JP2011051077A - Ultrasonic cutting device and ultrasonic horn for use in the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、切削工具を超音波振動させて旋削や形削り等の切削加工を行うための超音波切削加工装置およびこれに用いられる超音波ホーンに関する。 The present invention relates to an ultrasonic cutting apparatus for performing a cutting process such as turning or shaping by ultrasonically vibrating a cutting tool and an ultrasonic horn used in the apparatus.
近年、切削工具を超音波振動させて旋削や形削り等の切削加工を行う装置が開発されている。例えば、特許文献1には、ボルト挿入穴を備えたスローアウェイチップと、チップ固定部が形成されてナットが固定されたバイトと、このバイトのナットにスローアウェイチップのボルト挿入穴を介してねじ込まれるチップ固定ボルトと、バイトを支持した超音波振動子とからなる超音波振動加工装置が記載されている。 2. Description of the Related Art In recent years, an apparatus for performing cutting processing such as turning and shaping by ultrasonically vibrating a cutting tool has been developed. For example, in Patent Document 1, a throw-away tip having a bolt insertion hole, a bit having a tip fixing portion formed and a nut fixed thereto, and a screw inserted into the nut of the bit through the bolt insertion hole of the throw-away tip An ultrasonic vibration processing apparatus including a chip fixing bolt and an ultrasonic vibrator supporting a cutting tool is described.
この超音波振動加工装置では、超音波振動子のバイト支持材の前端部がシャフト状に突設されてネジが形成されており、ここに逆ネジが末端部に形成されたバイトを、両ネジが形成された締結具により着脱自在に接続するようになっている。特許文献2にも同様に、切削チップを超音波振動子に取り付ける振動切削装置が記載されている。
In this ultrasonic vibration processing apparatus, the front end portion of the bite support material of the ultrasonic vibrator protrudes like a shaft to form a screw, and a bite having a reverse screw formed at the end is attached to both screws. It is designed to be detachably connected by a fastener having a shape formed thereon. Similarly,
ところで、これらの装置により良好な超音波振動切削を行わせるには、バイトの刃先の振動方向と切削方向とを合わせる必要があるが、上記のようにネジが形成されたバイト支持材と逆ネジが形成されたバイトとを両ネジが形成された締結具により締結する構造では、締結具の締結具合によってバイトの角度が変わってしまい、バイトの刃先の角度と高さを合わせることが難しい。 By the way, in order to perform good ultrasonic vibration cutting with these devices, it is necessary to match the vibration direction of the cutting edge of the cutting tool with the cutting direction. In the structure in which the bit formed with the screw is fastened by the fastener formed with both screws, the angle of the bit changes depending on the degree of fastening of the fastener, and it is difficult to match the angle and height of the cutting edge of the bit.
そこで、本発明においては、超音波振動子に対して切削工具の刃先の角度および高さを容易に合わせることが可能な超音波切削加工装置およびこれに用いられる超音波ホーンを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an ultrasonic cutting apparatus capable of easily adjusting the angle and height of the cutting edge of a cutting tool with respect to an ultrasonic vibrator and an ultrasonic horn used therefor. And
本発明の超音波切削加工装置は、切削工具を保持するホルダと、超音波振動を励起する超音波振動子と、直方体状であり、対向する2面にホルダおよび超音波振動子が固定されるホーン本体と、このホーン本体を台座に固定するためのノードフランジであり、ホルダおよび超音波振動子が固定される面に対して直角な対向する2面の両外側に配置される複数のノードフランジと、ホーン本体のホルダが固定される面と超音波振動子が固定される面との中間位置であって、ホルダおよび超音波振動子が固定される面に対して直角な対向する2面に鍔状に形成され、複数のノードフランジをホーン本体と接続する複数のフランジ基部とからなり、複数のノードフランジと台座とはこれらの接触面内の複数箇所で複数の締結体により着脱可能に固定されるものである超音波ホーンとを有し、ホーン本体とホルダとは、超音波振動子の振動主軸の延長線上にねじ軸が配置されるねじによって締結されるものであり、かつねじの周りにねじ軸の位置決めのための互いに嵌合する第1凹部および第1凸部を備え、さらに第1凹部および第1凸部の外側にホーン本体とホルダとの互いの位置決めのための第2凹部および第2凸部を備えたものである。 The ultrasonic cutting apparatus of the present invention has a holder for holding a cutting tool, an ultrasonic vibrator for exciting ultrasonic vibration, and a rectangular parallelepiped shape, and the holder and the ultrasonic vibrator are fixed to two opposing surfaces. A horn main body and a node flange for fixing the horn main body to a pedestal, and a plurality of node flanges arranged on both outer sides of two opposing surfaces perpendicular to the surface to which the holder and the ultrasonic transducer are fixed And an intermediate position between the surface to which the holder of the horn body is fixed and the surface to which the ultrasonic transducer is