JPH0253518A

JPH0253518A - 断続パルス切削力波形の超音波振動と低周波振動によるねじ溝加工方法及び装置

Info

Publication number: JPH0253518A
Application number: JP20750088A
Authority: JP
Inventors: Junichiro Kumabe; 隈部　淳一郎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-08-19
Filing date: 1988-08-19
Publication date: 1990-02-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はダイヤモンド砥粒等の硬質砥粒を有するねじ溝
加工工具を超音波振動させ乍らそのリード角方向！こ低
周波振動で前進、後退し乍ら回転させ、断続パルス切削
力波形を作用させてセラミックス等の硬ぜい材料にねじ
溝加工を行う方法及び装置に関する。

（従来技術）金属、セラミックス中、特に難削材の硬ぜい材料への精
密ねじ溝加工は材料が硬いために困難なことが多い。従
来の切削法における切削性改善のための唯一っの手段で
ある高速切削法が、このタップ、ダイスには適用できな
く、特に、今日期待されているファインセラミックスな
どへのめねじ溝加工は従来技術では不可能な現状である
。

しかし、おねじ加工では、高速回転砥石を用いて、砥石
の寿命や能率、コストなどを無視すればセラミックス材
に対してもその仕込みを微少にして加工すれば不可能な
ことはない。

（発明が解決しようとする問題点）ところで上記従来技術に於て、その直径がＭ５〜Ｍ１の
ように細くなると剛性が低くなるので、かけ、折損など
の問題が生ずる。Ｍ５〜Ｍ１のような小径のめねじとな
ると金属材に対する焼入後の精密めねじ加工、セラミッ
クス材に対する精密めねじ切削・研削加工は全く不可能
であった。

（問題点を解決するための手段）本発明は高速切削によらず硬ぜい材料への精密ねじに溝
加工を行なうことを目的としている。

高速切削できないときの硬ぜい材料の被削性を改善して
精密ねじ溝加工するためには１本発明者が先に提案した
振動切削理論によって明らかなように小刻みに全切削長
さを極細分割化して、パルス切削力波形を作用させるか
、このパルス切削力波形を比較的長い周期で断続させた
断続パルス切削力波形と、零位瞬間振動切削機構とを複
合させた方法で振動切削するか前述した比較的長い周期
をさらに細かく分割した断断続パルス切削力波形によっ
て振動切削する以外にはない。

本発明は０円局方向に低周波振動数Ｆで前進、後退しな
がら回転する回転主軸の回転方向を使用する工具と同じ
ピッチのねじカムにより、該工具のリード角方向に変換
し、該ねじカムの雄ねじ軸に取付けた、縦あるいはねじ
り超音波振動子によって超音波振動する振幅拡大用ホー
ンの先端に、硬質砥粒群によって加工できるようにした
ねじ溝加工工具を取付け、該工具を軸あるいは円周方向
に振動数ｆ、振幅ｌａで超音波振動させ、その片振幅を
Ｏからａの間で規則的に変化させて変調させ、その振動
数ｆ□を上記振動数ｆ、Ｆに対してｆ＞ｆ□〉Ｆとして
振動させながら、リード角方向に低周波振動させて超音
波振動する工作物に対して断断続パルス切削力波形を作
用させて精密ねじ溝加工することを特徴とする断断続パ
ルス切削力波形の超音波振動と低周波振動によるねじ溝
加工方法。（■円周方向に低周波振動数Ｆで前進、後退
しながら回転する回転主軸の回転方向を使用する工具と
同じピッチのねじカムにより、該工具のリード角方向に
変換し、該ねじカムの雄ねじ軸に取付けた。縦あるいは
ねじり超音波振動子によって超音波振動子質砥粒群によって加工できるようにしたねじ溝加工工具
を取付け、該工具を軸あるいは円周方向に振動数ｆ１片
振幅ａで超音波振動させると同時に、さらにその片振幅
Ｏからａの間で規則的に変化させて変調させ、その振動
数ｆｉを上記振動数ｆ、Ｆに対してｆ＞ｆ□〉Ｆとして
。

