JPH1071513A - Ultrasonic micro hole drilling device - Google Patents

Ultrasonic micro hole drilling device

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JPH1071513A
JPH1071513A JP12753797A JP12753797A JPH1071513A JP H1071513 A JPH1071513 A JP H1071513A JP 12753797 A JP12753797 A JP 12753797A JP 12753797 A JP12753797 A JP 12753797A JP H1071513 A JPH1071513 A JP H1071513A
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JP
Japan
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head
arm
processing
ultrasonic
eccentric cam
Prior art date
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JP12753797A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akimichi Koide
昭道 小出
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Individual
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Publication of JPH1071513A publication Critical patent/JPH1071513A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a lowering of machining speed as much as possible in drilling a micro hole whose length is extremely large compared with diameter so as to be capable of mass production of product having such micro holes in an ultrasonic micro hole drilling device, which drills or grind micro holes in a workpiece made of difficult machining material such as fine ceramics while giving ultrasonic vibration such as vertical vibration or twisting vibration to a drill for machining. SOLUTION: This ultrasonic micro hole drilling device is constituted in such a way that a machining head 1 is provided at an end of an arm 43, which can freely swing taking an eccentric cam 51 as a fulcrum, and a ball screw nut 42, which is threadedly engaged with a screw shaft 41, is connected to the other end of the arm 43, and the arm 43 is made to swing by rotating the screw shaft 41, giving specified feeding amount to the machining head 1 and on the other hand, giving high frequency small wave swing to the arm 43 taking the ball screw nut 42 as a fulcrum for giving low frequency vertical vibration to the machining head 1.

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、加工用ドリルに縦振動
あるいは捩じれ振動等の超音波振動を与えながら、ファ
インセラミクス等の難削材に微細孔を形成し、あるいは
これを研削する超音波微細孔加工装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic wave for forming a fine hole in a difficult-to-cut material such as fine ceramics or applying an ultrasonic vibration such as a longitudinal vibration or a torsional vibration to a machining drill. The present invention relates to a micro-hole processing device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ファインセラミックス、ファイン
カーボン等の難削材に対する微細孔の加工には主として
超音波加工装置が使用されており、かかる目的で使用さ
れる従来の超音波加工装置としては、微小直径(例えば
直径0.07〜0.1mm程度)の加工用ドリルが装着
されると共に、当該ドリルに20kHz以上の超音波振
動振動を印加する超音波振動子を備えた加工ヘッドと、
この加工ヘッドを装置コラムに支持すると共に、ワーク
に対して所定の送り速度で移動させる送り機構とから構
成されるものが一般的である。
2. Description of the Related Art In recent years, an ultrasonic processing device has been mainly used for processing fine holes in difficult-to-cut materials such as fine ceramics and fine carbon. As a conventional ultrasonic processing device used for such purpose, A processing head equipped with a processing drill having a small diameter (for example, a diameter of about 0.07 to 0.1 mm) and having an ultrasonic vibrator for applying ultrasonic vibration of 20 kHz or more to the drill;
Generally, a feed mechanism that supports the processing head on the apparatus column and moves the work at a predetermined feed speed with respect to the work is generally used.

【0003】そして、このような加工装置では、上記ド
リルとワークとを適当な加工圧で当接させると共に、ワ
ークの加工面とドリルとの当接位置には砥粒が分散され
た冷却・研削液(以下、スラリー)を供給し、この状態
で超音波振動子によってドリルに超音波振動を印加する
と、かかる印加によって生じたドリルの縦振動あるいは
捩じれ振動に伴って砥粒に運動エネルギが与えられ、ド
リルの進出に伴いワークに微細孔が形成され、あるいは
既にワークに形成されていた微細孔の下孔を研削するこ
とができる。
In such a processing apparatus, the drill and the workpiece are brought into contact with an appropriate processing pressure, and a cooling / grinding process in which abrasive grains are dispersed is provided at a contact position between the processing surface of the work and the drill. When a liquid (hereinafter, slurry) is supplied, and ultrasonic vibration is applied to the drill by the ultrasonic vibrator in this state, kinetic energy is given to the abrasive grains by the longitudinal vibration or torsional vibration of the drill caused by the application. In addition, a fine hole is formed in the work as the drill advances, or a pilot hole of the fine hole already formed in the work can be ground.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、光ファイバケ
ーブルの接続コネクタであるジルコニアフェルール等に
開設されている微細孔のように、孔径と孔の長さとの比
が著しく異なる微細孔を加工する場合には、加工の進展
に伴ってドリルがワークに潜り込んでいくと、微細孔か
ら研削粉を排出するのが徐々に困難となると共に、前述
したスラリーを十分にドリルの先端に供給することがで
きなくなる。このため、ドリルのワークに対する潜り込
み量が増加するにつれ、かかる微細孔の加工速度は遅く
ならざるを得ず、生産効率が著しく低下するという問題
点があった。
However, in the case of processing a fine hole having a markedly different ratio between the hole diameter and the hole length, such as a fine hole opened in a zirconia ferrule or the like which is a connector for connecting an optical fiber cable. When the drill goes into the work as the machining progresses, it becomes gradually difficult to discharge the grinding powder from the fine holes, and the aforementioned slurry can be sufficiently supplied to the tip of the drill. Disappears. For this reason, there has been a problem that the processing speed of such fine holes has to be slowed down as the amount of penetration of the drill into the work increases, and the production efficiency is significantly reduced.

