JPH07299629A - Groove machining device using ultrasonic vibration cutting - Google Patents

Groove machining device using ultrasonic vibration cutting

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Publication number
JPH07299629A
JPH07299629A JP6094280A JP9428094A JPH07299629A JP H07299629 A JPH07299629 A JP H07299629A JP 6094280 A JP6094280 A JP 6094280A JP 9428094 A JP9428094 A JP 9428094A JP H07299629 A JPH07299629 A JP H07299629A
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JP
Japan
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ultrasonic
vibration
milling cutter
rotary shaft
cutting
Prior art date
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Pending
Application number
JP6094280A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaru Hachisuga
勝 蜂須賀
Koichi Saotome
功一 早乙女
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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  • Milling Processes (AREA)
  • Turning (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce resistance or generation of heat at cutting time, and lengthen the service life or prevent deformation by installing an ultrasonic torsional vibrator in one end part of,a rotary shaft, and installing a milling cutter for groove machining in a loop position of a standing wave generated at ultrasonic vibration time of the rotary shaft in the vicinity of the other end part of the rotary shaft. CONSTITUTION:An ultrasonic vibration cutting unit l inputs high frequency electric energy from an oscillator 8 to a bolt-fastened Langevin electrostrictive torsional vibrator 3 through a slip ring 2. At this time, the vibrator 3 is fastened to the rear end of a rotary shaft 4 by a screw, and the rotary shaft 4 also serves as an amplitude enlarging horn to enlarge and transmit an amplitude of torsional vibration. In the middle of the rotary shaft 4, a metal saw 7 is installed in a loop position of a standing wave generated when this causes torsional vibration. A resonance horn 5 is installed on the tip of the rotary shaft 4. The whole of a cutting unit l is rotatably supported with a machining device or the like by a bearing 9. On the other hand, rotation of the cutting unit l is transmitted by a rotary driving pulley 10.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、超音波振動切削ユニッ
ト、それを組み込んだ超音波ねじり振動フライス盤、及
びこのフライス盤を用いて「超音波モータ用のステー
タ」を製造する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic vibration cutting unit, an ultrasonic torsional vibration milling machine incorporating the same, and a method for manufacturing a "stator for an ultrasonic motor" using the milling machine.

【0002】[0002]

【従来技術】溝加工用フライスとは、フライス盤の溝切
削工具(刃物)のことであり、ドーナツ板形状の基板と
その外周に取り付けられた多数の刃先からなり、回転し
ながら被加工物を切削する切削工具を意味する。フライ
スは、中心に穴が開いており、回転軸をこの穴に通す形
で回転軸に取り付ける。
2. Description of the Related Art A grooving milling cutter is a grooving tool (cutting tool) for a milling machine, which is composed of a donut plate-shaped substrate and a large number of cutting edges attached to the outer periphery thereof, and cuts a workpiece while rotating. Means a cutting tool. The milling machine has a hole in the center, and the rotary shaft is attached to the rotary shaft by passing through the hole.

【0003】フライス盤は、主として、フライスを取り
付けた回転軸(主軸)、回転軸を回転させる回転手段、
フライスに対して被加工物を相対的に移動又は回転させ
る送り機構からなる。一般に被加工物に溝を切る(溝加
工)場合にフライス盤が多用される。溝を切るには、溝
加工用のフライスとして側フライス、エンドミル、メタ
ルソー、スリワリソーなどが使用される。特に、幅に対
して深い溝を切る場合には、フライスとしてメタルソー
が選択される。
The milling machine is mainly composed of a rotating shaft (main shaft) having a milling cutter, a rotating means for rotating the rotating shaft,
It consists of a feed mechanism that moves or rotates the workpiece relative to the milling cutter. Generally, a milling machine is often used when cutting a groove on a workpiece (grooving). To cut the groove, a side milling cutter, an end mill, a metal saw, a saw and the like are used as a groove milling cutter. In particular, a metal saw is selected as the milling cutter when cutting a groove deep with respect to the width.