振動させ乍らリード角方向に低周波振動させて工作物に
対して断断続パルス切削力波形を作用させて精密ねじ溝
加工することを特徴とする断断続パルス切削力波形の超
音波振動と低周波振動によるねじ溝加工方法。■縦ある
いはねじり超音波振動子によって超音波振動する振幅拡
大用ホーンの先端に、軸方向あるいは円周方向の超音波
振動振幅によってリード角方向からずれる量を補正して
正規のねじ溝形状とするために工具ねじ溝形状を修正し
た硬質砥粒群よりなるねじ溝加工工具を取付け、該工具
を軸あるいは円周方向に振動数ｆ、片振幅ａで超音波振
動させ、その片振幅をＯからａの間で規則的に変調させ
て変化せ、その振動数ｆ□を上記振動数ｆに対してｆ、
＜ｆとして振動させ、ねじ溝加工速度ｖ　＜　２πａ１
ｆｌの切削条件を与えて無超音波振動あるいは超音波振
動する工作物に断断続パルス切削力波形を作用させて、
ねじ溝加工する方法。■円周方向に低周波振動数Ｆで前
進。

後退しながら回転する回転主軸と、該回転主軸の回転を
使用する工具のリード角方向に変換するねじカムを有し
、該ねじカムの雄ねじ軸に縦あるいはねじり超音波振動
子によって超音波振動する振幅拡大用ホーンを結合し、
該振幅拡大用ホーン先端に硬質砥粒群によって加工でき
るようにしたねじ溝加工工具を取付け、該工具を軸又は
円周方向に振動数ｆ、片振幅ａで超音波振動させると同
時にさらにその片振幅をＯからａの間で規則的に変調さ
せ、その振動数ｆ、を上、記振動数ｆ、Ｆに対してｆ＞
ｆよ〉Ｆとして断断続パルス切削力波形を作用させる装
置を備えた断断続パルス切削力波形の超音波振動と低周
波振動によるねじ溝加工装置。■縦超音波振動子によっ
て縦超音波振動する形状をなし、−端を該縦超音波振動
系ねじ溝加工用工具における振幅拡大用ホーンの端面と
テーパ結合、ねじ結合あるいはテーパ、ねじ複合結合で
きる構造とし、他端は工具の中心断面において正規所定
の仕上ねじ山両フランク面を軸方向に平行に縦振動振幅
ａあるいは、これに工作物の超音波振動振幅軸方向成分
を加算した量を削り取ってやせたねじ山を形状にしたこ
とを特徴とする硬質砥粒切刃群よりなる特許請求の範囲
第１項乃至第４項記載の方法及び装置に用いる縦超音波
振動ねじ溝加工用工具。■ね、しり超音波振動子によっ
てねじり超音波振動する形状をなし、一端を該ねじり超
音波振動系ねじ溝加工用工具における振幅拡大用ホーン
の端面とテーパ結合、ねじ結合あるいはテーパ、ねじ複
合結合できる構造とし、他端は工具の中心断面において
、リード角θの正規、所定の仕上ねじ山両フランク面を
軸方向に平行にねじり超音波振動系＠ａにｔａｎθを乗
じたａ　ｔａｎθあるいはこれに工作物の超音波振動振
幅の軸方向の成分を加算した量を削り取ってやせたねじ
山形状にしたことを特徴とする硬質砥粒切刃群よりなる
特許請求の範囲第１項乃至第４項記載の方法及び装置に
用いるねじり超音波振動ねじ溝加工用工具を要旨とする
ものである。

以下１図示した実施例に基づいて具体的に説明する。１
はダイヤモンド砥粒によって形成したダイヤモンドタッ
プで、振幅拡大用ねじり振動ホーン２の先端にねじ結合
、テーパ結合又はその複合結合によって固定する。この
振幅拡大用ホーン２の尾部にねじり超音波振動子３を接
着する。振幅拡大用ねじり振動ホーン２に生ずる２つの
振動節にまたがるスリーブ４を設け、ノードの位置でろ
う付けして固定する。このスリーブ４を主軸５内に挿入
して固定する。主軸５には２つのスリップリング８．９
を設け、その尾部には、角棒２５とがたなくはめあい、
軸方向には自由にスライドして回転運動が伝達できるよ
うにした角穴を設け、その外周にはダイヤモンドタップ
と同じピッチねじ６を設ける。

