JP2008183698A - Ultrasonic tool holder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工具を保持する超音波工具ホルダに関するものである。 The present invention relates to an ultrasonic tool holder for holding a tool.
最近、いわゆる難加工材料を加工するために超音波振動を工具または、ワークに与え加工する方法が多用されるようになってきた。このような加工方法は、超音波切削加工と呼ばれて、例えば、非特許文献1に詳しく記載されている。超音波切削加工は、ワークと工具との摩擦抵抗が小さくなるため、加工面の熱歪みが低減され、加工精度が高くなり、そして切削工具の寿命が長くなるなどの利点を有している。 Recently, in order to process a so-called difficult-to-process material, a method of applying ultrasonic vibration to a tool or a workpiece and processing has been frequently used. Such a processing method is called ultrasonic cutting, and is described in detail in
従来の超音波研削装置は、非特許文献2に詳しく記載されている。図1に示す超音波研削装置も回転軸を回転させるためのモータがあり、その回転軸にスリップリング、超音波振動子が備えられている。さらに、回転軸にはブースタ、ホーンそして研削工具であるダイヤモンド砥石が接続されている。また回転自在に支持するための軸受が配置されている。また超音波交流電圧を超音波振動子に印加するための超音波発振器とブラシを備えている。 A conventional ultrasonic grinding apparatus is described in detail in Non-Patent
上記の超音波研削装置の概略の運転方法は以下の通りである。まずモータを動作させるとほぼ同時に超音波発振器からブラシを介して回転するスリップリングに超音波交流電圧を印加する。スリップリングに与えられた交流電圧は超音波振動子に印加され、超音波振動子は超音波振動する。この超音波振動が、ブースタそしてホーンを伝播し、そして研削工具であるダイヤモンド砥石に伝播する。
図1の超音波研削装置おいては、回転軸に超音波振動子を取り付けると回転軸が超音波振動するので軸受にも超音波振動が伝播し、軸受は破損の恐れが生ずる。また回転軸および軸受に異常な磨耗が発生し、磨耗が大きくなる恐れがある。さらに、回転軸の直径とほぼ等しい超音波振動子であるランジュバン型超音波振動子を回転軸に接合するため、重量が増加して、回転慣性が大きくなり高速回転には不適な構成になる。さらに、回転軸に接合された超音波振動子の形状の誤差、重量のアンバランスにより回転が不安定になり、回転装置が故障し、加工精度が低下する。 In the ultrasonic grinding apparatus of FIG. 1, when an ultrasonic vibrator is attached to the rotating shaft, the rotating shaft vibrates ultrasonically, so that the ultrasonic vibration propagates to the bearing and the bearing may be damaged. Also, abnormal wear may occur on the rotating shaft and the bearing, which may increase wear. Furthermore, since a Langevin type ultrasonic transducer, which is an ultrasonic transducer approximately equal to the diameter of the rotating shaft, is joined to the rotating shaft, the weight increases, the rotational inertia increases, and the structure becomes unsuitable for high-speed rotation. Further, the rotation becomes unstable due to the shape error and weight imbalance of the ultrasonic transducer bonded to the rotating shaft, the rotating device breaks down, and the processing accuracy decreases.
別の問題点として、回転軸の回転が毎分1万回転以上になると、ブラシとスリップリングによる給電装置では、ブラシの消耗が激しくなり短時間で給電ができなくなる。 As another problem, when the rotation of the rotating shaft reaches 10,000 rotations or more per minute, the brush and slip ring power supply device consumes excessive brushes and cannot supply power in a short time.
また、チャック装置を固定端として工具が振動するので、固定端からの工具の長さにより駆動周波数を変化させなければならないが、工具に比較してランジュバン型超音波振動子、回転軸及びホーンの質量が大きいため、主に前記ランジュバン型超音波振動子などの固有振動数でしか効率的に振動を励起することができない。したがって、工具に最適な振動を励起することができないという問題点もある。 In addition, since the tool vibrates with the chuck device as a fixed end, the drive frequency must be changed depending on the length of the tool from the fixed end. However, the Langevin type ultrasonic vibrator, rotating shaft and horn Since the mass is large, vibration can be efficiently excited mainly only at the natural frequency of the Langevin type ultrasonic vibrator. Therefore, there is also a problem that it is impossible to excite vibrations optimal for the tool.