【0004】溝加工を含めフライス盤による切削加工
は、刃先と被加工物との断続的な衝突を伴うので、被
加工物の移動がスムーズにいかないという「切削抵抗」
の問題や、刃先や被加工物が発熱し、刃先が磨耗(磨
耗は寿命で評価される)又は破損したり、被加工物が変
形、変質すると言う問題などがあった。特に被加工物が
難削性の金属材料(例えば、ステンレス、パーマロイ、
インバー、チタンなど)の場合には、これらの問題は深
刻である。因みに、難削性の金属材料は、超音波モータ
用のステータの材料として使用される。
[0004] The cutting process including the grooving with a milling machine involves intermittent collision between the cutting edge and the work piece, so that the work piece cannot move smoothly "cutting resistance".
There is a problem that the blade tip or the workpiece is heated and the blade tip is worn (wear is evaluated by the service life) or damaged, or the workpiece is deformed or deteriorated. In particular, the work material is a hard-to-cut metal material (eg stainless steel, permalloy,
In the case of Invar, Titanium, etc.) these problems are serious. Incidentally, a hard-to-cut metal material is used as a material for a stator for an ultrasonic motor.

【0005】一方、バイト刃先を超音波で振動させる技
術が提案された(特公昭52−31594号)。提案さ
れた技術は、バイト刃先を被削材の固有振動数より充分
大きな(4倍以上)周波数で振動させることにより、切
り込み方向の被削材の時間的変動が無くなり、この結
果、刃先が被削材から逃げず、ビビリ面のない、形状精
度の高い加工が可能となる。
On the other hand, a technique of vibrating the cutting edge of the cutting tool with ultrasonic waves has been proposed (Japanese Patent Publication No. 52-31594). The proposed technology eliminates the time fluctuation of the work material in the cutting direction by vibrating the cutting edge at a frequency sufficiently higher than the natural frequency of the work material (4 times or more). It is possible to perform machining with high form accuracy without running out of the work material and without chattering.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】フライス加工において
は、その機構上、断続切削となる。そのため、用いる工
具は、衝撃力に強いハイス材(高速度工具鋼)を用いる
ことが多く、旋削加工等で一般的になっている超硬を用
いることができないことが多い。ハイスは、耐衝撃性は
高いものの、難削性の高い材料を切削する場合には、工
具寿命が極めて短いといった問題があった。
DISCLOSURE OF INVENTION Problems to be Solved by the Invention In milling, intermittent cutting is performed due to its mechanism. Therefore, the tool used is often a high-speed steel (high-speed tool steel) that is resistant to impact force, and it is often impossible to use cemented carbide, which is commonly used in turning. Although high-speed steel has a high impact resistance, there is a problem that the tool life is extremely short when cutting a highly difficult-to-cut material.

【0007】また、難削材の溝加工においては、加工中
の発熱が極めて大きくなる。そのため被加工物に加工変
質層が発生しやすく、被加工物の形状によっては、加工
後に変形が生じるといった問題があった。一方、従来提
案されているバイト刃先を振動させる加工技術(特公昭
52−31594号)においては、旋削加工、シェー
パ、形削り盤への適用は容易であるが、フライス加工へ
の応用は困難であった。本発明の目的は、この課題の解
決にある。
Further, in the groove processing of the difficult-to-cut material, heat generation during the processing becomes extremely large. Therefore, there is a problem that a work-affected layer is liable to be generated on the work piece and the work piece is deformed after the work depending on the shape of the work piece. On the other hand, in the conventionally proposed machining technology for vibrating the cutting edge (Japanese Patent Publication No. 52-31594), it is easy to apply it to turning, shapers and shapers, but it is difficult to apply it to milling. there were. The object of the present invention is to solve this problem.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は、第
一に、超音波ねじり振動を発生させる超音波振動子、該
振動子を一方の端部に取り付けた回転軸、及び、前記振
動子で前記回転軸を超音波振動させたとき前記回転軸に
発生する定在波の腹の位置で、かつ他方の端部に近い位
置に取り付けたフライスからなる超音波振動切削ユニッ
ト(請求項1)を提供する。回転軸が超音波振動の振幅
を拡大する振幅拡大ホーンを兼ねていることが好ましい
(請求項2)。また、回転軸の先端には共振用ホーンを
付加することが好ましい(請求項3)。
Therefore, according to the present invention, firstly, an ultrasonic vibrator for generating ultrasonic torsional vibration, a rotary shaft having the vibrator attached to one end thereof, and the vibrator. An ultrasonic vibration cutting unit consisting of a milling cutter attached at a position of an antinode of a standing wave generated on the rotary shaft when the rotary shaft is ultrasonically vibrated at, and near to the other end (claim 1). I will provide a. It is preferable that the rotating shaft also serves as an amplitude expanding horn that expands the amplitude of ultrasonic vibration (claim 2). Further, it is preferable to add a resonance horn to the tip of the rotary shaft (claim 3).

