【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス、セラミック、シリコーン、超硬金属などの切断、研削及び研磨加工に用いられる超音波振動テーブルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ガラス、セラミック、シリコーン、超硬金属などの硬度が高い脆性材料を切断、研削等の加工を施すことは、非常に困難であり従来から工具に超音波振動を加え加工することが行われている。このような超音波切削加工は、切削抵抗が低減するため、切削ツールの摩擦熱が少なく加工面の熱歪が少なくなり、切削ツールの寿命が長くなると共に、加工精度の向上につながってくる。なお超音波切削加工について「超音波便覧」（丸善株式会社、平成１１年発行）６７９〜６８４ページに詳しく記載されている。
【０００３】
また、ワークを固定する加工台に超音波振動を与え、これをワークに伝播させ、超音波切削加工を行うことが従来よりよく知られていることである。例えば、特開２００２−３５５７２６号公報には、図９に示すように超音波振動テーブル１は、工作機械のベッドに取り付けられ加工されるワークを固定可能なテーブル装置であり、アルミニウム製のケーシングにシールド用のゴム板を介して固定され、上下に振動する超音波振動装置と超音波振動装置の上端部に、その下側中間部を固定されてワークを固定する振動テーブルと、振動テーブルの外側下部から下方に突出し、ケーシングの超音波振動装置の外側に形成された案内用凹部に挿入されて振動テーブルの横移動を制限しながら上下方向に案内するガイド部材とを有している。ケーシングは、上方に開口した箱状に形成され、内周上部には、内側に突出するリング状の内フランジ部が形成されている。内フランジ部の複数箇所には、上下に貫通する雌ねじ部が形成されている。ケーシングに設けられた鉄製の裏面プレートは、ボルト部材によって着脱可能に形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、超音波切削加工においては、工具が大型化した場合は、ワークと接触する工具の加工部分に均一な超音波振動を与えることが非常に難しい。
また、工具が小型化した場合、超音波振動を与える装置も小型化しなければならない。超音波振動装置が小型化すればするほど工具に与えられる振動エネルギーは小さくなってしまう。このため、工具が小型であるときは、超音波切削加工能力は小さくなってしまう欠点がある。
【０００５】
一方、上記の超音波振動テーブルは、工具の形状と関係なく振動させることができる。しかし、前記超音波振動テーブルは、テーブルに対して垂直に振動装置が装着されているので、装置の高さが大きくなるという問題点がある。
さらに超音波振動子の超音波放射面の面積はテーブルの面積に比較して小さいためテーブル全体には均一に振動変位が得られないという欠点がある。
さらに超音波振動方向が加工方向と一致しないことにより、超音波振動の効果がそれほど得られないという問題点もある。
本発明の目的は上述の問題点を解消する超音波振動テーブル提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、工作機械に取り付けられ加工されるワークを固定可能なテーブル装置において、テーブルがその表面に平行方向に超音波振動することを特徴とする超音波振動テーブルとするものである。
また、前記テーブルの表面に平行方向に超音波振動させるために、圧電すべり振動を用いることを特徴とする請求項１に記載の超音波振動テーブルとするものである。
さらに、前記テーブルの表面に平行方向に超音波振動させるために、圧電ねじり振動を用いることを特徴とする超音波振動テーブルとするものである。
また、工作機械の加工方向が前記テーブルの表面の振動方向と同じであることを特徴とする超音波振動テーブルとするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
第１の実施の形態を図１、図２を用いて説明する。