fixed, and two opposing surfaces perpendicular to the surface to which the holder and the ultrasonic transducer are fixed It is formed in a bowl shape and consists of a plurality of flange bases that connect a plurality of node flanges to the horn body, and the plurality of node flanges and pedestals are detachably fixed by a plurality of fastening bodies at a plurality of locations within these contact surfaces. The horn body and the holder are fastened by a screw in which a screw shaft is arranged on an extension line of the vibration main shaft of the ultrasonic vibrator, and around the screw. A first concave portion and a first convex portion that are fitted to each other for positioning the screw shaft; and a second concave portion for positioning the horn body and the holder on the outside of the first concave portion and the first convex portion; A second convex portion is provided.
本発明の超音波切削加工装置によれば、ホーン本体の1面に超音波振動子が固定され、この超音波振動子が固定された面と対向するホーン本体の1面に、切削工具を保持するホルダが超音波振動子の振動主軸の延長線上にねじ軸が配置されるねじによって締結されて固定される。ここで、ホーン本体とホルダとに備えられた第1凹部および第1凸部が互いに嵌合することによって、ねじ軸が位置決めされるので、超音波振動子から伝達される超音波振動によりねじ軸がずれることがなく、超音波振動子の振動主軸の延長線上に常にねじ軸が配置され、超音波振動はホルダへ効率良く伝達される。また、この第1凹部および第1凸部の外側にはホーン本体とホルダとの互いの位置決めのための第2凹部および第2凸部を備えるので、ホルダはホーン本体に対して常に位置決めされた状態で固定されるので、このホルダに保持された切削工具の超音波振動子に対する刃先の角度と高さは一定となる。そして、このホルダと超音波振動子が対向する2面に固定されたホーン本体は、ホルダおよび超音波振動子が固定される面に対して直角な対向する2面の両外側のフランジが台座に対してフランジと台座との接触面内の複数箇所で複数の締結体により固定されるので、台座に対するフランジの角度は締結具の締結具合に関わらず一定となる。したがって、本発明の超音波切削加工装置では、台座に対するホルダの角度と位置は締結具の締結具合に関わらず一定となり、このホルダに保持される切削工具の超音波振動子に対する刃先の角度と高さを容易に合わせることが可能となる。 According to the ultrasonic cutting apparatus of the present invention, the ultrasonic vibrator is fixed to one surface of the horn body, and the cutting tool is held on one surface of the horn body facing the surface to which the ultrasonic vibrator is fixed. The holder is fastened and fixed by a screw having a screw shaft disposed on an extension line of the vibration main shaft of the ultrasonic vibrator. Here, since the screw shaft is positioned by fitting the first concave portion and the first convex portion provided in the horn main body and the holder to each other, the screw shaft is caused by the ultrasonic vibration transmitted from the ultrasonic vibrator. The screw shaft is always arranged on the extension line of the vibration main shaft of the ultrasonic transducer without shifting, and the ultrasonic vibration is efficiently transmitted to the holder. Moreover, since the 2nd recessed part and 2nd convex part for the mutual positioning of a horn main body and a holder are provided in the outer side of this 1st recessed part and a 1st convex part, the holder was always positioned with respect to the horn main body. Since it is fixed in a state, the angle and height of the cutting edge with respect to the ultrasonic vibrator of the cutting tool held by this holder are constant. And the horn main body fixed to the two surfaces where the holder and the ultrasonic transducer are opposed to each other, the flanges on both outer sides of the two surfaces facing each other at right angles to the surface on which the holder and the ultrasonic transducer are fixed are on the pedestal. On the other hand, the flange is fixed by a plurality of fastening bodies at a plurality of locations in the contact surface between the flange and the pedestal, so that the angle of the flange with respect to the pedestal is constant regardless of the fastening degree of the fastener. Therefore, in the ultrasonic cutting apparatus of the present invention, the angle and position of the holder with respect to the pedestal are constant regardless of the fastening degree of the fastener, and the angle and height of the cutting edge with respect to the ultrasonic vibrator of the cutting tool held by the holder are high. It is possible to easily adjust the height.
