JPS60255301A - 角板形正方共振体共振装置 - Google Patents

角板形正方共振体共振装置

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JPS60255301A
JPS60255301A JP59110487A JP11048784A JPS60255301A JP S60255301 A JPS60255301 A JP S60255301A JP 59110487 A JP59110487 A JP 59110487A JP 11048784 A JP11048784 A JP 11048784A JP S60255301 A JPS60255301 A JP S60255301A
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square resonator
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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】 発明の技術分野 本発明は、超音波振動するバイトによって切削加工する
旋盤、平削盤、形削盤等の工作機械への利用に適した角
板形正方共振体共振装置に関するものである。
技術的背景およびその問題点 従来、たとえば旋盤における刃物台に固定されたバイト
を切削方向に超音波振動させると、被加工物にかかる切
削抵抗が著しく減少し、これにより、びびりなどの異常
振動がなくなり、被加工物の真円度や表面あらさなどの
加工精度が良好になるとともに工具の寿命が延び、また
、難削材の加工が容易になるなどの利点があることが知
られている。そして、被加工物の切削速度をＶとし、振
動するバイトの周波数をｆとし、その振幅をａとしたと
き、ｖ　＜　２πｆａなる条件を満足することによりそ
の効果が表われる。
ここで、第８図に基いて代表的な縦形振動系振動子を利
用した曲げ振動バイトホルダーによる切削方法を説明す
る。まず、刃物台１に押え板２と締付ボルト３と締付治
具４とにより曲げ振動バイトホルダー５が支持されてい
る。このとき、締付金具４は曲げ振動バイトホルダー５
のノード部分に位置する。そして、曲げ振動バイトホル
ダー５の先端には、被加工物６に臨む工具としてのバイ
ト７が固着され、かつ、曲げ振動バイトホルダー５の一
点鎖線で示す振動姿態のループ上に縦形振動子８と振幅
拡大ホーン９とが接合されている。
このような構成において、縦形振動子８を駆動すると図
示の一点鎖線の如く曲げ振動バイトホルダー５が振動す
るためにバイト７の先端は切削方向に超音波振動し、前
述のように振動切削効果を発揮する。
このような構造のものは、縦形振動子８をバイ１−から
離れた位置に取付けることができるために通常の旋盤に
容易に取付けることができると云う利点を有する。しか
しながら、縦形振動子８が作業の邪魔になり、曲げ振動
バイトホルダー５の刃物台１への取付けが非常に難かし
いと云う欠点を有する。すなわち、締付冶具４が正しい
ノードの位置にないとエネルギーロスを発生させ、また
、バイト７の刃先が有害な振動方向となり、しかも強固
に固定しなければならないため、曲げ振動バイトホルダ
ー５の交換には煩雑な手間と細心の注意とを必要とする
。
また、第８図に示すものにおいては、第９図に示すよう
にバイト７の被加工物６との接点には、加工物接線方向
の主分力Ｐｃの他にバイト７に向う径方向背分力ｐｔが
発生し、結果としてその合力Ｐがバイトに作用して有害
な異常振動を発生し、充分な振動切削効果が得られない
ことがある。このような不都合を解決するものとして特
公昭５０−２０２８９号公報に記載されているようにバ
イト７の振動方向と合力Ｐどの方向が同一となるように
曲げ振動バイトホルダー５を切削方向に対して傾斜させ
て設置することが提案されている。しかしながら、傾斜
させて数句けるためには、特別な割出台や傾斜台などを
設けなければならなず、装置が複雑になると云う欠点を
有する。
発明の目的 本発明は、超音波振動を容易に得ることができるととも
に工具を設けた場合にはその位置決めや交換を容易に行
なうことができる角板形正方共振体共振装置を得ること
を目的とする。
発明の概要 本発明は、四分割された分割電極を備えその厚み方向の