主軸の上端はブラケット１２に固定したボールブツシュ
１３でがたなく支持する。ブラケットの中心軸ど同軸に
してタップピッチと同一にしてねじ６と螺合する親ねじ
７を設け、これを取付スリーブ１４に取付ける。

′１１ｉ気ステッピングモータ２２を取付台２６に図示
のように取付け、その主軸２３に振動駆動治具２１およ
び２０を取付け、振動呼動片２０の先端を半月型に成形
して、振動回転伝達片２４を介して振動回転主軸１８と
軸方向には自由に摺動でき、半径方向にはがたなく接触
させて、該主軸１８の先端の角棒２５に振動と回転運動
が伝達されるようにする。振動回転伝達主軸１８は、こ
ろがり軸受１６．１７によって、振動回転伝達主軸台１
５に取付け、摩擦少なくがたなく回転できるようにする
。

取付台２６に１箱型コラム２７を図示のように取付け、
その上端に、タップ中心軸と工作物下穴中心軸とを一致
させるための芯だし治具２８を設け、これに工作物を超
音波振動させるための超音波振動子３１および振幅拡大
用ホーン３０とその先端に取付けた工作物４４よりなる
工作物超音波振動系を振幅拡大用ホーン３０の振動節で
フランジ２９を利用して箱型コラムに固定する。

制御装置３７およびドライブユニット３８によってステ
ッピングモータ２２を矢印３９で示すように振動させな
がら回転させる。このどき、Ｐ　　”Ｉｓ当りの発生パ
ルス数、ＰＦ：前進パＰＳ。

ルス数、Ｐ　：後退パルス数、ＰＲｌ”休止パルス数、
ＰＨ１：休止パルス数、α：１パルス当りの回転角度（
分解能）とすると、回転数Ｎ　ｒｐｕ＋は、６（Ｐ、＋ＰＲ１＋ＰＢ＋ＰＲ２）タップ直径をＤとすると、タップ振動１サイクル中で切
削する長さＱＴｌｍｌは、冗Ｄα（ｐＦ−ｐＢ）Ｌ　＝以上のような関係で低周波振動しながら回転運動する。

ブラケット１２にスリップリング８，９と接触するプラ
ッシュ１０．１１を設け、ダイヤモンドタップを超音波
振動させるための超音波発振機３６からの電気的エネル
ギーを回転運動する超音波振動子３に円滑に供給する。

ねじ溝加工に際しては、水などの切削剤を給油装置３３
から多量に給剤する、これを受皿３４．３５で受け、フ
ィルターを通して循環装置によって切削剤を循環させて
使用する。

制御装置３７のプログラムによってステッピングモータ
２２の主軸２３は矢印３９の円周方向に振動しながら回
転する。これをねじカム６および７と角穴、棒２５とに
よって使用するタップのリード角方向の矢印４２．４３
の方向の振動と回転運動に変換する。この低周波振動中
心軸と超音波振動中心軸線とを同一にして超音波振動す
るタップも同様にタップリード角方向４８に超音波振動
させることによって、超音波振動の大振幅の場合でもね
じ精度に与える誤差を皆無として精密ねじ加工すること
ができる。

多少その振動方向がずれても、めねじの有効径誤差の許
容範囲は広く、標準ＪＩＳ規格工具に相当する工具を使
用しても、１級ねじに該当する精密ねじに加工すること
ができるのが本発明の特徴である。しかし１本来使用す
る雄型工具形状と等しい＠型形状に加工するのが超ｔ＃
密加工である。

そこで、このとき、低周波振動のときの振幅Ａ＝０．２
程度のような大振幅に比べて、最大でもａ＝１０μｍ前
後の超音波振動の小振幅の振幅に対しては、円周方向の
振動方向４１のみとしてタップの形状を修正して使用す
る。すなわち、実施例の１例として示した図で示したよ
うに、ねじり振動子を用いて円周方向のみに振動するよ
うに設計、製作したねじり超音波振動系タップを用い、
その円周方向の片振幅をａとして、リード角を０とすれ
ば、ねじ山は片面のフランク面でａ　ｔａｎ　ｆｌやせ
るだけで、有効径に与える誤差は２ａｔａｎθ／ｌａｎ
α（α：フランク角）となるので、タップをあらかじめ
片面で軸方向にａ　ｔａｎｏ量、第２図に示すようにし
て削り取り、同様に反対側のフランク面もａ　ｔａｎθ
あるいは、これに工作物の超音波振動中心軸方向成分を
加算した量を最大量として削り取って規定の所定のねじ
山形状よりも若干やせた形状のタップを用いて本発明を
実施することによって。

