JP7311098B2 - Vibration cutting device, vibration device and cutting method - Google Patents
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Description
本開示は、振動切削装置および振動装置に関する。 The present disclosure relates to vibratory cutting devices and vibration devices.
近年、光学部品や摺動部品に、機能性を向上する微細な凹凸形状を形成することが要求されている。特許文献1は、切削工具の刃先を被削材に対して楕円振動させる振動装置を備えた切削装置を開示し、この切削装置は、鉄系材料や脆性材料に対して高能率な精密微細加工を施すことを可能とする。
2. Description of the Related Art In recent years, optical parts and sliding parts are required to have fine irregularities that improve their functionality.
機能表面に形成する微細な凹凸形状の一つに、孔形状や溝形状などを周期的に形成したマイクロテクスチャがある。マイクロテクスチャ加工技術は、周期的構造を形成して機能表面における力学特性を制御することを目的とし、様々な分野での応用研究が活発化している。たとえば潤滑油を使用する摺動面に、オイルプールの役割を果たすマイクロテクスチャを形成することで、摩擦係数および摩耗を低減でき、また少量かつ低粘度の潤滑油で高潤滑を実現できることが知られている。このマイクロテクスチャは、摺動面との境界部分をなだらかな形状とすることを要求される。 One of the fine uneven shapes formed on the functional surface is a microtexture in which holes, grooves, and the like are periodically formed. The purpose of microtexturing technology is to form a periodic structure to control the mechanical properties of functional surfaces, and applied research in various fields has been active. For example, it is known that by forming a microtexture that acts as an oil pool on the sliding surface using lubricating oil, it is possible to reduce the friction coefficient and wear, and achieve high lubrication with a small amount of low-viscosity lubricating oil. ing. This micro-texture is required to have a gentle shape at the boundary with the sliding surface.
マイクロテクスチャを機械加工する場合、切削工具を装着した振動子と被削材とを相対的に動かしながら、切削工具の刃先を被削材に対して周期的に振動させて加工面を切削する方法が考えられる。振動子を低周波で振動させる場合には、工具刃先の振動軌跡を所望に制御できるため、加工面に複雑な周期的形状を加工できる。しかしながら加工速度は遅く、能率的ではない。 When machining a microtexture, the cutting surface is cut by periodically vibrating the cutting edge of the cutting tool against the work material while relatively moving the vibrator with the cutting tool and the work material. can be considered. When the vibrator is vibrated at a low frequency, the vibration trajectory of the cutting edge of the tool can be controlled as desired, so that a complicated periodic shape can be machined on the machined surface. However, the processing speed is slow and inefficient.
高能率化のためには、振動周波数を超音波領域程度まで高くし、且つ振動子と被削材とを相対的に高速で動かせばよいが、そのような高周波でミクロンオーダの切削深さを得るためには、機械的な共振現象を利用する必要がある。この場合、振動子は正弦波振動することとなり、したがって得られる加工面の形状も、工具刃先の正弦波軌跡に依存した形状に制限される。 In order to improve the efficiency, the vibration frequency should be increased to the ultrasonic range and the vibrator and the work material should be moved at a relatively high speed. In order to obtain it, it is necessary to utilize a mechanical resonance phenomenon. In this case, the vibrator oscillates sinusoidally, and therefore the shape of the machined surface obtained is also limited to a shape dependent on the sinusoidal locus of the cutting edge of the tool.
本開示はこうした状況に鑑みてなされており、その目的とするところの1つは、加工の高能率化を実現しつつ、工具刃先に様々な振動軌跡を付与することを可能とする加工技術を提供することにある。 The present disclosure has been made in view of such circumstances, and one of the purposes thereof is to develop a processing technology that can impart various vibration trajectories to the cutting edge of a tool while realizing high efficiency of processing. to provide.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の振動切削装置は、切削工具が装着され、振動を発生するアクチュエータを含む振動装置を備え、振動装置は、第1共振周波数と、第1共振周波数より高い第2共振周波数を有して、第1共振周波数および第2共振周波数で同時に共振する。 In order to solve the above problems, a vibration cutting apparatus according to one aspect of the present invention includes a vibration device having a cutting tool mounted thereon and including an actuator that generates vibration, the vibration device having a first resonance frequency and a first resonance frequency It has a second resonance frequency higher than the frequency and resonates simultaneously at the first resonance frequency and the second resonance frequency.