【0005】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであり、その目的とするところは、孔径に対して孔
の長さの比が著しく大きな微細孔を加工するに当たり、
その加工速度の低下を可及的に防止し、かかる微細孔を
有する製品の大量生産に適した超音波微細孔加工装置を
提供することにある。
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to process fine holes in which the ratio of the length of the hole to the diameter of the hole is extremely large.
It is an object of the present invention to provide an ultrasonic micro-hole processing apparatus suitable for mass production of a product having such micro-holes, while minimizing a reduction in the processing speed.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の超音波微細孔加工装置は、ワークの加工用
ドリルが装着されると共に当該ドリルに超音波振動を印
加する超音波振動子を有する加工ヘッドと、この加工ヘ
ッドを装置コラムに対して昇降自在に支持するヘッド移
動手段と、上記装置コラムに対して加工ヘッドの昇降方
向と平行に配設されるねじ軸と、このねじ軸に螺合する
ナット部材と、偏心カムを支点として揺動自在に支承さ
れ、一端が上記ヘッド移動手段に連結されると共に他端
が上記ナット部材に連結されたアームと、上記ねじ軸を
回転させて上記ナット部材を適宜昇降させ、上記加工ヘ
ッドをワークに対して進退させるヘッド送り込みモータ
と、上記偏心カムを回転させ、該偏心カムに支承された
上記アームをそのナット部材側の端部を支点として揺動
させるヘッド振動モータとから構成されることを特徴と
するものである。
In order to achieve the above object, an ultrasonic micro-hole machining apparatus according to the present invention comprises an ultrasonic vibrator for mounting a work drill and applying ultrasonic vibration to the drill. A processing head having: a head moving means for supporting the processing head so as to be able to move up and down with respect to the apparatus column; a screw shaft arranged in parallel with the direction in which the processing head is moved up and down with respect to the apparatus column; A nut member screwed to the arm, an arm eccentrically supported by an eccentric cam as a fulcrum, one end of which is connected to the head moving means and the other end of which is connected to the nut member, and rotating the screw shaft. The nut feed member is moved up and down as appropriate to move the machining head back and forth with respect to the workpiece, and the eccentric cam is rotated, and the arm supported by the eccentric cam is moved to the It is characterized in being configured to end the bets member side from the head vibration motor for swinging fulcrum.

【0007】このような技術的手段によれば、ヘッド振
動モータによって偏心カムを回転させると、かかる偏心
カムによって揺動自在に支承されたアームがナット部材
側の端部を支点として小刻みに且つ連続的に揺動するの
で、ヘッド移動手段に支持された加工ヘッドはこのよう
なアームの揺動に伴い小さな振幅で繰り返し上下に振動
する。
According to such technical means, when the eccentric cam is rotated by the head vibration motor, the arm oscillatably supported by the eccentric cam is small and continuous with the end on the nut member side as a fulcrum. The processing head supported by the head moving means repeatedly vibrates up and down with a small amplitude due to the swing of the arm.

【0008】一方、ヘッド送り込みモータでねじ軸を回
転させ、該ねじ軸に螺合するナット部材を昇降させる
と、かかるナット部材に一端を連結されたアームが偏心
カムを支点として揺動するので、上記アームの他端に連
結された加工ヘッドをワークに対して自在に進退させる
ことができる。
On the other hand, when the screw shaft is rotated by the head feed motor and the nut member screwed to the screw shaft is moved up and down, the arm having one end connected to the nut member swings around the eccentric cam as a fulcrum. The processing head connected to the other end of the arm can be freely moved forward and backward with respect to the work.

【0009】従って、上記ヘッド振動モータで偏心カム
を回転させつつ、ヘッド送り込みモータを回転させて加
工ヘッドをワークに対して徐々に下降させれば、加工用
ドリルは小刻みな上下振動を伴いながらワークに潜りこ
んでいくこととなり、加工中において研削粉が微細孔か
ら効率良く排出されると共に、ドリル先端に対してスラ
リーを十分に供給することができ、ワークに対する微細
孔の加工速度が向上する。
Accordingly, if the machining head is gradually lowered with respect to the workpiece by rotating the head feed motor while rotating the eccentric cam by the above-mentioned head vibration motor, the machining drill can move the workpiece with small vertical vibrations. The grinding powder is efficiently discharged from the fine holes during the processing, and the slurry can be sufficiently supplied to the tip of the drill, so that the processing speed of the fine holes for the work is improved.

【0010】また、ヘッド送り込みモータの回転方向及
び回転量を制御することで、ワークに対する加工ヘッド
の進退量並びにその移動速度を自由に調整することがで
きるので、微細孔の加工が進行している最中であっても
瞬時に且つ定期的に加工ドリルを微細孔から引き抜くこ
とができ、これによっても微細孔からの研削粉の排出効
率やドリル先端に対するスラリーの供給効率を高めるこ
とができる。
Further, by controlling the rotation direction and the amount of rotation of the head feed motor, the amount of advance and retreat of the processing head with respect to the workpiece and the speed of movement thereof can be freely adjusted, so that the processing of the fine holes is progressing. Even during the process, the working drill can be instantaneously and regularly pulled out from the fine hole, and thereby the efficiency of discharging the grinding powder from the fine hole and the efficiency of supplying the slurry to the tip of the drill can be improved.