【0009】超音波ねじり振動は、15kHz〜100
kHzであることが好ましい。また、本発明は、請求項
1〜請求項4の超音波振動切削ユニット、該ユニットの
前記回転軸を回転させる回転手段、前記ユニット内の前
記超音波振動子を駆動する駆動手段、及び前記フライス
に対して被加工物を相対的に移動又は回転させる送り機
構からなる超音波ねじり振動フライス盤(請求項5)を
提供する。
The ultrasonic torsional vibration is 15 kHz to 100 kHz.
It is preferably kHz. Further, the present invention provides an ultrasonic vibration cutting unit according to any one of claims 1 to 4, a rotating means for rotating the rotary shaft of the unit, a driving means for driving the ultrasonic vibrator in the unit, and the milling cutter. There is provided an ultrasonic torsional vibration milling machine (claim 5) including a feed mechanism for relatively moving or rotating a workpiece.

【0010】本発明のフライス盤は、難削性の金属材料
の切削、とりわけ難削性の金属材料で作られる「超音波
モータ用のステータ」の製造に有用である。ステータ
は、円板状の被加工物を用意し、その表面に放射状に多
数の溝を切る事により製造される。この溝を切るには、
フライスがメタルソー又はスリワリソーであるフライス
盤が使用される。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The milling machine of the present invention is useful for cutting hard-to-cut metal materials, especially for manufacturing "stator for ultrasonic motor" made of hard-to-cut metal materials. The stator is manufactured by preparing a disk-shaped work piece and radially cutting a large number of grooves on the surface thereof. To cut this groove,
A milling machine in which the milling machine is a metal saw or a sliver saw is used.

【0011】従って、本発明は、また、フライスがメタ
ルソー又はスリワリソーである請求項4の超音波ねじり
振動フライス盤(請求項6)を提供し、更に、円板状の
被加工物を用意し、その表面に放射状に多数の溝をきる
ことにより、超音波モータ用のステータを製造する方法
において、前記溝を「請求項6の超音波ねじり振動フラ
イス盤」を用いて切ることを特徴とする方法(請求項
7)を提供する。
Therefore, the present invention also provides an ultrasonic torsional vibration milling machine (claim 6) according to claim 4 in which the milling machine is a metal saw or a saw, and further a disk-shaped workpiece is prepared, A method of manufacturing a stator for an ultrasonic motor by radially cutting a large number of grooves on a surface thereof, wherein the grooves are cut using the "ultrasonic torsional vibration milling machine of claim 6." Item 7) is provided.

【0012】[0012]

【作用】超音波振動には、たて振動、たわみ振動、ねじ
り振動などの振動モードが知られている。 超音波ねじ
り振動を発生させる超音波振動子は市販品としても入手
可能である。 超音波振動子は、圧電素子(ピエゾ効果
素子)を主体とするもので、これに駆動手段より高周波
電圧を印加すると、主体が超音波ねじり振動を起こす。
Operation: As ultrasonic vibration, vibration modes such as vertical vibration, flexural vibration, and torsional vibration are known. Ultrasonic transducers that generate ultrasonic torsional vibration are also available as commercial products. The ultrasonic oscillator mainly includes a piezoelectric element (piezo effect element), and when a high frequency voltage is applied to the piezoelectric element by the driving means, the main body causes ultrasonic torsional vibration.

【0013】この超音波振動子を「ホーンを兼用する回
転軸」の末端に取り付ける。振動子をねじり振動させる
と、回転軸は正転、逆転方向に超音波振動する。この超
音波ねじり振動は、回転軸及び共振ホーン内を伝播し、
共振ホーン末端にて反射して振動子の方向へ戻る。この
とき、共振ホーン末端へ向かう振動と、末端から戻って
来る振動が干渉を起こし、ユニット全体に定在波が発生
する。この定在波の振動姿態を図1の6に示す。定在波
は、開放端(固定されていない末端)では振幅が最大
(腹)となり、ユニット内を伝播する超音波の波長の1
/2の周期で、振幅が0となる部分(節)と最大となる
部分(腹)が交互に現れる。
This ultrasonic transducer is attached to the end of the "rotary shaft that also serves as the horn". When the oscillator is torsionally oscillated, the rotating shaft is ultrasonically oscillated in the forward and reverse directions. This ultrasonic torsional vibration propagates in the rotating shaft and the resonance horn,
It is reflected at the end of the resonance horn and returns to the oscillator. At this time, the vibration toward the end of the resonance horn and the vibration returning from the end interfere with each other to generate a standing wave in the entire unit. The vibration mode of this standing wave is shown in 6 of FIG. The standing wave has the maximum amplitude (antinode) at the open end (the end that is not fixed), and is one of the wavelengths of ultrasonic waves that propagate in the unit.
In the cycle of / 2, the part (node) where the amplitude is 0 and the part (antinode) where the amplitude is maximum appear alternately.