ここで、第2凹部および第2凸部は、ホルダの切削工具が取り付けられる面と反対側の面と、ホーン本体とが当接する面によって位置決めされるものであることが望ましい。切削工具による切削作業中は、ホルダの切削工具が取り付けられる面に向かって力が加わるので、この力を第2凹部および第2凸部、すなわち、ホルダの切削工具が取り付けられる面と反対側の面とホーン本体とが当接する面によって位置決めして受けることで、切削工具の超音波振動子に対する刃先の角度と高さを一定に維持することができる。 Here, it is desirable that the second concave portion and the second convex portion are positioned by the surface of the holder opposite to the surface on which the cutting tool is attached and the surface where the horn main body abuts. During the cutting operation by the cutting tool, a force is applied toward the surface on which the cutting tool of the holder is mounted. Therefore, this force is applied to the second concave portion and the second convex portion, that is, on the side opposite to the surface on which the cutting tool of the holder is mounted. By positioning and receiving the surface by the surface where the surface and the horn main body abut, the angle and height of the cutting edge with respect to the ultrasonic vibrator of the cutting tool can be kept constant.
本発明の超音波ホーンは、直方体状であり、対向する2面に切削工具のホルダおよび超音波振動子が固定されるホーン本体と、このホーン本体を台座に固定するためのノードフランジであり、ホルダおよび超音波振動子が固定される面に対して直角な対向する2面の両外側に配置される複数のノードフランジと、ホーン本体のホルダが固定される面と超音波振動子が固定される面との中間位置であって、ホルダおよび超音波振動子が固定される面に対して直角な対向する2面に鍔状に形成され、複数のノードフランジをホーン本体と接続する複数のフランジ基部とからなり、複数のノードフランジと台座とはこれらの接触面内の複数箇所で複数の締結体により着脱可能に固定されるものであり、ホーン本体とホルダとが、超音波振動子の振動主軸の延長線上にねじ軸が配置されるねじによって締結されるものであり、かつねじの周りにねじ軸の位置決めのための互いに嵌合する第1凹部および第1凸部を備え、さらに第1凹部および第1凸部の外側にホーン本体とホルダとの互いの位置決めのための第2凹部および第2凸部を備えたものであることを特徴とする。本発明の超音波ホーンによれば、前述の本発明の超音波切削加工装置が得られる。 The ultrasonic horn of the present invention has a rectangular parallelepiped shape, a horn main body on which a holder of a cutting tool and an ultrasonic vibrator are fixed on two opposing surfaces, and a node flange for fixing the horn main body to a base, A plurality of node flanges arranged on both outer sides of two opposing surfaces perpendicular to the surface to which the holder and the ultrasonic transducer are fixed, the surface to which the holder of the horn body is fixed, and the ultrasonic transducer are fixed A plurality of flanges which are formed in a bowl shape on two opposing surfaces perpendicular to the surface to which the holder and the ultrasonic transducer are fixed, and which connect the plurality of node flanges to the horn body. It consists of a base, and a plurality of node flanges and pedestals are detachably fixed by a plurality of fastening bodies at a plurality of locations within these contact surfaces. The screw shaft is fastened by a screw disposed on an extension line of the shaft, and includes a first concave portion and a first convex portion that are fitted to each other for positioning the screw shaft around the screw. The second concave portion and the second convex portion for positioning the horn main body and the holder are provided outside the concave portion and the first convex portion. According to the ultrasonic horn of the present invention, the above-described ultrasonic cutting apparatus of the present invention is obtained.
