【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックス、シ
リコン、ガラスなどの硬脆性材料を機械的に加工する技
術の改良に関し、さらに詳言すれば被加工物装着用の機
械加工テーブルに超音波振動機能と真空吸着機能を備え
た新規な加工テーブル装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の超音波を付与した加工法には、ボ
ルト締め振動子をスピンドル側に配し振動子と工具との
間をホーンを介して振動振幅を伝達するのが知られてい
る、しかしこの方法では、工具の形状に対応したホーン
の設計を必要に成る事と、工具そのものに長さの制約が
あり、被加工物に対する理想的な工具を使用する事が出
来ないため、加工の効率を悪くしてしまう結果に成って
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の加工機械のX・
Y軸ステージ上に設置されている加工テーブルは、被加
工物の装着が主な目的であった。 前述のように工具側
に振動を付与する場合の不能率な面を解決して、振動に
よる加工効率を増す為の方法を考察した結果、被加工物
に振動を起こす、いわゆるワーク振動の方法を考案し
た。最近の半導体をはじめとする電子部品等の幅広い分
野で小型化が急速に進展している。これらの分野で使用
される材料も、高性能化、高機能化が進んでおり、セラ
ミックス、ガラス、シリコンなどの硬脆性の難削材料が
増加している。これらの材料の穴あけ、溝入れ等の加工
に際して、機械的加工、熱的加工及び化学的処理法等が
用いられているが、いずれも一長一短がある。例えば、
微細な穴あけ加工における穴の形状精度では、機械的加
工による場合が比較的良好である。しかしながら、機械
的加工には微細化の点で限界があり、例えば穴あけ加工
においては、穴の直径数百ミクロンが限界でそれ以下の
ものは非常に困難である。したがって、機械的加工によ
る硬脆性の難削材料の極微小径穴あけ加工や溝入れ加工
が容易かつ能率的に可能になれば、関連業界における加
工技術の発展に寄与するものと思われる。
【0004】
【課題を解決するための手段】機械的加工において加工
屑の除去が順調に行われなければ、加工中の工具先端部
と被加工物との間の摩擦抵抗が増加し、ついには工具破
損に至る。穴あけ加工を例にすると、穴の直径が小さく
なればなるほど加工切り屑の除去が困難になり、このこ
とが機械的加工での微細加工の障害となっている。そこ
で被加工物装着用の機械加工テーブルに縦方向の超音波
振動を付加することにより加工切り屑の除去を補助し、
工具先端部と被加工物との間の摩擦抵抗の増加を抑え、
硬脆性の難削材料の極微小径穴あけ加工や溝入れ加工が
容易に行えるようにする。また縦方向の超音波振動自体
による研削力が加わるため、加工能率の向上にもつなが
る。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明の加工テーブル装置の構成
について説明すると、図1において加工テーブル上面板
2の裏側に、1個もしくは複数個の超音波振動子1がボ
ルトで固定され、円筒状の加工テーブル本体ケース3に
内蔵されている。超音波発信器5と超音波振動子1は信
号ケーブル4で接続しており、超音波発信器5からの信
号により超音波振動子1を振動させ、被加工物装着用の
加工テーブル上面板2を縦方向に振動させる。超音波発
信器5は、振動系の共振周波数を自動追尾し、負荷変動
にかかわらず超音波振動子1の振幅を一定に制御でき
る。また、加工テーブル上面板2の表面に被加工物装着
のために、複数個の真空吸着用溝7、複数個の真空吸着
用穴8及び真空吸着用チューブ6がある。
【0006】
【実施例】図2は加工機械に本発明の加工テーブル装置
を設置したところであり、X軸とY軸が同時に移動でき
る構造を持つX・Y軸ステージ20上に加工テーブル本
体ケース3が固定されている。加工テーブル上面板2に
被加工物19を真空吸着方式またはボルト締め方式で固
定し、上下移動が可能なZ軸16に取り付けたスピンド
ル17に装着した微小径工具18により被加工物19の
研削加工を行う。加工中、本発明の加工テーブル装置に
より被加工物19に縦方向の超音波振動を付加する。本
発信器は、ボルト締めランジュバン型振動子(BLT)
を用いた振動系の共振周波数を自動追尾できる発信器
で、PLL発信回路、電力可変回路、自動振幅制御回路
等で構成され、負荷変動にかかわらず振動子の振動振幅
を一定に制御できる機能を備えている。
【0007】
【発明の効果】従来の加工機械のX・Y軸ステージ上に
設置されている加工テーブルは、被加工物の装着が主な
目的であったが、本発明の加工テーブル装置は超音波振
動機能を付加することにより機械的研削加工そのものを
補助する役割を備えている。それによれば、加工時の研
削抵抗を抑えることにより硬脆性の難削材料の極微小径
穴あけ加工や溝入れ加工を容易にし、加工時間を短縮さ
せ、工具寿命を延長させることができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in a technique for mechanically processing a hard and brittle material such as ceramics, silicon, and glass, and more specifically, to a workpiece. The present invention relates to a novel machining table device having an ultrasonic vibration function and a vacuum suction function on a mounting machining table. 2. Description of the Related Art In a conventional processing method using ultrasonic waves, it is known that a bolted vibrator is arranged on a spindle side and vibration amplitude is transmitted between a vibrator and a tool via a horn. However, this method requires a horn design corresponding to the shape of the tool, and the length of the tool itself is limited, making it impossible to use an ideal tool for the workpiece. As a result, the processing efficiency is reduced. [0003] The conventional processing machine X ·
The main purpose of the processing table installed on the Y-axis stage is to mount a workpiece. As mentioned above, we solved the impossibility rate when applying vibration to the tool side, and considered a method to increase machining efficiency due to vibration. Devised. In recent years, miniaturization has been rapidly progressing in a wide range of fields such as electronic components including semiconductors. Materials used in these fields have also been improved in performance and function, and hard-brittle hard-to-cut materials such as ceramics, glass, and silicon have been increasing. In processing such as drilling and grooving of these materials, mechanical processing, thermal processing, chemical processing, and the like are used, all of which have advantages and disadvantages. For example,
