に請求項１及び３の加工方法を実施す
るための装置の一例を示す。また、図３に超音波振動子
を姿勢制御するための機構部分の断面を示す。超音波振
動子１に取り付けられた被加工物３と加工物内部に配置
された工具２の構成は図１と同様である。被加工物に対
する工具に作用する遠心力の相対的な方向を任意に設定
できるように、超音波振動子は姿勢制御用モータ１６に
取り付けられている。姿勢制御用モータの保持部が回転
アームに固定され、回転アームは回転軸１３に取り付け
られている。回転時の不要振動を抑制するために振動子
他端にはバランサ用ウェイト１７を配置している。回転
軸は歯車１４を介してモータ１５から回転を伝達され
る。姿勢制御用モータや超音波振動子の駆動にはスリッ
プリング１９を介してコントローラ２２と接続されてい
る。加工液等の供給、排出は液体用回転ジョイント２４
を介して外部の加工液等供給処理装置８と接続されてい
る。
るための装置の一例を示す。また、図３に超音波振動子
を姿勢制御するための機構部分の断面を示す。超音波振
動子１に取り付けられた被加工物３と加工物内部に配置
された工具２の構成は図１と同様である。被加工物に対
する工具に作用する遠心力の相対的な方向を任意に設定
できるように、超音波振動子は姿勢制御用モータ１６に
取り付けられている。姿勢制御用モータの保持部が回転
アームに固定され、回転アームは回転軸１３に取り付け
られている。回転時の不要振動を抑制するために振動子
他端にはバランサ用ウェイト１７を配置している。回転
軸は歯車１４を介してモータ１５から回転を伝達され
る。姿勢制御用モータや超音波振動子の駆動にはスリッ
プリング１９を介してコントローラ２２と接続されてい
る。加工液等の供給、排出は液体用回転ジョイント２４
を介して外部の加工液等供給処理装置８と接続されてい
る。
【００１４】
【発明の効果】本発明は、被加工物に超音波振動を付加
することと球形工具を利用する方法を組み合わせたもの
であり、超音波振動を付加できる被加工物であれば、主
軸や工具を保持する機構を有しないでも加工可能であ
る。
することと球形工具を利用する方法を組み合わせたもの
であり、超音波振動を付加できる被加工物であれば、主
軸や工具を保持する機構を有しないでも加工可能であ
る。
【００１５】これにより、従来部品に分割して加工しな
ければならなかった曲がり穴の加工や、材料内部の除去
加工について、単品材料からの削り出しを行うことによ
り、高付加価値製品の加工が可能となる。
ければならなかった曲がり穴の加工や、材料内部の除去
加工について、単品材料からの削り出しを行うことによ
り、高付加価値製品の加工が可能となる。
【図１】この発明の第１の例を実施している加工装置の
要部構成を示す正面図である。
要部構成を示す正面図である。
【図２】この発明の第２の例を実施している加工装置の
要部構成を示す正面図である。
要部構成を示す正面図である。
【図３】この発明の第２の例を実施している加工装置の
一部を示す断面図である。
一部を示す断面図である。
1 超音波振動子 2 球形工具 3 被加工物 4 電磁石 5 加工液等供給管 6 加工液・切りくず等排出用管 7 超音波発振用高周波電源 8 加工液等供給・排出処理装置 9 超音波振動子押さえ治具 10 超音波振動子保持具 11 テーブル 12 電磁石保持フレーム 13 回転軸 14 歯車 15 遠心力発生用モータ 16 超音波振動子姿勢制御用モータ 17 バランサ用ウェイト 18 ブレーキ 19 スリップリング 20 回転軸保持用フランジ 21 歯車箱 22 姿勢制御用モータコントローラ、高周波電源等 23 電磁石用電源・コントローラ 24 流体用回転ジョイント 25 防護板 26 フレーム
Claims (9)
- 【請求項１】超音波振動を被加工物に直接的に付加し，
所定形状の工具にて前記被加工物の表面を逐次除去し，
被加工物を所定形状に形成する物理的除去加工におい
て，被加工物表面の逐次除去機能を表面に付置された回
動可能な工具であって，該工具に除去加工のための外力
を非接触にて付加することを特徴とする超音波振動加工
法。 - 【請求項２】請求項１に記載の加工法において、工具を
磁性体とし，一つ又は複数個の電磁石又は永久磁石によ
り、磁力を作用させることにより該工具に外力を付加す
ることを特徴とする超音波振動加工法。 - 【請求項３】請求項１に記載の加工法において、工具に
遠心力を作用させることにより外力を付加することを特
徴とする超音波振動加工法。 - 【請求項４】請求項１に記載の加工法において、工具の
形状を球、円錐、円柱、多面体形状の1種ないしはそれ
以上を組み合わせた形状とすることを特徴とする超音波
振動加工法。 - 【請求項５】工具は磁化させない、一部磁化させる又は
全部を磁化させて加工を行うことを特徴とする請求項１