図１は第１の実施の形態を示す超音波振動テーブル１の斜視図である。ここで超音波振動テーブル１はステンレス製の加工テーブル２、アルミナ板３ａ、３ｂ、りん青銅製の電極板４ａ、４ｂ、厚みすべり圧電素子５ａ、５ｂ、ステンレス製の支持板６そしてステンレス製の直方体７とから構成されている。なお、加工テーブル２にはワークを固定する部品が備わっているが、図面を簡略化するため図示しない。
超音波振動テーブル１は次のように組み立てられる。まず、ステンレス製の直方体７とアルミナ板３ｂをエポキシ樹脂で接合する。ついで、アルミナ板３ｂの上にりん青銅製の電極板４ｂを接合する。さらに、厚みすべり圧電素子５ｂをエポキシ樹脂で接合する。その上にステンレス製の支持板６、厚みすべり圧電素子５ａ、りん青銅製の電極板４ａ、アルミナ板３ａそしてステンレス製の加工テーブル２を載せ、それらのすべてをエポキシ樹脂で接合する。
【０００８】
ここで、超音波振動テーブル１が大型化し、エポキシ樹脂による接合では、接合強度が不足すると考えられる時は、エポキシ樹脂による接合に合わせて、複数のボルトを用いて接合することが好ましい。
【０００９】
図２は厚みすべり圧電素子５ａ、５ｂの詳細な斜視図である。
大きな形状の厚みすべり圧電素子を作成することは困難であるので、小さな厚みすべり圧電素子を図２に示すようにエポキシ樹脂９を用いて２０個接合した。また、図に示す矢印は分極方向を示している。厚みすべり圧電素子５ａは右方向に、厚みすべり圧電素子５ｂは左方向に分極されている。
圧電素子の厚みすべり振動の詳しい解説は、（「超音波技術便覧」昭和６０年発行、発行所 日刊工業新聞社）３４５〜３４６ページに記載されている。
【００１０】
次に、図１に示す構成の運転方法について説明する。超音波駆動回路８より超音波交流電圧をりん青銅製の電極板４ａ、４ｂに印加する。そしてステンレス製の支持板６をグラウンドに接地する。またアルミナ板３ａはステンレス製の加工テーブル２とりん青銅製の電極板４ａとを絶縁するためにある。さらにアルミナ板３ｂはステンレス製の直方体７とりん青銅製の電極板４ｂとを絶縁するためにある。その結果、厚みすべり圧電素子５ａ、５ｂに矢印で示す方向の厚みすべり振動が励起される。厚みすべり圧電素子５ａと厚みすべり圧電素子５ｂの振動位相は互いに逆であり、ステンレス製の支持板６の位置が振動の節になる。この厚みすべり圧電素子５ａと厚みすべり圧電素子５ｂの振動は増幅されながら一方はステンレス製の加工テーブル２に、他方はステンレス製の直方体７に伝播する。ステンレス製の加工テーブル２の矢印は振動方向を示しており、ステンレス製の加工テーブル２の表面に平行で、厚みすべり圧電素子５ａ、５ｂの分極方向と同じ方向に振動することを表している。また、加工テーブル表面での厚みすべり振動の変位量は従来の縦振動を用いたものに比較してはるかに均一であるので、加工テーブルに置いたワークの位置によらず均一な超音波振動効果が得られる。
【００１１】
ここで、例えば工作機械がダイサーである時は、ステンレス製の加工テーブル２の矢印の方向と加工方向を一致させると、ダイサーの切断ブレードの回転にステンレス製加工テーブル２の矢印の方向の振動が加わり、切断ブレードの回転の回転数を大幅に上げたことと同一の効果である切削力の向上が得られる。
【００１２】
また、ステンレス製加工テーブル２の矢印と直交する方向の加工を望むときは、支持板６を載せる図示しない回転テーブルを配置すればよい。そしてこの、回転テーブルを９０度回転させることでステンレス製加工テーブル２の矢印と一致した方向の加工ができることになる。
【００１３】
第２の実施の形態を図３、図４を用いて説明する。
第２の実施の形態は第１の実施の形態の図１の構成からステンレス製の支持板６を取り除いた構成である。そして、ステンレス製の支持板６を取り除いた構成であるため、ステンレス製の直方体７とそれを受ける物で超音波振動テーブル１を支持することになる。この方式にすると超音波振動はステンレス製の直方体７の下にある物を通して漏れるので、振動効率としてはその分低くなる。しかし、ステンレス製加工テーブル２からはみ出す部分が無いためワークの大きさを最大にすることができる。さらに超音波振動テーブルを薄型化できるので既設の工作機械に何の改造も施さないで取り付けることができる。