分極極性を反転させた円環状電歪素子を設け、この円環
状電歪素子を角板形正方共振体の面中心点を軸としてそ
の分割中心線を角板形正方共振体の対角線に一致させて
配設するようにしたので、角板形正方共振体の角部を有
効に超音波振動させることができ、この角部に工具を取
付ければ被加工物の切削または研削時に工具を超音波振
動させることができ、各角部の異なった工具を数句け、
かつ、角板形正方共振体をタレット位置決め機構によっ
て位置決めするようにすれば、支持部を固定したまま四
種の工具を簡単に使用することができ、タレット位置決
め機構によって被加工物に対する工具の傾斜も容易に設
定することができるように構成したものである。
発明の実施例 本発明の一実施例を第１図ないし第７図に基いて説明す
る。まず、正方形状の角板形正方共振体１０が設けられ
、各々の角部１】には工具としてのバイト１２が銀ロウ
接合またはボルト等により固く接合されている。このよ
うな角板形正方共振体１０の両面における面中心点の線
上には、電極板１３をはさんで二枚−組となった円環状
電歪素子１４が配設されている。これらの円環状電歪素
子１４は、第５図に示すようにチタン酸ジルコン酸塩な
どの材料よりなり、両面に設けられた電極の内、一方の
電極１５を周方向に四分割して分割電極１６とし、その
厚み方向の分極を隣り合う電極毎に極性を交互に反転さ
せて矢印で示すようにその分極方向を処理したものであ
る。そして、分割電極】６の中心線１７を角板形正方共
振体１゜のそれぞれの対角線に一致させて配設する。
このような円環状電歪素子１４の面外側には丸゛棒状の
柱状ブロック１８．］９が配設され、ボルト２０により
全部が一体的に固定されている。そして、前記柱状ブロ
ック１８の端部には外周にＲ部を残した四角形状のタレ
ット位置決め機構の一部となるカム２１が一体的に形成
され、他方の柱状ブロック１９にも前記カム２１と同形
状のカム２２が一体的に形成されている。また、この柱
状ブロック１９には前記カム２２のさらに外側に六角柱
状の六角部２３が一体的に形成されている。
ついで、支持部となる軸受体２４が相対向して設けられ
ている。これらの軸受体２４には前記柱状ブロック１８
．１９の円形部が回動自在に嵌合される丸孔を有し、こ
れらの丸孔に達するスリット２５が一方に形成され、こ
のスリット２５のある側にそのスリット２５と直交して
前記柱状ブロック１８．１９を締付固定するための固定
ボルト２６が設けられている。また、一方の軸受体２４
にはＬ彫金具２７が固定され、゛このＬ彫金具２７に設
けられたシャフト２８にタレット位置決め機構の一部と
なるレバー２９を向転自在に取付けるとともにこのレバ
ー２９を前記カム２２に当接し引張ばね３０により圧接
している。
なお、符号３１は旋盤に取付けられた被加工物である。
このような構成において、加工前に固定ボルト２６を緩
めてから六角部２３を利用して角板形正方共振体１０を
回して必要とするバイト１２を被加工物３１に対向させ
る。このとき、引張ばね３０により引かれるレバー２９
がカム２２に当って方向を定めているので、このまま固
定ポル１へ２６を締め付けて角板形正方共振体１０を固
定する。
しかして、電極板１３に電圧を印加した場合における駆
動状態を説明する。まず、第７図において、縦方向と横
方向とがともに１／２λで共振振動するように設けられ
た角板形正方共振体１０において、その−辺の中央をス
テップホーン形縦振動子３２で駆動すると、その各辺」
二の振動振幅分布は一点鎖線で示すように対向辺間で縮
小または拡大し、角部においては動きが零になる。この
ことは、本出願人による出願に係る特開昭５８−１９６
８７４号においても説明しである。
このような角板形正方共振体１０の振動モーＩ・は、や
や高い周波数においては第６回に示す一点鎖線のような
振動振幅分布をもつ。すなわち、第６図において、各辺
の長さが面の中心点０を通るＸ軸及びＹ　ｔｉｌｌｌに
対称に伸縮して各頂点の変位方向はその対角線に直角に
なり、また、振幅は最大となる。そのときの面上各点の
振動変位は図中矢印で示しているようにその変位方向と
大きさが４ＩＱ定される。
ここで、第６図の振動モートにおいて図の状態に変位し
ているときの変位分布を詳細に調べてみると、角ＡＯＢ
と角ＣＯＤはその角度が縮まり、角ＡＯＣと角ＢＯＤは
拡がっており、このことは前者と後者とのそれぞれの角
