JPH0643019B2 - 振動加工方法 - Google Patents
振動加工方法Info
- Publication number
- JPH0643019B2 JPH0643019B2 JP60239992A JP23999285A JPH0643019B2 JP H0643019 B2 JPH0643019 B2 JP H0643019B2 JP 60239992 A JP60239992 A JP 60239992A JP 23999285 A JP23999285 A JP 23999285A JP H0643019 B2 JPH0643019 B2 JP H0643019B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tool
- machining
- vibration
- laminated
- frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
- B24B1/04—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes subjecting the grinding or polishing tools, the abrading or polishing medium or work to vibration, e.g. grinding with ultrasonic frequency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電歪振動子を駆動して上下方向に振動する工
具を工作物表面に押しあて工作物を加工する振動加工方
法に関する。
具を工作物表面に押しあて工作物を加工する振動加工方
法に関する。
〔従来の技術〕 この種の振動加工方法としては、一般に超音波加工が知
られている。超音波加工は振動子を結合した振幅拡大ホ
ーンに工具を取りつけ、全体として縦振動共振を行わせ
つつ、工具を工作物に押しつける加工法であり、穴あけ
加工や、切断、研磨、彫刻、ねじ切り等を行うのに使用
されている。
られている。超音波加工は振動子を結合した振幅拡大ホ
ーンに工具を取りつけ、全体として縦振動共振を行わせ
つつ、工具を工作物に押しつける加工法であり、穴あけ
加工や、切断、研磨、彫刻、ねじ切り等を行うのに使用
されている。
しかしながら、超音波加工は工具の交換性に厳しい制約
を受けるという欠点がある。その理由は、前述のとおり
超音波加工が振動子を結合したホーンを取りつけ、全体
として共振を行わせるものであり、このような共振を得
るためには工具をその密度および縦弾性係数により決定
される形状および長さにしなければならず、したがっ
て、共振周波数以外の異なる形状、長さの工具に交換す
ると共振が得られず加工が行えないからである。
を受けるという欠点がある。その理由は、前述のとおり
超音波加工が振動子を結合したホーンを取りつけ、全体
として共振を行わせるものであり、このような共振を得
るためには工具をその密度および縦弾性係数により決定
される形状および長さにしなければならず、したがっ
て、共振周波数以外の異なる形状、長さの工具に交換す
ると共振が得られず加工が行えないからである。
このような理由から、超音波加工では限られた僅かな種
類の工具しか使用できず、工作物が、例えば金型のよう
に複雑な形状の場合、その形状の各部に対応できる多様
な工具の使用が困難であり、そのため、現在まで問題は
解決されないまま、数少ない工具で比較的単純な形状の
工具物を加工するに過ぎなかった。
類の工具しか使用できず、工作物が、例えば金型のよう
に複雑な形状の場合、その形状の各部に対応できる多様
な工具の使用が困難であり、そのため、現在まで問題は
解決されないまま、数少ない工具で比較的単純な形状の
工具物を加工するに過ぎなかった。
したがって、本発明の目的は上述の欠点を除去し、工作
物の性質および加工目的に応じて種々な工具を採用でき
る振動加工方法を提供することである。
物の性質および加工目的に応じて種々な工具を採用でき
る振動加工方法を提供することである。
本発明は、複数の圧電体を積層して各圧電体の振幅の総
和として変位を取り出す積層型電歪振動子に継手を一体
に結合した振動系とその継手にねじ締めつけにより交換
自在に結合した工具を具備した振動加工手段を用い、前
