WO2007091425A1

WO2007091425A1 - 切削用振動体、加工装置、成形金型、及び光学素子

Info

Publication number: WO2007091425A1
Application number: PCT/JP2007/051065
Authority: WO
Inventors: Toshiyuki Imai; Shigeru Hosoe; Hiroyuki Matsuda; Isao Takano
Original assignee: Konica Minolta Opto, Inc.
Priority date: 2006-02-08
Filing date: 2007-01-24
Publication date: 2007-08-16
Also published as: US7730815B2; JP5115198B2; US20070180961A1; JPWO2007091425A1

Abstract

　この振動体組立体では、最近節位置から先端側の第１部分のＺ軸に垂直な断面形状において、横方向（Ｘ軸方向）の第１幅が縦方向（Ｙ軸方向）の第２幅よりも大きくなっているので、振動体本体のＸ軸方向の剛性を高めることができ、固定部での横撓み振動を抑えることができる。結果的に、高精度に制御された振動体組立体によって対象物を高精度で加工することができる。

Description

明細書

切削用振動体、加工装置、成形金型、及び光学素子

技術分野

[0001] 本発明は、光学素子用の成形金型その他を形成する際に好適に用いられる切削用振動体及び加工装置、並びに、これを用いて作製される成形金型及び光学素子に関するものである。

背景技術

[0002] ダイヤモンド等の切削工具先端を振動させることで、難切削材料である超硬ゃガラス等の材料を切削加工する技術があり、振動切削と呼ばれている。これは、振動によつて切削工具刃先が高速で微小切り込みを行い、かつ、この時に生成する切り屑を振動によって刃先が掬い出す効果によって、切削工具に対しても被削材料に対しても応力の少ない切削加工を実現するものである（例えば特許文献 1、 2、 3、 4等参照）。この振動切削加工により、通常の延性モード切削で必要とされる臨界切り込み量が数倍に向上し、難切削材料を高効率で切削加工することができる。

[0003] 力かる振動切削加工において、加工効率を向上するには振動周波数を高めれば上述した効果が増加し、さらに周波数にほぼ比例して工具の送り速度も高められるので、通常は 20kHz以上の高速な振動が使われる。また、この周波数では人間の可聴域を超えて!/、るので、振動子やそれにより励振される振動体が不快な音を生じな、という利点もある。

[0004] このような高速振動を切削工具刃先に発生させる方法として、ピエゾ素子や超磁歪素子等によって工具を保持する保持部材を励振し、この部材を橈み振動や軸方向振動等で共振させることにより、定在波として安定振動させることが実用化されている。このような方法において、切削工具を支持する振動体は、通常円形断面を有する円柱状の外形を有し、先端部分で細くなつている。

[0005] しかし、上記のような円柱状の振動体を用いた場合、見込み角の小さな光学面については比較的精度良く加工できるものの、見込み角の大きな光学面を加工する際に、加工面の形状誤差が数/ z m程度に達して加工精度の向上が容易でない。なお、見込み角とは、振動体の軸や光軸に対する光学面の法線の傾斜角を意味する。

[0006] 以上のように加工精度の向上が容易でない理由としては、振動体が円形断面を有することに起因して、橈み振動に関する振動状態の制御が容易でなぐ目的とする橈み振動方向に対して垂直な方向にも大きな橈み振動が発生していると考えられる。また、振動体が円形断面を有することに起因して、目的とする橈み振動方向に対して垂直な方向の橈み剛性が十分でなぐこの方向に切削に伴う反力が加わった時に、振動体の先端部が比較的簡単に変位し、その結果工具刃先の切り込み量が変わり、加工精度が低下すると考えられる。

特許文献 1 :特開 2000— 52101号公報

特許文献 2：特開 2000— 218401号公報

特許文献 3：特開平 9 - 309001号公報

特許文献 4:特開 2002— 126901号公報

発明の開示

[0007] そこで、本発明は、見込み角の大きな光学面を加工する場合においても、高精度の切削加工を可能にする切削用振動体、及び、これを^ aみ込んだ加工装置を提供することを目的とする。

[0008] また、本発明は、上記切削用振動体を用いて高精度で作製される成形金型及び光学素子を提供することを目的とする。

[0009] 上記課題を解決するため、本発明に係る第 1の切削用振動体は、振動切削用の切削工具を固定するための固定部を有し当該固定部に固定された切削工具に対して橈み振動と軸方向振動とを伝達するための振動体本体を備える。そして、本切削用振動体は、振動体本体に形成される橈み振動に関する節位置のうち固定部に最も近い節位置（以後、この節位置を最近節位置と呼ぶ）における振動体本体の軸方向に垂直な断面と、固定された前記切削工具の前記最近節位置に最も近い端部が位置する切削工具後端部位置における前記振動体本体の軸方向に垂直な断面との間の部分である支持基部領域における振動体本体の軸方向に垂直な断面との間の部分における振動体本体の軸方向に垂直な断面形状について、振動体本体の所定の橈み振動方向（以下、「縦方向」とも呼ぶ）に垂直な方向（以下、「横方向」とも呼ぶ）における長さ（以下、「第 1幅」ともいう）を、所定の橈み振動方向における長さ（以下、「第 2幅」とも、う）よりも大きくしたことを特徴とする。

[0010] 本発明に係る第 2の切削用振動体は、振動切削用の切削工具を固定するための固定部を有し当該固定部に固定された切削工具に対して橈み振動と軸方向振動とを伝達するための振動体本体を備える。そして、本切削用振動体では、振動体本体の所定の橈み振動方向に沿った縦橈み振動の共振周波数と、所定の橈み振動方向に垂直な横橈み振動の共振周波数とが異なることを特徴とする。

[0011] 本発明に係る第 3の切削用振動体は、振動切削用の切削工具を固定するための固定部を有し当該固定部に固定された切削工具に対して橈み振動と軸方向振動とを伝達するための振動体本体を備える。そして、本切削用振動体では、振動体本体の所定の橈み振動方向に沿った縦橈み振動の腹が、少なくとも固定部又はその近傍に形成され、所定の橈み振動方向に垂直な横橈み振動の腹が、固定部と当該固定部の近傍とを除いた部分に形成されることを特徴とする。なお、以上において、共振周波数における波長の ± iZio以内を近傍と呼ぶものとする。共振周波数を数 1

OkHz程度、振動体材料を金属とする一般的な場合では、共振波長は 30〜： LOOmm 程度となるので、プラスマイナス 3〜： LOmmがここでいう近傍の範囲となる。

図面の簡単な説明

[0012] [図 1]第 1実施形態の振動切削ユニットの平面図である。

[図 2] (a)、 (b)、 (c)は、振動体立体の平面図、側面図、及び端面図である。

[図 3] (a)、（b)は、振動体本体の形状を説明する拡大断面図である。

[図 4]軸方向振動子の取り付けを説明する側面図及び端面図である。

[図 5] (a)、 (b)は、ツール部先端の端面図、及び平面図である。

[図 6]切削工具の側面図である。

[図 7] (a)〜 (c)は、第 1変形例である振動体組立体の平面図、側面図、及び端面図である。

[図 8] (a)〜 (c)は、第 2変形例である振動体組立体の平面図、側面図、及び端面図である。

[図 9] (a)〜 (c)は、第 3変形例である振動体組立体の平面図、側面図、及び端面図である。

[図 10] (a)〜 (c)は、第 4変形例である振動体組立体の平面図、側面図、及び端面図である。

[図 11] (a)〜 (c)は、第 5変形例である振動体組立体の平面図、側面図、及び端面図である。

[図 12]第 2実施形態の加工装置を説明するブロック図である。

[図 13] (a)、（b)は、 9に示す加工装置を用いたワークの加工を説明する拡大平面図である。

[図 14] (a)、（b)は、第 3実施形態に係る成形用金型の側方断面図である。

[図 15]図 14の成形用金型によって形成されたレンズの側方断面図である。

[図 16]第 1実施例等で用いた加工装置の構造を説明する図である。

[図 17]実施例の方法で振動切削加工を行った結果を説明するグラフである。

[図 18]比較例の方法で振動切削加工を行った結果を説明するグラフである。

[図 19]縦橈み振動用の橈み振動子を取り付ける方法を説明する部分拡大平面図である。

発明を実施するための最良の形態

上記切削用振動体では、最近節位置力切削工具後端部位置までの支持基部領域の部分における振動体本体の軸方向に垂直な断面形状について、振動体本体の所定の橈み振動方向に垂直な方向における長さが、振動体本体の所定の橈み振動方向における長さよりも大き、ので、所定の橈み振動方向に垂直な横方向に関する振動体本体の剛性を高めることができる。よって、切削工具による対象物の加工中に振動体本体に横方向の比較的大きな力が加わっても、固定部すなわち切削工具の先端位置を高精度で制御することができる。結果的に、高精度に制御された切削用振動体によって対象物を高精度で加工することができる。また、断面形状において所定の橈み振動方向に垂直な方向における長さが所定の橈み振動方向における長さよりも大きいので、所定の橈み振動方向に沿った縦橈み振動と、所定の橈み振動方向に垂直な方向の横橈み振動とを異なる共振周波数に設定しやすい。これにより、縦橈み振動の腹を固定部すなわち切削工具の先端位置に設定しつつ、横橈み振動の腹を固定部すなわち切削工具の先端位置力ずれた位置に設定することができる。結果的に、切削工具の先端位置における横橈み振動を抑えることができ、対象物の加工精度を高めることができる。

[0014] 本発明の具体的な態様では、上記振動切削体において、所定の橈み振動方向に垂直な方向における長さが所定の橈み振動方向における長さの 1. 1倍以上で 10倍以下である。所定の橈み振動方向に垂直な方向における長さを所定の橈み振動方向における長さの 1. 1倍以上とすることにより、振動体本体の横方向に関する剛性向上を実効あるものとすることができ、切削工具の先端位置における横橈み振動を実効的に抑えることができる。また、所定の橈み振動方向に垂直な方向における長さを所定の橈み振動方向における長さの 10倍以下とすることにより、振動体本体の横方向のサイズが過剰に大きくなることを防止でき、振動体本体と加工の対象物とが必要以上に干渉することを防止できる。

[0015] 本発明の別の態様では、最近節位置における振動体本体の軸方向に垂直な断面と、切削工具後端部位置における振動体本体の軸方向に垂直な断面との間の部分において、所定の橈み振動方向に垂直な方向における長さと、所定の橈み振動方向における長さとの少なくとも一方が最近節位置から固定部側すなわち切削工具後端部位置に向力つて減少する。この場合、固定部側における橈み振動の振幅を所望の程度に大きくすることができる。なお、固定部やこれを支持する切削工具後端部位置は通常振動体本体の先端に設けられており、固定部側は振動体本体の先端となる。また、振動体本体の上記部分が滑らかに先細りとなる場合、ノイズが少なく振動ェネルギ一の伝達ロスを抑えることができる。

[0016] 本発明のさらに別の態様では、振動体本体は、固定部側に向力つて軸方向に垂直な断面形状の幅が段差状に減少する部分を有する。この場合、振動体本体の軸方向に沿った適所で段差状に細くなる部分を設けることができる。その際、縦橈み振動方向の断面を段差状に形成すると、細くなつた部分力先端側すなわち固定部にかけて振幅を所望の程度に大きくすることができる。また、加工時に加工面と固定部付近が干渉してしまう場合は、横橈み振動方向の断面を段差状に形成することで、その干渉を回避することができる。 [0017] 本発明のさらに別の態様では、最近節位置における振動体本体の軸方向に垂直な断面と、切削工具後端部位置における振動体本体の軸方向に垂直な断面との間の部分における軸方向に垂直な断面形状の輪郭が楕円である。この場合、断面形状が滑らかで縦方向の側面と横方向の側面とが滑らかにつながるので、振動に関する特異点といったものが形成されに《斜め方向等に異常な振動が生じにくい。

[0018] 本発明のさらに別の態様では、最近節位置における振動体本体の軸方向に垂直な断面と、切削工具後端部位置における振動体本体の軸方向に垂直な断面との間の部分における軸方向に垂直な断面形状の輪郭が少なくとも 1つの直線部分を有する。この場合、振動体本体を作製が比較的容易な簡単な形状とすることができる。

[0019] 上記切削用振動体では、振動体本体の所定の橈み振動方向に沿った縦橈み振動の共振周波数と、所定の橈み振動方向に垂直な横橈み振動の共振周波数とが異なるので、縦橈み振動の腹を固定部すなわち切削工具の先端位置に設定した場合、横橈み振動の腹を固定部すなわち切削工具の先端位置力ずれた位置に設定することができる。よって、切削工具の先端位置における横橈み振動による変位を抑えることができ、対象物の見込み角が大きな場合であっても、比較的高精度で対象物を加工することができる。なお、以上において、共振周波数が異なる範囲は、プラスマイナス 5%以上をいう。この範囲であれば、ほとんど同期して振動することはないので、寄生振動を抑制する目的で好ましい。

[0020] 上記切削用振動体では、所定の橈み振動方向に垂直な横橈み振動の腹が、固定部又はその近傍を除いた部分に形成されるので、固定部すなわち切削工具の先端位置における横橈み振動による変位を抑えることができ、対象物の見込み角が大きな場合であっても、比較的高精度で加工することができる。