さらに、回転軸に超音波振動子、ブースタ、ホーンを取り付けるため、通常の研磨装置を使用できない。このため、装置を新たに製作しなければならない。 Furthermore, since an ultrasonic vibrator, a booster, and a horn are attached to the rotating shaft, a normal polishing apparatus cannot be used. For this reason, a new apparatus must be manufactured.
本発明の目的は、高精度および高い信頼性をもつ超音波加工法を提供するものである。 An object of the present invention is to provide an ultrasonic processing method having high accuracy and high reliability.
本発明は、工具を保持する工具ホルダにおいて、工具ホルダに圧電セラミックを持つこと、かつ工具ホルダに工具の中心軸と一致するチャック棒を有し、そのチャック棒に回転側のロータリートランスを接続するものである。 The present invention relates to a tool holder for holding a tool, wherein the tool holder has a piezoelectric ceramic, and the tool holder has a chuck bar that coincides with the center axis of the tool, and a rotary transformer on the rotating side is connected to the chuck bar. Is.
本発明はまた、圧電セラミックの外径D1に対して内径D2がD1の0.2倍以上とするものである。 In the present invention, the inner diameter D2 is 0.2 or more times D1 with respect to the outer diameter D1 of the piezoelectric ceramic.
本発明はまた、チャック棒の直径を圧電セラミックの内径D2と等しいかそれ以下にし、かつD2の0.2倍より大きくするものである。 The present invention also makes the diameter of the chuck rod equal to or less than the inner diameter D2 of the piezoelectric ceramic and greater than 0.2 times D2.
本発明の超音波工具ホルダを、ボール盤、フライス盤などの回転機械加工機に用いて超音波加工を行うことにより高精度かつ高速加工を可能となる。 The ultrasonic tool holder of the present invention is used in a rotary machining machine such as a drilling machine or a milling machine to perform ultrasonic machining, thereby enabling high-precision and high-speed machining.
図2は、本発明の第1の実施の形態を示す超音波工具ホルダ1の基本的な構成を示す正面図、そして図3は図2のA−A線での断面図である。超音波工具ホルダ1は、円柱状であり、先端部は工具5を保持する側である。チタン製のフロントマス部6は、段差を持つ円柱状であり、さらに先端にチャック棒3を持つ構成となっている。これに圧電セラミック2a、2bを挟み、チタン製の円筒状のリアマス部7により締め付ける。なお、圧電セラミックス2a、2bの間に挟んだリン青銅製の電極8aとフロントマス部6が接触しないようにポリエチレン製の絶縁リング9を電極8aとフロントマス部6に位置させている。そしてフロントマス部6には、コレット20を保持するためのコレットホルダ部21が設けられている。このコレットホルダ部21にステンレス製のコレット20にはめ込められた工具5であるエンドミルの一部が入り、コレットナット22によりエンドミルを固定保持する。 FIG. 2 is a front view showing a basic configuration of the
ここで、本発明の超音波工具ホルダ1に適した圧電セラミック2とチャック棒3の形状について説明する。圧電セラミック2の外径D1と内径D2の間のリング面に対して垂直である上下の位置のフロントマス部6、リアマス部7の位置の超音波振動は強い。これに対してチャック棒3は、できるだけ超音波振動の伝播を小さくしたいので、圧電セラミック2の内径D2と同じかそれ以下の直径にする。しかし、チャック棒3があまり細くなると構造的に弱くなり、工具5に不要な運動が生じてしまう。したがって、チャック棒3の形状は、圧電セラミック2のD2と同じかそれ以下の直径、D2の0.2倍以上が望ましい。また、圧電セラミックの内径D2は、超音波振動のエネルギーを高めるには小さいほうがよいが、チャック棒3の構造的強度を考慮すると、圧電セラミックの外径D1の0.2倍以上にする。 Here, the shapes of the piezoelectric ceramic 2 and the