(1)直方体状であり、対向する2面に切削工具のホルダおよび超音波振動子が固定されるホーン本体と、このホーン本体を台座に固定するためのノードフランジであり、ホルダおよび超音波振動子が固定される面に対して直角な対向する2面の両外側に配置される複数のノードフランジと、ホーン本体のホルダが固定される面と超音波振動子が固定される面との中間位置であって、ホルダおよび超音波振動子が固定される面に対して直角な対向する2面に鍔状に形成され、複数のノードフランジをホーン本体と接続する複数のフランジ基部とからなり、複数のノードフランジと台座とはこれらの接触面内の複数箇所で複数の締結体により着脱可能に固定されるものであり、ホーン本体とホルダとが、超音波振動子の振動主軸の延長線上にねじ軸が配置されるねじによって締結されるものであり、かつねじの周りにねじ軸の位置決めのための互いに嵌合する第1凹部および第1凸部を備え、さらに第1凹部および第1凸部の外側にホーン本体とホルダとの互いの位置決めのための第2凹部および第2凸部を備えたものであることを特徴とする超音波ホーンによれば、台座に対するホルダの角度と位置は締結具の締結具合に関わらず一定となり、このホルダに保持される切削工具の超音波振動子に対する刃先の角度と高さを容易に合わせることが可能となる。また、ホーン本体とホルダとに備えられた第1凹部および第1凸部が互いに嵌合することによって、ねじ軸が位置決めされ、超音波振動子から伝達される超音波振動によりねじ軸がずれることがなくなり、超音波振動子の振動主軸の延長線上に常にねじ軸が配置されるので、超音波振動はホルダへ効率良く伝達され、超音波振動により効率良く切削を行うことが可能となる。 (1) A rectangular parallelepiped, a horn main body to which a cutting tool holder and an ultrasonic vibrator are fixed on two opposing surfaces, and a node flange for fixing the horn main body to a pedestal. The holder and the ultrasonic vibration An intermediate between a plurality of node flanges arranged on both outer sides of two opposing surfaces perpendicular to the surface to which the child is fixed, a surface to which the holder of the horn body is fixed, and a surface to which the ultrasonic transducer is fixed A plurality of flange bases that are formed in a bowl shape on two opposing surfaces perpendicular to the surface to which the holder and the ultrasonic transducer are fixed, and that connect the plurality of node flanges to the horn body, The plurality of node flanges and pedestals are detachably fixed by a plurality of fastening bodies at a plurality of locations within these contact surfaces, and the horn body and the holder are on the extension line of the vibration main shaft of the ultrasonic transducer. Right A first concave portion and a first convex portion that are fastened by a screw on which a shaft is disposed and that fit around each other for positioning the screw shaft around the screw. According to the ultrasonic horn, the angle and position of the holder with respect to the pedestal are fastened with the second concave portion and the second convex portion for positioning the horn body and the holder on the outside of the horn. It becomes constant regardless of the fastening condition of the tool, and the angle and height of the cutting edge with respect to the ultrasonic vibrator of the cutting tool held by this holder can be easily matched. Further, when the first concave portion and the first convex portion provided in the horn main body and the holder are fitted to each other, the screw shaft is positioned, and the screw shaft is displaced by the ultrasonic vibration transmitted from the ultrasonic vibrator. Since the screw shaft is always arranged on the extension line of the vibration main shaft of the ultrasonic vibrator, the ultrasonic vibration is efficiently transmitted to the holder, and the cutting can be efficiently performed by the ultrasonic vibration.
(2)第2凹部および第2凸部が、ホルダの切削工具が取り付けられる面と反対側の面と、ホーン本体とが当接する面によって位置決めされるものであることにより、切削工具による切削作業中に、ホルダの切削工具が取り付けられる面に向かって加わる力を第2凹部および第2凸部によって位置決めして受けることができるので、切削工具の超音波振動子に対する刃先の角度と高さを一定に維持することができる。 (2) Since the second concave portion and the second convex portion are positioned by the surface of the holder opposite to the surface on which the cutting tool is attached and the surface where the horn body comes into contact, the cutting operation by the cutting tool Since the force applied to the surface of the holder on which the cutting tool is attached can be positioned and received by the second concave portion and the second convex portion, the angle and height of the cutting edge with respect to the ultrasonic vibrator of the cutting tool can be determined. Can be kept constant.