【0011】更に、本発明においては、上記アームに対
する偏心カムの係合位置を該アームの長手方向に沿って
変更するカム移動手段を設けるのが好ましい。このよう
にすれば、アームに対する偏心カムの係合位置を変更す
ることにより、上記偏心カムの回転によって生じるアー
ムの揺動幅を自在に調整することがてきるので、ワーク
の切削性等に応じた最適な振幅の上下振動を加工ヘッド
に対して与えることができる。
Further, in the present invention, it is preferable to provide a cam moving means for changing the engagement position of the eccentric cam with the arm along the longitudinal direction of the arm. With this configuration, by changing the engagement position of the eccentric cam with respect to the arm, the swing width of the arm caused by the rotation of the eccentric cam can be freely adjusted. Vertical vibration of the optimum amplitude can be given to the processing head.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の超音波微細孔加工装置を詳細に説明する。図1は本発
明を適用した超音波微細孔加工装置の第1実施例を示す
ものである。同図において、符号1は加工用ドリル10
が装着された加工ヘッド、符号2はワーク取付台3に対
して上記加工ヘッド1を昇降自在に支持する装置コラム
であり、かかる装置コラム2の内部には加工ヘッド1を
所定の送り量で昇降させるヘッド送り機構4と、該加工
ヘッド1に対して小刻みな上下振動を与える振動発生機
構5とが内蔵されている。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view showing an ultrasonic micro-hole machining apparatus according to the present invention. FIG. 1 shows a first embodiment of an ultrasonic microhole processing apparatus to which the present invention is applied. In the figure, reference numeral 1 denotes a drill 10 for machining.
Is a processing column on which the processing head 1 is supported so as to be able to move up and down with respect to the work mounting table 3. A built-in head feed mechanism 4 and a vibration generating mechanism 5 for applying a small vertical vibration to the processing head 1 are incorporated.

【0013】先ず、上記加工ヘッド1は上記加工用ドリ
ル10が貫通する超音波振動子11を備えており、かか
る超音波振動子11は圧電素子11a並びにこれを挟み
込んだ前面板(ホーン)11b及び裏打板11cとから
構成されている。更に、これら加工用ドリル10及び超
音波振動子11は回転ベアリング12を介して加工用ヘ
ッド1のハウジング13に支承されており、加工用ドリ
ル10と同軸上に設けられたサーボモータ14によって
正逆両方向の回転を与えられるようになっている。
First, the processing head 1 includes an ultrasonic vibrator 11 through which the processing drill 10 passes. The ultrasonic vibrator 11 includes a piezoelectric element 11a, a front plate (horn) 11b sandwiching the piezoelectric element 11a, and And a backing plate 11c. Further, the machining drill 10 and the ultrasonic vibrator 11 are supported on a housing 13 of the machining head 1 via a rotary bearing 12, and are rotated by a servo motor 14 provided coaxially with the machining drill 10. Both directions can be given.

【0014】また、このように構成された加工ヘッド1
はスライドヘッド20に固定され、スライド軸受21を
介して上記装置コラム2に支承されている。すなわち、
これらスライドヘッド20及びスライド軸受21が本発
明のヘッド移動手段を構成している。このスライド軸受
21は、加工ヘッド1の昇降方向に沿って装置コラム2
に固定された固定レール21aと、この固定レール21
aに沿って自在に移動可能なスライダ21bとから構成
されており、かかるスライダ21bに対して上記スライ
ドヘッド20が固定されている。尚、このスライド軸受
けとしては、リニアボールベアリングやエアスライド軸
受を用いることができる。
Further, the processing head 1 configured as described above
Is fixed to a slide head 20 and is supported by the device column 2 via a slide bearing 21. That is,
The slide head 20 and the slide bearing 21 constitute a head moving unit of the present invention. The slide bearing 21 moves along the vertical direction of the machining head 1 to the apparatus column 2.
Fixed rail 21a fixed to the
and a slider 21b that can freely move along the line a. The slide head 20 is fixed to the slider 21b. In addition, a linear ball bearing or an air slide bearing can be used as the slide bearing.

【0015】一方、上記装置コラム2に内蔵されたヘッ
ド送り機構4は、上記加工ヘッドの昇降方向と平行な方
向に配設されたボールねじ装置のねじ軸41と、このね
じ軸に螺合するボールねじナット42と、後述する偏心
カム51に立設された偏心ピン52を介して揺動自在に
配設されたアーム43と、カップリング44を介して上
記ねじ軸に連結されたヘッド送り込みモータ45とから
構成されており、上記アーム43の一端は前述したスラ
イド軸受21のスライダ21bに連結される一方、他端
はカムフォロア(図示せず)を介して上記ボールねじナ
ット42に連結されている。
On the other hand, the head feed mechanism 4 built in the apparatus column 2 is screwed to a screw shaft 41 of a ball screw device provided in a direction parallel to the vertical direction of the processing head. A ball screw nut 42, an arm 43 swingably disposed via an eccentric pin 52 erected on an eccentric cam 51 described later, and a head feed motor connected to the screw shaft via a coupling 44 And one end of the arm 43 is connected to the slider 21b of the slide bearing 21 described above, while the other end is connected to the ball screw nut 42 via a cam follower (not shown). .