チャック棒3は、チャック装置により振動の節部を固定保持されるが、図面を簡略化するためにチャック装置を図示しない。チャック装置は、ドリルチャック、コレットチャック、テーパー嵌め合いなどの機械的な保持方法がある。また、節部の位置によっては回転軸とチャック棒をねじ接合しても良い。さらに回転軸にチャック棒を溶接によって接合してもよい。 The
チャック棒3には超音波電力を伝送するためのソフトフェライト製の回転側のロータリートランス15aがエポキシ樹脂により接合されている。そして片側の面はリアマス部7に同じくエポキシ樹脂により接合されている。リアマス部7はほとんど節になっているため回転側のロータリートランス15aをエポキシ樹脂により接合した。したがって、リアマス部7が節になっていない振動モードでは回転側のロータリートランス15aをリアマス部7に接合できない。 A
超音波工具ホルダ1は、ランジュバン型超音波振動子の構成となっている。ここで、溝部4の深さは、超音波振動子の長さの約5分の1である。また、圧電セラミック2a、2bの分極方向は板厚方向である。 The
次にこの超音波工具ホルダ1の振動モードについて説明する。この振動モードでは、ほぼエンドミルだけが1次の縦振動をする。そして超音波工具ホルダ1のフロントマス部6、圧電セラミック2a、2bそしてリアマス部7は、ほぼ縦振動の節部になり、それに接続したチャック棒3もほとんど振動の節となっている。したがって、チャック棒3を保持固定しても超音波工具ホルダ1の縦振動は、ほとんど影響されない。このような振動モードは、チャック棒3の接続位置がより振動の節の位置にあることによるものであると考えられる。 Next, the vibration mode of the
有限要素法を用いて周波数応答を計算した結果を図4に示す。まず10KHzから100KHzの間の周波数応答を図4(A)に示す。横軸は周波数であり、縦軸は電流である。ここで先に説明した第1の振動モードを図4(B)に示す。計算した超音波工具ホルダ1の振動変位をベクトルにより示す。エンドミルだけがフロントマス部6を固定端とした1次の縦振動をしている。チャック棒3はほとんどが節になっている。このような振動モードになるためにはフロントマス部6の質量がエンドミルに比較して数倍以上は必要であり、この結果フロントマス部6にエンドミルと超音波工具ホルダ1を含めた構成の重心がある。 The result of calculating the frequency response using the finite element method is shown in FIG. First, the frequency response between 10 KHz and 100 KHz is shown in FIG. The horizontal axis is frequency, and the vertical axis is current. Here, the first vibration mode described above is shown in FIG. The calculated vibration displacement of the
以上のような振動モードでは、チャック棒3を拘束してもほとんど工具5の縦振動を減衰させない。チャック棒3が節となっているので、チャック棒3を保持する部分を通じて不要な振動を機械装置に伝播させない。また、不要な振動を伝播させないため、振動エネルギーを小さくできるので発熱量を小さくでき、加工精度を向上させることができる。さらに供給電力を小さくすることができるので電源を小さくすることができるので設備コストを低減することができる。 In the vibration mode as described above, the longitudinal vibration of the
次に第2の振動モードを図4(C)に示す。計算した超音波工具ホルダ1の振動変位をベクトルにより示す。フロントマス部6の中に在る超音波工具ホルダ1の重心位置をほぼ節とする1次の縦振動であり、チャック棒3も節を持つが図4(B)に示した振動モードよりは振動の節部は小さい。 Next, the second vibration mode is shown in FIG. The calculated vibration displacement of the
図5は、超音波工具ホルダ1を用いた超音波研磨装置の基本的な構成を示す一部の断面を含む正面図である。ステンレス製の回転軸11を回転させるためのモータ12が備えられている。回転軸11を回転自在に支持するための軸受13があり、さらにこの軸受13を固定するためのステンレスのケース14がある。ケース14の先端部には固定側のロータリートランス15bが図示しないボルトにより固定されている。固定側のロータリートランス15bの中心軸を一致させ対向する位置にチャック棒3に固定した回転側のロータリートランス15aを配置させる。回転側のロータリートランス15aと固定側のロータリートランス15bの距離は回転軸11にチャック棒3を接続するときに位置決めできるようになっている。圧電セラミック2a、2bはリード線17b、17cそして電極8a、8bにより電気的に結合されている。超音波工具ホルダ1には、コレット20によりエンドミルが固定保持してある。そしてその下には、テーブル19に固定されたワーク18がある。 FIG. 5 is a front view including a partial cross section showing a basic configuration of an ultrasonic polishing apparatus using the