図1Aは本発明の実施の形態における超音波切削加工装置の平面図、図1Bは正面図、図1Cは右側面図である。図2Aは図1Aの超音波切削加工装置の主要部を拡大した平面図、図2Bは正面図、図2Cは右側面図である。 1A is a plan view of an ultrasonic cutting apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 1B is a front view, and FIG. 1C is a right side view. 2A is an enlarged plan view of the main part of the ultrasonic cutting apparatus of FIG. 1A, FIG. 2B is a front view, and FIG. 2C is a right side view.
図1A〜図1Cに示すように、本発明の実施の形態における超音波切削加工装置1は、切削工具としての加工用チップ20を保持するホルダ2と、超音波振動を励起する超音波振動子3と、超音波振動子3によって励起された超音波振動をホルダ2へ伝達する超音波ホーン4と、超音波ホーン4を超音波切削加工装置1の刃物台6に取り付けるための台座としての取付ベース5とを備えている。
As shown in FIGS. 1A to 1C, an ultrasonic cutting apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a
超音波振動子3は、例えばセラミックス製の圧電素子を正負の電極プレートの間に挟持し、その先端部分を、超音波振動を増幅させる質点として機能させる出力部としたものである。この超音波振動子は、電極プレートに給電ユニットから通電がなされることにより、圧電素子が作動して、出力部にその軸線(振動主軸30)方向を振動方向とする20kHz〜40kHzの超音波振動を励起する。出力部に励起された超音波振動は、支持ホーン4を経由してホルダ2へ伝達される。
The
図3Aはホルダ2の平面図、図3Bは正面図、図3Cは右側面図である。ホルダ2は、工具鋼を素材とする一体成形品である。ホルダ2は、直方体状の本体部21と、後述する超音波ホーン4の第1凹部42に嵌合する円柱状の第1凸部22と、後述する超音波ホーン4の第2凹部43に嵌合する直方体状の第2凸部23と、加工用チップ20が取り付けられるチップ取付部24a,24b,24c,24dと、超音波ホーン4に締結するためのねじ7が挿通されるねじ挿通孔25と、貫通スロット26とを有する。貫通スロット26は、ホルダ2の軸線方向の位置が変化しないノード位置を含む中央部に形成されており、このホルダ2のノード位置を含む中央部の相互干渉を防いで超音波振動をスムーズに加工用チップ20へ伝えるようになっている。
3A is a plan view of the
第1凸部22は、超音波振動子3の振動主軸30と同軸を中心とする円柱状である。ねじ挿通孔25は、第1凸部22の中心に形成されている。第1凸部22は超音波ホーン4の第1凹部42と嵌合することで、ねじ7のねじ軸が、超音波振動子3の振動主軸30の延長線上に配置され、位置決めされるようになっている。
The first
第2凸部23は、後述する超音波ホーン4のホーン本体40とホルダ2との互いの位置決めのためのものであり、第1凸部22の外側に配置されている。なお、本実施形態においては、加工用チップ20が取り付けられるチップ取付部24a〜24dは、ホルダ2の第2凸部23が設けられた面と反対側の面の四隅に設けられているが、切削加工時にワークWに作用するものは、これらのうちの1つである。第2凸部23は、この切削加工時にワークWに作用する加工用チップ20が取り付けられている面と反対側の面と、ホーン本体40とが当接する面によって位置決めされるようになっている。
The 2nd
すなわち、図1A〜図1Cに示すように、切削加工時にワークWに作用する加工用チップ20がチップ取付部24aの場合、このチップ取付部24aの加工用チップ20が取り付けられている面27aと反対側の第2凸部の面27bが、後述するホーン本体40の第2凹部43の面43aに当接することで位置決めされるように、面27bと面43aとの位置関係が調整されている。なお、チップ取付部24aと同一面に取付面があるチップ取付部24bに取り付けられている加工用チップ20がワークWに作用する場合も、面27bがホーン本体40の第2凹部43の面43aに当接することで位置決めされるようになっている。
That is, as shown in FIGS. 1A to 1C, when the
また、このホルダ2は、ねじ7を緩めるか取り外すことで、ねじ挿通孔25の中心を中心として180°転回することが可能となっており、チップ取付部24a,24bが設けられている側とチップ取付部24c,24dが設けられている側と逆にすることが可能である。この場合には、チップ取付部24c,24dに取り付けられている加工用チップ20がワークWに作用するので、この加工用チップが取り付けられている面28aと反対側の第2凸部の面28bが、ホーン本体40の第2凹部43の面43aに当接することで位置決めされるようになっている。これにより、チップ取付部24a,24bに取り付けられている加工用チップ20が摩耗した場合には、ホルダ2を180°転回させて、チップ取付部24c,24dに取り付けられている加工用チップ20を使用することができる。
In addition, the