【0016】従って、このヘッド送り機構4では上記ヘ
ッド送り込みモータ45を回転させて所定の回転方向及
び回転量を上記ねじ軸41に与えると、このねじ軸41
に螺合するボールねじナット42が該ねじ軸41上を所
定の距離だけ上昇あるいは下降し、一端を該ボールねじ
ナット42に連結したアーム43が上記偏心ピン52を
支点として揺動する。そして、かかるアーム43の他端
にはスライダ21bが連結されていることから、この実
施例の加工装置ではヘッド送り込みモータ45を回転さ
せると加工ヘッド1と共にスライダ21bが装置コラム
2上を上昇あるいは下降し、加工ヘッド1がワーク取付
台3に対して進退することとなる。
Accordingly, in the head feed mechanism 4, when the head feed motor 45 is rotated to give a predetermined rotation direction and rotation amount to the screw shaft 41, the screw shaft 41
A ball screw nut 42 screwed up or down on the screw shaft 41 by a predetermined distance moves up and down, and an arm 43 having one end connected to the ball screw nut 42 swings around the eccentric pin 52 as a fulcrum. Since the slider 21b is connected to the other end of the arm 43, in the processing apparatus of this embodiment, when the head feeding motor 45 is rotated, the slider 21b moves up or down on the apparatus column 2 together with the processing head 1. Then, the processing head 1 moves forward and backward with respect to the work mounting table 3.

【0017】このとき、上記加工ヘッド1のワーク取付
台3に対する送り量は上記ボールねじナット42の移動
量に比例することから、この実施例では上記ヘッド送り
込みモータ44の回転方向および回転量を調整すること
により、任意の送り量で加工ヘッド1を進退させること
ができる。
At this time, since the feed amount of the processing head 1 to the work mount 3 is proportional to the movement amount of the ball screw nut 42, in this embodiment, the rotation direction and the rotation amount of the head feed motor 44 are adjusted. By doing so, the processing head 1 can be moved forward and backward by an arbitrary feed amount.

【0018】また、上記振動発生機構5は、上記アーム
43に係合する偏心ピン52が立設された偏心カム51
と、この偏心カム51を回転自在に支承する支持台53
と、上記偏心カムの回転位置に応じて該偏心カムを上記
支持台53ごと水平方向に移動させるためのスライド軸
受54と、タイミングベルト56を介して上記偏心カム
51を所定の回転数で回転させるヘッド振動モータ55
とから構成されている。
The vibration generating mechanism 5 includes an eccentric cam 51 having an eccentric pin 52 engaged with the arm 43.
And a support 53 for rotatably supporting the eccentric cam 51.
And a slide bearing 54 for horizontally moving the eccentric cam together with the support base 53 in accordance with the rotational position of the eccentric cam, and rotating the eccentric cam 51 at a predetermined rotation speed via a timing belt 56. Head vibration motor 55
It is composed of

【0019】このような振動発生機構5において、図2
及び図3に示すように、上記ヘッド振動モータ55を回
転させて所定の回転数を偏心カム51に与えると、上記
偏心ピン52が該偏心カム51の回転軸の周囲を公転
し、かかる偏心ピン52に係合するアーム43が小刻み
に揺動する。このとき、上記アーム43の一端43aは
ボールねじナット42に連結されており、かかるボール
ねじナット42はねじ軸41によってその上下動が拘束
されていることから、アーム43は常に上記スライダ2
1bに連結された他端43bを揺動させることになる。
In such a vibration generating mechanism 5, FIG.
As shown in FIG. 3, when the head vibration motor 55 is rotated to give a predetermined number of rotations to the eccentric cam 51, the eccentric pin 52 revolves around the rotation axis of the eccentric cam 51, and the eccentric pin 51 revolves. The arm 43 engaging with 52 swings little by little. At this time, one end 43a of the arm 43 is connected to a ball screw nut 42, and the vertical movement of the ball screw nut 42 is restrained by the screw shaft 41.
The other end 43b connected to 1b is swung.

【0020】従って、上記ヘッド振動モータ55を回転
させると、アーム43はボールねじナット42に連結さ
れた一端を中心として小刻みに揺動し、スライダ21b
に保持された加工ヘッド1には偏心カム51の回転数に
応じた周波数の上下振動が発生する。この際、加工ヘッ
ド1に生じる振動は上記ヘッド振動モータ55の回転数
を調整することで例えば0〜100Hz程度の低周波振
動とすることができる。
Therefore, when the head vibration motor 55 is rotated, the arm 43 swings little by little about one end connected to the ball screw nut 42, and the slider 21b
A vertical vibration of a frequency corresponding to the number of rotations of the eccentric cam 51 is generated in the processing head 1 held at the position. At this time, the vibration generated in the processing head 1 can be made into a low frequency vibration of, for example, about 0 to 100 Hz by adjusting the rotation speed of the head vibration motor 55.

【0021】尚、上記偏心ピン52はアームに係合して
おり、且つ、偏心カム51は支持台によって支承されて
いることから、図1に示すように外部からこの振動発生
機構5を観察すると、偏心ピン52は偏心カム51の回
転に合わせて上下動のみを行い、偏心カム51はスライ
ド軸受54に案内されて支持台53と共に水平方向の往
復運動を行うこととなる。
Incidentally, since the eccentric pin 52 is engaged with the arm and the eccentric cam 51 is supported by a support base, when the vibration generating mechanism 5 is observed from the outside as shown in FIG. The eccentric pin 52 only moves up and down in accordance with the rotation of the eccentric cam 51, and the eccentric cam 51 is guided by the slide bearing 54 and reciprocates in the horizontal direction together with the support 53.