【００１４】
図３は超音波振動テーブル１をフェルト状のナイロン繊維１０で支持しているものであり、フェルト状のナイロン繊維１０に超音波振動テーブル１の底面と４つの側面を接触保持させている。なお、加工テーブル２にはワークを固定する部品が備わっているが、図面を簡略化するため図示しない。
【００１５】
図４は超音波振動テーブル１をシリコンゴムの突起１１により支持しているものである。図に示すように側面を支持していないので、水平方向に大きな負荷がかかるものには、適さないが小型のワークを加工するときは、超音波振動テーブル１を自由に移動できるので便利である。なお、加工テーブル２にはワークを固定する部品が備わっているが、図面を簡略化するため図示しない。
【００１６】
また、シリコンゴムの突起１１の下に強力な磁石を置き、一方超音波振動テーブル１の底面にも磁性材料を配置すれば、ある程度の大きさのワークまで加工できる。
【００１７】
第３の実施の形態を図５、図６を用いて説明する。
本実施の形態は、図５に示すようにステンレス製の加工テーブル２面に水平に振動するが、ステンレス製の加工テーブル２の矢印が示すようにねじり振動モードである。なお、加工テーブル２にはワークを固定する部品が備わっているが、図面を簡略化するため図示しない。
この超音波振動テーブル１は、超音波ねじり振動の中心軸と機械工作機の回転軸が同じ方向であるときは最適である。このような機械工作装置としては、ドリル工作機、カップ砥石による研磨機、ラップ装置、立旋盤などの回転機械工作機がある。
【００１８】
回転機械工作機の工具の回転方向とステンレス製の加工テーブル２のねじり振動の方向が一致するため回転加工の加速度が大幅に向上するため加工能率が大幅に向上する。
【００１９】
さらに回転加工の加速度を上昇させるためにステンレス製の加工テーブル２に回転テーブル１６を取り付け、ステンレス製の加工テーブル２を回転機械工作機の工具の回転方向と逆方向に回転させる。このようにすると、回転機械工作機の工具の回転にステンレス製の加工テーブル２を回転が加わるのでさらに加工能率が大幅に向上する。
【００２０】
図５の運転方法について説明する。
電極板４ａ、４ｂに超音波駆動回路８よりスリップリング１４を介して超音波交流電圧を印加する。一方グラウンドよりスリップリング１４を介して電極板４ｃに接続する。このようにするとねじり圧電素子５ａ、５ｂにねじり振動が発生する。この際、電極板４ｃを節としてねじり圧電素子５ａとねじり圧電素子５ｂは逆位相で振動する。ねじり圧電素子５ａの振動はアルミナ板３ａ、ステンレス製の加工テーブル２に伝達するに従い増幅される。
また一方、アルミナ板３ｂ、ステンレス製のディスク１２にねじり圧電素子の振動は増幅しながら伝達するが、ステンレス製の棒１３を伝播し、ステンレス製の取り付け台１５に伝達したところで節になるように振動シュミレーションソフトを使用して設計する。その結果、振動はほぼステンレス製の取り付け台１５の上の部分に閉じ込めることができるので振動効率が向上する。
【００２１】
また、ステンレス製の取り付け台１５を取り付けた回転テーブル１６を回転させる。回転テーブル１６に繋がるワークを取り付けたステンレス製の加工テーブル２も回転するので、例えばドリル加工装置のドリルをワークに当て加工する。この際、オイルを滴下する場合もある。
【００２２】
また、別の工作機械であるラップ装置においては、加工時にスラリー、水、オイルなどを滴下または吹き付けることもある。
【００２３】
また図６はねじり圧電素子５ａ、５ｂの詳細図であるが、形状の大きいねじり圧電素子を作成することは困難であるので、小さなねじり圧電素子をエポキシ樹脂で接合し大きなねじり圧電素子５ａ、５ｂを作成する。また、ここではねじり圧電素子をリング状としているが円盤状の形状でももちろんよい。
【００２４】