使用する工具形状に等しい精密ねじ溝に精密ねじ立てで
きる。

さらに、また、軸方向に超音波振動する縦振動子を用い
て軸方向４７に縦超音波振動させても、その振動振＠ａ
を小さくして上述の場合と同様に、タップ形状を超音波
振動振幅ａに比例させて、第２図に示すように、タップ
ねじ山の片面のフランク面をａづつ削り取ったやせたね
じ山形状としたタップを用いて本発明を実施することに
よって精密ねじ溝に精密ねじ立てできる。さらに、工作
物の超音波振動振幅の軸方向成分を加算した量を最大量
として削り取った若干やせたねじ山形状をしたタップ等
のねじ溝加工用工具を使用すれば高精度なねじ溝を加工
することに成功する。

すなわち、タップ刃先に接触するセラミックスに微細ク
ラックの発生とその成長と切りくず生成を助成する。こ
のクラックの発生を本発明では超音波振動による振幅変
位を与えることによって発生する応力ひすみによって与
えたが、加熱冷却を繰返すことに供う熱応力ひずみによ
ってもこのクラックの発生と成長を助成することができ
る。具体的には切削時に多量の水を供給すること、さら
には電解液を供給して、工具と工作物との間に電流を流
すことによって、工具の振動に供う加熱、冷却にょる熱
応力ひずみによるクラックの発生が助成される。このと
き、さらに工作物も超音波振動させると、クラックの発
生がさらに活発となり、クラックの成長を助成して切り
くず生成を活発化することができる。この熱応力ひずみ
の利用にはこの電解加工装置の利用のほかにレーザ加工
装置の利用、放型加工装置の利用がある。このように、
振動応力でも熱応力でも応力ひずみの利用ということで
は同一であるので、ここでは同一発明と考えて超音波振
動の利用で説明した。

なお、本発明を図示のように矢印４ｏの方向に超音波縦
振動子を用いて、振幅を小さく縦超音波振動させる場合
で説明したが、この外に振幅を大きく円周方向４５にね
じり超音波振動子を用いて超音波振動させる場合、およ
び振幅の大小に関係なくねじ溝加工上Ｊｔのリード角力
向４６に超音波振動させる場合がある。これらはいずれ
も振動応力の利用であるので超音波振動するセラミック
スとして表現してこれらをすべてを包含させて説明した
。

工作物の超音波振動は引張り応力の小さいセラミックス
に対してはセラミックスそのものの物性値を変化させて
被削性の改善に利用したが、引張強さの大きい金属材料
に対しては、工具とねじ溝面との接触摩擦抵抗および切
りくずとの接触摩擦抵抗の軽減と表面微細溝自生機構を
よす以上に多発させてダイヤモンド砥粒の切れ味の向上
ならびに切りくずの排出を迅速化、円滑化することに貢
献する。

振動数ｆ、振幅ａの超音波振動のみで振動切削する場合
は、工具１刃あたりの全ねじ溝切削動数）づつ連続して
小刻みに連続パルス切削力波形を作用させる振動切削機
構となる。低周波振動数Ｉ”、振＠Ａを与えて振動切削
する場合は、（■：切削速度、Ｆ：低周波振動数）づつ
連続してい比較的長い周期で作用時間も長いパルス切削
力波形を作用させる振動切削機構となる。

この低周波振動切削機構と超音波振動切削機構とを重畳
させた重量振動切削機構とすると、超ス切削力波形で連
続して作用させた機構を断続させ、連続パルス切削力波
形に休み時間を与えた断続パルス切削力波形となる。こ
のような断続パルス切削力波形を工作物に作用させて切
削すると、工具−工作物振動系に作用する切削抵抗を激
減させることができる。そして、工具や工作物の弾性変
形量を少くして、工具寿命を長くし、精密ねじ溝加工を
特徴とする特に、セラミックス工作物に対しては工具刃
先に連続して規則的な微細クラックの発生を助成して慣
用切削では困錐なセラミックスの精密ねじ溝加工を可能
とする。