【0014】この腹の部分にフライスを取り付ける事に
より、フライスに最大の振幅の超音波ねじり振動を与え
る事が出来る。また、振幅が0となる節の部分を利用し
て、ユニットをフライス盤本体に固定する事ができる。
本発明では、不等式:40fa>Dn を満足させるこ
とが好ましい(請求項8又は9)。
By attaching a milling cutter to the belly portion, it is possible to apply ultrasonic torsional vibration of maximum amplitude to the milling cutter. Also, the unit can be fixed to the milling machine main body by utilizing the section of the node where the amplitude is 0.
In the present invention, it is preferable to satisfy the inequality: 40fa> Dn (claim 8 or 9).

【0015】ただし、f;フライスの振動周波数(H
z) a;フライス刃先の振動振幅(mm) D;フライスの直径(mm) n;フライスの回転数(rpm) フライスの刃先を構成する材料としては、ハイス(高速
度鋼)材、超硬合金などが挙げられる。
However, f: vibration frequency of the milling cutter (H
z) a: Vibration amplitude (mm) of milling edge D: Diameter of milling machine (mm) n: Number of revolutions of milling machine (rpm) The material forming the cutting edge of the milling machine is high-speed steel (high speed steel) material, cemented carbide And so on.

【0016】[0016]

【実施例】【Example】

(実施例1・・・切削ユニット)図1は、本実施例の超
音波振動切削ユニット1の概略断面図を示す。発振器
(駆動手段)8から高周波電気エネルギー(20kH
z)を、スリップリング(回転自在の接点)2を介して
ボルト締めランジュバン型電歪ねじり振動子3に入力す
る。振動子3は、回転軸4の後端にねじ止めされてい
る。回転軸4は、ここでは、ねじり振動の振幅を拡大し
伝達する、振幅拡大ホーンを兼ねている。これにより、
超音波ねじり振動が該ホーンを通過する際に、振動振幅
が2〜10倍に拡大される。回転軸4の途中に、メタル
ソー7が取り付けられている。この、取り付け位置が重
要であり、回転軸4がねじり振動したとき、発生する定
在波の腹の位置にメタルソー7を取り付ける。回転軸4
の先端には、共振用ホーン5が取り付けられている。ね
じり振動子3、振幅拡大用ホーンを兼ねる回転軸4、メ
タルソー7、共振用ホーン5は、一体となって、ねじり
振動子3の固有振動数とほぼ同じ振動数で、定在波を発
生し共振する振動系となっている。定在波は、振動姿態
6で示す。
(Embodiment 1 ... Cutting unit) FIG. 1 is a schematic sectional view of an ultrasonic vibration cutting unit 1 of this embodiment. High-frequency electric energy (20 kHz) from the oscillator (driving means) 8
z) is input to a Langevin type electrostrictive torsional oscillator 3 by bolting via a slip ring (rotatable contact) 2. The vibrator 3 is screwed to the rear end of the rotary shaft 4. Here, the rotating shaft 4 also serves as an amplitude expanding horn that expands and transmits the amplitude of the torsional vibration. This allows
As the ultrasonic torsional vibrations pass through the horn, the vibration amplitude is magnified 2 to 10 times. A metal saw 7 is attached in the middle of the rotary shaft 4. This mounting position is important, and the metal saw 7 is mounted at the position of the antinode of the standing wave generated when the rotary shaft 4 is torsionally vibrated. Rotating shaft 4
A resonance horn 5 is attached to the tip of the. The torsional oscillator 3, the rotary shaft 4 also serving as the amplitude-increasing horn, the metal saw 7, and the resonance horn 5 are integrated to generate a standing wave at a frequency substantially the same as the natural frequency of the torsional oscillator 3. It is a vibrating system that resonates. The standing wave is shown in vibration mode 6.