本発明の別の態様は、振動を発生するアクチュエータを備える振動装置である。この振動装置は、第1共振周波数と、第1共振周波数より高い第2共振周波数を有して、第1共振周波数および第2共振周波数で同時に共振する。 Another aspect of the invention is a vibrating device that includes an actuator that generates vibrations. The vibration device has a first resonance frequency and a second resonance frequency higher than the first resonance frequency, and resonates simultaneously at the first resonance frequency and the second resonance frequency.
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本開示の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本開示の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above-described components and expressions of the present disclosure converted between methods, devices, systems, recording media, computer programs, etc. are also effective as aspects of the present disclosure.
本開示によれば、加工の高能率化を実現しつつ、工具刃先に様々な振動軌跡を付与することを可能とする加工技術を提供できる。 Advantageous Effects of Invention According to the present disclosure, it is possible to provide a machining technique capable of imparting various vibration trajectories to a cutting edge of a tool while achieving high machining efficiency.
図1は、実施例の超音波振動切削装置1の概略構成を示す。超音波振動切削装置1は、被削材6に対して切削工具11の刃先を往復振動させて旋削タイプの加工を行うことが可能な切削装置である。実施例の超音波振動切削装置1は、円筒状の被削材6を旋削して圧延用ロールを加工するロール旋盤であるが、他のタイプの切削装置であってもよい。被削材6は、代表的には表面にニッケルりんをめっきした金型鋼、銅素材やアルミニウム素材などであるが、他の素材であってもよい。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an ultrasonic
超音波振動切削装置1は、被削材6を回転可能に支持する主軸台2および心押し台3と、切削工具11が装着された振動装置12を支持する刃物台4とを、ベッド5上に備える。また超音波振動切削装置1は、少なくとも心押し台3を主軸台2に対して移動させる送り機構、刃物台4を被削材6の軸方向に平行な送り方向および軸方向に直角な切込み方向(切削工具11を被削材6の回転軸に対して近づける方向)に移動させる送り機構を備える。切削加工中、被削材6は、主軸台2に設けられた主軸により回転させられる。
The ultrasonic
振動装置12は、切削工具11が装着されて、切削工具11の刃先に一方向の往復振動を付与する超音波振動装置10を備える。超音波振動装置10は超音波振動子であって、内部に超音波振動を発生するアクチュエータを備える。アクチュエータは圧電素子であってよい。実施例において「超音波振動」の周波数は、概ね人間の可聴域を超えた周波数を意味し、たとえば16kHz以上の周波数であってよい。超音波振動切削装置1は超音波周波数帯域を利用することで、静音性の優れた加工を実現する。
The vibrating
駆動装置30は、超音波振動装置10の圧電素子に電圧を印加して超音波振動装置10を振動させ、切削工具11の刃先を一方向に往復振動させるドライバである。実施例で駆動装置30は、切削工具11の刃先を切込み方向に往復振動させる。制御部20は、駆動装置30に印加電圧の制御指令を供給して、駆動装置30による圧電素子への印加電圧を制御する。具体的に制御部20は、共振の振幅と位相を制御する振動制御機能と、共振周波数の自動追尾機能を実現するように、駆動装置30による印加電圧を制御する。なお図示の例では制御部20が、主軸台2の内部に設けられているが、それ以外のスペースに設けられてもよい。制御部20は、主軸および各種送り機構の動作を制御するNC制御装置(図示せず)と連携して、駆動装置30による印加電圧を制御してもよい。また制御部20はNC制御装置を内蔵する構成とし、主軸および各種送り機構の動作を制御するとともに、駆動装置30による印加電圧を制御してもよい。
The