図4Aは超音波ホーン4の平面図、図4Bは正面図、図4Cは右側面図である。超音波ホーン4は、工具鋼を素材とする一体成型品である。超音波ホーン4は、直方体状のホーン本体40と、ホーン本体40を、取付ベース5を介して台座6に固定するためのノードフランジ41と、前述のホルダ2の第1凸部22と嵌合する第1凹部42と、前述のホルダ2の第2凸部23と嵌合する第2凹部43と、前述のねじ7が締結される雌ねじ穴44と、貫通スロット45とを有する。貫通スロット45は、超音波ホーン4の軸線方向の位置が変化しないノード位置を含む中央部に形成されており、この超音波ホーン4のノード位置を含む中央部の相互干渉を防いで超音波振動をスムーズにホルダ2へ伝えるようになっている。
4A is a plan view of the
前述のホルダ2および超音波振動子3は、ホーン本体40の対向する2面40a,40bにそれぞれが固定される。ノードフランジ41は、これらのホルダ2および超音波振動子3が固定される面40a,40bに対して直角な対向する2面40c,40dの両外側にそれぞれ配置される。ノードフランジ41には、取付ベース5とねじ8により固定するためのねじ挿通孔46が、振動主軸30と直角方向にそれぞれ2個ずつ並べて形成されている。超音波ホーン4は、このねじ挿通孔46を利用して、取付ベース5の接触面41b内の複数箇所で締結体としてのねじ8により着脱可能に固定される。
The
また、これらのノードフランジ41は、面40c,40dに鍔状にそれぞれ形成されたフランジ基部41aによってホーン本体40に接続されている。なお、フランジ基部41aは、ホーン本体40のホルダ2が固定される面40aと超音波振動子3が固定される面40bとの中間位置に形成されている。この中間位置は、ホーン本体40の軸線方向の位置が変化しないノード位置である。フランジ基部41aは薄肉に形成され、独立変形性を有しているので、ホーン本体40に伝達された超音波振動がノードフランジ41へ漏洩するのを防止することができる。
Further, these
図5Aは取付ベース5の平面図、図5Bは正面図、図5Cは右側面図である。取付ベース5は略L字状に形成された工具鋼を素材とする一体成形品である。取付ベース5は、超音波ホーン4のノードフランジ41の接触面41bと接触する接触面50に、前述のねじ8が締結される4個の雌ねじ穴51が形成されている。また、この接触面50と直交する面52には、刃物台6に締結するためのねじ9が挿通される4個のねじ挿通孔53が形成されている。
5A is a plan view of the mounting
上記のように本実施形態における超音波切削加工装置1では、ホーン本体40の1面40bに超音波振動子3が固定され、この超音波振動子3が固定された面40bと対向するホーン本体40の1面40aに、加工用チップ20を保持するホルダ2が超音波振動子3の振動主軸30の延長線上にねじ軸が配置されるねじ7によって締結されて固定される。このとき、ホーン本体40とホルダ2とに備えられた第1凹部42および第1凸部22が互いに嵌合することによって、ねじ7のねじ軸が位置決めされるので、超音波振動子3から伝達される超音波振動によりねじ軸がずれることがなく、超音波振動子3の振動主軸30の延長線上に常にねじ軸が配置される。これにより、超音波振動はホルダ2へ効率良く伝達され、超音波振動により効率良く切削を行うことが可能である。
As described above, in the ultrasonic cutting apparatus 1 according to the present embodiment, the
また、この第1凹部42および第1凸部22の外側にはホーン本体40とホルダ2との互いの位置決めのための第2凹部43および第2凸部23を備えるので、ホルダ2はホーン本体40に対して常に位置決めされた状態で固定される。そのため、このホルダ2に保持された加工用チップ20の超音波振動子3に対する刃先の角度と高さは一定となる。
Moreover, since the 2nd recessed
そして、このホルダ2と超音波振動子3が対向する2面40a,40bに固定されたホーン本体40は、ホルダ2および超音波振動子3が固定される面40a,40bに対して直角な対向する2面40c,40dの両外側のフランジ41が取付ベース5に対してフランジ41と取付ベース5との接触面41b内の複数箇所で複数のねじ8により固定されるので、取付ベース5に対するフランジ41の角度はねじ8の締結具合に関わらず一定となる。
The horn
したがって、本実施形態の超音波切削加工装置1では、取付ベース5に対するホルダ2の角度と位置はねじ8の締結具合に関わらず一定となり、このホルダ2に保持される加工用チップ20の超音波振動子3に対する刃先の角度と高さを容易に合わせることが可能である。このような加工用チップ20の超音波振動子3に対する刃先の角度と高さ合わせは、特に回転しない切削工具にとって重要であり、高精度な加工を実現するために重要である。
Therefore, in the ultrasonic cutting apparatus 1 according to the present embodiment, the angle and position of the
また、本実施形態における超音波切削加工装置1では、第2凹部43および第2凸部23が、ホルダ2の加工用チップ20が取り付けられる面24aと反対側の面27bと、ホーン本体40とが当接する面43aによって位置決めされるものであることにより、加工用チップ20による切削作業中に、この加工用チップ20が取り付けられる面24aに向かって加わる力を第2凹部43および第2凸部23によって位置決めして受けることができるので、加工用チップ20の超音波振動子20に対する刃先の角度と高さを一定に維持し、高精度な加工を行うことが可能である。