次にこの超音波工具ホルダ1を用いた加工装置の運転方法を、図5を用いて説明する。まずモータ12の電源をいれ回転軸11を回転させる。次に超音波発振器16のスイッチを入れ、リード線17a、固定側のロータリートランス15bそして回転側のロータリートランス15aそして電極8a、8bを介して圧電セラミック2a、2bに超音波交流電圧を印加する。工具5だけが縦振動モードで振動する固有振動数の超音波交流電圧を印加することにより、工具5だけが主に振動する。 Next, a method for operating the machining apparatus using the
固定側のロータリートランス15bから回転側のロータリートランス15aに非接触で電力を供給できるので、回転側のロータリートランス15a、超音波工具ホルダ1及び工具を一体にした構成を取り替えることにより、直ちに他の工具5に切り替えることができる。また、回転軸11が毎分数万回転を超える高速回転でも、非接触で給電できるので全く問題はない。 Since electric power can be supplied from the fixed
また、既設の回転加工機械に固定側のロータリートランス15bを取り付けるだけで超音波加工機にできるので、安価に超音波加工機を製作できる。 In addition, since the ultrasonic processing machine can be obtained simply by attaching the fixed-side
超音波工具ホルダ1を用いた超音波加工は、超音波工具ホルダ1と工具5にだけほぼ超音波振動を励起させることができるので、加工精度が高く、工具の寿命が長くなりそして加工速度を高めるなどの利点を有している。 The ultrasonic machining using the
本発明に用いる工具は、上記のエンドミルの他、軸付砥石の他、ドリル、リーマーなどがある。 In addition to the above-mentioned end mill, the tool used in the present invention includes a drill with a shaft, a reamer, and the like.
図6は、本発明の第2の実施の形態を示す超音波工具ホルダ1の基本的な構成を示す正面図、そして図7は図6のA−A線での断面図である。超音波工具ホルダ1は、円柱状であり、先端部は工具5を保持する側である。ステンレス製のフロントマス部6は、段差を持つ円柱状であり、さらに先端にチャック棒3をもつ構成となっている。これに圧電セラミック2a、2bを挟み、ステンレス製の円筒状のリアマス部7により締め付ける。なお、圧電セラミックス2a、2bの間に挟んだリン青銅製の電極8aとフロントマス部6が接触しないようにポリエチレン製の絶縁リング9を電極8aとフロントマス部6に位置させている。そしてフロントマス部6には、コレット20を保持するためのコレットホルダ部21を取り付けるネジ孔が設けられている。 FIG. 6 is a front view showing a basic configuration of an
おねじを持ったコレットホルダ部21をフロントマス部6のねじ孔に入れそしてねじ込み、フロントマス部6とコレットホルダ部21を一体化する。このようにコレットホルダ部21を別に製作することで、いろいろなサイズのコレット20に対応できる。そして、ステンレス製のコレット20にはめ込められたエンドミルの一部が入り、コレットナット22によりエンドミルを固定保持する。 The
チャック棒3には超音波電力を伝送するためのソフトフェライト製の回転側のロータリートランス15aが接合されている。 The
超音波工具ホルダ1は、ランジュバン型超音波振動子の構成となっている。ここで、溝部4の深さは、超音波振動子の長さの約5分の2である。 The
また、圧電セラミック2a、2bの分極方向は図8の斜視図の矢印で示す。圧電セラミック2aの電極は上が全面電極8cであり、下が2分割され電極8a、8bとなっている。圧電セラミック2bは上が分割された電極であり8d、8eである。そして、下が全面電極であり8fである。電極8cと電極8fは電気的に接続している。またこの圧電セラミックの分極方向と図9に示す電圧の印加方法により超音波工具ホルダ1に曲げ振動を励起する。超音波発振器16に接続したリード線17a、17bを介して圧電セラミック2a、2bに電圧を印加する。 The polarization directions of the
上記の振動を、有限要素法を用いて周波数応答を計算した結果を図10に示す。まず10KHzから100KHzの間の周波数応答を図10(A)に示す。横軸は周波数であり、縦軸は電流である。 FIG. 10 shows the result of calculating the frequency response of the above vibration using the finite element method. First, the frequency response between 10 KHz and 100 KHz is shown in FIG. The horizontal axis is frequency, and the vertical axis is current.