図2は、超音波振動切削装置1の機能構成を示す。超音波振動装置10は、圧電素子13a、13bをボルト14で締込んで挟んだランジュバン型振動子であってよく、その長手方向に縦振動を発生させる。切削工具11はロウ材等により超音波振動装置10の先端に装着されてよいが、超音波振動装置10の先端に設けられた凹部に装着されてもよい。実施例で超音波振動装置10は、円筒状の被削材6に対して垂直方向に縦振動するように配置されるが、斜め方向に縦振動するように配置されてもよい。なお実施例では、粗密波の共振による縦振動を利用する超音波振動装置10について説明するが、超音波振動装置10は、たわみ振動やねじり振動を利用して一方向の往復振動を発生するものであってもよい。
FIG. 2 shows the functional configuration of the ultrasonic
駆動装置30は、発振器31および増幅器32を備える。発振器31は、増幅器32を介して超音波振動装置10の圧電素子13a、13bと電気的に接続し、圧電素子13a、13bに電圧を印加する。制御部20は、超音波振動装置10がその長手方向に共振周波数で共振するように、駆動装置30による印加電圧を制御して圧電素子13a、13bを振動させる。
超音波振動装置10が共振することで、切削工具11の刃先は被削材6の表面を、少なくとも深さ方向に正弦波の周期的形状、または正弦波の一部が残った周期的形状に切削できる。実施例の超音波振動切削装置1は、超音波振動装置10の機械的な共振現象を利用して、正弦波以外の形状に切削することを可能とする。
By resonating the
切削工具11が装着された超音波振動装置10は、少なくとも第1共振周波数、および第1共振周波数より高い第2共振周波数を有するように形成される。超音波振動装置10は、第2共振周波数より高い第3共振周波数を有してもよい。制御部20は、超音波振動装置10が少なくとも第1共振周波数および第2共振周波数において、それぞれ所望の位相で同時に共振するように、駆動装置30による印加電圧を制御する。
The
図3は、超音波振動装置10の縦方向の複数の共振モードを示す。図3に示す例では、2つ以上の節を有する振動モードの中で最も低い共振周波数の振動モードに対して、整数倍の共振周波数の振動モードを組み合わせ、複数の振動モードで超音波振動装置10を励振している。図3に示す例では、2次の基本共振モードに、6次の共振モードを組み合わせている。
FIG. 3 shows multiple longitudinal resonance modes of the
超音波振動装置10は、複数の共振モードによる節の位置が2カ所以上で一致するように形成されて、一致した複数の節の位置で振動装置12の筐体に支持されることが好ましい。図3に示す例では、複数の共振モードによる節の位置が2カ所で一致し、超音波振動装置10は、一致した節の位置に設けられた取付部15a、15bにより振動装置12の筐体に支持される。これにより複数の共振モードにおける振動が、効率的に切削工具11に伝達されるようになる。なお丸棒形状の縦振動では、基本共振モードの節の位置と奇数倍の共振モードの節の位置とが重なるため、加工形状が基本共振モードと奇数倍の共振モードの組合せで形成される場合、実施例の超音波振動装置10は特に有利である。
It is preferable that the
図4(a)は、基本共振モードの振動波形40aと6次共振モードの振動波形40bを示す。縦軸は振動変位[μm]を、横軸は時間[秒(×10-4)]を表現する。この例では、基本共振モードの周波数を20kHz、振幅を10μm、正弦波として見た場合の初期位相を0度とし、6次共振モードの周波数を60kHz、振幅を3.33μm、初期位相を180度としている。
FIG. 4(a) shows a
図4(b)は、基本共振モードの振動波形40aと6次共振モードの振動波形40bを合成した振動波形41を示す。制御部20は、超音波振動装置10が20kHzと60kHzで同時に共振するように、駆動装置30による印加電圧を制御する。同時に複数の共振モードで超音波振動装置10を励振することで、超音波振動装置10に装着された切削工具11は、図4(b)に示す振動軌跡をとることが可能となる。
FIG. 4(b) shows a
図4(c)は、振動波形41により形成される加工形状を説明するための図である。ここで正方向の変位は超音波振動装置10が縮む方向を、負方向の変位は超音波振動装置10が伸びる方向を表現する。
FIG. 4(c) is a diagram for explaining the processed shape formed by the
切削工具11の刃先の振動中立点を被削材6の表面位置にセットし、回転する被削材6に対して超音波振動装置10を振動させると、正方向に変位したときには工具刃先が被削材6から離れ、負方向に変位したときには工具刃先が被削材6を切削する。これにより非切削部分を残しつつ、図4(c)においてハッチングした部分を凹部とする周期的形状が被削材表面に形成される。
When the vibration neutral point of the cutting edge of the
振動波形41では、振動の中立点(変位0)で振動速度が低下するため、凹部は、非切削部分との境界において非常になだらかな形状をもつ。このような境界形状は、すべり軸受面においてオイルプールの役割を果たすマイクロテクスチャに望まれている。単一の共振モードの正弦波振動によれば振動の中立点における振動速度が大きいために、このような形状を形成することはできないが、実施例では複数の共振モードで超音波振動装置10を励振させることで、マイクロテクスチャの要求仕様を満たす形状を形成することが可能となる。
