JPH03234401A - 強誘電体電界変位素子の加工方法およびその装置 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） この発明は、例えば圧電セラミックス等の強誘電体電界
変位素子の加工方法およびその加工装置に関する。

（従来の技術） 被加工物を切削加工したり、研磨加工する加工技術は進
んでおり、高精度の加工が能率的に行える各種工作機械
が知られている。しかし、これら工作機械は被加工物が
金属材料を対象したちのであり、圧電セラミックス等の
強誘電体電界変位素子のように硬度が高く、加工が困難
な難切削性材料の切削加工、研磨加工の技術は遅れてい
る。

（発明が解決しようとする課題） 前述のように、従来においては、圧電セラミックス等の
強誘電体電界変位素子のように硬度が高く、加工が困難
な難切削性材料の切削加工、研磨加工には適切なものが
なく、特に高精度で微細な加工が望まれているが、研究
の段階で、実用化されていないのが実情である。

この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その
目的とするところは、圧電セラミックス等の強誘電体電
界変位素子のように硬度が高く、加工が困難な難切削性
材料の切削加工、研磨加工を高精度で、しかも微細な加
工ができる強誘電体電界変位素子の加工方法およびその
加工装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段及び作用）この発明は、前
記目的を達成するために、請求項１は、被加工物として
の強誘電体電界変位素子とこれを加工する工具を備えた
電極とを対向し、この工具によって前記強誘電体電界変
位素子を加工する際に、電極と強誘電体電界変位素子と
の間に電圧を印加し、両者間に生じる電界によって前記
強誘電体電界変位素子の加工点に局部的に微小変形させ
、この状態で加工することにある。

請求項２は、被加工物としての強誘電体電界変位素子を
固定するチャックと、このチャックに対向する工具を備
えた電極と、前記チャックと電極との間に電圧を印加し
て前記強誘電体電界変位素子に局部的に微小変形させる
電源とを具備する。

強誘電体電界変位素子と電極とを離間対向した状態で、
工具と強誘電体電界変位素子との間に電圧を印加し、両
者間に生じる電界によって前記強誘電体電界変位素子の
加工点に局部的に微小変形させ、この状態で工具により
加工し、加工後、電圧の印加を停止すると強誘電体電界
変位素子が元の形状に復帰して結果的に特殊な加工をす
る。

請求項３は、切削工具で回転する強誘電体電界変位素子
を切削加工することにあり、請求項４は、回転する研磨
工具で強誘電体電界変位素子を研磨加工することにある
。

さらに、請求項５は、電極を複数種類用意し、電極の形
状によって強誘電体電界変位素子を任意の形状に局部変
形できるようにしたことにある。

（実施例） 以下、この発明の各実施例を図面に基づいて説明する。

第１図〜第３図は第１の実施例を示すもので、被加工物
としての強誘電体電界変位素子、例えば圧電セラミック
ス、例えばＰｂ（Ｚｒ。

Ｔ　ｉ）　Ｏｓ　（Ｐ　ＺＴ）　、　Ｐ　ｂＴ　ｉ　０
３系（ＰＴ）　。

（Ｐｂ、Ｌａ）（Ｚｒ、Ｔｉ）０３　　（ＰＬＺＴ）あ
るいはＰＴＺを基にした３成分系を加工する加工装置で
ある。

１は刃物台であり、この刃物台１には電極２が固定され
、この電極２に工具としてのバイト３が固定されている
。４はスピンドルであり、このスピンドル４にはチャッ
ク５が設けられ、このチャック５によって圧電セラミッ
クス６が支持されている。前記刃物台１はチャック５に
対して進退自在であり、チャック５はスピンドル４によ
って回転自在である。また、７は電源であり、前記チャ
ック５と電極２との間に電圧を印加して両者間に生じた
電界によって圧電セラミックス６を局部的に微小変形さ
せることができるようになっている。

つぎに、前述のように構成された切削加工装置の作用に
ついて説明する。

第３図（ａ）に示すように、圧電セラミ・ソクス６をチ
ャック５に支持してスピンドル４を回転させるとともに
、バイト３を固定した刃物台１を圧電セラミックス６に
前進させると、バイト３によって圧電セラミックス６が
切削加工される。このとき、電極２を陽極、チャック５
を陰極として電源７から直流電圧を印加すると、同図（
ｂ）にボすように、電極２とチャック５との間に生じる
電界によって圧電セラミックス６が局部的に微小変形し
、この状態で、同図（ｃ）に示すように加工が行われる
。圧電セラミックス６の変形領域６ａは第２図に示すよ
うに、電極２の形状に依存し、圧電セラミックス６は電
界によって局部的に微小変形（この場合は盛上がり）し
、この変形部分がバイト３によって切削される。