[0021] 本発明の具体的な態様では、上記第 1〜第 3の切削用振動体を含む上述の切削用振動体において、振動体本体が振動する際の橈み振動又は軸方向振動に関する振動の節位置の少なくとも 1つに対応する節部分に対して一体的に形成された保持部材を、節部分を支持するためさらに備える。この場合、振動体本体の支持が安定し、振動体本体の振動も安定するので、振動体本体が制御できないモードで振動することを抑制でき、高度に制御された振動によって対象物を高精度で加工することができる。また、振動体本体に比較的大きな力が加わっても、振動体本体について支持位置の変化が生じ難いので、振動体本体の振動状態を維持し易く加工の一貫性や再現性を高めることができる。

[0022] ここで、「一体的に形成される」とは、実質的につなぎ目なく固定されており、部材の面間が固着されている状態を意味し、振動体本体と保持部材とが必ずしも同一材料である必要はないものとする。なお、振動体本体と保持部材とが別材料である場合、振動体本体と保持部材との境界で組成が変化する状態に因らず上記の一体的形成に含まれる。また、「節部分」とは、振動の波長において、振動の節を含む規定の範囲のことで、その範囲は橈み振動面上で節を中心とした半径が波長の 1/10の円形の範囲である。

[0023] なお「節」は、たとえば、振動体表面に接触子を当てて振動状態を検出する形式の検出器を用い、振動体が振動している状態で振動振幅を検出し、検出した振幅が最も小さくなる点を「節」とする。

[0024] また、「節部分を支持する」とは、橈み振動面上において節部分と同一範囲または節部分内の一部範囲を支持することである。節部分より離れた箇所を支持すると、振幅を有する箇所を強制的に固定してしまい、発熱が大きくなり、振動効率が悪くなる。

[0025] なお、橈み振動と軸方向振動が合成されて使用されている場合は、橈み振動の節と軸方向振動の節を上記保持部材の位置と一致させることが望ましい。

[0026] 本発明の別の態様では、上述の切削用振動体において、振動体本体に振動を与えることによって当該振動体本体を介して切削工具を振動させる振動源をさらに備える。この場合、振動源に電力等を供給することで振動体本体に必要な振動を生じさせることができる。

[0027] 本発明のさらに別の態様では、上述の切削用振動体において、前記振動源が前記振動体本体に軸方向振動を与える軸方向振動源を有し、当該軸方向振動源が、当該軸方向振動源による振動方向と前記振動体本体の前記軸方向とが 5分以内の傾き角度誤差に設定されている。この場合、軸方向振動源からの振動が振動体本体に効率的に伝達されるだけでなぐ軸方向振動子に起因する意図しない橈み振動が生じにくくなる。 [0028] 本発明のさらに別の態様では、上述の切削用振動体において、前記振動源が前記振動体本体に橈み振動を与える橈み振動源を有し、当該橈み振動源が、当該橈み振動源による振動方向と前記振動体本体の前記所定の橈み振動方向とが 5分以内の傾き角度誤差となるように取り付けられている。この場合、橈み振動源による所定の橈み振動方向に沿った縦橈み振動に伴って、これに垂直な方向の横橈み振動まで誘発されることを防止できる。

[0029] 本発明に係る加工装置は、（a)上述の切削用振動体と、（b)切削用振動体を動作させつつ変位させる駆動装置とを備える。

[0030] 上記加工装置では、以上で説明した切削用振動体を駆動装置によって変位させるので、振動体本体の振動状態を高精度で制御できる切削用振動体によって高精度の加工を実現できる。

[0031] 本発明に係る成形金型は、上述の切削用振動体を用いて加工創製された、光学素子の光学面を成形するための転写光学面を有する。この場合、凹面その他の各種転写光学面を有する金型を、効率良く高精度で加工することができる。

[0032] 本発明に係る光学素子は、上述の切削用振動体を用いて加工創製される。この場合、凹面その他の各種光学面を有する高精度の光学素子を直接的に得ることができる。

[0033] 〔第 1実施形態〕

以下、本発明の第 1実施形態に係る切削用振動体について図面を用いて説明する。図 1は、レンズ等の光学素子を成形するための成形金型の転写光学面を加工する際に使用される振動切削ユットの構造を説明する平面図である。また、図 2 (a)〜（ c)は、それぞれ図 1に示す振動切削ユニットに組み込まれている振動体組立体の端面図、平面図、及び側面図である。

[0034] 図 1に示すように、振動切削ユニット 20は、切削工具 23と、切削用振動体 82と、軸方向振動子 83と、橈み振動子 84と、カウンタバランス 85と、ケース部材 86とを備える。なお、切削用振動体 82のほか、軸方向振動子 83、橈み振動子 84、及びカウンタノ《ランス 85を含めた一組の部分は、振動体組立体 120を構成するが、このような振動体組立体 120は、外部からの駆動を受けて所期の状態で振動する集積型の切削用振動体と見ることができる。

[0035] ここで、切削工具 23は、振動切削ユニット 20の切削用振動体 82の先端側であるッール部 21の先端に設けた固定部 21aに埋め込むようにして固定されている。切削ェ具 23は、後に詳述するが、先端 23aがダイヤモンドチップの切刃になっており、共振状態とされた切削用振動体 82の開放端として切削用振動体 82先端すなわち固定部 21aとともに振動する。つまり、切削工具 23は、切削用振動体 82の軸方向振動に伴つて Z方向に変位する振動を生じ、切削用振動体 82の縦橈み振動に伴って Y方向に沿った所定の橈み振動方向に (すなわち、 YZ面に平行な所定の橈み振動方向を含む面内で)変位する振動を生じる。結果的に、切削工具 23の先端 23aは、楕円軌道 EOを描いて高速変位する。なお、図 1では、分力りやすいように XZ面にわずかに広がるように楕円軌道 EOを描いているが、先端 23aが描く実際の楕円軌道 EOは、 YZ面に平行な面内に沿つて存在し X軸方向に広がりを有しな!/ヽ。

[0036] 切削用振動体 82は、線膨張係数の絶対値が例えば 2 X 10_⁶以下の低線膨張材料によって一体的に形成された切削用振動体であり、具体的には、インバー材、スーパーインバー材、ステンレスインバー材等が材料として好適に用いられる。なお、切肖 IJ用振動体 82の材料としては、 6 X 10_⁶程度の比較的大きな線膨張係数となるが、超硬を用いることもできる。

[0037] ここで、インバー材とは、 Feと Niとを含む合金であって、 36原子％の Niを含む鉄合金である力通常線膨張係数が室温で 1 X 10_⁶以下である。ヤング率は、鋼材の約半分と低いが、これを振動体 82の材料に用いることで、振動体 82の熱膨縮が抑制され、先端に保持される切削工具 23の刃先位置の温度ドリフトを抑制できる。

[0038] また、スーパーインバー材とは、 Feと Niと Coとを少なくとも含む合金であって、 5原子％以上の Niと、 5原子％以上の Coとをそれぞれ含む鉄合金であり、線膨張係数が室温で通常 0. 4 X 10—6程度と、前述のインバーよりもさらに熱膨縮しにくい材料である。ヤング率は、鋼材の約半分と低いが、これを振動体 82の材料に用いることで、振動体 82の熱膨縮が抑制され、先端に保持される切削工具 23の刃先位置の温度ドリフトを抑制できる。

[0039] また、ステンレスインバー材とは、 50原子％以上となる主成分力Feであって、 5原子 %以上を含む付随的材料が Coと、 Crと、 Niとの少なくとも 1つである合金材料全てを指す。したがって、ここではコバール材もこのステンレスインバー材に含まれる。ステンレスインバー材は、通常線膨張係数が室温で 1. 3 X 10_⁶以下である。なお、コバール材は、線膨張係数が室温で 5 X 10_⁶以下である。ステンレスインバー材のヤング率は、鋼材の約半分と低いが、これを振動体の材料に用いることで、振動体 82の熱膨縮が抑制され、先端に保持される切削工具 23の刃先位置の温度ドリフトを抑制できる。さらに、ステンレスインバー材は、インバー材よりも水分に対する耐性がずつと高ぐ加工冷却液等が力かっても鲭びが発生しないという優れた特徴があるので、切削工具 23を保持固定する構造材料として適している。

[0040] 切削用振動体 82は、以上のような低線膨張材料で形成された部分として、切削ェ具 23に振動を伝達する棒状の振動体本体 82aと、振動体本体 82aを支持する棒状の保持部材 82b, 82cと、保持部材 82b, 82cの先端側に形成されたフランジ部 82e とを備える。

[0041] 振動体本体 82aは、 Z軸方向をそれ自身の軸すなわち工具軸 AXとする棒状の部材である。この振動体本体 82aは、図示の場合、節部分 NP1の近傍で直径が変化する 2段の棒状の外形を有する。つまり、振動体本体 82aは、細い先端側の第 1部分 P1と、太い根元側の第 2部分 P2とを備え、各部分 PI, P2は、その軸方向である Z軸方向に沿って一定幅に維持され、両部分 PI, P2の境界に、先端の固定部 21aに向力つて断面の幅が段差状に減少する境界部分 P3を有する。

[0042] なお、第 1部分 P1のうち、節部分 NP1よりも先端側の橈み振動に関する節部分 NP 2は、固定部 21aに最も近い最近節位置となっており、固定部 21aの根元側で固定部 21aを支持する部分 SPは、第 1部分 P1の先端部である支持基部領域となっている。即ち、振動体本体 82aに形成される橈み振動に関する節位置のうち、固定部 21a に最も近い節位置である最近節位置における振動体本体 82aの軸方向に垂直な断面と、固定された切削工具 23の前記最近節位置に最も近い端部が位置する切削ェ具後端部位置における振動体本体 82aの軸方向に垂直な断面との間の部分が支持基部領域である。

[0043] 図 3 (a)は、振動体本体 82aのうち節部分 NP2における AA矢視断面図であり、図 3 (b)は、振動体本体 82aのうち第 2部分 P2における BB矢視断面図である。

[0044] 図 3 (a)からも明らかなように、振動体本体 82aの先端側にあって固定部 21aに最も近い最近節位置である節部分 NP2の断面 S1は、円や楕円を上下部分で切り欠いた形状 (一対の直線部と一対の円弧部とを輪郭とする扁平な楕円形状)を有している。つまり、第 1部分 P1の断面 S1の輪郭は、 ±X軸方向の両端を構成する曲線部 CPと、士 Y軸方向の両端を構成する直線部 SLPとを有している。第 1部分 P1において、曲線部 CPは突起した曲面である左右側面を形成し、直線部 SLPは平坦な上下側面を形成する。ここで、振動体本体 82aの基準としての橈み振動方向（Y軸に平行で縦振動軸である工具軸 AXと直交する方向）に垂直な X軸方向の長さに対応する第 1幅 W1は、上記橈み振動方向に沿った Y軸方向の長さに対応する第 2幅 HIよりも大きくなっている（図示の例では、 Wl = l. 2H1となっている。 ) oこの場合、節部分 NP2だけでなぐ節部分 NP2から先端側に設けた固定部 21aの手前までの部分全体において、 W1XH1の関係が成り立つている。このように、本実施形態の切削用振動体 82 にお、ては、節部分 NP2から固定部 21aの手前までの部分が有する断面 S1につヽて、横方向の第 1幅 W1が縦方向の第 2幅 HIよりも大きくなつているので、 ±X軸方向である横方向に関する振動体本体 82aの剛性を高めることができる。よって、切削工具 23による対象物の加工中に振動体本体 82aに比較的大きな力が加わっても、固定部 21aすなわち切削工具 23の先端 23a位置を高精度で制御することができる。結果的に、高精度に制御された切削用振動体 82によって対象物を高精度で加工することができる。また、本実施形態の切削用振動体 82においては、上記のように横方向の第 1幅 W1が縦方向の第 2幅 HIよりも大きいので、橈み振動方向に沿った Y軸方向の縦橈み振動と、この橈み振動方向に垂直な X軸方向の横橈み振動とを異なる共振周波数に設定しやすい。これにより、縦橈み振動の腹を固定部 21aすなわち切削工具 23の先端 23aに設定しつつ、横橈み振動の腹を固定部 21aすなわち切削ェ具 23の先端 23aからずれた位置に設定することができる。結果的に、切削工具 23の先端 23aにおける横橈み振動を抑えることができ、対象物の加工精度を高めることができる。

[0045] なお、本実施形態の場合、保持部材 82b, 82cから先端側の第 1部分 PIの全体で、 Z軸方向に垂直な断面 SIに関して、 W1〉H1の関係が成り立つている。この場合も、振動体本体 82aの X軸方向の剛性を高めつつ、 X軸方向の横橈み振動が固定部 2 laで大きくならな、ようにすることができる。

[0046] さらに、本実施形態のように、第 1部分 P1を比較的細長くすることにより、切削工具 23の先端 23aを対象物に対して比較的自由に配置することができ、加工形状の任意 '性が高まる。