In the
図5(a)は、基本共振モードの振動波形42a、6次共振モードの振動波形42bと10次共振モードの振動波形42cを示す。縦軸は振動変位[μm]を、横軸は時間[秒(×10-4)]を表現する。この例では、基本共振モードの周波数を20kHz、振幅を10μm、正弦波として見た場合の初期位相を0度とし、6次共振モードの周波数を60kHz、振幅を0.7μm、初期位相を180度とし、10次共振モードの周波数を100kHz、振幅を0.1μm、初期位相を0度としている。
FIG. 5(a) shows a
図5(b)は、基本共振モードの振動波形42a、6次共振モードの振動波形42bと10次共振モードの振動波形42cを合成した振動波形43を示す。振動波形43は、三角波に近い波形をもつ。このように同時に複数の共振モードで超音波振動装置10を励振することで、超音波振動装置10に装着された切削工具11は、様々な振動軌跡をとることが可能となる。たとえば図4(a)に示した振動波形40bを逆位相にすると、矩形波に近い合成波形を得られるようになる。
FIG. 5(b) shows a
以上、本開示を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present disclosure has been described above based on the embodiments. It should be understood by those skilled in the art that this embodiment is an example, and that various modifications can be made to combinations of each component and each treatment process, and such modifications are within the scope of the present disclosure. .
図6は、アクチュエータおよび駆動装置の変形例を示す。実施例では駆動装置30が一対の圧電素子13a、13bに対して、超音波振動装置10が複数の振動モードで共振するように電圧を印加したが、変形例では駆動装置30が、複数の一対の圧電素子に対して個別に電圧を印加する。
FIG. 6 shows a variant of the actuator and drive. In the embodiment, the driving
図6には、超音波振動装置10を2つの振動モードで共振させる場合のアクチュエータおよび駆動装置30を示している。発振器31aは、増幅器32aを介して一対の圧電素子13a、13bと電気的に接続し、電圧を印加する。発振器31bは、増幅器32bを介して一対の圧電素子13c、13dと電気的に接続し、電圧を印加する。制御部20は、超音波振動装置10が一つの共振周波数(第1共振周波数)で共振するように、増幅器32aから出力される電圧を制御して、圧電素子13a、13bを振動させる。また制御部20は、超音波振動装置10が別の共振周波数(第2共振周波数)で共振するように、増幅器32bから出力される電圧を制御して、圧電素子13c、13dを振動させる。変形例では、アクチュエータと、発振器31および増幅器32との組合せを、超音波振動装置10の振動モードごとに設けることで、各アクチュエータに対して高振幅の振動制御を容易にする利点がある。
FIG. 6 shows an actuator and drive
実施例で駆動装置30は、切削工具11の刃先を切込み方向に往復振動させることとしたが、変形例では、切削工具11の刃先を送り方向に往復振動させてもよく、また切込み方向と送り方向の間の所定の中間方向に往復振動させてもよい。
In the embodiment, the driving
また実施例では、最も低い第1共振周波数に対して、第2共振周波数が第1共振周波数の整数倍であることを説明したが、第2共振周波数は第1共振周波数の整数倍でなくてもよい。たとえば液晶パネルなどにおいて光を均質に分散させるためのシート用のパターンを被削材6に加工する場合には、ある程度のランダム性が許容されるため、第1共振周波数の整数倍ではない第2共振周波数で超音波振動装置10を共振させてもよい。
In addition, in the embodiment, the second resonance frequency is an integer multiple of the first resonance frequency with respect to the lowest first resonance frequency, but the second resonance frequency is not an integer multiple of the first resonance frequency. good too. For example, when processing a pattern for a sheet for uniformly dispersing light in a liquid crystal panel or the like on the
