[发明专利]超声波切削装置

说明书

提供通过向附设于圆盘状切削件的压电元件施加电能而产生的超声波能量高效率地向切削件的刀尖传播的超声波切削装置。超声波切削装置包括圆盘状切削件和支承体，前述圆盘状切削件装配于主轴，具备以从正面侧和背面侧的两表面向垂直方向突出的方式附设的圆环状的凸缘和与这些凸缘同心圆状地附设的圆环状的压电元件，前述支承体与这些凸缘的末端部接触，是借助朝向圆盘状切削件的两表面的压力支承圆盘状切削件的结构的支承体。

技术领域

本发明涉及超声波切削装置，该装置包括在正面侧表面和背面侧表面分别圆环状地附设有压电元件的圆盘状切削件和支承该圆盘状切削件的结构体。

背景技术

以往以来，超声波切削装置作为切削装置被广泛应用，前述切削装置用于将玻璃、硅、氮化硅、氧化铝-TiC(含碳化钛的氧化铝)、稀土类磁铁材料以及超硬金属材料等硬且脆的材料的成形体高精度切削。该超声波切削装置包括分别在正面侧表面和背面侧表面圆环状地附设有压电元件的圆盘状切削件和支承该圆盘状切削件的结构体作为基本结构。

超声波切削装置中通过对切削件施加超声波振动所被期待的效果是，基于该切削件进行的切削作业所必要的电能的节约和切削精度的提高等，但到目前为止被制造，被用于实际的切削作业的超声波切削装置中，该被期待的效果不能说被充分体现。因此，即使是当前的时刻，超声波切削装置的普及还未充分进行。因此，为了进行超声波切削技术的进一步普及，有必要开发具有如下结构的超声波切削装置：在超声波切削作业的实施中，通过向压电元件供给电能而产生并被传递至切削件的超声波振动，被向切削件的刀尖(切削件的具有刀刃的周缘部)高效率传播。

本发明的发明人，到目前为止，发明了具有在超声波切削作业的实施中，通过向压电元件供给电能而产生并被传递至圆盘状切削件的超声波振动，被向切削件的刀尖高效率传播的这种结构的超声波切削装置，关于这个发明已经申请了专利。作为这样的发明之一，能够列举专利文献1中所公开的发明。

这里，将专利文献1的图6所公开的超声波切削装置（现有技术）作为本说明书所附的附图的图1表示。

图1中，超声波切削装置1由包括主轴2、圆盘状切削件5以及支承体6a、6b的超声波切削装置构成，前述圆盘状切削件5被装配于该主轴，具备以在分别与正面侧表面和背面侧表面垂直的方向上突出的方式附设的圆环状的凸缘3a、3b和与该圆环状凸缘同心圆状地附设的圆环状的压电元件4a、4b，前述支承体6a、6b是在与圆环状凸缘的内周面3a'、3b'接触且对该凸缘的内周面施加应力的状态下支承的结构的支承体。经由装配于将主轴内包支承的主轴支承体(套筒)7和支承体6b的旋转变压器8向环状压电元件供给电能。另外，主轴在主轴的前端部使用螺栓9和螺母10接合固定在主轴支承体7上。

专利文献1 : 国际公开WO 2014/017460 A1。

在专利文献1的图6中记载的超声波切削装置(现有技术)中，如上所述，将圆盘状切削件设为，以在其正面侧表面和背面侧表面分别突出圆环状的凸缘的方式附设的结构，并且，在各支承体的顶面，设为在对各凸缘的内周面施加应力的状态下将各凸缘束缚支承的结构。因此，即使在该超声波切削装置运转时发生的圆盘状切削件的高速旋转时，也实现由支承体对圆盘状切削件的可靠的支承。

然而，根据本发明的发明人的进一步研究，发现上述结构的超声波切削装置中，由于凸缘被支承体束缚支承，所以由被供给电能的圆环状压电元件产生而传递至圆盘状切削件的表面的超声波振动，由于附设于圆盘状切削件的凸缘的支承体的束缚状态的支承，有未向圆盘状切削件的刀尖(周缘部)充分传播而衰减的倾向。因此，可知即使使用专利文献1的图6所记载的超声波切削装置，也不能以能够充分满足的高精度实现高能量效率。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种超声波切削装置，该超声波切削装置能够同时实现在实用性上能够充分满足的电能的需求量的削减和加工精度的提高。