なお、圧電素子のねじり振動の詳しい解説は、（「超音波エレクトロニクス振動論」１９９８年発行、発行所 朝倉書店）１１３〜１２２ページに記載されている。
【００２５】
第４の実施の形態を図７、図８を用いて説明する。
図７の超音波振動テーブル１は、厚みねじり振動を励起するねじり圧電素子５ａと縦振動を励起する厚さ方向に分極した圧電素子５ｂを持たせたものである。
【００２６】
この超音波振動テーブル１の運転は次のようにする。
厚みねじり振動を励起するねじり圧電素子５ａに超音波駆動回路８ａより電極４ａに交流電圧を印加する。また電極４ｃはグラウンドに接地する。この結果、ねじり振動が加工テーブル２に増幅しながら伝播する。また、縦振動を励起する厚さ方向に分極した圧電素子５ｂに超音波駆動回路８ｂより電極４ｂに交流電圧を印加する。また電極４ｃはグラウンドに接地する。この結果、縦振動が加工テーブル２に増幅しながら伝播する。このように加工テーブル２にはねじり振動と縦振動が同時に励起できるのでねじり振動と縦振動の特徴引き出せる。なお、加工テーブル２にはワークを固定する部品が備わっているが、図面を簡略化するため図示しない。
ねじり振動は主に加工パワーを高め、縦振動は主に切断抵抗を低減すると考えられる。これらの効果により、加工能率が高まり、工具の摩擦熱が少なく加工面の熱歪が少なくなり、工具の寿命が長くなると共に、加工精度が向上する。
【００２７】
ここで振動設計法について説明する。ねじり振動と縦振動の節は同じ振動次数では一致しないのであるが、棒１３の長さと直径そして取り付け台１５の形状を振動シュミレーションソフトを用い設計し、取り付け台１５を実際上の節とすることができる。このことにより、振動漏れは小さくなり、加工テーブル２に所望の振動を励起できる。
【００２８】
図８は、ねじり圧電素子５ａと厚さ方向分極の圧電素子５ｂである。ねじり圧電素子５ａは図のように小さな圧電素子をエポキシ樹脂９で接合し作成する。一方、厚さ方向分極の圧電素子５ｂは、わざわざ分割しなくても容易に作成できるので一体の圧電素子としている。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の超音波振動テーブルによれば、加工テーブル表面にほぼ均一な超音波振動が得られるので有効な加工テーブル面積を大きくすることができる。また、超音波テーブルを薄型化できるので既設の工作機械の改造を必要としない。さらに、工作機械の加工方向と超音波振動の振動方向を一致させることにより加工効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の超音波振動テーブルを示す斜視図である。
【図２】第１の実施の形態に用いる厚みすべり圧電素子を示す斜視図である。
【図３】第２の実施の形態のフェルトにより超音波振動テーブルを支持する斜視図である。
【図４】第２の実施の形態のシリコンゴム突起により超音波振動テーブルを支持する斜視図である。
【図５】第３の実施の形態の超音波振動テーブルを示す斜視図である。
【図６】第３の実施の形態に用いるねじり圧電素子を示す斜視図である。
【図７】第４の実施の形態の超音波振動テーブルを示す斜視図である。
【図８】第４の実施の形態に用いる厚みすべり圧電素子と厚さ方向分極圧電素子を示す斜視図である。
【図９】従来の超音波振動テーブルを示す図である。
【符号の説明】
１ 超音波振動テーブル
２ 加工テーブル
３ アルミナ板
４ 電極板
５ 圧電素子
６ 支持板
７ 直方体
８ 超音波駆動回路
９ エポキシ樹脂
１０ フェルト状のナイロン繊維
１１ シリコンゴムの突起
１２ ディスク
１３ 丸棒
１４ スリップリング
１５ 取り付け台
１６ 回転テーブル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic vibration table used for cutting, grinding and polishing of glass, ceramic, silicone, hard metal and the like.