以上は低周波振動数Ｆを大体２］１ｚ〜ｌ　Ｏ０１１ｚ
程度とし、超音波振動数ｆを２ｏＫ＋ｈ以ヒの振動数と
して超音波域からいきなり１００Ｈ７以下の低い振動数
にして断続パルス切削力波形としたが、その中間の振動
数ｆ１を利用して断断続パルス切削力波形とすることに
よって、工具−工作物振動系に作用する平均切削抵抗を
さらに激減させて精密ねじ溝加工できるようになる。こ
の中間振動数ｆ工の発生は、超音波振動を発生させるた
めに使用する振動子を併用して実現させることができる
。すなわち、超音波振動の片振幅ａを全振幅としてＯか
らａの範囲で振動数ｆ、で規則的に一定の周期で変調さ
せて変化させることによって実現する。この振動数ｆ□
は極細分割して小刻みに振動切削してこの断断続パルス
切削力波形によって精密振動ねじ溝加工することができ
るようになる。

例えば、Ｍ５Ｘ０．８のタップに対して超音波振動数ｆ
　＝　２０　ｋ　）ｈ、片振幅ａ＝１５．ｕｍ、変調振
動数ｆ１＝　Ｉ　ＫＨｚ、片振幅ａ１＝７．５μｍ　と
してステンピングモータにＰ　　＝２０００、Ｐ　＝Ｐ
Ｓ　　　　　　Ｆ１１、Ｐ＝６．Ｐ＝１、Ｐ　Ｒ２＝５の低周波旧　　　
　　Ｂ振動を句、えて振動数８７１ｔ、主軸回転数５２ｒｐｍ
、　７−サイクルの切削長さＬ　Ｔ＝０−１６　ｍを、
ごれをＱ、’＝１３μｍで］／１０００Ｓの周期で細分
割して、これをさらに超音波振動によって１／２０００
０　Ｓの周期でＱ　Ｔ＝０．６　ｐ　ｍづつに極細分割
して断断続パルス切削力波形を作用させて精密ねじ溝加
工する。

工作物４４を超音波発振機３２によって、矢印４０の方
向に縦超音波振動させる。工作物に対してこの超音波振
動の付加は、引張り強さに弱いセラミックスに対しては
、超音波振動応力による引張り応力を付加させることに
よって。

本来の引張り強さを低下させて見掛は上セラミックスを
軟質化させて、さらに精密ねじ立てし易くする効果が得
られる。

本実施例ではダイヤモンド砥粒群よりなるタップによる
ねじ立での場合について説明したが、タップに代ってダ
イスを用いれば本発明によってセラミックスなどの硬ぜ
い材料による雄ねじの精密ねじ溝加工ができる。また、
本発明は、ねじ溝加工にあたっての下穴などの精密穴加
工にも適用できる１例えば、セラミックスへのねじ加工
に際しては、図示のタップに代ってダイヤモンド砥粒群
よりなるコアードリルを取付け、粗穴あけ加工をしたあ
とに、ダイヤモンドリーマを用いて精密仕上げ加工する
作業にも適用できる。セラミックスのみならず、切削温
度を上げないで精密穴あけできる特徴があるため特殊合
金の精密加工や、切削抵抗を軽減できる、切りくずの排
出がよいなどの効果かえられるため、極小径穴の精密穴
加工にも利用できる。

また、超音波加工のようにねじ溝加工用超音波加工工具
にダイヤモンドあるいはこれに準する硬さの遊離砥粒を
供給しながら加工する場合に対しても本発明は適用され
る。

また、上述したように、本発明の実施は、リード角方向
に超音波振動するねじ溝加工用工具をもって理想とする
が、これには高度の理論と技術を必要とするので一般に
はごく怜通の縦超音波振動子あるいはねじり超音波振動
を用いて本発明を実施する。使用する工具が標準の所定
の規定形状のままであるとすると、加工したねじ溝の有
効径が縦振動系工具の場合で２ａ／ｌａｎα（α：フラ
ンク角）、ねじり振動系工具の場合で２ａｔａｎθ／ｌ
ａｎα（θ：リード角）大きくなる。前述したように本
発明において、標準工具を用いて工具、工作物あるいは
両者の振幅を小さくして加工すれば精密ねじとして十分
使用しうる。