切削加工が終了して電源７を切り、電極２とチャック５
との間の電界がゼロになると、第３図（ｄ）に示すよう
に、圧電セラミックス６は元の形状に復帰し、加工点は
微小変形する。このように、加工点を電極２とチャック
５との間の電圧によって生じる電界によって局部的に微
小変形させた状態で加工し、電圧（電界）をゼロにする
ことによって圧電セラミックス６を元の形状に戻し、結
果的に特殊な加工溝６ｂを圧電セラミックス６に形成で
きる。

第４図（ａ）〜・（ｃ）は第２の実施例を示すもので、
刃物台１に大きい電極８を設＋９たちのである。この電
極８にバイト３を設けてチャック５に支持された圧電セ
ラミックス６に対向し、電極８とチャック５との間に電
圧を印加すると、電極８の大きさに比例して圧電セラミ
ックス６に広い微小変形領域６ａが形成される。この状
態において圧電セラミックス６に対してバイト３を前進
して切削加工し、その後、電圧（電界）をゼロにするこ
とによって圧電セラミックス６は元の形状に戻り、結果
的に圧電セラミックス６に小さい角度の加工溝６ｂが形
成される。

第５図（ａ）〜（ｃ）は第３の実施例を示すもので、刃
物台１に小さい電極９を設けたものである。この電極９
にバイト３を設けてチャック５に支持された圧電セラミ
ックス６に対向し、電極９とチャック５との間に電圧を
印加すると、電極９の大きさに比例して圧電セラミック
ス６に狭い微ＪＪ＼変形領域６ａが形成される。この状
態において圧電セラミックス６に対してバイト３を前進
して切削加工し、その後、電圧（電界）をゼロにするこ
とによって圧電セラミックス６は元の形状に戻り、結果
的に圧電セラミックス６に大きい角度の加工溝６ｂが形
成される。

したがって、電極９の形状によって圧電セラミックス６
に対する変形領域を変化させることができるとともに、
バイト３の刃先形状と異なる加工溝６ｂを加工できる。

さらに、バイト３を電極つとすることもでき、電極９と
チャック５との間に印加する電圧の大きさを制御し、加
工条件、切込み量および溝形状に変化を持たせることも
可能である。

第６図は第４の実施例を示すもので、圧電セラミックス
６を研磨加工する研磨加工装置である。

１０は垂直状態に支持された回転軸であり、この回転軸
１０には電極を兼ねた工具としての円盤状の研磨砥石１
１が設けられでいる。１２は支持台であり、この支持台
１２には圧電セラミックス６が固定されている。

つぎに、前述のように構成された研磨加工装置の作用に
ついて説明する。

圧電セラミックス６を固定し、研磨砥石１１を回転させ
るとともに、研磨砥石１１と支持台１２との間に電圧を
印加すると、圧電セラミックス６と研磨砥石１１との間
に生じる実間によって圧電セラミックス６が局部的に微
小変形し、この状態で研磨加工が行われる。圧電セラミ
ックス６の変形領域は研磨砥石１１の形状に依存し、圧
電セラミックス６は電界によって局部的に微小変形（こ
の場合は盛上がり）し、この変形部分が研磨砥石１１に
よって研磨される。

研磨加工が終了して電源７を切り、研磨砥石１１と圧電
セラミックス６との間の電界がゼロになると、圧電セラ
ミックス６は元の形状に復帰し、研磨加工部を特殊形状
にすることができる。

第７図（ａ）〜（ｃ）は第５の実施例を示すもので、第
４の実施例と同様の圧電セラミックス６を研磨加工する
研磨加工装置であるが、回転軸１０の円盤状の研磨砥石
１１と、この研磨砥石１１より大径の円盤状の電極１３
を設けたものである。このように構成することによって
、圧電セラミックス６を固定し、研磨砥石１１を回転さ
せるとともに、研磨砥石１１と電極１３との開に電圧を
印加すると、圧電セラミックス６と電極１３との間に生
じる電界によって圧電セラミックス６が電極１３の面積
に比例して広く微小変形し、この変形領域６ａが研磨砥
石１１によって研磨される。

研磨加工が終了して電源７を切り、電極１３と圧電セラ
ミックス６との間の電界がゼロになると圧電セラミック
ス６は元の形状に復帰し、研磨加工部６ｂを特殊形状（
深い凹部）にすることができる。