Further, in the ultrasonic cutting apparatus 1 according to the present embodiment, the second
なお、本実施形態においては取付ベース5として略L字状のものを用いたが、取付ベース5の形状は、刃物台6とワークWとの配置に応じて変更することが可能である。あるいは、取付ベース5を用いずに、刃物台6を台座として超音波ホーン4を直接刃物台6に取り付ける構成とすることも可能である。
In the present embodiment, a substantially L-shaped
本発明の超音波切削加工装置およびこれに用いられる超音波ホーンは、切削工具を超音波振動させて旋削や形削り等の切削加工を行うための装置として有用である。 The ultrasonic cutting apparatus of the present invention and the ultrasonic horn used therein are useful as apparatuses for performing cutting such as turning and shaping by ultrasonically vibrating a cutting tool.
1 超音波切削加工装置
2 ホルダ
3 超音波振動子
4 超音波ホーン
5 取付ベース
6 刃物台
7,8,9 ねじ
20 加工用チップ
21 本体部
22 第1凸部
23 第2凸部
24a,24b,24c,24d チップ取付部
25 ねじ挿通孔
26 貫通スロット
30 振動主軸
40 ホーン本体
41 ノードフランジ
41a フランジ基部
42 第1凹部
43 第2凹部
44 雌ねじ穴
45 貫通スロット
46 ねじ挿通孔
51 雌ねじ穴
53 ねじ挿通孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic
Claims (3)
超音波振動を励起する超音波振動子と、
直方体状であり、対向する2面に前記ホルダおよび超音波振動子が固定されるホーン本体と、このホーン本体を台座に固定するためのノードフランジであり、前記ホルダおよび超音波振動子が固定される面に対して直角な対向する2面の両外側に配置される複数のノードフランジと、前記ホーン本体の前記ホルダが固定される面と前記超音波振動子が固定される面との中間位置であって、前記ホルダおよび超音波振動子が固定される面に対して直角な対向する2面に鍔状に形成され、前記複数のノードフランジを前記ホーン本体と接続する複数のフランジ基部とからなり、前記複数のノードフランジと台座とはこれらの接触面内の複数箇所で複数の締結体により着脱可能に固定されるものである超音波ホーンとを有し、
前記ホーン本体とホルダとは、前記超音波振動子の振動主軸の延長線上にねじ軸が配置されるねじによって締結されるものであり、かつ前記ねじの周りに前記ねじ軸の位置決めのための互いに嵌合する第1凹部および第1凸部を備え、さらに前記第1凹部および第1凸部の外側に前記ホーン本体とホルダとの互いの位置決めのための第2凹部および第2凸部を備えたものである超音波切削加工装置。 A holder for holding a cutting tool;
An ultrasonic transducer for exciting the ultrasonic vibration;
A horn body having a rectangular parallelepiped shape, on which the holder and the ultrasonic transducer are fixed to two opposing surfaces, and a node flange for fixing the horn main body to a pedestal, the holder and the ultrasonic transducer being fixed Intermediate positions between a plurality of node flanges arranged on both outer sides of two opposing surfaces perpendicular to the surface to be fixed, a surface to which the holder of the horn body is fixed, and a surface to which the ultrasonic transducer is fixed A plurality of flange bases that are formed in a bowl shape on two opposing surfaces perpendicular to a surface to which the holder and the ultrasonic transducer are fixed, and that connect the plurality of node flanges to the horn body. The plurality of node flanges and pedestals have ultrasonic horns that are detachably fixed by a plurality of fastening bodies at a plurality of locations in these contact surfaces,