極度の難削材のセラミックス工作物に対しては、出力を
大きくし、振幅ａを大きくして加工しなければねじ溝が
成形できない場合がある。

かかる場合には、振幅ａを大きくしても精度に影響を与
えないように、上述したように工具形状を修正して使用
する。

また、一方逆に若干切削し易いセラミックス工作物に対
しては低周波振動を重畳して断断続パルス切削力波形と
しなくても装置が比較的簡単な中間振動数ｆ４による変
調して超音波振動するねじ溝加工用工具のみでの縦ある
いはねじり超音波振動子および振幅拡大用ホーンと修正
ねじ溝加工工具よりなる超音波振動系ねじ溝加工工具を
例えば、旋盤あるいはＭＣ機などの工具台に取付け、ね
じ送りして断続パルス切削力波形を無超音波振動あるい
は超音波振動するセラミックス工作物に対して作用させ
てもねじ溝加工できる場合もある。

本実施例装置は工作物を上におき、工具を下にして切り
くずの排出を自然の法則に従って落下し易いようにして
、ねじ溝加工に際しての切りくずの影響が少しでも少く
なるように配慮して示したが、工具を上におき、工作物
を下にしても本発明が実施されることは説明するまでも
ない。本発明に使用する工具には、ダイヤモンド砥粒を
ねじ溝加工用工具に電着した工具、ダイヤモンド焼結工
具およびねじ溝ラップ用のラップ棒と遊離砥粒などが含
まれる。

なお、ねじ溝加工用工具を低周波振動数で前進、後退さ
せながら回転させる方法としては、図示したように電気
ステッピングモータ、あるいはＡＣ，ＤＣサーボモータ
などを電気的に制御して与える方法と、これらを用いる
かあるいは三相誘導電動機によって滑り子クランク方式
によって振動数ｆ、振幅ａで振動する振動軸として、こ
れを機械的に連続回転させて切削速度ｖ　＝　２πａｆ
の関係を与える方法とがある。この両者とも本発明に包
含される。また、効果でも説明したように工作物に超音
波振動を与えないでねじ溝加工する方法と装置も本発明
に包含される。

（効　果）本発明によるとＭ５Ｐ０．８のダイヤモンド標準形状電
着タップを２８に臣超音波ねじり振動子を用いて、円周
方向に振動数ｆ＝２８ｋＨｚ、振％ａ＝１５μｍで超音
波振動させ、これを変調中間振動数ｆ、＝ＩＫＨｚ、振
幅＠ａ　ｘ　＝７−５μｍで変調させて断続パルス切削
力波形が作用できるようにし、これをＰ　　＝ｌＯＯＯ
，ｐＦ＝２、ＰＲＩＳ＝１、Ｐ　　＝１、ＰＲ２＝２として電気ステッピンク
モータを駆動して、振動数ｆ＝１６７、主軸の回転数Ｎ
＝１Ｏｒｐｍ、１サイクルの切削長さＬ　＝０．０１ｎ
ｖｎとして、低周波振動切削させて、■ 断断続パルス切削力波形を作用できるようにして、φ４
．２ｎの下穴をあけたＷＡ砥石、ジルコニア、アルミナ
、シリコンナイトライド材を縦超音波振動子を用いて振
動数ｆ、＝　２０　ＫＨ２゜振＠ａ　＝８μｍで超音波
振動させながら、多す量の水を注水して本発明を実施することによって、ワン
ストロークでステッピングすることなく、異常音を発生
することなく、また、ダイヤモンドタップの電層砥粒が
損傷することもなくダイヤモンドに近いかたさをもつセ
ラミックス材に対して、全く発熱をともなわずに、シャ
ープでねじ山にかけのない精密めねじを金属材料にねじ
立てするときと同様な作業感覚で能率よくねじ立てでき
る画期的成果をあげることに成功した。

取り代が少く、切削抵抗の小さい仕上加工の場合や、ね
じひっかかり率を小さくした場合および比較的かたさの
低いセラミックス工作物に対しては、ねじ溝加工工具側
のみを上記切削条件で振動させ、回転させて本発明を実
施して。