【0022】そして、以上のように構成された本実施例
の超音波微細孔加工装置では、上記ヘッド送り込みモー
タ45を回転させて加工ヘッド1をワーク取付台3に向
けて下降させ、かかるワーク取付台3に固定されたワー
ク(図示せず)に対して加工用ドリル10を適当な加工
圧で当接させると共に、ワークと加工用ドリル10との
当接位置にスラリーを供給し、この状態で加工ヘッド1
の超音波振動子11に駆動信号を印加して加工用ドリル
10に20kHz以上の超音波振動を与えると、加工用
ドリル10の振動に伴う砥粒の運動によってワークが破
砕され、加工ヘッド1の送りに伴って加工用ドリル10
がワークに潜り込んで当該ワークに微細孔が形成され
る。
In the ultrasonic micro-hole processing apparatus of the present embodiment configured as described above, the head feed motor 45 is rotated to lower the processing head 1 toward the work mounting table 3 and to mount the work. The working drill 10 is brought into contact with a work (not shown) fixed to the table 3 at an appropriate working pressure, and slurry is supplied to a contact position between the work and the working drill 10 in this state. Processing head 1
When a drive signal is applied to the ultrasonic vibrator 11 to apply ultrasonic vibration of 20 kHz or more to the processing drill 10, the workpiece is crushed by the movement of the abrasive grains accompanying the vibration of the processing drill 10, and Drill 10 for machining with feed
Penetrates into the work to form fine holes in the work.

【0023】このとき、本実施例の加工装置ではヘッド
送り込みモータ45による加工ヘッド1の送りと併せて
上記ヘッド振動モータ55を回転させることにより、加
工ヘッド1それ自体が低周波数で上下に振動し、かかる
振動が加工用ドリル10の超音波振動と重畳されるの
で、加工によって生じた研削粉が円滑に微細孔から排出
される他、かかる微細孔に対するスラリーの供給が円滑
に行われ、微細孔の加工速度の向上を図ることができる
ものである。
At this time, in the processing apparatus of this embodiment, the head vibration motor 55 is rotated together with the feed of the processing head 1 by the head feed motor 45, so that the processing head 1 itself vibrates up and down at a low frequency. Since such vibration is superimposed on the ultrasonic vibration of the processing drill 10, the grinding powder generated by the processing is smoothly discharged from the fine holes, and the slurry is smoothly supplied to the fine holes. The processing speed can be improved.

【0024】図4は、本実施例の加工装置によって行わ
れる微細孔加工の一例を、加工ヘッド1のストローク量
と時間との関係から示した工程図である。加工の開始に
当たり、先ずはヘッド振動モータ55を回転させて加工
ヘッド1に低周波振動を与え始めると共に、加工用ドリ
ル10には超音波振動を印加し、この状態でヘッド送り
込みモータ45を高速で回転させて加工ヘッド1を加工
スタート位置に設定する。加工ヘッド1が加工スタート
位置に到達したならば、ヘッド送り込みモータ45を低
速で回転させて加工ヘッド1をワークに適した加工速度
でゆっくりと降下させ、ワークに対する加工用ドリル1
0の切り込みを開始する。
FIG. 4 is a process diagram showing an example of the fine hole processing performed by the processing apparatus of the present embodiment from the relationship between the stroke amount of the processing head 1 and time. At the start of processing, first, the head vibration motor 55 is rotated to start applying low-frequency vibration to the processing head 1, and at the same time, ultrasonic vibration is applied to the processing drill 10. By rotating, the processing head 1 is set at the processing start position. When the processing head 1 reaches the processing start position, the head feeding motor 45 is rotated at a low speed to slowly lower the processing head 1 at a processing speed suitable for the work, and the processing drill 1 for the work is used.
Initiate a 0 cut.

【0025】加工スタートから一定時間が経過したなら
ば、ヘッド振動モータ55の回転及び超音波振動の印加
はそのままに、ヘッド送り込みモータ45を高速で逆転
させて加工用ヘッド1を上昇させ、加工用ドリル10の
先端を一時的にワークから引き抜いた後、すぐさまヘッ
ド送り込みモータ45を高速で正転させて、加工用ドリ
ル1を元の加工位置にまで再度送り込む。このように加
工用ドリル10を高速でワークから引き抜くと、かかる
引き抜きに伴って研削粉が加工中の微細孔から排出され
る一方、加工用ドリル10を再度ワークの微細孔に差し
込む際には、スラリーを微細孔の奥にまで十分に供給す
ることができ、加工速度の著しい向上を図ることが可能
となる。
After a certain period of time has elapsed from the start of processing, the head feed motor 45 is reversed at a high speed while the rotation of the head vibration motor 55 and the application of ultrasonic vibrations are maintained, and the processing head 1 is raised. After the tip of the drill 10 is temporarily pulled out of the work, the head feed motor 45 is immediately rotated forward at high speed, and the drill 1 is fed again to the original processing position. When the processing drill 10 is pulled out of the work at high speed in this manner, while the grinding powder is discharged from the fine hole being processed with the drawing, when the processing drill 10 is inserted again into the fine hole of the work, The slurry can be sufficiently supplied to the depth of the fine holes, and the processing speed can be significantly improved.

【0026】そして、このような加工用ドリル10の一
時的な引き抜き動作は、一定時間の経過毎に繰り返し行
われ、加工用ドリル10の先端が加工終了位置にまで到
達したならば、ヘッド送り込みモータ45を高速で逆転
させて加工用ドリル10をワークから引き抜き、微細孔
の加工は終了する。
Such a temporary pulling-out operation of the machining drill 10 is repeatedly performed every elapse of a predetermined time. When the tip of the machining drill 10 reaches the machining end position, the head feeding motor 45 is reversed at a high speed to pull out the processing drill 10 from the work, and the processing of the fine holes is completed.