及び２の超音波振動加工法。 - 【請求項６】磁石の作用は連続的、断続的、周期的又は
任意に変化させることを特徴とする請求項１及び２の超
音波振動加工法。 - 【請求項７】工具の形態は、砥粒としてダイヤモンド、
ＣＢＮ、炭化けい素質系砥粒、アルミナ質系砥粒等の一
種ないしそれ以上の砥粒を遊離砥粒として水などの液体
とともに加工局部に供給することを特徴とする請求項１
から３までのいずれかに記載の超音波振動加工法。 - 【請求項８】工具の形態は、砥粒としてダイヤモンド、
ＣＢＮ、炭化けい素質系砥粒、アルミナ質系砥粒等の一
種ないしそれ以上の砥粒を、レジンボンド、メタルボン
ド、ヴィトリファイドボンド又ゴム等の樹脂ボンド、電
着法の１種ないしそれ以上の方法により成形、結合され
たことを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記
載の超音波振動加工法。 - 【請求項９】工具の形態は、ハイス、超硬等の工具材料
の表面に、線状の山谷を曲線状、らせん状、直線状等の
１種ないしはそれ以上を組み合わせ、又は円錐山状、角
錐山状、クレーター状等の凸凹形状の１種ないしはそれ
以上を組み合わせたことを特徴とする請求項１から３ま
でのいずれかに記載の超音波振動加工法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001033031A JP2002239879A (ja) | 2001-02-09 | 2001-02-09 | 超音波振動加工法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001033031A JP2002239879A (ja) | 2001-02-09 | 2001-02-09 | 超音波振動加工法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002239879A true JP2002239879A (ja) | 2002-08-28 |
Family
ID=18896851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001033031A Withdrawn JP2002239879A (ja) | 2001-02-09 | 2001-02-09 | 超音波振動加工法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002239879A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003048152A (ja) * | 2001-08-08 | 2003-02-18 | Olympus Optical Co Ltd | 超音波による凹球面加工装置及び凹球面加工方法 |
| CN115157021A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-10-11 | 中国航发贵阳发动机设计研究所 | 用于大尺寸变截面复杂筒形零件的磁力超声复合研磨装置 |
| CN115157020A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-10-11 | 大连理工大学 | 一种多场辅助磨料冲刷抛光方法与装置 |
-
2001
- 2001-02-09 JP JP2001033031A patent/JP2002239879A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003048152A (ja) * | 2001-08-08 | 2003-02-18 | Olympus Optical Co Ltd | 超音波による凹球面加工装置及び凹球面加工方法 |
| CN115157020A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-10-11 | 大连理工大学 | 一种多场辅助磨料冲刷抛光方法与装置 |
| CN115157021A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-10-11 | 中国航发贵阳发动机设计研究所 | 用于大尺寸变截面复杂筒形零件的磁力超声复合研磨装置 |
| CN115157021B (zh) * | 2022-07-05 | 2024-04-09 | 中国航发贵阳发动机设计研究所 | 用于大尺寸变截面复杂筒形零件的磁力超声复合研磨装置 |
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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: 20080513 |