[0002]
[Prior art]
In general, it is very difficult to cut or grind a brittle material with high hardness such as glass, ceramic, silicone, or super hard metal, and it has been conventionally performed to apply ultrasonic vibration to a tool. ing. In such ultrasonic cutting, since the cutting resistance is reduced, the frictional heat of the cutting tool is small and the thermal distortion of the machined surface is small, so that the life of the cutting tool is prolonged and the machining accuracy is improved. Ultrasonic cutting is described in detail in "Ultrasonic Handbook" (Maruzen Co., Ltd., published in 1999), pages 679 to 684.
[0003]
It is well known that ultrasonic vibration is applied to a worktable for fixing a work, propagated to the work, and subjected to ultrasonic cutting. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-355726, as shown in FIG. 9, the ultrasonic vibration table 1 is a table device which is attached to a bed of a machine tool and can fix a work to be processed. An ultrasonic vibrating device that is fixed via a rubber plate for shielding and vibrates up and down, a vibrating table that fixes a work by fixing a lower intermediate portion to an upper end portion of the ultrasonic vibrating device and an outer side of the vibrating table And a guide member projecting downward from the lower portion and inserted into a guide recess formed outside the ultrasonic vibration device of the casing to guide the vibration table in the vertical direction while restricting lateral movement of the vibration table. The casing is formed in a box shape that opens upward, and a ring-shaped inner flange portion that protrudes inward is formed at an upper portion of the inner periphery. At a plurality of locations on the inner flange portion, female screw portions penetrating vertically are formed. The iron back plate provided on the casing is detachably formed by bolt members.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in ultrasonic cutting, when the size of the tool is increased, it is very difficult to apply uniform ultrasonic vibration to the machined portion of the tool that comes into contact with the workpiece.
Further, when the size of the tool is reduced, the device for applying the ultrasonic vibration must also be reduced in size. The smaller the ultrasonic vibration device is, the smaller the vibration energy given to the tool is. For this reason, when the tool is small, there is a disadvantage that the ultrasonic cutting capability is reduced.
[0005]
On the other hand, the above ultrasonic vibration table can vibrate regardless of the shape of the tool. However, the ultrasonic vibration table has a problem that the height of the ultrasonic vibration table is increased because the vibration apparatus is mounted perpendicular to the table.
Further, since the area of the ultrasonic wave emitting surface of the ultrasonic vibrator is smaller than the area of the table, there is a disadvantage that vibration displacement cannot be obtained uniformly over the entire table.
Furthermore, since the direction of ultrasonic vibration does not coincide with the processing direction, there is a problem that the effect of ultrasonic vibration cannot be obtained so much.
An object of the present invention is to provide an ultrasonic vibration table that solves the above-mentioned problems.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in a table device which is capable of fixing a work to be machined by being attached to a machine tool, an ultrasonic vibration table characterized in that the table ultrasonically vibrates in a direction parallel to its surface. is there.
The ultrasonic vibration table according to claim 1, wherein a piezoelectric sliding vibration is used for ultrasonic vibration in a direction parallel to a surface of the table.
Further, an ultrasonic vibration table is characterized in that a piezoelectric torsional vibration is used for ultrasonic vibration in a direction parallel to the surface of the table.
Also, the ultrasonic vibration table is characterized in that the processing direction of the machine tool is the same as the vibration direction of the surface of the table.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A detailed description will be given based on an embodiment of the present invention.
A first embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a perspective view of an ultrasonic vibration table 1 according to the first embodiment. Here, the ultrasonic vibration table 1 includes a stainless steel processing table 2, alumina plates 3a and 3b, phosphor bronze electrode plates 4a and 4b, thickness-sliding piezoelectric elements 5a and 5b, a stainless steel support plate 6, and a stainless steel rectangular parallelepiped. 7 is comprised. Although the processing table 2 has a part for fixing the work, it is not shown in order to simplify the drawing.