度内エリヤにて反対方向の応力が中心Ｏに向って増加し
ていることになる。したがって、角ＡＯＢ及び角ＣＯＤ
内エリヤはその厚みが増加し、逆に角ＡＯＣ及び角ＢＯ
Ｄ内エリヤでは減少し、それぞれ中心に向う程、著しく
なる。
このようなことから、第５図に示す円環状電歪素子１４
を角板形正方共振体１０の両面に固着して駆動すれば、
第６図に示す矢印の変位を角板形正方共振体１０に与え
、これにより、角部１１は対角線に直交する方向に共振
振動するものである。
なお、実施に当っては、第９図に示したように、バイト
１２の振動方向は切削力の主成分Ｐｃと背成分Ｐ［どの
合力Ｐに方向を一致させることが望ましいので、カム２
１．２２の方向はこの角度を考ｌεして定めておくこと
が望ましい。
また、実際には、電極板１３へのリード線や電極ブラシ
、リングンユーと共に充電部を切り粉や切削油などから
保護するため、遮蔽カバーを設ける。
発明の効果 本発明は、上述のように角板形正方共振体の面中心点を
軸としてその分割中心線を角板形正方共振体の対角線に
一致させて円環状電歪素子を設けたので、角板形正方共
振体の角部を対角線と直交させる方向に有効に振動させ
ることができ、角部に工具を設けることにより超音波振
動を伴なう切削、研削を行なうことができ１円環状電歪
素子がスペースを要しないため、操作上の邪魔にならず
、各角部に異なった工具を取付け、かつ、タレット位置
決め機構により角度を割り出すことにより、工具の位置
決めが容易で簡単に交換でき、被加工物に対する工具の
傾斜も簡単に設定することができるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は縦断
側面図、第３図は一部を切欠いた要部の正面図、第４図
は一部の側面図、第５図は円環状電歪素子の斜視図、第
６図および第７図は角板形正方共振体の変位状態を示す
側面図、第８図は従来の一例を示す側面図、第９図はバ
イトに加わる力を示す側面図である。 １０・・・角板形正方共振体、１１・・角部、１２・・
・バイト（工具）、１４・・・円環状電歪素子、１６・
・・分割電極、１７・・・中心線、２１〜２２・・・カ
ム（タレット位置決め機構）、２４・・・軸受体（支持
部）、２９・・レバー（タレット位置決め機構）、３１
・・・被加工物 出　願　人　多賀電気株式会社 ３　」　図 一部　Ｚ図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、一方の面の電極を周方向に四分割して隣り合う分割
    電極毎にその厚み方向の分極極性を反転させた円環状電
    歪素子を設け、この円環状電歪素子を角板形正方共振体
    の面中心点を軸としてその分割中心線を前記角板形正方
    共振体の対角線に一致させて配設し、これらの円環状電
    歪素子と前記角板形正方共振体とを柱状ブロックにより
    挟持締着し、これらの柱状ブロックを支持部により固定
    的に支持したことを特徴とする角板形正方共振体共振装
    置。 ２、角板形正方共振体の少なくとも一つの角部に工具を
    固定したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
    角板形正方共振体共振装置。 ３、一方の面の電極を周方向に四分割して隣り合う分割
    電極毎にその厚み方向の分極極性を反転させた円環状電
    歪素子を設け、この円環状電歪素子を角板形正方共振体
    の面中心点を軸としてその分割中心線を前記角板形正方
    共振体の対角線に一致させて配設し、これらの円環状電
    歪素子と前記角板形正方共振体とを柱状ブロックにより
    挟持締着し、前記角板形正方共振体の各角部に工具を配
    設固定するとともに前記柱状ブロックをタレット位置決
    め機構を介して支持部に固定したことを特徴とする角板
    形正方共振体共振装置。 ４、工具の振動方向が加工抵抗による主分力と背分力と
    の合力の方向と一致するようにタレット位置決め機構に
    より角板形正方共振体の位置決めをするようにしたこと
    を特徴とする特許請求の範囲第３項記載の角板形正方共
    振体共振装置。
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