The horn body and the holder are fastened by a screw having a screw shaft disposed on an extension line of a vibration main shaft of the ultrasonic transducer, and are positioned around the screw for positioning the screw shaft. The first concave portion and the first convex portion to be fitted are provided, and the second concave portion and the second convex portion for positioning the horn main body and the holder are provided outside the first concave portion and the first convex portion. Ultrasonic cutting device.
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Cited By (4)
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---|---|---|---|---|
CN102319912A (en) * | 2011-08-22 | 2012-01-18 | 赵辉 | Ultrasonic plane-machining tool head |
CN103480871A (en) * | 2013-09-11 | 2014-01-01 | 西安理工大学 | Height-adjustable ultrasonic turning tool clamping device |
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2165059A1 (en) * | 1970-12-29 | 1972-07-13 | Kenkyusho, Rikagaku, Wako, Saitama (Japan) | Vibratory diamond cutting process |
JPH11156601A (en) * | 1997-09-09 | 1999-06-15 | Masao Murakawa | Step vibration cutting method and device |
WO2007091425A1 (en) * | 2006-02-08 | 2007-08-16 | Konica Minolta Opto, Inc. | Cutting vibrator, working apparatus, forming mold, and optical element |
JP2009028882A (en) * | 2007-07-30 | 2009-02-12 | Takemasa:Kk | Spindle structure for ultrasonic processing machine and supporting horn used for same |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2165059A1 (en) * | 1970-12-29 | 1972-07-13 | Kenkyusho, Rikagaku, Wako, Saitama (Japan) | Vibratory diamond cutting process |
JPH11156601A (en) * | 1997-09-09 | 1999-06-15 | Masao Murakawa | Step vibration cutting method and device |
WO2007091425A1 (en) * | 2006-02-08 | 2007-08-16 | Konica Minolta Opto, Inc. | Cutting vibrator, working apparatus, forming mold, and optical element |
JP2009028882A (en) * | 2007-07-30 | 2009-02-12 | Takemasa:Kk | Spindle structure for ultrasonic processing machine and supporting horn used for same |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102319912A (en) * | 2011-08-22 | 2012-01-18 | 赵辉 | Ultrasonic plane-machining tool head |
CN103480871A (en) * | 2013-09-11 | 2014-01-01 | 西安理工大学 | Height-adjustable ultrasonic turning tool clamping device |
CN104475872A (en) * | 2014-12-15 | 2015-04-01 | 芜湖新宝超声波设备有限公司 | Automatic ultrasonic cutting device |
CN110449672A (en) * | 2019-07-02 | 2019-11-15 | 天津科技大学 | A kind of multi-functional attachment adjustable-angle Ultrasonic machining shake table |
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