The ultrasonic vibration table 1 is assembled as follows. First, the rectangular parallelepiped 7 made of stainless steel and the alumina plate 3b are joined with epoxy resin. Next, an electrode plate 4b made of phosphor bronze is bonded onto the alumina plate 3b. Further, the thickness-sliding piezoelectric element 5b is joined with an epoxy resin. A stainless steel support plate 6, a thickness-sliding piezoelectric element 5a, a phosphor bronze electrode plate 4a, an alumina plate 3a, and a stainless steel processing table 2 are placed thereon, and all of them are joined by epoxy resin.
[0008]
Here, when the ultrasonic vibration table 1 becomes large and it is considered that the joining strength is insufficient in joining with epoxy resin, it is preferable to join with a plurality of bolts in accordance with joining with epoxy resin.
[0009]
FIG. 2 is a detailed perspective view of the thickness-shear piezoelectric elements 5a and 5b.
Since it is difficult to produce a large-sized thickness-sliding piezoelectric element, twenty small-sized thickness-sliding piezoelectric elements were joined using epoxy resin 9 as shown in FIG. The arrow shown in the figure indicates the polarization direction. The thickness-shear piezoelectric element 5a is polarized rightward, and the thickness-shear piezoelectric element 5b is polarized leftward.
A detailed explanation of the thickness-shear vibration of the piezoelectric element is described on pages 345 to 346 (published by Nikkan Kogyo Shimbun, published by "Ultrasonic Technology Handbook" published in 1985).
[0010]
Next, an operation method of the configuration shown in FIG. 1 will be described. An ultrasonic AC voltage is applied from the ultrasonic driving circuit 8 to the electrode plates 4a and 4b made of phosphor bronze. Then, the support plate 6 made of stainless steel is grounded to the ground. The alumina plate 3a is provided to insulate the processing table 2 made of stainless steel from the electrode plate 4a made of phosphor bronze. The alumina plate 3b is provided to insulate the rectangular parallelepiped 7 made of stainless steel from the electrode plate 4b made of phosphor bronze. As a result, thickness shear vibrations in the directions indicated by arrows are excited in the thickness shear piezoelectric elements 5a and 5b. The vibration phases of the thickness-shear piezoelectric element 5a and the thickness-shear piezoelectric element 5b are opposite to each other, and the position of the stainless steel support plate 6 becomes a node of the vibration. The vibration of the thickness-shear piezoelectric element 5a and the thickness-shear piezoelectric element 5b is amplified and propagated to the stainless steel processing table 2 and the other to the stainless steel rectangular parallelepiped 7 while being amplified. The arrow on the stainless steel processing table 2 indicates the vibration direction, which indicates that the stainless steel processing table 2 vibrates in the same direction as the polarization direction of the thickness-shear piezoelectric elements 5a and 5b, parallel to the surface of the processing table 2. Also, since the displacement of the thickness shear vibration on the surface of the processing table is much more uniform than that using the conventional longitudinal vibration, the uniform ultrasonic vibration effect is independent of the position of the work placed on the processing table. Is obtained.
[0011]
Here, for example, when the machine tool is a dicer, if the direction of the arrow of the stainless steel processing table 2 is made to coincide with the processing direction, the rotation of the cutting blade of the dicer causes vibration in the direction of the arrow of the stainless steel processing table 2. In addition, an improvement in cutting force, which is the same effect as greatly increasing the number of rotations of the cutting blade, can be obtained.
[0012]
Further, when it is desired to machine the stainless steel machining table 2 in a direction perpendicular to the arrow, a rotary table (not shown) on which the support plate 6 is mounted may be arranged. By rotating the rotary table by 90 degrees, processing in the direction corresponding to the arrow of the stainless steel processing table 2 can be performed.
[0013]
A second embodiment will be described with reference to FIGS.
The second embodiment has a configuration in which the stainless steel support plate 6 is removed from the configuration of the first embodiment shown in FIG. Since the stainless steel supporting plate 6 is removed, the ultrasonic vibration table 1 is supported by the stainless steel rectangular parallelepiped 7 and the object receiving the rectangular parallelepiped. According to this method, the ultrasonic vibration leaks through an object below the rectangular parallelepiped 7 made of stainless steel, so that the vibration efficiency is reduced accordingly. However, since there is no portion protruding from the stainless steel processing table 2, the size of the work can be maximized. Further, since the ultrasonic vibration table can be made thinner, it can be attached to an existing machine tool without any modification.