[0047] なお、上記実施形態は例示であり、第 1部分 P1の断面 S1の輪郭は、横方向の第 1 幅 W1が縦方向の第 2幅 HIよりも大きい範囲で適宜変更することができる。ただし、横方向の第 1幅 W1は、縦方向の第 2幅 HIの 1. 1倍以上で 10倍以下とすることが望ましい。第 1幅 W1を第 2幅 HIの 1. 1倍以上とすることにより、振動体本体 82aの X軸向の剛性向上を実効あるものとすることができ、切削工具 23の先端 23aにおける横橈み振動を実効的に抑えることができる。また、第 1幅 W1を第 2幅 HIの 10倍以下とすることにより、振動体本体 82aの X軸方向のサイズが過剰に大きくなることを防止でき、振動体本体 82aと加工の対象物とが干渉することを防止できる。

[0048] 図 3 (b)に示すように、振動体本体 82aの根元側を構成する第 2部分 P2の断面 S2 も、第 1部分 P1と同様に、円や楕円を上下部分で切り欠いた形状を有している。つまり、第 2部分 P2の断面 S2の輪郭は、 ±X軸方向の両端を構成する曲線部 CPと、士 Y軸方向の両端を構成する直線部 SLPとを有している。そして、直線部 SLPに対応する上下側面には、橈み振動子 84がそれぞれ取り付けられている。ここで、振動体本体 82aの断面 S2において、橈み振動方向に垂直な X軸方向の長さに対応する第 1幅 W2は、橈み振動方向に沿った Y軸方向の長さに対応する第 2幅 H2よりも大きくなっている。これにより、 ±X軸方向である横方向に関する振動体本体 82aの剛性を高めることができ、かつ、橈み振動方向に沿った Y軸方向の縦橈み振動と、これに垂直な X軸方向の横橈み振動とを異なる共振周波数に設定しやすくなる。結果的に、切削工具 23の先端 23aにおける横橈み振動を抑えることができ、固定部 21aすなわち切削工具 23の先端 23aの位置や振動状態を高精度で制御することができ、対象物の加工精度を高めることができる。

[0049] 図 1及び図 2に戻って、振動体本体 82aの側壁力横方向すなわち ±X方向に延びる 2つの保持部材 82b, 82cは、振動体本体 82aをその動作を妨げないように節部分 NP1で支持する。図示の場合、両保持部材 82b, 82cは、それぞれ円柱状の外形を有するが、例えば四角柱その他の多角柱や楕円柱等の外形を有するものに置き換えることができる。各保持部材 82b, 82cの根元側は、節部分 NP1に一体的に形成されており、各保持部材 82b, 82cの先端側は、これに直交して延在する四角形のフランジ部 82eを支持する。より詳細に説明すると、両保持部材 82b, 82cは、振動体本体 82aの節部分 NP1を X方向に関して互いに対向する側面位置で支持しており、両保持部材 82b, 82cの先端側に設けた各フランジ部 82eの端面は、ケース部材 86 の内面に当接してケース部材 86に固定される。以上において、保持部材 82b, 82c は、振動体本体 82aの工具軸 AXを通って橈み振動方向に垂直な X軸方向に延びており、節部分 NP1の X軸のまわりの回転すなわちここを振動の節とする縦橈み振動を許容するが、節部分 NP1の Y軸のまわりの回転すなわちここを振動の節とする横橈み振動を多少制限するようになって!/、る。

[0050] フランジ部 82eは、正方形の板状となっており、 4隅の 4箇所に貫通する雌ネジ FS が形成されている。各雌ネジ FSには、ケース部材 86の側壁部 86aに対応して設けた孔 THを介して、締結部材であるボルトネジ 91の先端がねじ込まれて固定される。これにより、フランジ部 82eの端面が側壁部 86aの内面に当接した状態で確実に固定され、ケース部材 86に保持部材 82b, 82cが精密に位置決めして固定される。つまり、振動体本体 82aが、ケース部材 86内面力も離間してケース部材 86中に精密に位置決めされ支持された状態で固定される。ここで、フランジ部 82eに設けた雌ネジ FS とボルトネジ 91とは、保持部材 82b, 82cの先端を固定するための締結手段となっている。なお、雌ネジ FSやボルトネジ 91に形成するネジ溝ゃネジ山については、締付けのゆるみ防止等を考慮して、通常のネジ方向や逆のネジ方向のいずれかを選択して採用することができる。

[0051] 以上のような機構によってケース部材 86中に支持された切削用振動体 82は、後述する軸方向振動子 83によって振動し、 Z方向に局所的に変位する定在波が形成されている共振状態となる。また、切削用振動体 82は、橈み振動子 84によっても振動し、 Y軸方向に局所的に変位する定在波が形成されている共振状態となる。ここで、保持部材 82b, 82cの根元側を固定した節部分 NP1は、切削用振動体 82にとつて軸方向振動と橈み振動とに共通の節となっており、保持部材 82b, 82cによって軸方向振動や橈み振動が妨げられることを防止できる。

[0052] なお、保持部材 82b, 82c及びフランジ部 82eと、振動体本体 82aとは、一体的に形成されている。つまり、各保持部材 82b, 82cの根元部分は、振動体本体 82aの固定部分 FPにつなぎ目なく固定されている。このため、切削用振動体 82は、塊状の材料すなわち棒材の低線膨張材料等の切削によって形成されたものである。切削用振動体 82の作製に際しては、例えば、フライス盤等の切削装置による前加工と、保持部材 82b, 82cやフランジ部 82e等の外形をマシユングセンタ等の切削装置で目的とする形状に切削する仕上加工とを組み合わせて実施する。以上のように、振動体本体 82aと保持部材 82b, 82cとを一体的に切り出した場合、切削用振動体 82を同一材料によって十分な強度で製造することができる。これにより、切削用振動体 82を目的の状態で振動させることができるので、その強度を十分に高くすることができ、その保持剛性を極めて高くすることができる。この場合において、フランジ部 82eと保持部材 82b, 82cとは、多少強度等の面で劣ることになるが、溶接によって固定することができる。なお、以上説明した切削加工に代えて、研削や放電加工といった機械加工法を用いて切削用振動体 82を作製することもできる。

[0053] 切削用振動体 82は、以上のような機械加工による切り出しではなぐ铸造によって一体的に形成することもできる。この場合、铸造後の切削用振動体 82の各部 82a, 8 2b, 82c,フランジ部 82eの外形を精密に仕上カ卩ェする工程を設けることが望ましい。さらに、切削用振動体 82は、振動体本体 82a側面に形成した凹部ゃネジ穴に保持部材 82b, 82cの根元側を嵌合させた後、両保持部材 82b, 82cの根元側を溶接によって振動体本体 82aに固定することもできる。さらに、振動体本体 82a側面に凹部やネジ穴を形成することなぐ振動体本体 82aの側面に両保持部材 82b, 82cの根元側を溶接によって直接固定することもできる。

[0054] 軸方向振動子 83は、ピエゾ素子 (PZT)や超磁歪素子等で形成され切削用振動体 82の根元側端面に接続される振動源すなわち軸方向振動源であり、図示を省略するコネクタ、ケーブル等を介して振動子駆動装置 (後述）に接続されている。軸方向振動子 83は、振動子駆動装置力の駆動信号に基づいて動作し高周波で伸縮振動することによって切削用振動体 82に Z方向の縦波すなわち軸方向振動を与える。

[0055] 図 4は、切削用振動体 82に対する軸方向振動子 83の取付を説明する図である。

軸方向振動子 83の振動方向は、振動体本体 82aの軸方向振動の方向と一致している。ここで、振動体本体 82aの軸方向振動は、振動体本体 82aの工具軸 AXに沿って形成され、工具軸 AXは、振動体本体 82aの形状に応じて定まる。すなわち、振動体本体 82aは、第 1及び第 2部分 PI, P2のいずれにおいても、工具軸 AXを挟んで士 X方向に対称な形状を有し、工具軸 AXを挟んで士 Y方向に対称な形状を有する。よつて、振動体本体 82aは、その端面 BSにおいて工具軸 AXに沿った縦振動を与えた場合、工具軸 AXに沿って軸方向振動する力振動体本体 82aの工具軸 AXに対して角度 αだけ傾!ヽた方向に縦振動を与えた場合、工具軸 ΑΧに沿った軸方向振動だけでなぐ工具軸 ΑΧに垂直であって ΧΖ面内に沿った横橈み振動や、工具軸 ΑΧ に垂直であって ΥΖ面内に沿った縦橈み振動が発生する可能性がある。このうち、 X Ζ面内に沿った横橈み振動については、切削工具 23の先端 23aを望ましくない ±Χ 方向に振動させるので極力回避する必要があり、 ΥΖ面内に沿った縦橈み振動についても、切削工具 23の先端 23aに形成すべき縦橈み振動を乱したり妨げたりする可能性があるので、回避すべきである。このため、振動体本体 82aの端面 BSを工具軸 AXに対して精密に垂直に仕上げ、軸方向振動子 83に一様な振動を与える。この場合、軸方向振動子 83によって振動体本体 82aを工具軸 AX方向のみに縦振動すなわち軸方向振動させることができる。図面に誇張して示したように、実際の軸方向振動子 83の振動方向 ODは、振動体本体 82aの工具軸 AXに対して角度 aだけ傾斜した状態になっている。この角度 αは、取り付け角度誤差に相当するものであり、この角度 αを小さくすることによって振動体本体 82aに橈み振動が発生することを抑制できる。具体的な実施例では、取り付け角度誤差に相当する角度 αを 5分以内にすることで、振動体本体 82aに軸方向振動子 83に起因する橈み振動が生じに《なり、軸方向振動子 83からの振動が振動体本体 82aに効率的に伝達される。

[0056] 橈み振動子 84は、ピエゾ素子や超磁歪素子等で形成され切削用振動体 82の根元側側面に接続される振動源すなわち橈み振動源であり、図示を省略するコネクタ、ケーブル等を介して振動子駆動装置 (後述）に接続されている。橈み振動子 84は、振動子駆動装置からの駆動信号に基づいて動作し、高周波で振動することによって切削用振動体 82に横波すなわち図示の例では Y方向の橈み振動を与える。

[0057] 以下、図 3 (b)を参照して、切削用振動体 82に対する橈み振動子 84の取付を説明する。橈み振動子 84の振動方向は、振動体本体 82aの縦橈み振動の方向と一致している。ここで、振動体本体 82aは、縦断面 VSを挟んで ±X方向に対称な形状を有ており、振動体本体 82aの縦橈み振動は、振動体本体 82aの縦断面 VSに沿って形成される。よって、振動体本体 82aは、その直線部 SLPにおいて縦断面 VSに沿った橈み振動を与えた場合、縦断面 VSに沿って縦橈み振動するが、振動体本体 82aの縦断面 VSに対して角度 βだけ傾いた方向に橈み振動を与えた場合、縦断面 VSに沿った縦橈み振動だけでなぐ縦断面 VSに垂直であって ΧΖ面内に沿った横橈み振動等が発生する可能性がある。このような横橈み振動は、切削工具 23の先端 23aを望ましくない ±X方向に振動させるので極力回避する必要がある。このため、振動体本体 82aの直線部 SLPを縦断面 VSに対して精密に垂直に仕上げるとともに直線部 SLPの中央になるように橈み振動子 84を配置して、橈み振動子 84に一様な振動を与える。この場合、橈み振動子 84によって振動体本体 82aを縦断面 VSに沿った縦橈み振動させることができる。図面に誇張して示したように、実際の橈み振動子 84の振動面 OSは、振動体本体 82aの縦断面 VSに対して角度 βだけ傾斜した状態になつている。この角度 j8は、取り付け角度誤差に相当するものであるが、この角度 j8を小さくすることによって振動体本体 82aに横橈み振動が発生することを抑制できる。

[0058] なお、橈み振動子 84がある程度以上傾、て取り付けられて、る場合、縦断面 VS に沿った縦橈み振動に加え、それと交差する ±X方向の横橈み振動も励起される。このような状態になると、所望の縦橈み振動とそれと交差する不要な横橈み振動とが重なり合い、これらの振動数が互いに異なる場合、振動面がゆらいでいるような複雑な曲線を形成し、安定した加工が実現できない。また、所望の縦橈み振動とそれと交差する不要な横橈み振動の振動数及び位相が一致してヽると、振動軌跡は傾ヽた直線を描くことになるので、切削工具 23の先端 23aの左右で対象物の加工面に対する当たり方が変わり、切削工具 23を対称に切り込むように移動させても切削形状は対称とならない。また、縦橈み振動及び横橈み振動の振動数が一致しているが位相がずれている場合は、切削工具 23の先端 23aがリサージュを描き、複雑な振動をするので、切削加工の再現性も無くなる。

[0059] 一方、本実施形態のように、橈み振動子 84の取り付け角度 βを 5分以内にすることで、振動体本体 82aに対して橈み振動子 84に起因する横橈み振動を生じさせに《しており、橈み振動子 84からの振動が振動体本体 82aに効率的に伝達される。例えば所望の縦橈み振動の振幅が 5 μ mのとき、不要な横橈み振動の振幅が先端 23a で 8nm程度となり、光学面の高精度加工に必要な lOnm以下の振動軌跡誤差で楕円軌道 EO等を描くことが可能となった。