第８図は第６の実施例を示すもので、第４の実施例と同
様の圧電セラミックス６を研磨加工する研磨加工装置で
あるが、回転軸１ｏの円盤状の研磨砥石１１と、この研
磨砥石１１と同径の円盤状の電極１４を設けたものであ
る。このように構成することによって、圧電セラミック
ス６を固定し研磨砥石１１を回転させるとともに、研磨
砥石１１と電極１４との間に電圧を印加すると、圧電セ
ラミックス６と電極１４との間に生じる電界によって圧
電セラミックス６が電極１４の面積に比例して微小変形
し、この変形領域６ａが研磨砥石１１によって研磨され
る。

研磨加工が終了して電源７を切り、電極１４と圧電セラ
ミックス６との間の電界がゼロになると、圧電セラミッ
クス６は元の形状に復帰し、研磨加工部６ｂを特殊形状
（ｅｔい凹部）にすることができる。

このように、研磨工具および電極の形状によって圧電セ
ラミックスに特殊な研磨加工を施すことができ、さらに
印加電圧の大きさを変化させることで加工条件（研磨圧
力、研磨量）に変化を持たせることも可能である。

なお、前記実施例においては、圧電セラミックスを切削
加工、研磨加工する場合について説明したが、圧電セラ
ミックスに限定されず、例えば、圧電単結晶（水晶、ロ
ッシェル塩）、電歪材料；ＰＭＮ・・・Ｐｂ　（Ｍｇｌ
／３　Ｎｂ２／３　）、ＰＬＺＴ・・・（Ｐｂ、Ｌａ）
（Ｚｒ、Ｔｉ）０３等の強誘電体電界変位素子加工に適
用できる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、被加工物とし
ての強誘電体電界変位素子とこれを加工する工具を備え
た電極とを対向し、この工具によって前記強誘電体電界
変位素子を加工する際に、電極と強誘電体電界変位素子
との間に電圧を印加し、両者間に生じる電界によって前
記強誘電体電界変位素子の加工点に局部的に微小変形さ
せ、この状態で加工することにより、圧電セラミックス
等の強誘電体電界変位素子のように硬度が高く、加工が
困難な難切削性材料の切削加工、研磨加工を高精度で、
しかも微細な加工ができる。さらに、電極、工具の形状
を適宜変更することによって強誘電体電界変位素子に特
殊な加工ができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はこの発明の第１の実施例を示すもので
、第１図は切削加工装置の概略的斜視図、第２図は切削
加工状態を拡大して示す側面図、第３図（ａ）〜（ｄ）
は切削加工工程を示す説明図、第４図（ａ）〜（ｃ）は
この発明の第２の実施例を示す切削加工工程の説明図、
第５図（ａ）〜（ｃ）はこの発明の第３の実施例を示す
切削加工工程の説明図、第６図はこの発明の第４の実施
例を示す研磨加工装置の概略的斜視図、第７図（ａ’）
〜（ｃ）はこの発明の第５の実施例を示す切削加工工程
の説明図、第８図（ａ）〜（Ｃ）はこの発明の第６の実
施例を示す切削加工工程の説明図である。 ２・・・電極、３・・・バイト（工具）、５・・・チャ
ック、６・・・圧電セラミックス、７・・・電源。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）被加工物としての強誘電体電界変位素子とこれを
   加工する工具を備えた電極とを対向し、この工具によっ
   て前記強誘電体電界変位素子を加工する際に、電極と強
   誘電体電界変位素子との間に電圧を印加し、前記強誘電
   体電界変位素子に局部的に微小変形させて加工すること
   を特徴とする強誘電体電界変位素子の加工方法。
2. （２）被加工物としての強誘電体電界変位素子を固定す
   るチャックと、このチャックに対向する工具を備えた電
   極と、前記チャックと電極との間に電圧を印加して前記
   強誘電体電界変位素子に局部的に微小変形させる電源と
   を具備したことを特徴とする強誘電体電界変位素子の加
   工装置。
3. （３）工具は、切削工具で、電極に支持されていること
   を特徴とする請求項第２項記載の強誘電体電界変位素子
   の加工装置。
4. （４）工具は、研磨工具で、電極に支持されていること
   を特徴とする請求項第２項記載の強誘電体電界変位素子
   の加工装置。
5. （５）電極は、強誘電体電界変位素子に対して種々の形
   態の切削または研磨を施すために、形状が異なる複数種
   類用意され、交換可能であることを特徴とする請求項第
   ２項記載の強誘電体電界変位素子の加工装置。