なお制御部20は、第1共振周波数と第2共振周波数の最大公約数となる周波数(第2共振周波数が第1共振周波数の整数倍である場合には、最大公約数となる周波数は第1共振周波数となる)の1/Nの周波数で切削運動が繰り返されるように、超音波振動装置10の駆動装置30と切削運動の関係を設定してもよい(なおNは整数)。図1に示す旋削加工では、主軸台2に取り付けられた主軸の回転周波数を、最大公約数となる周波数の1/Nに設定してもよい。その場合、各回転時に加工されるマイクロテクスチャの位相が等しくなり、同じマイクロテクスチャが同じ回転位置に繰り返して形成される。またマイクロテクスチャは最大公約数となる周波数で繰り返し形成され、その繰り返し数は被削材6が1回転する間にN回となる。また旋削加工ではなく、直線的な切削運動を繰り返す平削りまたは形削りの場合には、各切削運動を開始する瞬間に、超音波振動の位相が同じ値になるように制御してもよい。その場合にも、各切削運動によって加工されるマイクロテクスチャの位相が等しくなり、同じマイクロテクスチャが同じ切削運動位置に繰り返して形成される。
Note that the
なお逆に制御部20は、第1共振周波数と第2共振周波数の最大公約数となる周波数の1/Nの周波数で切削運動が繰り返されないように、超音波振動装置10の駆動装置30と切削運動の関係を設定してもよい。その場合、各回転または切削運動によって形成されるマイクロテクスチャの位相がずれ、同じ回転位置または同じ切削運動位置に同位相のマイクロテクスチャが形成されないようにすることができる。
Conversely, the
実施例では、複数の共振周波数で同時に共振する超音波振動装置10を超音波振動切削装置1に利用する例を示したが、超音波振動装置10は、超音波振動切削装置1以外の他用途の装置、たとえば溶接装置、洗浄装置、はつり装置、センサ装置などに利用されてもよい。
In the embodiment, an example is shown in which the
また実施例では、超音波振動装置10が、好適には16kHz以上の超音波周波数帯域で共振することを説明した。変形例では超音波振動装置10は、16kHz以下の周波数帯域で共振する振動装置であってもよい。アクチュエータである圧電素子13a、13bは、16kHz以下の振動を発生するが、この場合であっても、共振する振動装置は、静音性に配慮した周波数帯域で共振することが好ましい。
Further, in the embodiments, it has been described that the
なお実施例および変形例では、複数の共振周波数を所定の関係に設定することを示したが、実際に使用される超音波振動装置10の共振周波数が設定値と一致するとは限らない。これは、超音波振動装置10の製作誤差、振動開始後の熱変形や外部からの負荷(例えば切削力)等に起因する。このため複数の共振周波数に設定した関係の維持を優先すると、少なくともいずれかの共振周波数から少しずれた周波数で超音波振動装置10を振動させる必要がある。このように共振周波数から少しずれた周波数においても、共振周波数の近傍であることで振幅拡大率は大きく、高い振動速度を得ることが可能である。そこで本明細書では、このように高い振動速度を得やすい共振周波数近傍の周波数を含めて「共振周波数」、その場合の振動を「共振」と表現している。
Although the embodiment and the modified example show that a plurality of resonance frequencies are set in a predetermined relationship, the resonance frequency of the
本開示の態様の概要は、次の通りである。本開示のある態様の振動切削装置は、切削工具が装着され、振動を発生するアクチュエータを含む振動装置を備え、振動装置は、第1共振周波数と、第1共振周波数より高い第2共振周波数を有して、第1共振周波数および第2共振周波数で同時に共振する。この態様によると、同時に複数の共振モードで振動装置を励振させることで、加工の高能率化を実現しつつ、工具刃先に様々な振動軌跡を付与することが可能となる。 A summary of aspects of the disclosure follows. A vibration cutting device according to an aspect of the present disclosure includes a vibration device to which a cutting tool is attached and which includes an actuator that generates vibration, the vibration device having a first resonance frequency and a second resonance frequency higher than the first resonance frequency. and resonate simultaneously at the first resonant frequency and the second resonant frequency. According to this aspect, by simultaneously exciting the vibrator in a plurality of resonance modes, it is possible to impart various vibration trajectories to the cutting edge of the tool while achieving high machining efficiency.