【0027】尚、前述したように、この第1実施例では
偏心カム51の回転に合わせて該偏心カム51が支持台
53と共に水平方向へ往復運動するように構成し、これ
によってアーム43の揺動を可能としたが、図5に示す
ように、偏心ピン52が移動自在に係合するスリット4
6をアーム43に形成し、偏心カム51の回転にあわせ
て偏心ピン52が該スリット46内を移動し得るように
構成することもできる。このように構成すれば、偏心カ
ム51の支持台53は装置コラム2に固定することがで
き、図1に示す如く該支持台53をスライド軸受54に
よって支承する必要がない。
As described above, in the first embodiment, the eccentric cam 51 reciprocates in the horizontal direction together with the support 53 in accordance with the rotation of the eccentric cam 51, whereby the arm 43 swings. 5, the slit 4 into which the eccentric pin 52 is movably engaged as shown in FIG.
6 can be formed on the arm 43 so that the eccentric pin 52 can move in the slit 46 in accordance with the rotation of the eccentric cam 51. With this configuration, the support 53 of the eccentric cam 51 can be fixed to the apparatus column 2, and there is no need to support the support 53 by the slide bearing 54 as shown in FIG.

【0028】図6は本発明を適用した超音波微細孔加工
装置の第2実施例を示すものである。この実施例は前述
の第1実施例における振動発生機構5に改良を加え、該
振動発生機構5によって加工ヘッド1に与えることがて
きる上下振動の振幅を自在に調整し得るように構成した
ものである。
FIG. 6 shows a second embodiment of an ultrasonic micro-hole processing apparatus to which the present invention is applied. This embodiment is obtained by improving the vibration generating mechanism 5 in the first embodiment described above, so that the amplitude of the vertical vibration applied to the processing head 1 by the vibration generating mechanism 5 can be freely adjusted. It is.

【0029】具体的には、偏心カム51を支承している
支持台53にねじ軸60を螺合させ、このねじ軸60を
振幅調整モータ61で回転させることで、偏心カム51
のアーム43に対する係合位置を該アーム43の長手方
向に沿って移動できるように構成した。また、かかる構
成では支持台53の水平方向の位置が上記ねじ軸60に
よって拘束されてしまうことから、図2に示した加工装
置と同様、アーム43に対してはスリット46を形成
し、偏心カム51の回転に合わせて偏心ピン52が該ス
リット46内を移動し得るように構成した。尚、その他
の構成は前述の第1実施例と同じなので、ここではその
説明を省略する。
More specifically, a screw shaft 60 is screwed into a support 53 supporting the eccentric cam 51, and the screw shaft 60 is rotated by an amplitude adjusting motor 61, whereby the eccentric cam 51 is rotated.
The arm 43 is configured to be able to move its engagement position along the longitudinal direction of the arm 43. Further, in this configuration, since the horizontal position of the support base 53 is restricted by the screw shaft 60, a slit 46 is formed in the arm 43 and the eccentric cam is formed as in the processing apparatus shown in FIG. The eccentric pin 52 is configured to be able to move in the slit 46 in accordance with the rotation of 51. The other configuration is the same as that of the first embodiment, and the description is omitted here.

【0030】このように偏心カム51のアーム43に対
する係合位置を該アーム43の長手方向に沿って変更す
ると、ボールねじナット42に連結されたアーム43の
端部と該アーム43に差し込まれている偏心ピン52と
の距離が変化することとなるので、ヘッド振動モータ5
5の回転によって生じるアーム43の揺動幅が変化する
ことになる。
When the engaging position of the eccentric cam 51 with respect to the arm 43 is changed along the longitudinal direction of the arm 43, the end of the arm 43 connected to the ball screw nut 42 and the arm 43 are inserted into the arm 43. Since the distance to the eccentric pin 52 changes, the head vibration motor 5
The swing width of the arm 43 caused by the rotation of the arm 5 changes.

【0031】従って、この第2実施例の加工装置では、
振幅調整モータ61を回転させてアーム43に対する偏
心カム51の係合位置を適宜変更することにより、ヘッ
ド振動モータによって加工ヘッドに与えられる低周波数
の上下振動の振幅を任意に調整することができるので、
ワーク加工中における研削粉の排出状況やスラリーの供
給状態等から、その時の加工条件に合致した適切な上下
振動を加工ヘッドに与えることができ、その分だけ加工
速度の向上を図ることができるものである。
Therefore, in the processing apparatus of the second embodiment,
By rotating the amplitude adjustment motor 61 and appropriately changing the engagement position of the eccentric cam 51 with the arm 43, the amplitude of the low-frequency vertical vibration given to the processing head by the head vibration motor can be arbitrarily adjusted. ,
Appropriate vertical vibrations that match the processing conditions at that time can be given to the processing head based on the state of grinding powder discharge and slurry supply during processing of the workpiece, and the processing speed can be improved accordingly. It is.