ここで第1の振動モードを図10(B)に示す。計算した超音波工具ホルダ1の振動変位をベクトルにより示す。フロントマス部6とリアマス部7内に節を持つ曲げ振動をしている。また、チャック棒3にも節となる部分がある。したがって、チャック棒3の節部を固定保持してもエンドミルの振動に大きな影響を与えない。 Here, the first vibration mode is shown in FIG. The calculated vibration displacement of the
ここで第2の振動モードを図10(C)に示す。計算した超音波工具ホルダ1の振動変位をベクトルにより示す。ほぼエンドミルだけがフロントマス部6を固定端とした曲げ振動をしている。このような振動モードになるためにはフロントマス部6の質量がエンドミルに比較して数倍以上は必要である。 Here, the second vibration mode is shown in FIG. The calculated vibration displacement of the
チャック棒3を拘束してもほとんど工具の曲げ振動を減衰させない。チャック棒が節となっているので、チャック棒を保持する部分を通じて不要な振動を機械装置に伝播させない。また、不要な振動を伝播させないため、振動エネルギーを小さくできるので発熱量を小さくでき、加工精度を向上させることができる。さらに供給電力を小さくすることができるので電源を小さくすることができるので設備コストを低減することができる。 Even if the
ここで、エンドミルの先端に楕円振動を励起する電極パターン、分極パターンそして電圧の印加方法について図11の斜視図と図12を用いて説明する。図11の矢印は板厚方向に向いている。圧電セラミック2aの上側の電極8eは全面電極であり、下側は4つの電極8a、8b、8c、8dに分割されている。そして分極方向は点線で示す矢印方向である。圧電セラミック2bの上側は4つの電極8f、8g、8h、8iに分割されている。下側の電極8jは全面電極であり、そして分極方向は実線で示す矢印方向である。 Here, an electrode pattern for exciting elliptical vibration at the tip of the end mill, a polarization pattern, and a method for applying a voltage will be described with reference to the perspective view of FIG. 11 and FIG. The arrow in FIG. 11 faces the plate thickness direction. The
図12は圧電セラミック2aと圧電セラミック2bの間に入れる燐青銅製の電極であり、図11の電極パターンに合わせて位置させる。そして図のようにcos位相とsin位相の電圧を印加することによりエンドミルの先端に楕円振動を励起させる。 FIG. 12 shows a phosphor bronze electrode placed between the piezoelectric ceramic 2a and the piezoelectric ceramic 2b, and is positioned according to the electrode pattern of FIG. Then, as shown in the figure, an elliptical vibration is excited at the tip of the end mill by applying voltages of cos phase and sin phase.
さらにエンドミルの先端にねじり振動を励起する電極パターン、分極パターンそして電圧の印加方法について図13の斜視図と図14を用いて説明する。図13の矢印は円周方向に向いている。圧電セラミック2aは4分割され、エポキシ樹脂で接合して一体化している。そして上下面とも同一である。圧電セラミック2bも4分割され、エポキシ樹脂で接合して一体化している。そして上下面とも同一である。しかし圧電セラミック2aとは逆方向の分極方向である。 Furthermore, an electrode pattern for exciting torsional vibration at the tip of the end mill, a polarization pattern, and a method for applying a voltage will be described with reference to the perspective view of FIG. 13 and FIG. The arrow in FIG. 13 points in the circumferential direction. The piezoelectric ceramic 2a is divided into four parts and joined and integrated with an epoxy resin. The same is true for the upper and lower surfaces. The piezoelectric ceramic 2b is also divided into four parts and joined together by an epoxy resin. The same is true for the upper and lower surfaces. However, the polarization direction is opposite to that of the piezoelectric ceramic 2a.