【0017】切削ユニット1は、軸受9により回転自在
に加工装置等に装着可能となっている。切削ユニット1
の回転は、後端に取り付けた回転駆動用プーリ10によ
り伝達される。実施例においては、無負荷時の振動系の
共振周波数は約20kHz、メタルソーの刃先の振幅
は、発振器の出力30Wの場合で約25μmである。 (実施例2・・・フライス盤及び溝加工)図2は、実施
例1の切削ユニット1を取り付けた、本実施例のフライ
ス盤の主要部を示す。図2(a)は正面を示し、(b)
はユニット部の側面を示す。フライス盤は、基盤(図示
せず)、基盤に固定されたアーム16、アーム16の下
に軸受9を介して取り付けた実施例1の切削ユニット1
及び駆動モータ14、被加工物を取り付けこれを移動さ
せる移動テーブル11からなる。図2(b)に示すよう
に、駆動モータ14の回転軸とユニットの回転駆動用プ
ーリ10とはベルト15で連結されている。
The cutting unit 1 can be rotatably mounted on a processing device or the like by a bearing 9. Cutting unit 1
The rotation is transmitted by the rotation driving pulley 10 attached to the rear end. In the embodiment, the resonance frequency of the vibration system under no load is about 20 kHz, and the amplitude of the metal saw blade edge is about 25 μm when the oscillator output is 30 W. (Embodiment 2 ... Milling machine and grooving) FIG. 2 shows a main part of the milling machine of this embodiment to which the cutting unit 1 of the embodiment 1 is attached. 2 (a) shows the front, (b)
Shows the side surface of the unit part. The milling machine includes a base (not shown), an arm 16 fixed to the base, and a cutting unit 1 according to the first embodiment mounted below the arm 16 via a bearing 9.
And a drive motor 14 and a moving table 11 on which a workpiece is mounted and which is moved. As shown in FIG. 2B, the rotary shaft of the drive motor 14 and the rotary drive pulley 10 of the unit are connected by a belt 15.

【0018】次に、フライス盤の機能を説明する。移動
テーブル11に、やとい13を介して被加工物12を取
り付ける。駆動モータ14を回転駆動ベルト15を介し
て、実施例1の切削ユニットの回転駆動用プーリ10を
回転させる。これにより、メタルソー7が回転する。同
時に切削ユニットの駆動手段のスイッチをONにして、
メタルソーを超音波振動させる。この状態で、移動テー
ブル11をメタルソー7の背分力方向に移動させて切り
込み量を設定する。その後、テーブル11をメタルソー
7の接線方向に移動させる。これにより、被加工物12
に切り込みが入り、次第に溝が形成される。
Next, the function of the milling machine will be described. The work piece 12 is attached to the moving table 11 via the torch 13. The drive motor 14 rotates the rotary drive pulley 15 of the cutting unit of the first embodiment through the rotary drive belt 15. As a result, the metal saw 7 rotates. At the same time, turn on the drive of the cutting unit,
Ultrasonic vibration of metal saw. In this state, the moving table 11 is moved in the back force direction of the metal saw 7 to set the cut amount. Then, the table 11 is moved in the tangential direction of the metal saw 7. Thereby, the workpiece 12
A notch is made and a groove is gradually formed.

【0019】本実施例のメタルソー7は、幅が1mm、
直径が75mmである。回転数は25から300rpm
とした。移動テーブルの移動速度は、毎分20から30
0mmとした。被加工物の材種は、難削材のインバー
で、切り込み量は2から3mmであった。本実施例によ
る溝加工時の切削抵抗は、主分力方向で2kg、背分力
方向で2kgであった(水晶式3分力測定器を使用)。
これを、通常のフライス盤による加工と比較すると、主
分力方向で1/10、背分力方向で1/4程度に減少し
ている。このため工具寿命も著しくのび、通常のフライ
ス盤を使ったメタルソーによる加工では、400mm〜
500mmの加工距離で摩耗するところが、本実施例で
は、10m以上も加工可能となり、粗く比較して切削工
具の寿命は20倍以上に向上した。
The metal saw 7 of this embodiment has a width of 1 mm,
The diameter is 75 mm. Rotation speed is 25 to 300 rpm
And The moving speed of the moving table is 20 to 30 per minute.
It was set to 0 mm. The grade of the work piece was Invar, which was a difficult-to-cut material, and the cut amount was 2 to 3 mm. The cutting resistance at the time of grooving according to this example was 2 kg in the main component force direction and 2 kg in the back component force direction (using a crystal type three component force measuring device).
Comparing this with the processing by an ordinary milling machine, it is reduced to about 1/10 in the main component force direction and about 1/4 in the back component force direction. For this reason, the tool life is significantly extended, and when machining with a metal saw using an ordinary milling machine, 400 mm-
In the present embodiment, although it was worn at a machining distance of 500 mm, machining was possible for 10 m or more, and the life of the cutting tool was improved 20 times or more as compared with rough machining.