記振動系をその固有振動数未満の駆動周波数で駆動しつ
つ、工具を上下方向に振動させ、この工具を工作物表面
に押しあてることにより工作物の加工を行うことを特徴
とする振動加工方法に係わるものである。
和として変位を取り出す積層型電歪振動子に継手を一体
に結合した振動系とその継手にねじ締めつけにより交換
自在に結合した工具を具備した振動加工手段を用い、前
記振動系をその固有振動数未満の駆動周波数で駆動しつ
つ、工具を上下方向に振動させ、この工具を工作物表面
に押しあてることにより工作物の加工を行うことを特徴
とする振動加工方法に係わるものである。
このようにして加工を行えば、振動系をその固有振動数
未満の駆動周波数で駆動して振動系と工具を全体として
共振させないようにしたものであるから、異なる形状、
長さの工具を電歪振動子の出力に応じて広範囲に交換す
ることができる。
未満の駆動周波数で駆動して振動系と工具を全体として
共振させないようにしたものであるから、異なる形状、
長さの工具を電歪振動子の出力に応じて広範囲に交換す
ることができる。
本発明おいて、電歪振動子として積層型のものを用いる
ことが、高い振動数と大きな振幅が得られ、これにより
負荷が軽減されて加工速度を速めることができ、また、
負荷により振幅が減衰せず、さらに、負荷変動にかかわ
らず一定の振幅が得られるので有利である。これらは、
積層型圧電変位素子が複数に圧電体を積層して各圧電体
の振幅の総和として変位を取り出す構造をとることによ
る効果である。
ことが、高い振動数と大きな振幅が得られ、これにより
負荷が軽減されて加工速度を速めることができ、また、
負荷により振幅が減衰せず、さらに、負荷変動にかかわ
らず一定の振幅が得られるので有利である。これらは、
積層型圧電変位素子が複数に圧電体を積層して各圧電体
の振幅の総和として変位を取り出す構造をとることによ
る効果である。
次に、本発明の実施例を述べる。
本振動加工方法に用いる工具は工作物の性質および加工
目的に応じて砥石、ヤスリ、ナイフ、ラツプ棒等種々な
形の工具を採用するものであるが、例えば第１図に示す
ようなシヤンクつき砥石を代表的に挙げて以下説明す
る。工具１はねじ締めつけにより交換自在に継手２に結
合され、継手２は電歪振動子３に一体に結合され、電歪
振動子３はその一端が手持ち用の筒状保護カバー４の内
底部に結合され、保護カバー４の先端に設けられた小孔
５がそこを挿通する継手２の案内となっており、継手２
と電歪振動子３とが振動系６を構成している。７は電歪
振動子３に駆動周波数を付与する発振器である。
目的に応じて砥石、ヤスリ、ナイフ、ラツプ棒等種々な
形の工具を採用するものであるが、例えば第１図に示す
ようなシヤンクつき砥石を代表的に挙げて以下説明す
る。工具１はねじ締めつけにより交換自在に継手２に結
合され、継手２は電歪振動子３に一体に結合され、電歪
振動子３はその一端が手持ち用の筒状保護カバー４の内
底部に結合され、保護カバー４の先端に設けられた小孔
５がそこを挿通する継手２の案内となっており、継手２
と電歪振動子３とが振動系６を構成している。７は電歪
振動子３に駆動周波数を付与する発振器である。
本例においては、電歪振動子３として積層型圧電変位素
子を用い、工具１に振動数約５０〜２万Hz、好ましくは
約１千〜２万Hz、振幅約５〜５０ミクロンの振動が付与
されるようになされている。積層型圧電変位素子として
は種々なものを採用するものであるが、例えば商品名：
積層圧電アクチエータ（日本電気社製）を代表的に挙げ
ることができる。この積層型圧電変位素子に電圧：後述
Hz直流１００Ｖを付与して駆動した。
子を用い、工具１に振動数約５０〜２万Hz、好ましくは
約１千〜２万Hz、振幅約５〜５０ミクロンの振動が付与
されるようになされている。積層型圧電変位素子として
は種々なものを採用するものであるが、例えば商品名：
積層圧電アクチエータ（日本電気社製）を代表的に挙げ
ることができる。この積層型圧電変位素子に電圧：後述
Hz直流１００Ｖを付与して駆動した。
この駆動は振動系６の固有振動数未満の駆動周波数でな
す。振動系６の固有振動数は工具１を外した振動系６の
全体を軸方向に軽く叩いて生ずる微小変位の周波数を測
定することにより求めることができる。こうして求めた
駆動系６の固有振動数３０ＫHzであった。