[0060] 具体的な実施例では、橈み振動子 84の取り付け角度 βが略ゼロになるように振動子と振動体を組み付け、実際に光学面加工を行ったところ、切削工具 23の先端 23a 刃先に多少の磨耗はあったものの、左右対称な箇所で磨耗しており、光学面形状も左右対称形状で、形状補正加工を行うことで、狙い通りの光学面形状を得ることができた。つまり、橈み振動子 84の傾きが 5分以下であると、光学面加工時の先端 23aの偏磨耗が減少し、先端 23a刃先の切り込み量に応じた切削形状が効率よく創製され、要求精度を満たす光学面加工形状が得られた。一方、従来型の振動体組立体で橈み振動子 84の取り付け角度 βを 5分より大きくして実際に光学面加工を行ったところ、切削工具 23の先端 23aの片側の刃先だけが大きく磨耗し、加工形状も先端 23a の磨耗部により加工された箇所が出っ張った左右非対称の形状になっていた。

[0061] カウンタバランス 85は、軸方向振動子 83を挟んで切削用振動体 82の反対側に固定される。カウンタバランス 85は、切削用振動体 82と同一の材料によって一体的に形成された切削用振動体であり、具体的には、インバー材、スーパーインバー材、ステンレスインバー材等の低線膨張材料が好適に用いられる。

[0062] カウンタバランス 85は、軸方向振動子 83の一端に同軸で固定された柱状の振動体本体 85aと、振動体本体 85aの節部分 NP3を支持する棒状の保持部材 85b, 85c と、保持部材 85b, 85cの先端側に形成されたフランジ部 85eとを備える。振動体本体 85aの側壁から ±X方向に延びる 2つの保持部材 85b, 85cは、図示の場合、それぞれ円柱状の外形を有するが、例えば四角柱その他の多角柱や楕円柱等の外形を有するものに置き換えることができる。各保持部材 85b, 85cの根元側は、節部分 NP 3に一体的に形成されており、各保持部材 85b, 85cの先端側は、これに直交して延在する四角形のフランジ部 85eを支持する。つまり、両保持部材 85b, 85cは、振動体本体 85aの節部分 NP3を X方向に関して互いに対向する側面位置で支持しており、両保持部材 85b, 85cの先端側に設けた各フランジ部 85eの端面は、ケース部材 86の内面に当接した状態で、ボルトネジ 91によってケース部材 86に固定されている

[0063] 以上のような機構によってケース部材 86中に切削用振動体 82とともに支持されたカウンタバランス 85は、軸方向振動子 83によって振動し、 Z方向に局所的に変位する定在波が形成されている共振状態となる。ここで、保持部材 85b, 85cの根元側を固定した節部分 NP3は、カウンタバランス 85にとつて軸方向振動と橈み振動とに共通の節となっており、保持部材 85b, 85cによって軸方向振動や橈み振動が妨げられることを防止できる。

[0064] なお、カウンタバランス 85において、保持部材 85b, 85c及びフランジ部 85eと、振動体本体 85aとは、一体的に形成されている。つまり、カウンタバランス 85は、切削用振動体 82と同様につなぎ目なく一体的に形成されたものである。カウンタバランス 85 は、例えば塊状の材料すなわち棒材の切削によって形成される。これにより、カウンタバランス 85を目的の状態で振動させることができ、その強度を十分に高くすることができ、その保持剛性を極めて高くすることができる。カウンタバランス 85は、铸造によって一体的に形成することもできる。さらに、カウンタバランス 85は、振動体本体 85 a側面に保持部材 82b, 82cの根元側を溶接によって固定したものとすることもできる

[0065] ケース部材 86は、切削用振動体 82やカウンタバランス 85からなる振動体組立体 1 20を内部に支持，固定する部分である。ケース部材 86は、振動切削ユニット 20を駆動するための加工装置 (後述）に対して振動切削ユニット 20を固定するためのものである。このため、ケース部材 86の底部 86bには、加工装置に固定するための孔 THが適所に形成されている。また、底部 86bと一体的に形成された一対の側壁部 86aにも、切削用振動体 82やカウンタバランス 85から延びるフランジ部 82e, 85eを固定するための孔 THが適所に形成されている。これらの孔 THを形成した部分は、切削用振動体 82やカウンタバランス 85を支持するための支持部 STとなっている。ここで、ケース部材 86のうち側壁部 86aと底部 86bとは、本体部分としてつなぎ目なく一体的に形成されている。このため、振動体組立体 120をケース部材 86中に精密に位置決めして支持することができ、支持強度を高めることができるだけでなぐケース部材 86の強度を十分に高くすることができ、その保持剛性を極めて高くすることができる。側壁部 86aや底部 86bは、例えば切削用振動体 82と同一の材料 (好適には低線膨張材料）で形成することができる。側壁部 86a及び底部 86bを一体化した本体部分は、例えば塊状の材料すなわち棒材の切削によって形成され、铸造によって一体的に形成することもでき、複数の板材を溶接することによつても形成することができる。

[0066] ケース部材 86の一方の端面には、後部端板 86fが気密に固定されており、ケース部材 86の他方の端面には、前部端板 86gが気密に固定されており、ケース部材 86 上部には、天板 (不図示）が気密に固定されている。後部端板 86fには、給気パイプ 96に連結される開口 HIが形成されており、振動子 83, 84から延びるコネクタ、ケーブル等を通す開口 H2も形成されている。給気パイプ 96は、ガス供給装置 (後述）に連結されており、所望の流量及び温度に設定された加圧乾燥空気が供給される。一方、前部端板 86gには、振動切削ユニット 20のツール部 21を通すための開口 H3が形成されている。

[0067] 以上の振動切削ユニット 20において、切削用振動体 82と、軸方向振動子 83と、力ゥンタバランス 85とは、例えばロウ付けによって接合 ·固定されており、軸方向振動子 83の効率的な振動が可能になっている。

[0068] また、切削用振動体 82と、軸方向振動子 83と、カウンタバランス 85との軸心には、これらの接合面を横切るようにこれらを貫通する貫通孔 95が形成されており、給気パイブ 96からの加圧乾燥空気が流通する。つまり、貫通孔 95は、加圧乾燥空気を送り出す供給路であり、不図示のガス供給装置や給気パイプ 96とともに、振動切削ュニット 20を内部力も冷却するための冷却手段を構成する。貫通孔 95の先端部は、切削工具 23を差し込んで固定するための保持溝に連通しており、貫通孔 95に導入された加圧乾燥空気を切削工具 23の周辺に供給できるようになつている。また、貫通孔 9 5の先端は、切削工具 23を固定した場合にも隙間を残しており、切削工具 23に隣接して形成された開口 91aからは、加圧乾燥空気が高速で噴射され、切削工具 23先端の加工点を効率良く冷却することができるだけでなぐ加工点やその周囲に付着する切り屑を気流によって確実に除去することができる。なお、給気パイプ 96からケ一ス部材 86に導かれた加圧乾燥空気の一部は、振動体組立体 120の周囲を通過しつつ振動体組立体 120を外側から冷却して、開口 H3の隙間からケース部材 86外部に吐出される。

[0069] 図 5 (a)及び 5 (b)は、図 1に示すツール部 21先端の側方断面図及び平面断面図である。また、図 6は、ツール部 21先端に固定される切削工具 23の拡大側面図である。

[0070] 図からも明らかなように、ツール部 21に設けた固定部 21aは、側面視において四角形状で平面視において三角形状のクサビ形状を有している。また、固定部 21aに保持された切削工具 23は、平面視において先端が三角で全体が板状のシャンク 23bと、シャンク 23bの尖端部に固定された力卩ェ用チップ 23cとを備える。このうち、シャンク 23bは、例えば超硬材料、ハイス鋼等によって形成された支持部材であり、軽量でありながら撓みに《なっている。また、加工用チップ 23cは、ダイヤモンド製のチップであり、シャンク 23bの尖端部にロウ付け等によって固定されている。切削工具 23自体は、固定部 21aの端面 21dに埋め込むようにして固定されており、加工用チップ 23c の先端 23aは、工具軸 AXの延長上に配置されている。また、加工用チップ 23cやこれを支持するシャンク 23bは、固定部 21aのクサビ側面 (左右側面）を延長した開き角 Θのクサビ状空間内に収まっている。ここで、固定部 21aの開き角 Θは、例えば 20 ° 〜90° の範囲で選択され、加工目的の形状に合わせて先端形状を半円、剣先等に適宜変更するここともできる。

[0071] 切削工具 23すなわちシャンク 23bの根元部分 23eは、固定部 21aの端面 21dから工具軸 AXに沿って XZ面内で刻設された矩形断面のスリット状溝 21f内に嵌合する状態で挿入されており、ツール部 21の材料と同一の材料等で形成された 2つの固定ネジ 25, 26によって、固定部 21aに対して着脱可能にしつ力りと固定されている。具体的には、固定部 21aの上下側面間を貫通する固定穴 21g, 21hに固定ネジ 25, 2 6を順次ねじ込んで固定する。これらの固定穴 21g, 21hは、 Y軸方向に延びており、両者の締付け方向は、工具軸 AXに直交する。両固定穴 21g, 21hは、内径が異なつており、固定穴 21gの内径の方が固定穴 21hの内径よりも大きくなつている。両固定穴 21g, 21hは、両固定ネジ 25, 26のネジ付けによって充填される。つまり、固定穴 21g, 21hの位置には、深い凹部が残ったり高い凸部が形成されないようにしている。固定穴 21hにねじ込まれる一方の固定ネジ 25は、切削工具 23を固定するための締結部材であり、雄ネジ部 25bとヘッド部 25aとを含むトルクスネジである。雄ネジ部 25bを固定穴 21gに差し込んだ状態でヘッド部 25aを適当な工具でネジ回すことにより、雄ネジ部 25bが、根元部分 23eに形成された開口 23hを貫通して、固定穴 2 lgの奥に形成された固定穴 21h内面の雌ネジと螺合する。この際、切削工具 23の根元部分 23eがヘッド部 25aとスリット状溝 21fの内面とに挟まれて締付けられ、根元部分 23eが主面側から固定されるので、切削工具 23の分離が防止され切削工具 23 の固定が確保される。固定穴 21gにねじ込まれる他方の固定ネジ 26は、所謂ィモネジであり、固定ネジ 25の抜けを防止するための係止部材として機能する。この固定ネジ 26は、下端を固定穴 21gにあてがって上端を適当な工具でネジ回すことにより、固定穴 21g内面の雌ネジと螺合して固定穴 21gにねじ込まれ固定穴 21g内を充填する。こうしてねじ込まれた固定ネジ 26により、固定ネジ 25が上端力も締付けられ、固定ネジ 25の緩みが防止される。以上において、固定穴 21g, 21hや固定ネジ 25, 26は、切削工具 23をツール部 21に固定するための固定手段となっている。

なお、図 6に示すように、切削工具 23の加工用チップ 23aにおいて、先端のすくい面 S1は、例えば 30° 程度の開き角（図 5 (b参照)）を有し、先端が円弧形状で構成されている Rバイトである。ここで、すくい面 S1とは、切削工具 23における切削加工材料の切削に寄与する面をいう。すくい面 S1の法線は、切削工具 23の YZ面に平行な縦橈み振動面と平行になっており、縦橈み振動を無駄なく正確に利用した振動切削が可能になっている。また、加工用チップ 23a先端に設けた切れ刃のすくい面 S1先端の円弧半径は、例えば 0. 8mm程度で、逃げ面 S2の逃げ角 γは、例えば 5° 程度である。ここで、逃げ角 γとは、逃げ面 S2またはその延長線の切り込み点における接線と、切削点における加工面の接線が成す角度をいう。 [0073] 図 7〜： L Iは、図 2に示す振動体組立体 120の変形例を説明する図である。このうち、図 7 (a)〜7 (c)は、それぞれ第 1変形例の振動体組立体 220を示す端面図、平面図、及び側面図である。この振動体組立体 220は、切削用振動体 282の根元側である第 2部分 P2の Z軸に垂直な横断面が円形であり、これに対応して、軸方向振動子 2 83及びカウンタバランス 285の Z軸に垂直な横断面もそれぞれ円形となっている。また、橈み振動子 84は、第 2部分 P2の湾曲した側面上に接着されている。切削用振動体 282、軸方向振動子 283及びカウンタバランス 285は、形状の差異はある力図 2に示す振動体組立体 120の切削用振動体 82、軸方向振動子 83及びカウンタバランス 85と同様の構造及び機能を有するので、詳細な説明を省略する。

[0074] この振動体組立体 220においても、保持部材 82b, 82cから先端側の第 1部分 PI の Z軸に垂直な断面形状において、横方向（X軸方向）の第 1幅が縦方向（Y軸方向）の第 2幅よりも大きくなつているので、振動体本体 282aの X軸方向の剛性を高めることができ、固定部 21aでの横橈み振動を抑えることができる。結果的に、高精度に制御された振動体組立体 220によって対象物を高精度で加工することができる。