【0020】さらに、切削抵抗が減少するため、加工時
の発熱が少なくなる。そのため、被加工物表面の加工後
の硬化が、硬度で1/5程度に減少した(ビッカース硬
度計にて測定)。さらに、被加工物表面の加工変質層が
減少し、加工後の被加工物の変形が少なくなった。 (実施例3・・・ステータの製造)図3、図4は、実施
例1の切削ユニットを取り付けた超音波モータ用リング
ステータの溝加工装置の主要部を示す図で、各々その側
面図、正面図を示す。
Further, since the cutting resistance is reduced, heat generation during processing is reduced. Therefore, the hardening of the surface of the work piece after processing was reduced to about 1/5 in hardness (measured by a Vickers hardness meter). Further, the work-affected layer on the surface of the work piece is reduced, and the work piece after the work is less deformed. (Example 3 ... Manufacture of Stator) FIGS. 3 and 4 are views showing main parts of a groove machining device for a ring stator for an ultrasonic motor to which the cutting unit of Example 1 is attached. The front view is shown.

【0021】リングステータの溝加工装置は、基盤(図
示せず)、基盤の主軸(図示せず)、主軸に固定された
実施例1の切削ユニット1、被加工物(リングステー
タ)18を固定する雇13、雇を取り付け回転方向の位
置決めをする割り出し盤21、割り出し盤21を載置
し、かつ3軸(X,Y,Z)方向に移動制御可能なテー
ブル(Xテーブル19、Yテーブル23)よりなる。
The groove machining device for the ring stator fixes a base (not shown), a main shaft of the base (not shown), the cutting unit 1 of the first embodiment fixed to the main shaft, and a workpiece (ring stator) 18. The table 13 (X table 19, Y table 23) on which the hiring 13, the hiring 13, the indexing board 21 for positioning in the rotation direction, the indexing board 21 and the movement controllable in the three-axis (X, Y, Z) directions. ) Consists of.

【0022】次にリングステータの溝加工装置の機能を
説明する。 超音波振動切削ユニット1の駆動手段のスイッチをO
Nにして、メタルソー7を超音波ねじり振動させる。同
時に切削ユニット1を回転方向17に回転させる。 Xテーブル19を切り込み方向20に、ステータ18
がメタルソー7に当たらないところまで移動する。
Next, the function of the groove machining device for the ring stator will be described. Set the switch of the driving means of the ultrasonic vibration cutting unit 1 to O
When set to N, the metal saw 7 is ultrasonically vibrated. At the same time, the cutting unit 1 is rotated in the rotation direction 17. Set the X-table 19 in the cutting direction 20 and the stator 18
Moves to a place where does not hit the metal saw 7.

【0023】Yテーブルを送り方向24と反対方向
に、メタルソー7がステータ18の内周に当たらないと
ころまで動かし、次いで、Xテーブルを切り込み方向2
0に設定切り込み深さまで動かす。 割り出し盤21を割り出し方向22に所定の角度回転
させる。 Yテーブル23を送り方向24に、メタルソー7の中
心がステータ18の外周を抜けるまで一定の速度で移動
する。これにより1溝の加工が終了する。
The Y table is moved in the direction opposite to the feeding direction 24 until the metal saw 7 does not hit the inner circumference of the stator 18, and then the X table is moved in the cutting direction 2
Set to 0 Move to the depth of cut. The indexing board 21 is rotated in the indexing direction 22 by a predetermined angle. The Y table 23 is moved in the feed direction 24 at a constant speed until the center of the metal saw 7 passes through the outer circumference of the stator 18. This completes the processing of one groove.

【0024】Yテーブル23を送り方向24と反対方
向に、メタルソー7がステータ18の内周に当たらない
ところまで戻す。 溝がステータ円周に360度加工完了するまで、ステ
ップからを繰り返す。 Xテーブル19を切り込み方向と反対方向に移動し、
切削ユニット1の超音波振動と回転を停止して、加工が
完了する。
The Y table 23 is returned in the direction opposite to the feed direction 24 until the metal saw 7 does not hit the inner circumference of the stator 18. Steps are repeated until the groove is completely processed 360 degrees around the circumference of the stator. Move the X table 19 in the direction opposite to the cutting direction,
The ultrasonic vibration and rotation of the cutting unit 1 are stopped, and the processing is completed.

【0025】本実施例のメタルソーは、幅1mm、直径
45mm、材質はハイス(高速度鋼)である。回転数は
毎分100〜300回転。移動テーブルの移動速度は毎
分50〜200mmとした。割り出し回転角度は4°〜
10°とした。被加工物(リングステータ)の材質は、
ニッケル基系金属である。切り込み量は、2〜3mmで
ある。
The metal saw of this embodiment has a width of 1 mm, a diameter of 45 mm and is made of high speed steel (high speed steel). The rotation speed is 100 to 300 rotations per minute. The moving speed of the moving table was 50 to 200 mm per minute. The indexing rotation angle is 4 ° ~
It was set at 10 °. The material of the work piece (ring stator) is
It is a nickel-based metal. The cut amount is 2 to 3 mm.

