JPH01234145A - 超音波加工方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ファインセラミックス等の加工に用いられ
る超音波砥粒加工、るるいは硬質材料等の加工に用いら
れる放電加工法に係る超音波加工法に関するものでるる
。

〔従来の技術〕

従来の超音波振動を応用した砥粒加工も放電加工も、加
工液は常温、大気圧のもとで使用していた。そのために
、超音波振動の振幅を大きくして加工能率を向上しよう
とすると、キャビテーション（真空状態の空洞の泡）を
発生し粒状が連鎖した蝕刻を生じ、加工積度や仕上面め
らさを低下させる傾向が多かっ、た。

この理由は、超音波振動が液体中で行なわれる場合に、
振動工具の急速な上下動が行なわれると、工具の動作に
液体が追随して流動しようとする。

流動速度が早くなると液体中に圧力差を生じ、流速の高
いところの圧力が低下してくる。（べμヌイの法則） 超哲波振ＰＩｈは通常２０　ＫＨｚ程度が使用式れる。

この場合の振幅を８０μｍ（両扱幅）とすると、４５０
　Ｘ　１０”ｒＳ’４！ｌ［の著るしく大きな加速度が
最大振幅点に生じ、ポンプや真列とは比較にならない程
大きいキャビテーションを生ずる。

キャビテーションによる真空空洞が、つぶれる時に大き
な吸出し力を生じ、超音波洗滌などの効果も生ずるが、
加工においては、弱くて脆い結晶粒などを粒界から吸出
し、結局、虫が食ったようなあばた面を作るものである
。

従来は、これに対し、振幅を小さくして加工速度を下げ
るか、あるいは止むを得ざるものとしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

このようにキャビチーＶＷンを生ずれば、超音波加工で
は、半焼結体の加工のように強度の弱いものに蝕刻ｔ−
多く生ずる。

超音波放電加工では、微細加工面が高能率で美麗な加工
面となるけれども、キャビテーションを発生した点にア
ーク痕を発生しゃ−ｒく火用化を１またけていた。

この発明は振動工具の振幅を下げることなく、加工速度
等を犠牲とぜずに、キャビテーションの発生を防止しよ
うとするａｔ波加工法ヲ得ることを目的とする。

〔課題を解決する友めの手段〕

この発明は、超音波砥粒加工においても、Ｅｉ行板波放
電加工おいても、加工液体が加工時に気体を発生しうる
ようにしたものである。すなわち、あらかじめ、水など
にとけやすい炭酸ガスを吸蔵させたり、化学反応によっ
てガスを発生させたりするものである６また電解反応に
よりてガスを発生させる方法である。

さらに加工液を加熱し沸点近く１で保ち、ガス（蒸汽）
を発生器せる方法でおる。

〔作用〕

この発明における、加工中にガスを発生させると云うこ
との意味は、キャビテーク１ンによΣ真空、伏態の空洞
化による蝕刻圧力を小さくすることができる。すなわち
負圧によりて生じた真空状態空洞がつぶれようとする時
に大きな圧力を生ずるが、液中にガス化しやすい物質を
混合するか、液体自体をガス化しやすくして２けば、真
空を作ろうとしても大気圧に近いガスの発生によって、
キャビチーＶＩＩンによる蝕ｘｔ＋ｔｔ殆んど消失する
。

〔発明の実施例〕

以ド、この発明の一実施例を図について説明する。第１
１は超音波加工装置の構成図でるり、振動工具（１）が
被加工物（２）に対し加工台（８）を介し油圧装置（８
）により押付けられ、信号発生器（９）、超音波発儀器
（１０）により駆動ΔれたＭＡ肯波倣劫子（４）の振動
が発生し、砥粒ポンプ（５）によって砥粒が加工個所に
供給されて加工が行なわれる。ＸＹテープμ（６）、Ｎ
Ｃ装置（７）は、加工位置の移動ヤ揺動の九めに使用さ
ｎる。これが従来の超音波加工装置でるる。

この発明の１つの実施例として、帆粒と加工液との混合
物を、電気ヒーター（１２）で加熱する装置がついてい
る。これによって砥粒と加工液と孜８ｉ点近く１で加熱
された上で、ホース（１υを辿し極間に供給され、加工
中のキャビテーション防１１Ｊ（はかられる。

第２図は、電気分解作用により、振動工具から水素ガス
を発生器ぜるようにした超音波加工装置の構成図で８る
。

Ｗニガを次に示す。

被加工材；アルミナセラミックスの仮焼結体（Ａ［２０
コ粉体を１８００℃で焼結）〔即見全Ｍ、結（１６００
℃）にくらべ、硬度は叱いが加工速度は数１０倍早い。

収権量を見込んで加工した後、完全焼結を行なう。

加工液；水とグリンカーボランダム（２２０番）を４０
　ｆ／ｌ程度に混合 液　温；常温の場合　めけた状の粒状面が発生加熱湘騰
水を使用した場合には、めは 丸面は消え、正常な加工１１となっている。