[0075] また、軸方向振動子 283に設定されている振動方向は、 Z軸方向であり、振動体本体 282aの軸方向振動の方向と略一致している。具体的な実施例では、両部材 282a , 283の取り付け角度誤差が 5分以内になるように振動体組立体 220を作製しており、振動体本体 282aにおいては、軸方向振動子 283に起因する橈み振動が生じにくくなつている。

[0076] さらに、一対の橈み振動子 84, 84によって設定される橈み振動方向は、 YZ面上にあって、振動体本体 282aの縦橈み振動の方向と略一致している。具体的な実施例では、両部材 282a, 84の取り付け角度誤差が 5分以内になるように振動体組立体 2 20を作製しており、本振動体本体 282aにおいても、橈み振動子 84に起因する横撓み振動が生じにくくなつている。

[0077] 図 8 (a)〜8 (c)は、それぞれ第 2変形例の振動体組立体 320を示す端面図、平面図、及び側面図である。この振動体組立体 320は、切削用振動体 382の第 1及び第 2部分 PI, P2の Z軸に垂直な横断面が楕円形であり、これに対応して、軸方向振動子 383及びカウンタバランス 385の Z軸に垂直な横断面もそれぞれ楕円形となっている。また、橈み振動子 84は、第 2部分 P2の湾曲した側面上に接着されている。切削用振動体 382、軸方向振動子 383及びカウンタバランス 385は、形状の差異はある力図 2に示す振動体^ &立体 120の切削用振動体 82、軸方向振動子 83及びカウンタバランス 85と同様の構造及び機能を有するので、詳細な説明を省略する。

[0078] この振動体組立体 320においても、保持部材 82b, 82cから先端側の第 1部分 PI の Z軸に垂直な断面形状において、横方向（X軸方向）の第 1幅が縦方向（Y軸方向）の第 2幅よりも大きくなつているので、振動体本体 382aの X軸方向の剛性を高めることができ、固定部 21aでの横橈み振動を抑えることができる。結果的に、高精度に制御された振動体組立体 320によって対象物を高精度で加工することができる。

[0079] また、軸方向振動子 383に設定されている振動方向は、 Z軸方向であり、振動体本体 382aの軸方向振動の方向と略一致している。具体的な実施例では、両部材 382a , 383の取り付け角度誤差が 5分以内になるように振動体組立体 320を作製しており、振動体本体 382aにおいては、軸方向振動子 383に起因する橈み振動が生じにくくなつている。

[0080] さらに、一対の橈み振動子 84, 84によって設定される橈み振動方向は、 YZ面上にあって、振動体本体 382aの縦橈み振動の方向と略一致している。具体的な実施例では、両部材 382a, 84の取り付け角度誤差が 5分以内になるように振動体組立体 3 20を作製しており、本振動体本体 382aにおいても、橈み振動子 84に起因する横撓み振動が生じにくくなつている。

[0081] 図 9 (a)〜9 (c)は、それぞれ第 3変形例の振動体組立体 420を示す端面図、平面図、及び側面図である。この振動体組立体 420は、切削用振動体 482の第 1及び第 2部分 PI, P2の Z軸に垂直な横断面が矩形であり、これに対応して、軸方向振動子 483及びカウンタバランス 485の Z軸に垂直な横断面もそれぞれ矩形となっている。ここで、切削用振動体 482の第 1部分 P1は、先細るテーパ状の外形を有し、第 2部分 P2の広い側の対向面上に橈み振動子 84が接着されている。切削用振動体 482、軸方向振動子 483及びカウンタバランス 485は、形状の差異はある力図 2に示す振動体組立体 120の切削用振動体 82、軸方向振動子 83及びカウンタバランス 85と同様の構造及び機能を有するので、詳細な説明を省略する。 [0082] 以上において、切削用振動体 482の第 1部分 PIを滑らかに先細るテーパ形状としているので、第 1部分 P1から固定部 21aにノイズの少ない振動を少ないロスで伝えることができ、固定部 21aを所望の状態で振動させやすくなる。

[0083] なお、この振動体組立体 420においても、保持部材 82b, 82cから先端側の第 1部分 P1の Z軸に垂直な断面形状において、横方向（X軸方向）の第 1幅が縦方向（Y軸方向）の第 2幅よりも大きくなつているので、振動体本体 482aの X軸方向の剛性を高めることができ、固定部 21aでの横橈み振動を抑えることができる。結果的に、高精度に制御された振動体組立体 420によって対象物を高精度で加工することができる

[0084] また、軸方向振動子 483に設定されている振動方向は、 Z軸方向であり、振動体本体 482aの軸方向振動の方向と略一致している。具体的な実施例では、両部材 482a , 483の取り付け角度誤差が 5分以内になるように振動体組立体 420を作製しており、振動体本体 482aにおいては、軸方向振動子 483に起因する橈み振動が生じにくくなつている。

[0085] さらに、一対の橈み振動子 84, 84によって設定される橈み振動方向は、 YZ面上にあって、振動体本体 482aの縦橈み振動の方向と略一致している。具体的な実施例では、両部材 482a, 84の取り付け角度誤差が 5分以内になるように振動体組立体 4 20を作製しており、本振動体本体 482aにおいても、橈み振動子 84に起因する横撓み振動が生じにくくなつている。

[0086] 図 10 (a)〜10 (c)は、それぞれ第 4変形例の振動体組立体 520を示す端面図、平面図、及び側面図である。この振動体組立体 520は、切削用振動体 582の第 1及び第 2部分 PI, P2の Z軸に垂直な横断面が矩形であり、これに対応して、軸方向振動子 583及びカウンタバランス 585の Z軸に垂直な横断面もそれぞれ矩形となっている。ここで、切削用振動体 582の第 1部分 P1は、先細るとともに ±X方向に関して外に膨らむテーパ状の外形を有し、第 2部分 P2の広い側の対向面上に橈み振動子 84が接着されている。切削用振動体 582、軸方向振動子 583及びカウンタバランス 585 は、形状の差異はあるが、図 2に示す振動体組立体 120の切削用振動体 82、軸方向振動子 83及びカウンタバランス 85と同様の構造及び機能を有するので、詳細な説明を省略する。

[0087] 以上において、切削用振動体 482の第 1部分 P1を滑らかに先細るテーパ形状としているので、第 1部分 P1から固定部 21aにノイズの少ない振動を少ないロスで伝えることができ、固定部 21aを所望の状態で振動させやすくなる。さらに、第 1部分 P1が ±X方向に関して外に膨らんで、るので、第 1部分 P1の ±X方向に関する剛性を高めることができ、第 1部分 P1の ±X方向と士 Y方向との振動状態の差をより大きくすることができる。

[0088] なお、本振動体組立体 520にお、ても、保持部材 82b, 82cから先端側の第 1部分 P1の Z軸に垂直な断面形状において、横方向（X軸方向）の第 1幅が縦方向（Y軸方向）の第 2幅よりも大きくなつているので、振動体本体 582aの X軸方向の剛性を高めることができ、固定部 21aでの横橈み振動を抑えることができる。結果的に、高精度に制御された振動体組立体 520によって対象物を高精度でカ卩ェすることができる。

[0089] また、軸方向振動子 583に設定されている振動方向は、 Z軸方向であり、振動体本体 582aの軸方向振動の方向と略一致している。具体的な実施例では、両部材 582a , 583の取り付け角度誤差が 5分以内になるように振動体組立体 520を作製しており、振動体本体 582aにおいては、軸方向振動子 583に起因する橈み振動が生じにくくなつている。

[0090] さらに、一対の橈み振動子 84, 84によって設定される橈み振動方向は、 YZ面上にあって、振動体本体 582aの縦橈み振動の方向と略一致している。具体的な実施例では、両部材 582a, 84の取り付け角度誤差が 5分以内になるように振動体組立体 5 20を作製しており、本振動体本体 582aにおいても、橈み振動子 84に起因する横撓み振動が生じにくくなつている。

[0091] 図 l l (a)〜l l (c)は、それぞれ第 5変形例の振動体組立体 620を示す端面図、平面図、及び側面図である。この振動体組立体 620は、切削用振動体 682の第 1及び第 2部分 PI, P2の Z軸に垂直な横断面が矩形であり、これに対応して、軸方向振動子 683及びカウンタバランス 685の Z軸に垂直な横断面もそれぞれ矩形となっている。ここで、切削用振動体 682の第 1部分 P1は、先細るとともに士 Y方向に関して内に窪んだテーパ状の外形を有し、第 2部分 P2の広い側の対向面上に橈み振動子 84が接着されている。切削用振動体 682、軸方向振動子 683及びカウンタバランス 685 は、形状の差異はあるが、図 2に示す振動体組立体 120の切削用振動体 82、軸方向振動子 83及びカウンタバランス 85と同様の構造及び機能を有するので、詳細な説明を省略する。

[0092] 以上において、切削用振動体 482の第 1部分 P1を滑らかに先細るテーパ形状としているので、第 1部分 P1から固定部 21aにノイズの少ない振動を少ないロスで伝えることができ、固定部 21aを所望の状態で振動させやすくなる。さらに、第 1部分 P1が士 Y方向に関して内に窪んでいるので、第 1部分 P1の ±X方向と士 Y方向との振動状態の差をより大きくすることができる。

[0093] この振動体組立体 620においても、保持部材 82b, 82cから先端側の第 1部分 PI の Z軸に垂直な断面形状において、横方向（X軸方向）の第 1幅が縦方向（Y軸方向）の第 2幅よりも大きくなつているので、振動体本体 682aの X軸方向の剛性を高めることができ、固定部 21aでの横橈み振動を抑えることができる。結果的に、高精度に制御された振動体組立体 620によって対象物を高精度で加工することができる。

[0094] また、軸方向振動子 683に設定されている振動方向は、 Z軸方向であり、振動体本体 682aの軸方向振動の方向と略一致している。具体的な実施例では、両部材 682a , 683の取り付け角度誤差が 5分以内になるように振動体組立体 520を作製しており、振動体本体 682aにおいては、軸方向振動子 683に起因する橈み振動が生じにくくなつている。

[0095] さらに、一対の橈み振動子 84, 84によって設定される橈み振動方向は、 YZ面上にあって、振動体本体 682aの縦橈み振動の方向と略一致している。具体的な実施例では、両部材 682a, 84の取り付け角度誤差が 5分以内になるように振動体組立体 6 20を作製しており、本振動体本体 682aにおいても、橈み振動子 84に起因する横撓み振動が生じにくくなつている。

[0096] 〔第 2実施形態〕

以下、本発明の第 2実施形態に係る加工装置を図面を用いて説明する。図 12は、レンズ等の光学素子を成形するための成形金型の光学面を加工する振動切削型の加工装置の構造を概念的に説明するブロック図である。 [0097] 図 12に示すように、加工装置 10は、被カ卩ェ体であるワーク Wを切削加工するための振動切削ユニット 20と、振動切削ユニット 20をワーク Wに対して支持する駆動装置としての NC駆動機構 30と、 NC駆動機構 30の動作を制御する駆動制御装置 40と、振動切削ユニット 20に所望の振動を与える振動子駆動装置 50と、振動切削ユニット 20に冷却用のガスを供給するガス供給装置 60と、装置全体の動作を統括的に制御する主制御装置 70とを備える。

[0098] 振動切削ユニット 20は、 Z軸方向に延びるツール部 21先端に切削工具 23を埋め込んだ振動切削工具であり、この切削工具 23の高周波振動によってワーク Wを効率良く切削する。振動切削ユニット 20は、第 1実施形態で説明した構造を有する。

[0099] NC駆動機構 30は、台座 31上に第 1ステージ 32と第 2ステージ 33とを載置した構造の駆動装置である。ここで、第 1ステージ 32は、第 1可動部 35を支持しており、この第 1可動部 35は、チャック 37を介してワーク Wを間接的に支持している。第 1ステージ 32は、ワーク Wを、例えば Z軸方向に沿った所望の位置に所望の速度で移動させることができる。また、第 1可動部 35は、ワーク Wを Z軸に平行な水平回転軸 RAのまわりに所望の速度で回転させることができる。一方、第 2ステージ 33は、第 2可動部 3 6を支持しており、この第 2可動部 36は、振動切削ユニット 20を支持している。第 2ステージ 33は、第 2可動部 36及び振動切削ユニット 20を支持して、これらを例えば X 軸方向や Y軸方向に沿った所望の位置に所望の速度で移動させることができる。ここで、第 2可動部 36は、必要であれば、振動切削ユニット 20を Y軸に平行な鉛直旋回軸 PXのまわりに所望の角度量だけ所望の速度で回転させることもできる。

[0100] なお、以上の NC駆動機構 30において、第 1ステージ 32と第 1可動部 35とは、ヮーク Wを駆動する被加工体駆動部を構成し、第 2ステージ 33と第 2可動部 36とは、振動切削ユニット 20を駆動する工具駆動部を構成する。