Regarding the hole shape accuracy in fine drilling, mechanical processing is relatively good. However, there is a limit in mechanical processing in terms of miniaturization. For example, in drilling, the diameter of a hole is limited to several hundred microns, and a diameter less than 100 μm is very difficult. Therefore, it would be possible to easily and efficiently perform ultra-fine diameter drilling and grooving of hard and brittle hard-to-cut materials by mechanical processing, which would contribute to the development of processing technology in related industries. [0004] If the removal of machining debris is not performed smoothly in mechanical machining, the frictional resistance between the tip of the tool being machined and the workpiece increases, and finally, It leads to tool breakage. In the case of drilling, for example, the smaller the diameter of the hole, the more difficult it is to remove machining chips, which is an obstacle to micromachining in mechanical machining. Therefore, by applying ultrasonic vibration in the vertical direction to the machining table for mounting the workpiece, removal of machining chips is assisted,
Suppresses the increase in frictional resistance between the tool tip and the workpiece,
A micro-sized hole drilling and grooving process for hard and brittle difficult-to-cut materials can be easily performed. In addition, since the grinding force is applied by the ultrasonic vibration itself in the vertical direction, the processing efficiency is also improved. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The construction of a working table apparatus according to the present invention will be described. One or a plurality of ultrasonic vibrators 1 are fixed to the back of a working table upper plate 2 by bolts in FIG. , Is built in a cylindrical processing table main body case 3. The ultrasonic oscillator 5 and the ultrasonic oscillator 1 are connected by a signal cable 4, and the ultrasonic oscillator 1 is vibrated by a signal from the ultrasonic oscillator 5, and a processing table top plate 2 for mounting a workpiece. Vibrates vertically. The ultrasonic transmitter 5 can automatically track the resonance frequency of the vibration system and can control the amplitude of the ultrasonic vibrator 1 to be constant irrespective of the load fluctuation. A plurality of vacuum suction grooves 7, a plurality of vacuum suction holes 8, and a vacuum suction tube 6 are provided on the surface of the processing table top plate 2 for mounting a workpiece. FIG. 2 shows a machining table in which a machining table device of the present invention is installed on a machining machine. A machining table main body case 3 is mounted on an XY axis stage 20 having a structure in which the X axis and the Y axis can move simultaneously. Has been fixed. A workpiece 19 is fixed to the processing table upper surface plate 2 by a vacuum suction method or a bolting method, and the workpiece 19 is ground by a small-diameter tool 18 mounted on a spindle 17 mounted on a Z-axis 16 capable of moving up and down. I do. During the processing, a vertical ultrasonic vibration is applied to the workpiece 19 by the processing table device of the present invention. This transmitter is a bolted Langevin type transducer (BLT)
This is a transmitter that can automatically track the resonance frequency of a vibration system using a PLL. It consists of a PLL transmission circuit, a power variable circuit, and an automatic amplitude control circuit. Have. [0007] The main purpose of the processing table installed on the X / Y axis stage of the conventional processing machine is to mount a workpiece. It has a role to assist mechanical grinding itself by adding a sound wave vibration function. According to this, by suppressing the grinding resistance at the time of working, it is possible to facilitate the drilling and grooving work of the hard and brittle difficult-to-cut material, shorten the working time, and extend the tool life.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の加工テーブル装置の概略構成を示す斜
視図である。
【図2】本発明の加工テーブル装置を加工機械に設置し
た状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 超音波振動子
2 加工テーブル上面板
3 加工テーブル本体ケース
4 信号ケーブル
5 超音波発信器
6 真空吸着用チューブ
7 真空吸着用溝
8 真空吸着用穴
9 周波数調整用ダイヤル
10 アラームランプ
11 電源ランプ
12 電源スイッチ
13 自動・手動切替スイッチ
14 出力スイッチ
15 振幅調整ダイヤル
16 Z軸
17 スピンドル
18 微小径工具
19 被加工物
20 X・Y軸ステージBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a processing table device of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing a state where the processing table device of the present invention is installed on a processing machine. [Description of Signs] 1 Ultrasonic vibrator 2 Processing table top plate 3 Processing table body case 4 Signal cable 5 Ultrasonic transmitter 6 Vacuum suction tube 7 Vacuum suction groove 8 Vacuum suction hole 9 Frequency adjustment dial 10 Alarm Lamp 11 Power lamp 12 Power switch 13 Automatic / manual switch 14 Output switch 15 Amplitude adjustment dial 16 Z axis 17 Spindle 18 Micro diameter tool 19 Workpiece 20 X / Y axis stage