【0026】本実施例による溝加工時の切削抵抗は、従
来のフライス盤による加工法と比較して主分力方向で1
/10、背分力方向で1/6程度(水晶式3分力測定器
使用)になることが確認された。切削抵抗が大幅に減少
するため、加工時の発熱が抑えられ、加工後にステータ
が変形するといった不都合がなかった。
The cutting resistance at the time of grooving according to this embodiment is 1 in the main component force direction as compared with the conventional method using a milling machine.
It was confirmed that it was / 10, and about 1/6 in the direction of the back force component (using a crystal type 3 component force measuring device). Since the cutting resistance is greatly reduced, heat generation during processing is suppressed, and there is no inconvenience that the stator is deformed after processing.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明によれば、切削時の切削抵抗が大
幅に減少し、切削工具の寿命が著しく延びる。また、切
削時の発熱が少なくなり、切削後の被加工物の変形が少
なくなった。特に、超音波モータ用リングステータの溝
加工では、この効果が著しい。さらに、切削時に発生す
る振動が著しく減少するため、超硬製のメタルソーを用
いて切削を行なっても、切削工具の刃先にチッピングが
発生しないという効果もある。超硬製メタルソーが使用
可能になることで、刃物工具の寿命は格段に延びる。
According to the present invention, the cutting resistance during cutting is greatly reduced and the life of the cutting tool is remarkably extended. Further, the heat generated during cutting was reduced, and the deformation of the work piece after cutting was reduced. This effect is particularly remarkable in the groove processing of the ring stator for the ultrasonic motor. Further, since the vibration generated during cutting is significantly reduced, there is an effect that chipping does not occur at the cutting edge of the cutting tool even if cutting is performed using a cemented carbide metal saw. The life of the blade tool will be greatly extended by the use of a super hard metal saw.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】は、本発明の一実施例にかかる溝加工用超音波
振動切削ユニットの断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an ultrasonic vibration cutting unit for groove machining according to an embodiment of the present invention.

【図2】は、本発明の一実施例にかかる、フライス盤の
アームに溝加工用超音波振動切削ユニットを取り付けた
状態を示す概要図である。
FIG. 2 is a schematic view showing a state in which an ultrasonic vibration cutting unit for groove machining is attached to an arm of a milling machine according to an embodiment of the present invention.

【図3】は、本発明の一実施例にかかる、超音波モータ
用リングステータの溝加工装置の主要部側面図である。
FIG. 3 is a side view of a main part of a groove machining device for a ring stator for an ultrasonic motor according to an embodiment of the present invention.

【図4】は、図3の正面図である。FIG. 4 is a front view of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・・・・・超音波振動切削ユニット 2・・・・・・・スリップリング 3・・・・・・・ねじり振動子 4・・・・・・・回転軸 5・・・・・・・共振用ホーン 6・・・・・・・振動姿態 7・・・・・メタルソー 8・・・・・・・発振器(駆動手段) 9・・・・・・・軸受 10・・・・・・・回転駆動用プーリ 11・・・・・・・移動テーブル 12・・・・・・・被加工物 13・・・・・・・雇 14・・・・・・・駆動モータ 15・・・・・・・回転駆動ベルト 16・・・・・・・アーム 17・・・・・・・工具回転方向 18・・・・・・・リング状ステータ 19・・・・・・・Xテーブル 20・・・・・・・ワーク切り込み方向 21・・・・・・・割り出し盤 22・・・・・・・割り出し回転方向 23・・・・・・・Yテーブル 24・・・・・・・ワーク送り方向 以上 1 ・ ・ ・ Ultrasonic vibration cutting unit 2 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Slip ring 3 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Torsion vibrator 4 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Rotating shaft 5 ・ ・ ・ ・ ・..Resonance horn 6 ... Vibration mode 7 ... Metal saw 8 ... Oscillator (driving means) 9 ... Bearing 10 ...・ ・ Rotary drive pulley 11 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Movable table 12 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Workpiece 13 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Employment 14 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Drive motor 15 ・ ・ ・・ ・ ・ ・ Rotary drive belt 16 ・ ・ ・ ・ Arm 17 ・ ・ ・ ・ Tool rotation direction 18 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Ring-shaped stator 19 ・ ・ ・ ・ X table 20 ・・ ・ ・ Workpiece cutting direction 21 ・ ・ ・ Indexing board 22 ・ ・ ・ Indexing rotation direction 23 ・ ・ ・ Y Cable 24 ... ・ Work feed direction