圧電セラミック2aの上の燐青銅製の電極8b、圧電セラミック2aと圧電セラミック2aの間に入れる燐青銅製の電極そして圧電セラミック2bの下の燐青銅製の電極8cである。そして図14に示すように超音波発振器16からリード線17aを通して電極8aに電圧を印加し、他方リード線17bを介して電極8b、8cにグラウンド電位を与える。その結果ねじり振動が発生し、エンドミルの先端までねじり振動が伝播する。 An
以上説明した様々の振動モードでも、チャック棒3を拘束してもほとんど工具5の振動を減衰させない。チャック棒3が節となっているので、チャック棒3を保持する部分を通じて不要な振動を機械装置に伝播させない。また、不要な振動を伝播させないため、振動エネルギーを小さくできるので発熱量を小さくでき、加工精度を向上させることができる。さらに供給電力を小さくすることができるので電源を小さくすることができるので設備コストを低減することができる。 Even in the various vibration modes described above, even if the
図15は、本発明の第3の実施の形態を示す超音波工具ホルダ1の基本的な構成を示す正面図、そして図16は図15のA−A線での断面図である。超音波工具ホルダ1は、円柱状であり、先端部は工具5を保持する側である。チタン製のフロントマス部6は、中心軸にメネジを持つ円柱状でありさらに先端面には、ドリルチャック部24をネジ止めするメネジを持つ構成となっている。これに圧電セラミック2a、2bを挟み、チタン製のリアマス7で中心部にオネジを持ち、反対側の面にはチャック棒3を持つ円盤により締め付ける。 FIG. 15 is a front view showing a basic configuration of an
オネジを持ったドリルチャック部24をフロントマス部6のメネジに入れ、ねじ込みフロントマス部6とドリルチャック部24を一体化する。このようにドリルチャック部24を別に製作することで、いろいろなサイズのドリルに対応できる。 The
チャック棒3には超音波電力を伝送するためのソフトフェライト製の回転側のロータリートランス15aが接合されている。 The
超音波工具ホルダ1は、ランジュバン型超音波振動子の構成となっている。また圧電セラミック2a、2bの分極方向は板厚方向である。この圧電セラミック2a、2bの分極方向と電圧の印加方法により超音波工具ホルダ1に縦振動を励起する。 The
次にこの超音波工具ホルダ1の振動モードについて説明する。超音波工具ホルダ1は、ほぼドリルだけが縦振動をする。したがって、チャック棒3を保持固定すれば超音波工具ホルダ1の振動は、ほとんど影響されない。 Next, the vibration mode of the
上記の振動を、有限要素法を用いて周波数応答を計算した結果を図17に示す。まず10KHzから100KHzの間の周波数応答を図17(A)に示す。横軸は周波数であり、縦軸は電流である。 FIG. 17 shows the result of calculating the frequency response of the above vibration using the finite element method. First, the frequency response between 10 KHz and 100 KHz is shown in FIG. The horizontal axis is frequency, and the vertical axis is current.