[0014]
FIG. 3 shows a case where the ultrasonic vibration table 1 is supported by felt-like nylon fibers 10, and the bottom surface and four side surfaces of the ultrasonic vibration table 1 are held in contact with the felt-like nylon fibers 10. Although the processing table 2 has a part for fixing the work, it is not shown in order to simplify the drawing.
[0015]
FIG. 4 shows an ultrasonic vibration table 1 supported by protrusions 11 made of silicon rubber. Since the side surfaces are not supported as shown in the figure, the ultrasonic vibration table 1 is free to move when the small load is processed, which is not suitable for a large load in the horizontal direction. . Although the processing table 2 has a part for fixing the work, it is not shown in order to simplify the drawing.
[0016]
If a strong magnet is placed under the silicon rubber protrusion 11 and a magnetic material is also placed on the bottom surface of the ultrasonic vibration table 1, a work of a certain size can be processed.
[0017]
A third embodiment will be described with reference to FIGS.
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the surface vibrates horizontally on the surface of the stainless steel processing table 2, but is in a torsional vibration mode as indicated by the arrow of the stainless steel processing table 2. Although the processing table 2 has a part for fixing the work, it is not shown in order to simplify the drawing.
The ultrasonic vibration table 1 is optimal when the center axis of the ultrasonic torsional vibration and the rotation axis of the machine tool are in the same direction. Examples of such a machine tool include rotary machine tools such as a drill machine, a grinder using a cup grindstone, a lap device, and a vertical lathe.
[0018]
Since the direction of rotation of the tool of the rotary machine tool and the direction of the torsional vibration of the stainless steel processing table 2 match, the acceleration of the rotary processing is greatly improved, and the processing efficiency is greatly improved.
[0019]
In order to further increase the acceleration of the rotary processing, the rotary table 16 is attached to the stainless steel processing table 2, and the stainless steel processing table 2 is rotated in a direction opposite to the rotation direction of the tool of the rotary machine tool. By doing so, the rotation of the stainless steel processing table 2 is added to the rotation of the tool of the rotary machine tool, thereby further improving the processing efficiency.
[0020]
The operation method of FIG. 5 will be described.
An ultrasonic alternating voltage is applied to the electrode plates 4 a and 4 b from the ultrasonic driving circuit 8 via the slip ring 14. On the other hand, it is connected to the electrode plate 4c from the ground via the slip ring 14. In this case, torsional vibration is generated in the torsional piezoelectric elements 5a and 5b. At this time, the torsional piezoelectric element 5a and the torsional piezoelectric element 5b vibrate in opposite phases using the electrode plate 4c as a node. The vibration of the torsional piezoelectric element 5a is amplified as it is transmitted to the alumina plate 3a and the processing table 2 made of stainless steel.
On the other hand, while the vibration of the torsion piezoelectric element is transmitted to the alumina plate 3b and the stainless steel disk 12 while being amplified, the vibration is propagated through the stainless steel rod 13 and transmitted to the stainless steel mounting base 15 so as to become a node. Design using vibration simulation software. As a result, the vibration can be confined in the upper part of the substantially stainless steel mounting table 15, so that the vibration efficiency is improved.
[0021]
Further, the rotary table 16 to which the stainless steel mounting base 15 is attached is rotated. Since the stainless steel processing table 2 to which the work connected to the rotary table 16 is attached also rotates, for example, a drill of a drill processing device is applied to the work. At this time, oil may be dropped.
[0022]
Further, in a lapping device as another machine tool, slurry, water, oil, or the like may be dropped or sprayed during processing.
[0023]
FIG. 6 is a detailed view of the torsion piezoelectric elements 5a and 5b. However, since it is difficult to create a large torsion piezoelectric element, a small torsion piezoelectric element is joined with epoxy resin to form the large torsion piezoelectric elements 5a and 5b. Create Further, the torsion piezoelectric element has a ring shape here, but may have a disk shape.