セラミックス材にシャープでねじ山にかけのない精密め
ねじ溝を設けることができる。

図示し′Ｃ説明したように低周波振動数Ｆ、振＠Ａをも
って駆動するためには例えば図示のようなステッピング
モータ、Ａ、Ｃ，ＤＣサーボモータなどを必要とする。

当然その装置は大型となる。ＭＣ機などの主軸に取付け
ることが困難となる。比較的に切削し易いセラミックス
や、熱応力ひずみ効果を利用して見掛けＬセラミックス
を軟質化している場合などに対しては、変調中間振動数
ｆい振幅ａ工を利用して、撮動切削条件である切削速度
ｖ　＜　２πａ、ｆユを満足する切削速度■を与えて、
断断続パルス切削力波形ではなく断続パルス切削力波形
によって本発明が実施される。すなわち、図示の下方に
ある低周波振動訃動装置を取り除いた、上方の装置によ
って画期的効果を発揮する本発明が実施される。

Ｍ５ＰＯ，８のダイヤモンド標準形状電着タップを２．
８　ｋ　）（ｚ超音波ねじり振動子を用いて、円周方向
に振動数ｆ　＝　２８　Ｋｌ（ｚ、片振幅ａ　＝　１５
μｍで超音波振動させ、これを変調振動数ｆ、＝１ｋｌ
（ｚ、片振幅ａ工＝７．５μｍで変調させて、切削速度
ｖ＝１ｍ／ｍｉｎ隈部臨界振動切削速度ｖ　　＝０．３
７６Ｘ７．５Ｘ　１　ｍ／Ｉｎ１ｎ＝２．８ｍ／ｍｉｎ
以下として、その比較時パルス幅の長い作用時間内を超
音波振動して断続パルス切削力波形を発生させ、ＭＣ機
主軸に取付けてφ４．２ｍｍの下穴をあけたＷＡ砥石、
ジルコニア、アルミナ、シリコンナイトライド材を縦超
音波振動子を用いて振動数ｆ、＝　２０　Ｋｌ−ｔｚ、
振幅ａｖ＝８μｍで超音波振動させながら、多量の水を
注水して本発明を実施することによって、ワンストロー
クで長さ１０＋□の精密めねじのねじ立てに成功した。

本発明によって、シャープでねじ山にかけのない精密め
ねじを金属材料にねじ立てするときと同様な作業感覚で
ねじ立てできる画期的成果をあげることに成功した。

又、タップ側のみを上記切削条件で振動させ、回転させ
て、先端が平坦なダイヤモンド砥粒群によって成形した
ダイヤモンドタップを用いてボールねじ用焼入鋼ナツト
のめねじを仕上加工して平滑な鏡面に近いフランク面に
精密加工することにも成功した。

【図面の簡単な説明】

第】図は本発明方法を実施する装置の一実施例正断面図
、第２図はねじ溝加工工具の一例を示すタップおよび工
作物と振動方向がリード角方向の切削方向からずれた量
がめねじ精度に与える影響を示し、正規ねじ溝形状とす
るためにタップのねじ山を削り取る量を示す図である。１・・・ダイヤモンドタップ３・・・ねじり超音波振動子６・・・ねじカム２２・・・電気ステッピングモータ３１・・・縦超音波振動子３２．３６・・・超音波発振機４０．４７・・・縦超音波振動４１．４５・・・ねじり超音波振動４３．４６・・・リード角振動方向４４・・・セラミックス