[0101] 駆動制御装置 40は、高精度の数値制御を可能にするものであり、 NC駆動機構 30 に内蔵されたモータや位置センサ等を主制御装置 70の制御下で駆動することによつて、第 1及び第 2ステージ 32, 33や、第 1及び第 2可動部 35, 36を目的とする状態に適宜動作させる。例えば、第 1及び第 2ステージ 32, 33によって、振動切削ユニット 2 0のツール部 21先端に設けた切削工具 23先端の加工点を低速で XZ面に平行な面内に設定した所定の軌跡に沿ってワーク wに対して相対的に移動（送り動作)させつつ、第 1可動部 35によって、ワーク Wを水平回転軸 RAのまわりに高速で回転させることができる。結果的に、駆動制御装置 40の制御下で、 NC駆動機構 30を高精度の旋盤として活用することができる。

[0102] 振動子駆動装置 50は、振動切削ユニット 20に内蔵された振動源に電力を供給するためのものであり、内蔵する発振回路や PLL回路によって、ツール部 21先端を主制御装置 70の制御下で所望の振動数及び振幅で振動させることができる。なお、ッール部 21先端は、軸 (すなわち切り込み深さ方向に延びる工具軸 AX)に垂直な橈み振動や軸に沿った軸方向振動が可能になっており、その 2次元的な振動や 3次元的な振動によってワーク W表面にツール部 21先端すなわち切削工具 23を向けた微細で効率的な力卩ェが可能になっている。

[0103] ガス供給装置 60は、振動切削ユニット 20を冷却するためのものであり、加圧された乾燥空気を供給するガス状流体源 61と、ガス状流体源 61からの加圧乾燥空気を通過させることによってその温度を調節する温度調整手段としての温度調節部 63と、温度調節部 63を通過した加圧乾燥空気の流量調節を行う流量調整手段としての流量調節部 65とを備える。ここで、ガス状流体源 61は、例えば熱的工程やデシケータ等を利用した乾燥機に空気を送り込むことによって空気を乾燥させ、コンプレッサで乾燥空気を所望の気圧まで昇圧させる。また、温度調節部 63は、図示を省略するが、例えば冷媒を周囲に循環させた流路と、この流路の途中に設けた温度センサとを有し、冷媒の温度や供給量の調節によって、流路に通した加圧乾燥空気を所望の温度に調節することができる。さらに、流量調節部 65は、例えばバルブやフローコントローラ (不図示)を有し、温度調節された加圧乾燥空気を振動切削ユニット 20に供給する際の流量を調節することができるようになって、る。

[0104] 図 13 (a)及び (b)は、図 12に示すカ卩ェ装置 10を用いたワーク Wの加工を説明する拡大平面図である。ツール部 21の固定部 21aは、既に説明したように例えば YZ面内で高速振動する。また、ツール部 21の固定部 21aは、図 12の NC駆動機構 30によって、被カ卩ェ体であるワーク Wに対し、例えば XZ面内で所定の軌跡を描いて徐々に移動する。つまり、ツール部 21の送り動作が行われる。また、被カ卩ェ体であるヮーク Wは、図 12の NC駆動機構 30によって、 Z軸に平行な回転軸 RAのまわりに一定速度で回転する。これにより、ワーク Wの旋削加工が可能になり、ワーク Wに対し回転軸 RAのまわりに回転対称な例えば被加工面 SA (例えば、凹凸の球面、非球面等の曲面のほか、位相素子面等の段差面)を形成することができる。

[0105] この際、第 2ステージ 33に固定されたツール部 21の工具軸 AXを Z軸方向に平行に保つと、切削工具 23先端の振動面 (楕円軌道 EO)がワーク Wに形成すべき被カロ工面 SAに対して所謂見込み角で傾斜した状態となり、ツール部 21の固定部 21aに ±X方向の力が加わる。この場合、ツール部 21すなわち振動切削ユニット 20を構成する振動体組立体 120〜620の X軸方向の剛性を高めているので、ツール部 21の固定部 21aや切削工具 23の位置を高精度に制御することができ、対象物であるヮーク Wを高精度で加工することができる。また、ツール部 21すなわち振動切削ユニット 2 0を構成する振動体組立体 120〜620の X軸方向の横橈み振動がほとんど生じないので、切削工具 23先端の振動状態を精密に制御することができ、対象物であるヮーク Wを高精度で加工することができる。

[0106] また、ワーク Wの加工中、ツール部 21先端の開口 95aから切削工具 23の先端に向けて加圧乾燥空気を高速で射出させるので、切削工具 23や被加工面 SAを効率良く冷却することができるだけでなぐ切削工具 23や被加工面 SAの温度を加圧乾燥空気の温度と流量とによって一定範囲に収まるようにすることも可能である。この加圧乾燥空気は、ツール部 21の軸心を貫通する貫通孔 95を介して導入され、切削用振動体 82、軸方向振動子 83、カウンタバランス 85等の内部を流れるので、切削用振動体 82等の温度を加圧乾燥空気の温度と流量とによって調整することができる。このように、加圧乾燥空気の温度を調整することにより、切削用振動体 82の温度を安定させることができ、高精度で再現性の高、切削加工面が得られる。

[0107] 〔第 3実施形態〕

以下、第 3実施形態に係る成形金型について説明する。図 14は、第 1実施形態の振動切削ユニット 20を用いて作製した成形金型 (光学素子用成型金型)を説明する図であり、図 14 (a)は、固定型すなわち第 1金型 2Aの側方断面図であり、図 14 (b) は、可動型すなわち第 2金型 2Bの側方断面図である。両金型 2A, 2Bの光学面 3a, 3bは、図 12等に示すカ卩ェ装置 10によって仕上げカ卩ェされたものである。つまり、両金型 2A, 2Bの母材 (材料は例えば超硬）をワーク Wとしてチャック 37に固定し、振動子駆動装置 50等を動作させて振動切削ユニット 20に定在波を形成しつつ切削工具 23を高速振動させる。これと並行して駆動制御装置 40を適宜動作させて、振動切削ユニット 20のツール部 21先端をワーク Wに対して 3次元的に任意に移動させる。これにより、金型 2A, 2Bの転写光学面 3a, 3bを、球面や非球面に限らず、段差面、位相構造面、回折構造面とすることができる。

[0108] 図 15は、図 14 (a)の金型 2Aと、図 14 (b)の金型 2Bとを用いてプレス成形した光学素子であるレンズ Lの断面図である。図示していないが、金型 2A, 2Bの光学面 3a, 3bが段差面、位相構造面、回折構造面等を有する場合、レンズ Lの成形光学面も、段差面、位相構造面、回折構造面等を有するものとなる。さらに、レンズ Lの材料は、プラスチックに限らず、ガラス等とすることができる。なお、レンズ Lを第 2実施形態の加工装置 10によって直接作製することもできる。

[0109] 〔第 1実施例〕

以下、上記実施形態の振動切削ユニット 20や加工装置 10を用いた具体的加工例と比較例とについて説明する。

[0110] 具体的な実施例では、切削用振動体 82の X方向に沿った横橈み振動方向に関する厚みすなわち第 1幅を 35mmにし、切削用振動体 82の Y方向に沿った縦橈み振動方向に関する厚みすなわち第 2幅を 25mmにした。つまり、切削用振動体 82の断面寸法を縦方向 25mm X横方向 35mmとし、第 2部分 P2における断面寸法を縦方向 15mm X横方向 20mmとし、横橈み振動方向の剛性を向上させた振動切削ュ- ット 20を用いて振動切削加工を行った。

[0111] 上記の振動切削加工には、図 16に示すような、直交 3軸の可動ステージを有する超精密加工機を用いた。図示のように、加工装置 110は、被加工体であるワーク Wを切削加工するための振動切削ユニット 20と、振動切削ユニット 20をワーク Wに対して支持する NC駆動機構 130とを備える。なお、図 12に示す第 2実施形態で説明した駆動制御装置 40、振動子駆動装置 50、ガス供給装置 60、主制御装置 70等については図示を省略する。 NC駆動機構 130は、定盤である台座 131上に第 1ステージ 1 32と第 2ステージ 133とを載置した構造の駆動装置である。ここで、第 1ステージ 132 は、 Yステージ 136を支持しており、この Yステージ 136は、アームブロックすなわちユニット取付部 135を介して振動切削ユニット 20を鉛直に支持している。第 1ステージ 132及び Yステージ 136は、振動切削ユニット 20の先端を、例えば X軸方向や Y軸方向に沿った所望の位置に所望の速度で移動させることができる。一方、第 2ステージ 133は、不図示のチャックを介してワーク Wを支持している。第 2ステージ 133は、ワーク Wを例えば Z軸方向に沿った所望の位置に所望の速度で移動させることができる。

[0112] 振動切削ユニット 20において、切削に使用する切削工具 23の加工用チップ 23aすなわちダイヤモンド工具は、先端のすくい面 S1の開き角が 60° を有し、先端が円弧形状で構成されている Rバイトである。また、切れ刃のすくい面 S1の先端円弧半径は、 0. 8mmで、逃げ角 γ = 10° であり、すくい面 S1が切り込み点においてなす角度は一 15° である。この時の加工用チップ 23aによる切り込み量は 2 μ mである。本振動切削において、切削工具 23は、軸方向及び橈み方向のそれぞれに振動し、加工用チップ 23aの刃先は、円運動もしくは楕円運動を行う。その結果、すくい面 S1ですくい上げるように切削するため、振動切削ではない通常の加工に比べ、延性モード切削であっても切込量を数倍大きくとることができる。

[0113] 被カ卩ェ物であるワーク Wの材料には、タンガロイ社製のマイクロアロイ F (硬度 HV= 1850)を用いた。光学面となる加工形状は、断面形状が非球面形状であり、それと直交方向には曲率を有しな、シリンドリカル非球面形状 (母線に沿った軸に垂直な方向の断面形状は、近似 R凹が 3. 2mmで、中心曲率半径が 5. 4mmで、幅が 4m mで、母線に沿った軸方向の形状は、曲率半径が∞ (無限)で、長さが 15mm)である。

[0114] 以上のような実施例の方法で振動切削加工を行った結果、 1回の加工で形状誤差が 0. 12 mPV程度の光学面を得ることができた。さらに、この加工面に対して形状誤差補正加工を行うことで、要求精度である形状精度 0. 047 mPVを達成することができた（図 17参照)。なお、図 17において横軸はカ卩工面の中心力もの距離を示し、縦軸は形状誤差を示す。 [0115] また、以上のような形状誤差補正加工を行った加工面を顕微鏡観察したところ、正常な切り込みを与えたときに現れるツールマークが観察され、延性モードで切削が進行したことが確認された。この加工面の表面粗さを WYKO社製の表面粗さ測定器 H D3300で測定したところ、 3. 55nmRaとなり、金型として使用可能な転写光学面が得られていた。

[0116] さらに、別の実施例として、切削用振動体 82の横橈み振動方向に関する厚みすなわち第 1幅を極端に厚く 200mmにし、切削用振動体 82の断面寸法を縦方向 25m m、横方向 200mmとし、横橈み振動方向の剛性を向上させた振動切削ユニット 20 を用いて振動切削加工を行った。

[0117] 前述の縦方向幅 25mm、横方向幅 35mmの振動切削ユニット 20と同様の光学面加工を行ったところ、 1回の加工で形状誤差が 0. 08 mPV程度の良好な光学面を得ることができた。さらに、この加工によって得た加工面に対して形状誤差補正加工を行うことで、形状精度 0. 040 mPVを達成することができた。また、以上のような形状誤差補正力卩ェを行ったカ卩工面の表面粗さを上記測定器 HD3300で測定したところ、 2. 90nmRaとなり、上記実施例よりも表面粗さが向上していた。

[0118] 以下、比較例について説明する。従来使用していた振動切削ユニット 20は、切削用振動体 82のうち第 2部分 P2の断面形状が φ = 25mmの円形で、切削用振動体 8 2の先端に向かって、保持部材 82b, 82cのところから円錐形になって φ = 15mmまで徐々に細くなつていき、その先の第 1部分 P1では、 φ = 15mmの円形断面のまま先端まで続いている。なお、その他の条件は実施例と同様とした。

[0119] 以上のような比較例の振動切削ユニット 20を用いて、シリンドリカル非球面形状の振動切削加工を行った。結果は、ワーク Wを加工した金型の光学面は、加工面の中心から離れた位置すなわち加工用チップ 23c先端の見込み角の大きくなる箇所の形状精度が 10 mPVと悪ぐ光学面成形用型としては使えないものであった（図 18参照)。さらに、形状精度が悪い箇所を顕微鏡観察したところ、正常な切削が行われたときに観察されるツールマークは見られず、加工表面が砂目のようにざらざらしていた

[0120] 以上の結果を考察すると、比較例で得た金型の光学面のうち、加工用チップ 23c 先端における見込み角が小さくなる箇所で加工した光学面の面粗さや形状は良好であることから、比較例の振動切削ユニット 20において、軸振動方向の剛性と縦橈み振動方向の剛性とは十分であるが、横橈み振動方向の剛性が不足していたため、加ェ用チップ 23cの刃先が加工背分力で横方向（縦橈み振動面に垂直な方向）に押し戻されてしまい、設定した切込みが実現できな力つたと考えられる。また、加工後の加工用チップ 23cを顕微鏡で観察したところ、形状精度の悪い箇所を加工していた刃先部が大きく磨耗しており、加工用チップ 23cが加工点で切り込を行わずカ卩工面に擦りつけられたことを示していた。