す。振動系６の固有振動数は工具１を外した振動系６の
全体を軸方向に軽く叩いて生ずる微小変位の周波数を測
定することにより求めることができる。こうして求めた
駆動系６の固有振動数３０ＫHzであった。
そして、積層型圧電変位素子の変位動作により重量５ｇ
の工具１を上下方向に振動させた。駆動周波数が異なる
周波数のときのそれぞれの振動を第２図に示す。第２図
に示すごとく、駆動周波数が５０、１００、３００、５
００および１０００Hzのときそれぞれの振幅は３０、３
０、２９、２８および２５ミクロンであった。このよう
に駆動周波数を変化させても工具１はいずれも駆動周波
数に良く追従して振動し、工具１の振動にさほどの変化
はなかった。
の工具１を上下方向に振動させた。駆動周波数が異なる
周波数のときのそれぞれの振動を第２図に示す。第２図
に示すごとく、駆動周波数が５０、１００、３００、５
００および１０００Hzのときそれぞれの振幅は３０、３
０、２９、２８および２５ミクロンであった。このよう
に駆動周波数を変化させても工具１はいずれも駆動周波
数に良く追従して振動し、工具１の振動にさほどの変化
はなかった。
次に、異なる形状および長さで定まる種々の重量の工具
を交換し、振動系６を電圧：１０００Hz直流１３０Ｖで
駆動した。工具が異なる重量のときのそれぞれの振動を
第３図に示す。第３図に示す。第３図に示すごとく、工
具重量が５、２０、３５および５０ｇのときそれぞれの
振幅は３０、２７、２５および２３ミクロンであった。
このように工具重量が変化しても、いずれの工具１も付
与した駆動周波数に良く追従して振動し、実用に供にす
るのに十分な振幅が得られた。そうして、第１図に示す
ごとく、工具１を工作物表面８に押しあて工作物の加工
を行ったところ、いずれの場合も満足のいく加工速度で
工作物の加工を行うことができた。
を交換し、振動系６を電圧：１０００Hz直流１３０Ｖで
駆動した。工具が異なる重量のときのそれぞれの振動を
第３図に示す。第３図に示す。第３図に示すごとく、工
具重量が５、２０、３５および５０ｇのときそれぞれの
振幅は３０、２７、２５および２３ミクロンであった。
このように工具重量が変化しても、いずれの工具１も付
与した駆動周波数に良く追従して振動し、実用に供にす
るのに十分な振幅が得られた。そうして、第１図に示す
ごとく、工具１を工作物表面８に押しあて工作物の加工
を行ったところ、いずれの場合も満足のいく加工速度で
工作物の加工を行うことができた。
なお、振動系６の固有振動数と一致する駆動周波数を付
与して駆動した場合は、振動系６と工具１のそれぞれの
固有振動数が等しいのだけが共振して振動するために、
振動系６の固有振動数と異なる固有振動数の工具１は振
動させることができなかった。しかしながら、上述の例
によれば、振動系をその固有振動数未満の駆動周波数で
駆動しているので、工具の長さや形状に制約がなく、積
層型圧電変位素子の出力に応じた範囲であれば広範囲な
工具が使用できることになる。
与して駆動した場合は、振動系６と工具１のそれぞれの
固有振動数が等しいのだけが共振して振動するために、
振動系６の固有振動数と異なる固有振動数の工具１は振
動させることができなかった。しかしながら、上述の例
によれば、振動系をその固有振動数未満の駆動周波数で
駆動しているので、工具の長さや形状に制約がなく、積
層型圧電変位素子の出力に応じた範囲であれば広範囲な
工具が使用できることになる。
本発明によれば、振動系をその固有振動数未満の駆動周
波数で駆動して振動系と工具を全体として共振させない
ようにしたものであるから、異なる形状、長さの工具を
広範囲に交換することができる。また、電歪振動子に結
合した継手にねじ締めつけにより工具を結合することに
より電歪振動子の変位を直接工具の変位とすることがで
きるため、エネルギーの伝達効率が良好となる。さら
に、電歪振動子が複数の圧電体を積層して各圧電体の振
幅の総和として変位を取り出す積層型であるため、高い
振動数と大きな振幅が得られ、これにより負荷が軽減さ
れて加工速度を速めることができ、また、負荷により振
幅が減衰せず、さらに、負荷変動にかかわらず一定の振
幅が得られる。
波数で駆動して振動系と工具を全体として共振させない
ようにしたものであるから、異なる形状、長さの工具を
広範囲に交換することができる。また、電歪振動子に結
合した継手にねじ締めつけにより工具を結合することに