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H02N 2/00 C ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H02N 2/00 C

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 超音波ねじり振動を発生させる超音波振
動子を一方の端部に取り付けた回転軸、および前記振動
子で前記回転軸を超音波振動させたとき前記回転軸に発
生する定在波の腹の位置で、かつ他方の端部に近い位置
に取り付けた溝加工用フライスからなる超音波振動切削
ユニット。
1. A rotating shaft having an ultrasonic vibrator for generating ultrasonic torsional vibration attached to one end thereof, and a stationary shaft generated on the rotating shaft when the rotating shaft is ultrasonically vibrated by the vibrator. Ultrasonic vibration cutting unit consisting of a groove milling cutter attached at the antinode of the wave and near the other end.
【請求項2】 前記回転軸が前記超音波振動の振幅を拡
大する振幅拡大ホーンを兼ねていることを特徴とする請
求項1記載の超音波振動切削ユニット。
2. The ultrasonic vibration cutting unit according to claim 1, wherein the rotary shaft also functions as an amplitude expanding horn for expanding the amplitude of the ultrasonic vibration.
【請求項3】 前記回転軸の先端に共振用ホーンを付加
したことを特徴とする請求項1又は2記載の超音波振動
切削ユニット。
3. The ultrasonic vibration cutting unit according to claim 1, wherein a resonance horn is added to the tip of the rotary shaft.
【請求項4】 前記超音波ねじり振動が、15kHz〜
100kHzであることを特徴とする請求項1〜3記載
の超音波振動切削ユニット。
4. The ultrasonic torsional vibration is from 15 kHz to
It is 100 kHz, The ultrasonic vibration cutting unit of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.
【請求項5】 請求項1〜請求項4記載の超音波振動切
削ユニット、該ユニットの前記回転軸を回転させる回転
手段、前記ユニット内の前記超音波振動子を駆動する駆
動手段、及び前記フライスに対して被加工物を相対的に
移動又は回転させる送り機構からなる超音波ねじり振動
フライス盤。
5. The ultrasonic vibration cutting unit according to claim 1, rotation means for rotating the rotary shaft of the unit, drive means for driving the ultrasonic vibrator in the unit, and the milling cutter. An ultrasonic torsional vibration milling machine consisting of a feed mechanism that moves or rotates the workpiece relative to the above.
【請求項6】 前記フライスがメタルソー又はスリワリ
ソーである請求項5記載の超音波ねじり振動フライス
盤。
6. The ultrasonic torsional vibration milling machine according to claim 5, wherein the milling cutter is a metal saw or a saw.
【請求項7】 円板状の被加工物を用意し、その表面に
放射状に多数の溝を切削することにより、超音波モータ
用のステータを製造する方法において、前記溝を「請求
項6記載の超音波ねじり振動フライス盤」を用いて切削
することを特徴とする方法。
7. A method for manufacturing a stator for an ultrasonic motor by preparing a disk-shaped work piece and radially cutting a large number of grooves on the surface of the work piece, wherein the grooves are formed according to claim 6. "Ultrasonic torsion vibration milling machine".
【請求項8】 下記不等式: 40fa>Dn を満足することを特徴とする、請求項5又は6記載の超
音波ねじり振動フライス盤。 但し、f;フライスの超音波ねじり振動周波数(Hz) a;フライスの刃先の振動振幅(mm) D;フライスの直径(mm) n;フライスの回転数(rpm)
8. The ultrasonic torsional vibration milling machine according to claim 5, which satisfies the following inequality: 40fa> Dn. Where f: ultrasonic torsional vibration frequency of milling cutter (Hz) a: vibration amplitude of cutting edge of milling cutter (mm) D: diameter of milling cutter (mm) n: rotational speed of milling cutter (rpm)
【請求項9】 下記不等式: 40fa>Dn を満足することを特徴とする請求項7記載の方法。 但し、f;フライスの超音波ねじり振動周波数(Hz) a;フライスの刃先の振動振幅(mm) D;フライスの直径(mm) n;フライスの回転数(rpm)9. The method according to claim 7, wherein the following inequality: 40fa> Dn is satisfied. Where f: ultrasonic torsional vibration frequency of milling cutter (Hz) a: vibration amplitude of cutting edge of milling cutter (mm) D: diameter of milling cutter (mm) n: rotational speed of milling cutter (rpm)
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