[0121] 以上をまとめると、実施例の振動切削ユニット 20のように、切削用振動体 82の横撓み振動方向の厚みを大きくし、その方向の剛性を高くしたことにより、振動切削に際して確実な切込を与えることができたと考えられ、本発明の効果があることが分力つた。ただし、被加工物であるワーク Wの光学面の見込み角にもよるが、横橈み振動方向の厚みをあまり大きくしすぎると、ワーク Wと固定部 21aやツール部 21とが加工時に干渉するため、本発明で規定する形状の範囲内で切削用振動体 82を製作することが望ましい。

[0122] 〔第 2実施例〕

本実施例では、先端部付近が一定の太さで構成されている従来の切削用振動体の剛性を向上させるために、橈み振動子 84から切削用振動体 482先端の固定部 21 a付近までにおいて、 X方向すなわち横橈み振動方向の幅を縦橈み振動方向の幅より大きく維持しながら徐々に細くなつていくようなテーパ形状の切削用振動体 482を製作した (具体的な形状は図 9参照)。これにより、実施例の切削用振動体 482では、橈み振動子 84に近い部分でも、前述した第 1実施例の切削用振動体 482の剛性をさらに向上させることができた。

[0123] ここで、比較のため、従来型の切削用振動体 82について説明する (便宜上、形状が近い図 1を参照)。振動切削は、橈み振動子 84等で発生させた振動を切削用振動体 82に伝え、これによつて生じる切削用振動体 82の共振を用いて、固定部 21aさらには切削工具 23先端を振動させている。ここで、橈み振動の周波数は、振動する媒体が細いほうが低ぐ太いほうが高くなる。また、振動する媒体が細くなるほど振幅が大きくなる。そのため、従来の切削用振動体 82は、橈み振動子 84周辺よりも切削ェ具 23が取り付けてある切削用振動体 82の先端部の方が細くなつており、その形状の多くは、切削用振動体 82の中間部で段差状に細くなつている。そして、特に回転対称形状が旋盤等によって容易に作りやすいため、その段差状に細くなつている箇所力先端側の固定部 21aまで縦方向も横方向も一定の太さで続く細い部分となっている。これらの形態の多くでは、段差から固定部 21aまでの細い部分において、切削用振動体 82の曲げに対する剛性が、縦方向と横方向でほぼ同じであり、一方の剛性を向上させるような対策はとられていない。

[0124] 以上説明した従来型の装置の精度向上を目的として、上記実施例の切削用振動体 482すなわち振動切削ユニット 420を用いて光学面力卩ェを行った。加工形状は、第 1実施形態と同様のシリンドリカル非球面である。被カ卩ェ体であるワーク Wの材料には、タンガロイ社製のマイクロアロイ F (硬度 HV= 1850)を用いた。切削加工後、 WYKO社製の表面粗さ測定器 HD3300を使用して光学面の表面粗さを測定した。結果は、平均表面粗さが 2. 9nmRaであり、良好な光学鏡面となった。また、加工形状誤差は、松下電器産業製の三次元形状測定器 UA3Pで測定し、 1回目の加工で 0. 11 mPV程度となった。このような形状誤差を補正するような加工プログラムを作成し、補正加工を行ったところ、形状誤差 0. 48 mPVの良好な結果が得られた

[0125] 一方、従来型の切削用振動体によって同様の加工を試みた。しかし、従来型の切削用振動体の場合、横橈み振動方向の剛性不足によって刃先位置が変動してしまい、加工面の形状精度が 5. 2 /z mPVと悪力つた。

[0126] なお、上記実施例の切削用振動体 482を変形した別の切削用振動体 482も作成した。見込み角の大きな光学面の加工では、加工面周辺部において例えば見込み角力 S70° 近くになる力そのような場合、切削工具や切削工具用の固定部付近が加工面に干渉する可能性がある。そのため、本変形例では、工具固定部付近が干渉しないように、工具固定部手前力も先端に向力つて切削用振動体 482の先端に設けた固定部 21aに設けた先端角が 60° になるように、切削用振動体 482の先端部を平面視楔状に加工してある。振動試験を行った結果、切削用振動体 482先端の重量が少し変わったことにより、上記のような先端加工を施していない振動子と比較すると、縦橈み振動と軸方向振動の位相とが 1. 3° 程度ずれていたが、位相調整を行い、位相差を補正することができた。

[0127] この切削用振動体 482を用いて光学面力卩ェを行った。切削に使用する加工用チップ 23aすなわちダイヤモンド工具は、先端すくい面 S1の開き角が 60° で先端が円弧形状に形成された Rバイトである。切れ刃のすくい面 S1の先端円弧半径は 0. 8mm で、逃げ角 Ί = 10° であり、すくい面 S1が切り込み点においてなす角度は 35° である。この時の加工用チップ 23aによる切り込み量は 2 mである。切削加工後、 W YKO社製の表面粗さ測定器 HD3300を使用して光学面の表面粗さを測定した。結果は、加工面の表面粗さが 3. OnmRaであり、実用十分な光学鏡面が得られた。カロ工面の形状精度は、松下電器産業製の三次元形状測定器 UA3Pで測定し、 1回目の加工で 0. 11 /z mPV程度の加工形状誤差となった。その形状誤差を補正するような加工プログラムを作成し、補正加工を行ったところ、形状誤差 0. 045 mPVという結果が得られた。

[0128] 〔第 3実施例〕

振動エネルギーは、一般に切削用振動体における応力の集中する場所で大きく損失し、そのほとんどが熱に変換される。また、その損失が大きな場合には、設計どおりの振幅が得られないば力りでなぐ発生した熱による切削用振動体の膨張で共振周波数が変化したり、振動子である圧電素子に熱による過負荷がかかり、この圧電素子の劣化を招くこともある。そのため、鋭利なエッジをもつ切削用振動体 82, 282等については、振動しにくい、つまり振動エネルギーのロスが大きい材料で切削用振動体 82, 282を作製した場合、所期の振動が得られない場合が高い頻度で生じていた

[0129] そこで、本実施例では、断面が楕円形状の切削用振動体 382を作製した (具体的な形状は、図 8参照)。このような楕円断面の切削用振動体 382により、横橈み振動方向の厚みを縦橈み振動方向の厚みよりも大きくし、横橈み振動方向の剛性を維持しながら、応力が集中する鋭利なエッジをなくし、振動エネルギーのロスを減少させ得るものとした。 [0130] 従来切削用振動体として用いて、るハイス鋼にくらべヤング率の小さ、SUS304を用い、断面寸法が縦方向 20mm X横方向 40mmの長方形状である比較例の切削用振動体を作製し、その振動状態を調べたところ、前述したような振動エネルギーのロスにより発熱し、また共振周波数も変化し、安定しなカゝつた。しかし、同じ SUS304 を用いて短径 20mm X長径 40mmの同比率を持つ楕円形状断面の切削用振動体 382を製作し、その振動状態を調べたところ、振動による発熱は通常の 2°C未満にとどまり、共振周波数の変動も、設計仕様内の 5%程度に収まった。

[0131] また、長方形状と楕円形状の中間形状である、 φ 40mmの円筒を、円筒中心軸と平行に 20mm幅で切断した形状、つまり断面形状が 2円弧と 2直線を結合した長円形状の切削用振動体を製作し、振動テストを実施した。その結果、振動による発熱は通常より少し大きい 3. 5°Cくらいとなったが、共振周波数の変動も、上記実施例と同等の設計仕様内の 5%程度に収まった。

[0132] そこで、断面が楕円形状の切削用振動体 382を用いて光学面の超精密加工を実施した。加工形状は、前述した第 3実施形態同様、シリンドリカル非球面形状である。被カ卩ェ体であるワーク Wの材料には、タンガロイ社製のマイクロアロイ F (硬度 HV= 1850)を用いた。

[0133] 加工後、 WYKO社製の表面粗さ測定器 HD3300を使用して光学面粗さを測定した。結果は、平均表面粗さが 2. 5nmRaであり、非常に良好な光学鏡面となった。また、加工形状精度は、松下電器産業製の三次元形状測定器 UA3Pで測定し、 1回目の加工で 0. 10 mPV程度の加工形状誤差となった。その形状誤差を補正するような加工プログラムを作成し、補正加工を行ったところ、形状誤差 0. 45 μ mPV( 良好な結果が得られた。

[0134] なお、楕円断面を有する切削用振動体 382は、汎用フライス盤や汎用旋盤を用いて製作することは容易ではないが、それよりも高機能なマシユングセンタ等を使用することで容易に製作できる。

[0135] 〔第 4実施例〕

本実施例では、縦橈み振動と横橈み振動とに差を設けることによって従来型の切削用振動体の剛性を向上させる。縦橈み振動方向の厚みを 25mm、横橈み振動方向の厚みを 40mmとした。一般に、共振周波数は、断面形状が細い方が低ぐ太いほうが高くなるので、実施例として、縦橈み振動方向の厚みを 25mmとし、横橈み振動方向の厚みを 40mmとした切削用振動体 82を製作した。

[0136] このとき、切削用振動体 82の軸方向振動と縦橈み振動と横橈み振動との 3種類の振動の中で、横橈み振動につ、ての振動の節位置を他の 2つの振動に対して大きくずらした。つまり、振動周波数は、軸方向振動及び縦橈み振動に関して 36kHzで、横橈み振動に関して 41kHzであり、横橈み振動のみが他力も大きくずれている。このような切削用振動体 82に切削工具 23を取り付け、その刃先先端での振動をレーザ一ドップラー振動計で測定した。縦橈み振動及び軸方向振動の振動周波数は 36 . 5kHzとほぼ設計どおりであつたが、横橈み振動の共振周波数は 39kHzとなり、設計した共振周波数と少し乖離が見られたが、縦橈み振動と横橈み振動の共振振動周波数が離れており、目的とする切削用振動体 82が得られた。

[0137] ここで、比較のため、従来型の切削用振動体 82について説明する (便宜上、形状が近い図 1を参照)。従来型の切削用振動体 82は、段差で直径が減少するものの円筒形状を有して、るので、縦橈み振動と横橈み振動の共振周波数がほぼ一致していた。そのため、見込み角が大きな箇所でワーク Wを加工する際、加工時に振動を与えるべき方向が縦橈み振動方向であるにも関らず、刃先が縦橈み振動方向の共振周波数で加工物に接触することで、横橈み振動方向に力が加って横方向に刃先位置が大きく変位するとともに、比較的大きな横橈み振動が生じていた。結果として、ワーク Wの加工面の形状精度は、見込み角の大きなところで悪ぐ 6 /z mPV程度となつた。また、切削工具 23刃先が加工面を擦るような加工となり、刃先が大きく磨耗し，加工面も砂目のように荒れて、た。

[0138] 以上説明した従来型の装置の精度向上を目的として、縦橈み振動と横橈み振動の振動周波数を故意にずらした上記実施例の切削用振動体 82すなわち振動切削ュニット 20を用いて光学面加工を行った。加工形状は、前述したシリンドリカル非球面である。被カ卩ェ体であるワーク Wの材料には、タンガロイ社製のマイクロアロイ F (硬度 HV = 1850)を用いた。切削に使用する加ェ用チップ 23aすなわちダイヤモンドエ具は、先端すくい面 S1の開き角が 60° で先端が円弧形状に形成された Rバイトである。切れ刃のすくい面 SIの先端円弧半径は 0. 8mmで、逃げ角 γ = 5° であり、すくい面 S1が切り込み点においてなす角度は 35° である。この時の加工用チップ 23 aによる切り込み量は 2 mである。切削加工後、 WYKO社製の表面粗さ測定器 HD 3300を使用して光学面の表面粗さを測定した。結果は、加工面の表面粗さが 3. 5n mRaであり、実用十分な光学鏡面が得られた。加工面の形状誤差は、松下電器産業製の三次元形状測定器 UA3Pで測定し、 1回目の加工で 0. 13 /z mPV程度となつた。その形状誤差を補正するような加工プログラムを作成し、補正加工を行ったところ、形状誤差 0. 05 mPVという結果が得られた。

[0139] 〔第 5実施例〕

本実施例では、切削用振動体 82の横橈み方向の共振の腹を、切削用振動体 82 先端の固定部 21aから大きく離れた位置に形成されるようにし、切削用振動体 82の固定部 21aにおける横橈み振動の振幅が小さくなるようにした。旧来の手法では、切削用振動体 82の設計の際に、縦橈み振動と軸方向振動の共振周波数や振動の腹の位置をシミュレーションにより求める。そして、横橈み振動が発生しないものとして計算を行っていたが、本実施例では、横橈み振動方向にも同様の振動を与えて、振動状態を算出した。その際、縦橈み振動や軸方向振動と節の位置を一致させる必要がない。そして、縦橈み振動と軸方向振動の共振シミュレーションをした振動条件を、横橈み振動のみが発生するとしてシミュレーションで入力し、横橈み振動の節'腹の位置を確認した。このとき、切削用振動体 82先端の固定部 21a付近に振動の腹があつた場合は、切削用振動体 82の形状を少し変更し、再度縦橈み振動と軸方向振動の共振シミュレーションを行、、その結果力再び横橈み振動のシミュレーションを行つた。これらのシミュレーションを繰り返し、切削用振動体 82の形状を決定した。