ここで第1の振動モードを図17(B)に示す。計算した超音波工具ホルダ1の振動変位をベクトルにより示す。フロントマス部6、圧電セラミック2a、2b、そしてリアマス部7がほぼ節になり、エンドミルだけが大きく振動している。また、チャック棒3にも節となる部分がある。したがって、チャック棒3の節部を固定保持してもエンドミルの振動に大きな影響を与えない。 Here, the first vibration mode is shown in FIG. The calculated vibration displacement of the
ここで第2の振動モードを図17(C)に示す。計算した超音波工具ホルダ1の振動変位をベクトルにより示す。ほぼ圧電セラミック2の位置を節とする両端自由の1次の縦振動になっている。そして、エンドミルは大きく振動して、チャック棒3は全体の半分以上が節になっている。これは、圧電セラミックの外径D1に比較してチャック棒3の直径がD1の約0.3倍であることによる効果であると考えられる。つまり圧電セラミック2の振動エネルギーがチャック棒3に伝播する割合が小さいのである。 Here, the second vibration mode is shown in FIG. The calculated vibration displacement of the
以上のように、超音波工具ホルダ1の形状をコントロールすることにより、ほぼ工具5だけが振動するモードを励起できる。また、超音波工具ホルダ1全体が縦振動するモードも励起できるが、チャック棒の節部が小さくなる傾向がある。また周波数が高くなると節部が小さくなる傾向がある。したがって、圧電素子に印加する電圧の周波数は、100KHz以下が望ましい。 As described above, by controlling the shape of the
リアマス部7に溝部4を設けなくても、超音波工具ホルダ1の形状をコントロールすることによりチャック棒3を固定保持しても工具の振動に大きな影響を与えることはない。 Even if the groove portion 4 is not provided in the
以上説明したようにリアマス部7に溝部4を設けなくても、チャック棒3を拘束してもほとんど工具5の振動を減衰させない。チャック棒3が節となっているので、チャック棒3を保持する部分を通じて不要な振動を機械装置に伝播させない。また、不要な振動を伝播させないため、振動エネルギーを小さくできるので発熱量を小さくでき、加工精度を向上させることができる。さらに供給電力を小さくすることができるので電源を小さくすることができるので設備コストを低減することができる。 As described above, even if the groove portion 4 is not provided in the
ここで、ロータリートランス15の配置について説明する。図18は回転軸11に回転側のロータリートランス15aを接合したものであり、超音波工具ホルダ1の圧電セラミック2a、2bに電圧を印加するためには回転軸11に取り付けたロータリートランス15aからリード線17a、17bにより接続しなければならない。超音波工具ホルダ1を交換するときのために、リード線17a、17bは回転軸11にエポキシ樹脂を用いて固着できない。そのため、回転軸11の高速回転時にはリード線17a、17bが振動してしまい断線の恐れが生じる。 Here, the arrangement of the rotary transformer 15 will be described. FIG. 18 shows a rotary shaft 15 joined to a
図19はチャック棒に回転側のロータリートランス15aを接合したものであり、圧電セラミック2a、2bにはリアマス部7にエポキシ樹脂により接合したリード線17a、17bを介して電圧を印加できる。このため、回転軸11の高速回転時にもリード線17a、17bの断線の恐れはない。また、超音波工具ホルダ1の交換時にもリード線17a、17bに全く触れなくてよいので断線の恐れがない。そして、交換作業も簡単にできる。以上のように、超音波工具ホルダ1に回転側のロータリートランス15aを接合する利点は大きい。 In FIG. 19, a
超音波工具ホルダの形状を円柱状で説明してきたが、円柱状でなく正3角柱以上の正多角柱状でもよいことはもちろんである。 Although the shape of the ultrasonic tool holder has been described as a cylindrical shape, it is needless to say that the shape may be a regular polygonal column shape that is not a columnar shape but a regular triangular prism or more.
本発明の超音波工具ホルダは、多様な機械加工装置に用いて超音波加工することができる。 The ultrasonic tool holder of the present invention can be ultrasonically used in various machining apparatuses.
1 超音波工具ホルダ
2 圧電セラミック
3 チャック棒
4 溝部
5 工具
6 フロントマス部
7 リアマス部
8 電極
9 絶縁リング
10 スクリューねじ
11 回転軸
12 モータ
13 軸受
14 ケース
15 ロータリートランス
16 超音波発振器
17 リード線
18 ワーク
19 テーブル
20 コレット
21 コレットホルダ部
22 コレットナット
23 エポキシ樹脂
24 ドリルチャック部DESCRIPTION OF
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-
2007
- 2007-01-29 JP JP2007046153A patent/JP2008183698A/en not_active Withdrawn
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