Claims

【特許請求の範囲】

（１）円周方向に低周波振動数Ｆで前進、後退しながら
回転する回転主軸の回転方向を使用する工具と同じピッ
チのねじカムにより、該工具のリード角方向に変換し、
該ねじカムの雄ねじ軸に取付けた、縦あるいはねじり超
音波振動子によって超音波振動する振幅拡大用ホーンの
先端に、硬質砥粒群によって加工できるようにしたねじ
溝加工工具を取付け、該工具を軸あるいは円周方向に振
動数ｆ、片振幅ａで超音波振動させ、その片振幅を０か
らａの間で規則的に変化させて変調させ、その振動数ｆ
＿１を上記振動数ｆ、Ｆに対してｆ＞ｆ＿１＞Ｆとして
振動させながら、リード角方向に低周波振動させて超音
波振動する工作物に対して断断続パルス切削力波形を作
用させて精密ねじ溝加工することを特徴とする断断続パ
ルス切削力波形の超音波振動と低周波振動によるねじ溝
加工方法。
（２）円周方向に低周波振動数Ｆで前進、後退しながら
回転する回転主軸の回転方向を使用する工具と同じピッ
チのねじカムにより、該工具のリード角方向に変換し、
該ねじカムの雄ねじ軸に取付けた、縦あるいはねじり超
音波振動子によって超音波振動する振幅拡大用ホーンの
先端に、硬質砥粒群によって加工できるようにしたねじ
溝加工工具を取付け、該工具を軸あるいは円周方向に振
動数ｆ、片振幅ａで超音波振動させると同時に、さらに
その片振幅０からａの間で規則的に変化させて変調させ
、その振動数ｆ＿１を上記振動数ｆ、Ｆに対してｆ＞ｆ
＿１＞Ｆとして、振動させ乍らリード角方向に低周波振
動させて工作物に対して断断続パルス切削力波形を作用
させて精密ねじ溝加工することを特徴とする断断続パル
ス切削力波形の超音波振動と低周波振動によるねじ溝加
工方法。
（３）縦あるいはねじり超音波振動子によって超音波振
動する振幅拡大用ホーンの先端に、軸方向あるいは円周
方向の超音波振動振幅によってリード角方向からずれる
量を補正して正規のねじ溝形状とするために工具ねじ溝
形状を修正した硬質砥粒群よりなるねじ溝加工工具を取
付け、該工具を軸あるいは円周方向に振動数ｆ、片振幅
ａで超音波振動させ、その片振幅を０からａの間で規則
的に変調させて変化せ、その振動数ｆ＿１を上記振動数
ｆに対してｆ＿１＜ｆとして振動させ、ねじ溝加工速度
ｖ＜２πａ＿１ｆ＿１の切削条件を与えて無超音波振動
あるいは超音波振動する工作物に断断続パルス切削力波
形を作用させて、ねじ溝加工する方法。
（４）円周方向に低周波振動数Ｆで前進、後退しながら
回転する回転主軸と、該回転主軸の回転を使用する工具
のリード角方向に変換するねじカムを有し、該ねじカム
の雄ねじ軸に縦あるいはねじり超音波振動子によって超
音波振動する振幅拡大用ホーンを結合し、該振幅拡大用
ホーン先端に硬質砥粒群によって加工できるようにした
ねじ溝加工工具を取付け、該工具を軸又は円周方向に振
動数ｆ、片振幅ａで超音波振動させると同時にさらにそ
の片振幅を０からａの間で規則的に変調させ、その振動
数ｆ＿１を上記振動数ｆ、Ｆに対してｆ＞ｆ＿１＞Ｆと
して断断続パルス切削力波形を作用させる装置を備えた
断断続パルス切削力波形の超音波振動と低周波振動によ
るねじ溝加工装置。
（５）縦超音波振動子によって縦超音波振動する形状を
なし、一端を該縦超音波振動系ねじ溝加工用工具におけ
る振幅拡大用ホーンの端面とテーパ結合、ねじ結合ある
いはテーパ、ねじ複合結合できる構造とし、他端は工具
の中心断面において正規所定の仕上ねじ山両フランク面
を軸方向に平行に縦振動振幅ａあるいは、これに工作物
の超音波振動振幅軸方向成分を加算した量を削り取って
やせたねじ山を形状にしたことを特徴とする硬質砥粒切
刃群よりなる特許請求の範囲第１項乃至第４項記載の方
法及び装置に用いる縦超音波振動ねじ溝加工用工具。
（６）ねじり超音波振動子によってねじり超音波振動す
る形状をなし、一端を該ねじり超音波振動系ねじ溝加工
用工具における振幅拡大用ホーンの端面とテーパ結合、
ねじ結合あるいはテーパ、ねじ複合結合できる構造とし
、他端は工具の中心断面において、リード角θの正規、
所定の仕上ねじ山両フランク面を軸方向に平行にねじり
超音波振動振幅ａにｔａｎθを乗じたａｔａｎθあるい
はこれに工作物の超音波振動振幅の軸方向の成分を加算
した量を削り取ってやせたねじ山形状にしたことを特徴
とする硬質砥粒切刃群よりなる特許請求の範囲第１項乃
至第４項記載の方法及び装置に用いるねじり超音波振動
ねじ溝加工用工具。