他の刃施例として、第１図の′ＩＩＬ５Ｘヒーターαす
。

電源（１８）の代りに、尿酸水（尿酸ガス′Ｉ！−妃和
させたもの）１ｉ−砥粒と底台して使用したところ、沸
騰と同様の有効な結果を得た。

また、ｈ炭酸ソーダ等の炭酸塩とｗｔ（この場合は酒石
酸）とｔ恵量比１：０．２の比に混合したものを水にａ
３＋ａａぜて使用したところ、沸騰と同様の効果がめっ
た◎ 工具！極を陰極とし、加工槽の中に陽極となる鉄板を入
れ、これに直流電源をつなぎ、加工液に硝酸ソーダを混
合して電解質として辿１とし、七の状態で超音波加工を
行ったところ、沸騰水と同様の結果を得た。（第２図）
　（１４）は陽極側電極、（１５）は陰極側接合点、（
１６）は直流電源である。

なお、空気の混入でも効果はあるが溶解量が小さい。

超音波ｔ−シＦ用した放電加工に対して、この発明を適
用した実施例を述べる。

第３図は通常の放電加工電源回路と電極と被加工物との
関係を示す構成図でろる。

（２）は被加工物、（１８）は直流電源、（１７）は電
極、（１８）は油圧サーボ、（１９）は電気抵抗、史ω
はトランジスタ、（２１）は電源制御回路である。

超音波を併用した放電加工機は第４図に示すような構造
で、第８図の電極（１７）のところに取付けられる。

第４図において、（２）は被加工物、（１７）は電極、
（２のは放電加工機主軸、Ｇ＠は支柱、Ｃ旬は超音波微
動子、（２っけ振幅拡大ホーン、Ｃｅは固定プレート、
（２７）は固定リング、Ｑ８）はペースプレート、■９
）は電極固定ナツトである。

超音波微動を用いて放電加工を行なうと、第５図の如く
に、電流がＩｐ＝ＩＡ、’？ｐ＝２μｓと最良の仕上面
あらでのもとで、超音波振幅±１μｍ（最大２μｍ）で
も通常の約２倍の加工１１Ａ度となり振幅±１１μｍで
は約６倍の加工速度となる。

しかし、振幅を大きくする程、キャビテーションに基づ
く、蝕刻を生じ、面積が大きくなる程、この傾向は奢る
しい。この理由は、キャビテーション発生部は、吸出作
用が大きく、かつ絶縁ｍ＜％覧が少いためである。そこ
で、加工液を加熱し１００℃程度にしたところ蝕刻痕は
消えた。炭酸ガスを極間近くで液中に拡散させても効果
がめる。

水性加工液の場合には、炭酸水や化学反応の利用が可能
でめる◎ 〔発明の効果〕 以上のようにこの発明によｎば、超哲＆＊勤を併用する
砥粒加工や放電加工において、加工液を加熱または、気
体をあらかじめ加工液に吸蔵嘔ぜたため、加工時に気体
を発生しやすくし、これによってキャビテーション発生
による加工面の劣化を防止したので、高品位のＷ工が本
加工効率のもとに得られるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は、この発明の一冥施による超音波加工
方法を説明するためのもので、第１図は超音波加工装置
の構成図、第２図は電気分解作用により、振動工具から
水素ガスを発生させようとした超音波加工装置の構成図
、第８図は放電加エト′ランジスタ電源回路の構成図、
第４図は放電加工電源回路と被加工物との関係を示す構
成図、第５図は超音波微動を用いて放電加工を行なった
加工時間と加工深さとの関係を示すグラフ図である。 図において、（１）は振動工具、（２）は被加工物、（
８）は は加工台、（４）ｅ超音波振動子、（５）は砥粒ポンプ
、（６）ｄＸ−’ｉグチ−ｗ、（７）ｆｌ　Ｎ　Ｃ装置
ｋ、（８）ｔｌｌ圧装置、（９）は信号発生器、（１の
は超音波微動子、（１１）はホース、（１２）は電気ヒ
ーター、（１３）は電源、（１４）は陽極９１１１を極
、（１０は陰極側接合点、（１６）は直流電源、（卸は
超音波微動子、Ｇ２５）は振幅拡大ホーンである。 なお、図中、同一符号は同一、またに相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 超音波砥粒加工を行なうため、液体に砥粒を懸濁した混
   合体に、あるいは、工具に固定砥粒をもつ場合は液体に
   炭酸ガス等のガス体をあらかじめ吸蔵させるか、化学反
   応によって炭酸ガス等を発生させる物質を混合させるか
   、あるいは電解反応によって水素ガスを発生させるかに
   より加工の際のキャビテーションの発生による、加工面
   の荒れ、蝕刻を防止する超音波加工法。