より電歪振動子の変位を直接工具の変位とすることがで
きるため、エネルギーの伝達効率が良好となる。さら
に、電歪振動子が複数の圧電体を積層して各圧電体の振
幅の総和として変位を取り出す積層型であるため、高い
振動数と大きな振幅が得られ、これにより負荷が軽減さ
れて加工速度を速めることができ、また、負荷により振
幅が減衰せず、さらに、負荷変動にかかわらず一定の振
幅が得られる。
第１図は本発明方法に使用する振動加工手段の縦断面
図、第２図は振幅と駆動周波との関係を示す図、第３図
は振幅と工具重量の関係を示す図である。 また図面に用いられている符号において、１は工具、２
は継手、３は電歪振動子、４は保護カバー、５は小孔、
６は振動系、７は発振器、８は工作物表面である。
図、第２図は振幅と駆動周波との関係を示す図、第３図
は振幅と工具重量の関係を示す図である。 また図面に用いられている符号において、１は工具、２
は継手、３は電歪振動子、４は保護カバー、５は小孔、
６は振動系、７は発振器、８は工作物表面である。
Claims (1)
- 【請求項１】複数の圧電体を積層して各圧電体の振幅の
総和として変位を取り出す積層型電歪振動子に継手を一
体に結合した振動系と、その継手にねじ締めつけにより
交換自在に結合した工具を具備した振動加工手段を用
い、前記振動系をその固有振動数未満の駆動周波数で駆
動しつつ、工具を上下方向に振動させ、この工具を工作
物表面に押しあてることにより工作物の加工を行うこと
を特徴とする振動加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60239992A JPH0643019B2 (ja) | 1985-10-25 | 1985-10-25 | 振動加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60239992A JPH0643019B2 (ja) | 1985-10-25 | 1985-10-25 | 振動加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6299062A JPS6299062A (ja) | 1987-05-08 |
| JPH0643019B2 true JPH0643019B2 (ja) | 1994-06-08 |
Family
ID=17052860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60239992A Expired - Lifetime JPH0643019B2 (ja) | 1985-10-25 | 1985-10-25 | 振動加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0643019B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08153682A (ja) * | 1994-11-29 | 1996-06-11 | Nec Corp | プラズマｃｖｄ装置 |
| DE102012219254B4 (de) * | 2012-10-22 | 2015-01-29 | Sauer Ultrasonic Gmbh | Versorgungsschaltung, Versorgungssystem, Werkzeugaktor, Werkzeug |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS501875A (ja) * | 1973-05-11 | 1975-01-09 | ||
| JPS54113592A (en) * | 1978-02-23 | 1979-09-05 | Nippon Denshi Kogyo Kk | Ultrasonic wave vibration tool |
-
1985
- 1985-10-25 JP JP60239992A patent/JPH0643019B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6299062A (ja) | 1987-05-08 |
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