振動切削装置は、アクチュエータに電圧を印加して、切削工具の刃先を一方向に往復振動させる駆動装置と、駆動装置による印加電圧を制御する制御部とをさらに備えてよい。制御部は、振動装置が第1共振周波数および第2共振周波数で同時に共振するように駆動装置による印加電圧を制御する。これにより振動装置を同時に複数の共振モードで共振させることが可能となる。 The vibration cutting apparatus may further include a driving device that applies a voltage to the actuator to reciprocate the cutting edge of the cutting tool in one direction, and a control unit that controls the voltage applied by the driving device. The controller controls the voltage applied by the driving device so that the vibration device resonates at the first resonance frequency and the second resonance frequency simultaneously. This allows the vibration device to resonate in a plurality of resonance modes at the same time.
なお第2共振周波数は、第1共振周波数の整数倍であってよい。第2共振周波数を第1共振周波数の整数倍とすることで、節の位置を合わせることが容易となる。アクチュエータは、圧電素子であってよい。 The second resonance frequency may be an integral multiple of the first resonance frequency. By setting the second resonance frequency to be an integral multiple of the first resonance frequency, it becomes easy to align the positions of the nodes. The actuator may be a piezoelectric element.
本開示の別の態様は、振動を発生するアクチュエータを備える振動装置である。この態様の振動装置は、第1共振周波数と、第1共振周波数より高い第2共振周波数を有して、第1共振周波数および第2共振周波数で同時に共振する。複数の共振モードで同時に共振することで、振動装置の先端部は、様々な振動軌跡をとることが可能となる。 Another aspect of the present disclosure is a vibration device that includes an actuator that generates vibrations. The vibration device of this aspect has a first resonance frequency and a second resonance frequency higher than the first resonance frequency, and resonates simultaneously at the first resonance frequency and the second resonance frequency. By simultaneously resonating in a plurality of resonance modes, the distal end of the vibration device can take various vibration trajectories.