【0032】図7及び図8は第3実施例に係る超音波微
細孔加工装置のヘッド送り機構4及び振動発生機構5を
示すものである。前述の第1実施例における振動発生機
構5では偏心カム51の回転を支承している支持台53
をスライド軸受54に搭載し、かかる偏心カム51の回
転に伴って支持台53を水平方向へ往復運動させること
により、上記アーム43に水平方向の往復運動が発生す
るのを防止していたが、この第3実施例ではアーム43
の両端に夫々スライド軸受70,71を設け、これらス
ライド軸受70,71を介してアーム43の一端をスラ
イドヘッド20に、他端をボールねじナット42に結合
することで、偏心カム51の回転によってアーム43に
生じた水平方向の往復運動が上記スライドヘッド20や
ボールねじナット42に伝播するのを防止している。
FIGS. 7 and 8 show a head feed mechanism 4 and a vibration generating mechanism 5 of an ultrasonic micro-hole machining apparatus according to a third embodiment. In the vibration generating mechanism 5 according to the first embodiment, the support 53 supporting the rotation of the eccentric cam 51 is used.
Is mounted on a slide bearing 54, and the support table 53 is reciprocated in the horizontal direction with the rotation of the eccentric cam 51, thereby preventing the arm 43 from reciprocating in the horizontal direction. In the third embodiment, the arm 43
The slide bearings 70 and 71 are provided at both ends of the arm 43, and one end of the arm 43 is connected to the slide head 20 and the other end is connected to the ball screw nut 42 via the slide bearings 70 and 71. The horizontal reciprocating motion generated in the arm 43 is prevented from propagating to the slide head 20 and the ball screw nut 42.

【0033】具体的には、上記スライドヘッド20が固
定されているスライド軸受21のスライダ21bに対
し、ブラケット72を介して上記スライド軸受70の軌
道レール70aを固定すると共に、かかる軌道レール7
0aに沿って自在に移動可能なスライダ70bにはブラ
ケット73を介してアーム43の一端を回転自在に軸支
している。ここで、上記軌道レール70aはその長手方
向をスライドヘッド20の昇降方向と直交する方向に合
致させて配設されている。
More specifically, the track rail 70a of the slide bearing 70 is fixed via a bracket 72 to the slider 21b of the slide bearing 21 to which the slide head 20 is fixed, and the track rail 7
One end of an arm 43 is rotatably supported via a bracket 73 on a slider 70b which can move freely along the line 0a. Here, the track rail 70a is disposed so that its longitudinal direction coincides with the direction perpendicular to the vertical direction of the slide head 20.

【0034】一方、装置コラム2にはねじ軸41と平行
にスライド軸受74の固定レール74aが配設されてお
り、かかる固定レール上を移動するスライダ74bには
ブラケット75を介して上記スライド軸受71の軌道レ
ール71a,71aが固定されている。ここで、上記軌
道レール71a,71aはその長手方向をボールねじナ
ット42の昇降方向と直交する方向に合致させると共
に、かかるボールねじナット42を挟むようにして配設
されている。また、上記スライダ74bには上記ボール
ねじナット42が固定されており、ねじ軸41の回転に
伴ってボールねじナット42が昇降すると、上記スライ
ダ74b及びこれに固定された軌道レール71a,71
aがボールねじナット42と共に昇降するように構成さ
れている。
On the other hand, a fixed rail 74a of a slide bearing 74 is provided in the device column 2 in parallel with the screw shaft 41. A slider 74b moving on the fixed rail is connected to the slide bearing 71 via a bracket 75. Track rails 71a, 71a are fixed. Here, the track rails 71a, 71a are arranged so that the longitudinal direction thereof coincides with the direction orthogonal to the elevating direction of the ball screw nut 42, and sandwich the ball screw nut 42. The ball screw nut 42 is fixed to the slider 74b. When the ball screw nut 42 moves up and down with the rotation of the screw shaft 41, the slider 74b and the track rails 71a, 71 fixed to the slider 74b.
a is moved up and down together with the ball screw nut 42.

【0035】更に、図8に示すように、ボールねじナッ
ト42側に位置するアーム43の端部には二股に別れた
連結部材76が固定されており、かかる連結部材76の
各先端部77,77は一対のブラケット78,78に対
して回転自在に軸支される一方、各ブラケット78は上
記軌道レール71aに沿って自在に移動可能なスライダ
71bに固定されている。
Further, as shown in FIG. 8, a connecting member 76 divided into two branches is fixed to the end of the arm 43 located on the ball screw nut 42 side. 77 is rotatably supported by a pair of brackets 78, 78, and each bracket 78 is fixed to a slider 71b which can move freely along the track rail 71a.

【0036】尚、上記スライドヘッド20に固定される
加工ヘッド1については前述の第1実施例のそれと全く
同一なので、ここではその説明は省略する。
Since the processing head 1 fixed to the slide head 20 is completely the same as that of the first embodiment, its description is omitted here.

【0037】そして、このように構成された第3実施例
の超音波微細孔加工装置によれば、モータ55を駆動し
て偏心カム51を回転させると、前述の第1実施例と同
様、アーム43はボールねじナット42側の端部を支点
として繰り返し揺動運動を行うが、かかる揺動運動の水
平方向の成分は上記スライド軸受70,71によって吸
収されることから、昇降方向の運動のみがスライド軸受
70及びブラケット72を介してスライドヘッド20に
伝達される。これにより、スライドヘッド20に固定さ
れた加工ヘッド1に対してモータの回転速度に応じた低
周波数の振動をより円滑に印加することができると共
に、ボールねじナットの昇降に応じた送り量で加工ヘッ
ドを昇降させることができるものである。
According to the ultrasonic micro-hole machining apparatus of the third embodiment configured as described above, when the motor 55 is driven to rotate the eccentric cam 51, the arm is provided in the same manner as in the first embodiment. Reference numeral 43 repeatedly swings with the end on the ball screw nut 42 side as a fulcrum. Since the horizontal component of the swinging motion is absorbed by the slide bearings 70 and 71, only the movement in the vertical direction is limited. The light is transmitted to the slide head 20 via the slide bearing 70 and the bracket 72. Thereby, a low frequency vibration corresponding to the rotation speed of the motor can be more smoothly applied to the processing head 1 fixed to the slide head 20, and the processing can be performed with the feed amount corresponding to the elevation of the ball screw nut. The head can be moved up and down.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の超音
波微細孔加工装置によれば、従来の装置に比較してワー
クの加工中における切削・研削粉の排出及びスラリーの
供給が円滑に行われるので、孔径に対して孔の長さの比
が著しく大きな微細孔を加工するに当たっても、その加
工速度の低下を可及的に防止することができ、かかる微
細孔を有する製品を効率良く生産することが可能とな
る。
As described above, according to the ultrasonic micro-hole machining apparatus of the present invention, the discharge of cutting / grinding powder and the supply of slurry during the machining of a work can be performed more smoothly than the conventional apparatus. Since it is performed, even when processing a fine hole having a significantly large ratio of the hole length to the hole diameter, a reduction in the processing speed can be prevented as much as possible, and a product having such a fine hole can be efficiently produced. It becomes possible to produce.