[0024]
The detailed explanation of the torsional vibration of the piezoelectric element is described in “Ultrasonic Electronics Vibration Theory” published in 1998, published by Asakura Shoten, pp. 113-122.
[0025]
A fourth embodiment will be described with reference to FIGS.
The ultrasonic vibration table 1 shown in FIG. 7 has a torsional piezoelectric element 5a for exciting thickness torsional vibration and a piezoelectric element 5b polarized in the thickness direction for exciting longitudinal vibration.
[0026]
The operation of the ultrasonic vibration table 1 is as follows.
An AC voltage is applied to the electrode 4a from the ultrasonic drive circuit 8a to the torsional piezoelectric element 5a that excites the thickness torsional vibration. The electrode 4c is grounded. As a result, the torsional vibration propagates to the processing table 2 while being amplified. Further, an AC voltage is applied to the electrode 4b from the ultrasonic drive circuit 8b to the piezoelectric element 5b polarized in the thickness direction for exciting longitudinal vibration. The electrode 4c is grounded. As a result, the longitudinal vibration propagates to the processing table 2 while being amplified. As described above, since the torsional vibration and the longitudinal vibration can be simultaneously excited in the processing table 2, the characteristics of the torsional vibration and the longitudinal vibration can be obtained. Although the processing table 2 has a part for fixing the work, it is not shown in order to simplify the drawing.
It is considered that torsional vibration mainly increases machining power, and longitudinal vibration mainly reduces cutting resistance. Due to these effects, the machining efficiency is increased, the frictional heat of the tool is reduced, the thermal distortion of the machined surface is reduced, the service life of the tool is prolonged, and the machining accuracy is improved.
[0027]
Here, the vibration design method will be described. The nodes of torsional vibration and longitudinal vibration do not coincide at the same vibration order. However, the length and diameter of the rod 13 and the shape of the mounting table 15 should be designed using vibration simulation software, and the mounting table 15 should be an actual node. Can be. As a result, vibration leakage is reduced, and desired vibration can be excited on the processing table 2.
[0028]
FIG. 8 shows a torsion piezoelectric element 5a and a thickness-polarized piezoelectric element 5b. The torsional piezoelectric element 5a is formed by joining small piezoelectric elements with an epoxy resin 9 as shown in the figure. On the other hand, the piezoelectric element 5b polarized in the thickness direction is an integral piezoelectric element because the piezoelectric element 5b can be easily formed without dividing the piezoelectric element 5b.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the ultrasonic vibration table of the present invention, a substantially uniform ultrasonic vibration can be obtained on the surface of the processing table, so that the effective processing table area can be increased. Further, since the ultrasonic table can be made thinner, it is not necessary to modify an existing machine tool. Furthermore, the processing efficiency can be improved by matching the processing direction of the machine tool with the vibration direction of the ultrasonic vibration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an ultrasonic vibration table according to a first embodiment.
FIG. 2 is a perspective view showing a thickness-shear piezoelectric element used in the first embodiment.
FIG. 3 is a perspective view of an ultrasonic vibration table supported by a felt according to a second embodiment.
FIG. 4 is a perspective view of an ultrasonic vibration table supported by silicon rubber projections according to a second embodiment.
FIG. 5 is a perspective view showing an ultrasonic vibration table according to a third embodiment.
FIG. 6 is a perspective view showing a torsional piezoelectric element used in a third embodiment.
FIG. 7 is a perspective view showing an ultrasonic vibration table according to a fourth embodiment.
FIG. 8 is a perspective view showing a thickness-slip piezoelectric element and a thickness direction piezoelectric element used in a fourth embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a conventional ultrasonic vibration table.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 ultrasonic vibration table 2 processing table 3 alumina plate 4 electrode plate 5 piezoelectric element 6 support plate 7 rectangular parallelepiped 8 ultrasonic drive circuit 9 epoxy resin 10 felt-like nylon fiber 11 silicon rubber protrusion 12 disk 13 round bar 14 slip ring 15 Mounting table 16 Rotary table