1・・・超音波振動切削装置、6・・・被削材、10・・・超音波振動装置、11・・・切削工具、12・・・振動装置、13a,13b・・・圧電素子、20・・・制御部、30・・・駆動装置、31・・・発振器、32・・・増幅器。
Claims (7)
切削工具が装着され、振動を発生するアクチュエータを含む振動装置であって、第1共振周波数と、第1共振周波数より高く且つ第1共振周波数の奇数倍である第2共振周波数を有する振動装置と、
前記アクチュエータに電圧を印加して、切削工具の刃先を振動させる駆動装置と、
前記駆動装置による印加電圧を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、第1共振周波数または第2共振周波数を自動追尾する機能および共振の振幅と位相を制御する振動制御機能を有し、前記振動装置が第1共振周波数および第2共振周波数においてそれぞれ所望の位相で同時に共振し、且つ第2共振周波数における振動振幅が一定となるように前記駆動装置による印加電圧を制御して、前記切削工具の刃先により前記被削材の表面に、第1共振周波数の共振モードの振動波形と第2共振周波数の共振モードの振動波形を合成した合成波形の一部である周期的な形状を形成させる、
ことを特徴とする振動切削装置。 A vibration cutting device for processing a work material,
A vibration device having a cutting tool mounted thereon and including an actuator for generating vibration, the vibration device having a first resonant frequency and a second resonant frequency higher than the first resonant frequency and being an odd multiple of the first resonant frequency. ,
a driving device that applies a voltage to the actuator to vibrate the cutting edge of the cutting tool;
A control unit that controls the voltage applied by the driving device,
The control unit has a function of automatically tracking a first resonance frequency or a second resonance frequency and a vibration control function of controlling the amplitude and phase of resonance , and the vibrating device vibrates at the first resonance frequency and the second resonance frequency, respectively . The voltage applied by the driving device is controlled so that the vibration amplitude at the second resonance frequency is constant at the desired phase at the same time, and the cutting edge of the cutting tool applies a second vibration to the surface of the work material . Forming a periodic shape that is part of a synthesized waveform obtained by synthesizing the vibration waveform of the resonance mode of the first resonance frequency and the vibration waveform of the resonance mode of the second resonance frequency;
A vibration cutting device characterized by:
ことを特徴とする請求項1に記載の振動切削装置。 the actuator is a piezoelectric element,
The vibration cutting device according to claim 1, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1または2に記載の振動切削装置。 the first resonance frequency is a resonance frequency of a vibration mode having two or more nodes;
3. The vibration cutting device according to claim 1 or 2 , characterized in that:
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の振動切削装置。 The initial phase when the vibration at the first resonance frequency is viewed as a sine wave is shifted by 180 degrees from the initial phase when the vibration at the second resonance frequency is viewed as a sine wave;
The vibration cutting device according to any one of claims 1 to 3 , characterized in that:
ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の振動切削装置。 In turning, setting the spindle rotation frequency to 1/N (N is an integer) of the first resonance frequency,
The vibration cutting device according to any one of claims 1 to 4 , characterized in that:
ことを特徴とする振動装置。 A vibrating device to which a cutting tool for machining a work material is mounted and provided with an actuator for generating vibration, comprising a first resonance frequency and a second resonance frequency higher than the first resonance frequency and odd multiple of the first resonance frequency. The first resonance frequency or the second resonance frequency is set so that the first resonance frequency and the second resonance frequency simultaneously resonate at desired phases , and the vibration amplitude at the second resonance frequency is constant . By controlling the voltage applied to the actuator by the vibration cutting device that automatically tracks the resonance frequency, the cutting edge of the cutting tool causes the surface of the work material to generate vibration waveforms in the resonance mode of the first resonance frequency and the second resonance mode. forming a periodic shape that is part of a composite waveform obtained by synthesizing vibration waveforms of resonant modes of frequency ;
A vibration device characterized by:
前記振動装置が第1共振周波数および第2共振周波数においてそれぞれ所望の位相で同時に共振し、且つ第2共振周波数における振動振幅が一定となるように前記アクチュエータに印加する電圧を制御して、前記切削工具の刃先により前記被削材の表面に、第1共振周波数の共振モードの振動波形と第2共振周波数の共振モードの振動波形を合成した合成波形の一部である周期的な形状を形成する、
ことを特徴とする切削方法。 A method for cutting a work material using a vibration cutting device having a vibrating device including an actuator for generating vibration, to which a cutting tool is attached, wherein the vibration cutting device has an automatic resonance frequency tracking function, The vibration device has a first resonant frequency and a second resonant frequency that is higher than the first resonant frequency and an odd multiple of the first resonant frequency;
controlling the voltage applied to the actuator so that the vibrating device resonates at desired phases simultaneously at the first resonance frequency and the second resonance frequency and the vibration amplitude at the second resonance frequency is constant , A periodic shape, which is a part of a synthesized waveform obtained by synthesizing the vibration waveform of the resonance mode of the first resonance frequency and the vibration waveform of the resonance mode of the second resonance frequency, on the surface of the work material by the cutting edge of the cutting tool. Form,
A cutting method characterized by:
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