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

【図1】 本発明の超音波微細孔加工装置の第1実施例
を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic view showing a first embodiment of an ultrasonic microhole processing apparatus according to the present invention.

【図2】 偏心カムの回転によるアームの揺動を示す第
1の概略図である。
FIG. 2 is a first schematic diagram illustrating swinging of an arm due to rotation of an eccentric cam.

【図3】 偏心カムの回転によるアームの揺動を示す第
2の概略図である。
FIG. 3 is a second schematic view showing swinging of an arm due to rotation of an eccentric cam.

【図4】 本発明の超音波微細孔加工装置による微細孔
加工の進行を示す工程図である。
FIG. 4 is a process chart showing the progress of microhole processing by the ultrasonic microhole processing apparatus of the present invention.

【図5】 第1実施例の超音波微細孔加工装置の変形例
を示す概略図である。
FIG. 5 is a schematic view showing a modified example of the ultrasonic microhole processing apparatus of the first embodiment.

【図6】 本発明の超音波微細孔加工装置の第2実施例
を示す概略図である。
FIG. 6 is a schematic view showing a second embodiment of the ultrasonic microhole machining apparatus according to the present invention.

【図7】 第3実施例に係る超音波微細孔加工装置のヘ
ッド送り機構及び振動発生機構を示す正面図である。
FIG. 7 is a front view showing a head feed mechanism and a vibration generating mechanism of an ultrasonic microhole machining apparatus according to a third embodiment.

【図8】 第3実施例に係る超音波微細孔加工装置のヘ
ッド送り機構及び振動発生機構を示す平面図である。
FIG. 8 is a plan view showing a head feed mechanism and a vibration generating mechanism of an ultrasonic micro-hole machining apparatus according to a third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…加工ヘッド、2…装置コラム、10…加工用ドリ
ル、11…超音波振動子、41…ねじ軸、42…ボール
ねじナット、43…アーム、45…ヘッド送り込みモー
タ、51…偏心カム、55…ヘッド振動モータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Processing head, 2 ... Device column, 10 ... Drill for processing, 11 ... Ultrasonic vibrator, 41 ... Screw shaft, 42 ... Ball screw nut, 43 ... Arm, 45 ... Head feed motor, 51 ... Eccentric cam, 55 ... Head vibration motor

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ワークの加工用ドリルが装着されると共
に当該ドリルに超音波振動を印加する超音波振動子を有
する加工ヘッドと、この加工ヘッドを装置コラムに対し
て昇降自在に支持するヘッド移動手段と、上記装置コラ
ムに対して加工ヘッドの昇降方向と平行に配設されるね
じ軸と、このねじ軸に螺合するナット部材と、偏心カム
を支点として揺動自在に支承され、一端が上記ヘッド移
動手段に連結されると共に他端が上記ナット部材に連結
されたアームと、上記ねじ軸を回転させて上記ナット部
材を適宜昇降させ、上記加工ヘッドをワークに対して進
退させるヘッド送り込みモータと、上記偏心カムを回転
させ、該偏心カムに支承された上記アームをそのナット
部材側の端部を支点として揺動させるヘッド振動モータ
とから構成されることを特徴とする超音波微細孔加工装
置。
1. A processing head having a work processing drill mounted thereon and having an ultrasonic vibrator for applying ultrasonic vibration to the drill, and a head movement for supporting the processing head vertically with respect to an apparatus column. Means, a screw shaft disposed in parallel with the vertical direction of the machining head with respect to the device column, a nut member screwed to the screw shaft, and a rocking support with the eccentric cam as a fulcrum. An arm connected to the head moving means and having the other end connected to the nut member; and a head feed motor for rotating the screw shaft to appropriately raise and lower the nut member and advance and retreat the processing head with respect to the workpiece. And a head vibration motor that rotates the eccentric cam and swings the arm supported by the eccentric cam with its end on the nut member side as a fulcrum. And an ultrasonic micro-hole processing apparatus.
【請求項2】 請求項1記載の超音波微細孔加工装置に
おいて、上記アームに対する偏心カムの係合位置を該ア
ームの長手方向に沿って変更するカム移動手段を備えて
いることを特徴とする超音波微細孔加工装置。
2. The ultrasonic micro-hole machining apparatus according to claim 1, further comprising a cam moving means for changing an engagement position of the eccentric cam with respect to the arm along a longitudinal direction of the arm. Ultrasonic micro hole processing equipment.
JP12753797A 1996-05-24 1997-05-16 Ultrasonic micro hole drilling device Pending JPH1071513A (en)

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