[0140] 上記のシミュレーション結果に基づいて切削用振動体 82を作製し、切削工具 23の刃先位置での横橈み振動方向の振幅をレーザードップラー振動計で測定したところ、振動振幅は 8nm程度となり、光学面の超精密加工に要求される lOnm以下の刃先位置変動をほぼ満たすことができた。

[0141] さらに、図 12に示す加工装置 10 (超精密加工機）に上記実施例の切削用振動体 8 2を備える振動切削ユニット 20を用いて旋削を実施した。なお、本実施例では、ブレーズ構造を加工することから、旋回軸に関する第 2可動部 36を動作させず、水平回転軸 RAのまわりと XZの 2軸とによる加工を行った。被力卩ェ体 (被カ卩ェ物）であるヮーク Wの材料には、ノインダレスタングステン合金を使用した。目的とする光学面は、ブレーズ状の回折溝を有する形状であり、ブレーズ段差量が 2 m程度である。切削に使用する加工用チップ 23aすなわちダイヤモンド工具は、先端頂角が 30° に尖った剣先バイトである。切れ刃のすくい面 S1の先端円弧半径は 1. O /z mで、逃げ角 γ = 5° であり、すくい面 SIが切り込み点においてなす角度は 25° である。この時の加工用チップ 23aによる切り込み量は 1 μ mである。本振動切削において、切削工具 23すなわち加工用チップ 23aは、軸方向及び縦橈み方向のそれぞれに振動し、切削工具 23の刃先は、円運動もしくは楕円運動を行う。その結果、すくい面 S1ですくい上げるように切削するため、通常の振動切削ではない加工に比べ、延性モード切削であっても切込量を数倍大きくとることができる。また、本実施例のようにブレーズ構造を形成する際、見込み角が 70° といった大きな箇所を加工すると、軸振動方向と工具が接触する光学面との成す角も 70° くらいとなり、横橈み振動方向から振動切削の周波数と同じ周波数の外力を受けることとなる。しかしながら、本実施例の場合、切削用振動体 82の横橈み振動の腹の位置を、切削工具 23先端の近傍である切削用振動体 82の固定部 21aから大きく外すことができる。その結果、従来横橈み振動により光学面の見込み角が大きな箇所で刃先位置が変動してしまい、ワーク W に形成されるブレーズ形状が大きく崩れてヽたものが、ブレーズのエッジ部にダレや力エリのない狙い通りのブレーズをカ卩ェすることができた。また、加工表面粗さも SE

M観察において鏡面となり、目標とする設計形状通りのブレーズ形状を得ることができた。

[0142] 〔第 6実施例〕

本実施例では、切削用振動体 82の横橈み振動を積極的に減少させる手段として、振動切削ユニット 20を構成する振動体組立体 120を製作する際、切削用振動体 82 と、軸方向振動子 83や橈み振動子 84の取り付け誤差を 5分以内としている。

[0143] 軸方向振動子 83の取り付けに際しては、切削用振動体 82の根元側端面である軸方向振動子 83の取り付け面を研削により仕上げ、軸方向振動子 83側の取り付け面も同様に研削により仕上げることで、取り付け精度を向上させ、切削用振動体 82に設定している軸方向振動の方向と、切削用振動体 82に接合される軸方向振動子 83との振動方向の傾きを 2分以内とした。次に、縦橈み振動用の橈み振動子 84を切削用振動体 82の側面に取り付ける際、切削用振動体 82に設定している縦振動方向と、橈み振動子 84によって与えられる縦橈み振動の振動方向とが傾かないようにするため、図 19に示すように、切削用振動体 82の側面に設けた取り付け面、すなわち橈み振動子 84の取り付け位置に予めマーキング MA1をし、橈み振動子 84の上面において左右対称となる中心線上にもマーキング MA2を施した。そして、マーキング MA 1, MA2同士の位置が一致するように、縦橈み振動用の橈み振動子 84を取り付け位置、つまり縦橈み振動の腹位置に取り付けた。

[0144] 以上のようにして作製した振動体組立体 120について、切削工具 23の刃先位置での横橈み振動方向の振幅をレーザードップラー振動計で測定したところ、振動振幅は lOnm程度となり、光学面の超精密加工に要求される lOnm以下の刃先位置変動を満たすものとなった。

[0145] さらに、本実施例の振動体組立体 120を備える振動切削ユニット 20を組み込んだ図 12に示す加工装置 10 (超精密加工機)等を用いて旋削を実施した。なお、本実施例では、実施例の効果を検証するため、旋回軸に関する第 2可動部 36を動作させず、水平回転軸 RAのまわりと XZの 2軸とによる加工を行った。被力卩ェ体 (被カ卩ェ物）であるワーク Wの材料には、タンガロイ社のマイクロアロイ F (HV1850)を使用した。目的とする光学面は、非球面光学面形状になっており、近似 R凹が 0. 9mm程度で、中心曲率半径が 1. 33mmで、最大見込み角が 65° という小さく深い凹光学面である。

[0146] ワーク Wにおいて、光学面となる面は、予め放電カ卩ェにて凹球面に加工し、さらに軸分解能が lOOnm程度の汎用的な高精度研削加工機を用いて、近似球面形状から非球面形状への粗取り加工を行った。この粗取り研削加工では、電着砥石を使用し、形状補正を繰り返しながら、形状精度 1 μ m程度まで短時間で追い込み、非球面形状に仕上げた。次に、本実施例の切削用振動体 82を備える図 12の加工装置 10 ( 超精密加工機)を用いて切削仕上げ加工を行った。切削仕上げ加工に使用する加ェ用チップ 23aすなわちダイヤモンド工具は、先端すくい面 S1の開き角が 30° で先端が円弧形状に形成された Rバイトである。切れ刃のすくい面 S1の先端円弧半径は 1. Ommで、逃げ角 γ = 5° であり、すくい面 S1が切り込み点においてなす角度は — 25° である。この時の加工用チップ 23aによる切り込み量は 2 μ mである。また、切削加工に際して、加工光学面を有するワーク Wを取り付けた第 1可動部 35による主軸すなわち水平回転軸 RAまわりの回転数は 340rpmであり、送り速度は 0. 2mm/ mimであつ 7こ。

[0147] 切削加工後、 WYKO社製の表面粗さ測定器 HD3300を使用して光学面の表面粗さを測定した。結果は、加工面の表面粗さが 3. 2nmRaであり、実用十分な光学鏡面が得られた。加工面の形状誤差は、松下電器産業製の三次元形状測定器 UA3P で測定し、 1回目の加工で lOOnmPV程度となった。その形状誤差を補正するような加工プログラムを作成し、補正力卩ェを行ったところ、形状誤差 50nmPVという結果が得られた。従来このような高精度の加工形状は、旋回軸を用いて、加工用チップ 23a 先端に対応する加工点の加工形状の法線方向と、振動体組立体 120の軸振動方向すなわち工具軸 AXとをほぼ一致させるような、シングルポイントでの加工でしか実現できな力つたが、本実施例により加工用チップ 23aの刃先位置に関して横橈み振動方向の位置変動を抑えることができ、見込み角の大きな加工点でも設定どおりの切り込みを与えることができ、加工プログラムどおりの形状を創製することができた。また、このようにしてワーク Wから得た光学素子用形成型金型を用いてガラスを成型した。これにより、環境変化に強く色収差補正が可能なガラス光学素子が得られた。

[0148] 以上、実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、振動切削ユニット 20において、固定部 21aの形状や、切削工具 23の取付方法は適宜変更することができる。

[0149] また、上記実施形態では、一組の振動体 82, 85を 4つの保持部材 82b, 82c, 85b , 85cで支持している力一組の振動体 82, 85を 2つの保持部材 82b, 85bで支持することも可能である。さらに、いずれんかの振動体 82, 85に節部分が 2箇所以上形成される場合、これらの節部分のいずれか 1箇所以上に上記保持部材 82b, 82c, 8 5b, 85cと同様の保持部材を設けてケース部材 86内に固定することができる。 [0150] また、振動切削ユニット 20において、振動切削ユニット 20があまり加熱されない場合、切削用振動体 82の寸法変化を気にしなくても良くなるので、加圧乾燥空気の供給は不要である。また、図 12のガス供給装置 60において、空気ではなぐオイルその他の潤滑要素等をミストイ匕した溶媒や粒子として添加したガス状流体や、窒素ガス等の不活性ガス等を用いることができる。

[0151] また、振動体組立体 20を構成する振動体 82〜682は、これまでの実施形態のように 1つである必要はなぐまた、このような振動体を励振する振動子は、複数または複数対あってもよい。

Claims

請求の範囲

[1] 振動切削用の切削工具を固定するための固定部と、当該固定部に固定された切削工具に対して橈み振動と軸方向振動とを伝達するための振動体本体を有し、前記振動体本体に形成される前記橈み振動に関する節のうち前記固定部に最も近い節が位置する最近節位置における前記振動体本体の軸方向に垂直な断面と、固定された前記切削工具の前記最近節位置に最も近い端部が位置する切削工具後端部位置における前記振動体本体の軸方向に垂直な断面との間の部分である支持基部領域における前記振動体本体の軸方向に垂直な断面形状につ 1、て、前記振動体本体の所定の橈み振動方向に垂直な方向における長さが、前記所定の橈み振動方向における長さよりも大きいことを特徴とする切削用振動体。

[2] 前記所定の橈み振動方向に垂直な方向における長さは、前記所定の橈み振動方向における長さの 1. 1倍以上で 10倍以下であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の切削用振動体。

[3] 前記支持基部領域において、前記所定の橈み振動方向に垂直な方向における長さと、前記所定の橈み振動方向における長さとの少なくとも一方が前記最近節位置から前記固定部側に向かって減少することを特徴とする請求の範囲第 1項および請求の範囲第 2項のいずれか一項に記載の切削用振動体。

[4] 前記支持基部領域における前記軸方向に垂直な断面形状の輪郭は、楕円であることを特徴とする請求の範囲第 1項力請求の範囲第 3項のいずれか一項に記載の切削用振動体。

[5] 前記支持基部領域における前記軸方向に垂直な断面形状の輪郭は、少なくとも 1 つの直線部分を有することを特徴とする請求の範囲第 1項力請求の範囲第 3項のいずれか一項に記載の切削用振動体。

[6] 振動切削用の切削工具を固定するための固定部と、当該固定部に固定された切削工具に対して橈み振動と軸方向振動とを伝達するための振動体本体を有し、前記振動体本体の所定の橈み振動方向に沿った縦橈み振動の共振周波数と、前記所定の橈み振動方向に垂直な横橈み振動の共振周波数とが異なることを特徴とする切削用振動体。

[7] 振動切削用の切削工具を固定するための固定部と、当該固定部に固定された切削工具に対して橈み振動と軸方向振動とを伝達するための振動体本体を有し、前記振動体本体の所定の橈み振動方向に沿った縦橈み振動の腹は、少なくとも前記固定部又はその近傍に形成され、前記所定の橈み振動方向に垂直な横橈み振動の腹は、前記固定部と当該固定部の近傍とを除いた部分に形成されることを特徴とする切削用振動体。

[8] 前記振動体本体が振動する際の橈み振動又は軸方向振動に関する振動の節位置の少なくとも 1つに対応する節部分に対して一体的に形成された保持部材をさらに備えることを特徴とする請求の範囲第 1項力請求の範囲第 7項のいずれか一項に記載の切削用振動体。

[9] 前記保持部材は前記節部分から前記振動体本体の所定の橈み振動方向に垂直な方向に延在することを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の切削用振動体。

[10] 前記振動体本体に振動を与えることによって当該振動体本体を介して前記切削ェ具を振動させる振動源をさらに備えることを特徴とする請求の範囲第 1項力請求の範囲第 9項のいずれか一項に記載の切削用振動体。

[11] 前記振動源は、前記振動体本体に軸方向振動を与える軸方向振動源を有し、当該軸方向振動源は、当該軸方向振動源による振動方向と前記振動体本体の前記軸方向とが 5分以内の傾き角度誤差に設定されていることを特徴とする請求の範囲第 1 0項に記載の切削用振動体。

[12] 前記振動源は、前記振動体本体に橈み振動を与える橈み振動源を有し、当該橈み振動源は、当該橈み振動源による振動方向と前記振動体本体の前記所定の橈み振動方向とが 5分以内の傾き角度誤差となるように取り付けられていることを特徴とする請求の範囲第 10項および請求の範囲第 11項のいずれか一項に記載の切削用振動体。

[13] 請求の範囲第 1項力も請求の範囲第 12項のいずれか一項に記載の切削用振動体と、前記切削用振動体を動作させつつ変位させる駆動装置と、を備える加工装置。

[14] 請求の範囲第 1項力も請求の範囲第 12項のいずれか一項に記載の切削用振動体を用いて加工創製された、光学素子の光学面を成形するための転写光学面を有する成形金型。

請求の範囲第 1項力も請求の範囲第 12項のいずれか一項に記載の切削用振動体を用いて加工創製された光学素子。