[發明專利]裝備刀具的超聲波振動體的支承結構

無效

• 申請號: 201380039210.5
• 申請日: 2013-07-23
• 公開（公告）號: CN104470664A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 大西一正
• 申請（專利權）人: 大西一正
• 主分類號: B23B37/00
• 分類號: B23B37/00;B23B1/00;B24B1/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松

技術領域

本發明涉及一種裝備刀具的超聲波振動體的支承結構。更詳細地說，本發明所涉及的裝備刀具的超聲波振動體的支承結構，能夠使裝備鉆孔刀具、切削刀具、磨削刀具或者研磨刀具等材料加工用刀具的超聲波振動體呈穩定的狀態，且能夠使該超聲波振動體所產生的超聲波振動能量高效率地傳遞給該刀具。

背景技術

以往，在鉆頭等鉆孔刀具、切削刀片等切削刀具、切塊機等圓盤狀切削刀具、圓環狀磨削刀具以及圓環狀研磨刀具等各種刀具上附設超聲波振動體或超聲波振子，并通過對該超聲波振動體施加電能而使其發生超聲波振動，一邊將該超聲波振動傳遞給刀具一邊對加工對象的各種材料進行各種加工的材料加工方法已經公知，并以“超聲波加工”這一名稱而普遍地得到利用。當利用該超聲波加工時，因刀具在其加工作業時進行超聲波振動，故能夠實現高效率的材料加工。此外，本說明書中所使用的“超聲波振動體”指的是像蘭杰文(Langevin)振子那樣的由壓電元件和接合在該壓電元件兩側的質量體所構成的復合體，或者在基板表面固定有超聲波振子的復合體。作為“超聲波振子”的典型例子可列舉出壓電元件以及電致伸縮元件。

雖然超聲波加工是一種出色的材料加工方法，但另一方面也存在著各種問題。例如，作為在一方端部裝備鉆頭等鉆孔刀具的蘭杰文振子，由于與鉆頭的質量相比蘭杰文振子的質量壓倒性地大于前者，因而通過附設在蘭杰文振子側面的支承件來支承鉆孔刀具與蘭杰文振子二者的復合體(超聲波振動復合體)。為了實現蘭杰文振子的穩定振動，在該振子所示的縱向(長度方向)上成為振動“節點(node)”的位置處用該支承件對上述復合體進行支承。圖1是表示蘭杰文振子(超聲波振動體)1在成為其振動“節點”的位置處由支承件2所支承的狀態的示意圖。這種振動體的“節點”位置，可以針對各振動體利用有限元法而獲知。然而，在超聲波振動體上附設刀具的情況下卻很難準確地求得該振動體與刀具二者的復合體的振動“節點”的位置。進而，當超聲波振動體上所附設的刀具接觸到加工對象材料時，或者發生了隨著加工處理進展所產生的刀具磨損等情況下，超聲波振動體與刀具二者的復合體的振動“節點”的位置將會移動。因此，即便在僅僅針對超聲波振動體所求得的支承位置處對該振動體進行支承，也無法將上述復合體的支承位置準確地確定在“節點”位置上或者準確地維持在“節點”的位置上。從而，作為圖1所示的支承結構，存在著超聲波振動體與刀具二者的復合體難以實現穩定振動這一問題。

考慮到上述問題，在人為決定的多個部位通過固定支承來進行超聲波振動體與刀具二者的復合體的支承的方法也已經公知。例如，在專利文獻1中記載有：對裝備刀具的長圓柱狀超聲波振動體在套管(casing)內的支承，通過附設在該圓柱狀超聲波振動體的兩側端部附近的兩個環狀凸緣來進行。其中，在這一支承結構中是將在長圓柱狀超聲波振動體的側面上作為環狀體所形成的凸緣，通過螺釘連接固定在套管內表面上。依照這一支承方法，確實可以實現超聲波振動體與刀具的復合體的穩定振動，但這卻會引起如下問題，即由超聲波振動體所生成的超聲波振動的振動能量之中的相當部分，經由上述凸緣(支承件)泄露到套管側，所以未能將足夠量的超聲波能量傳遞給刀具，從而不能期待利用超聲波振動的超聲波加工以預定的加工效率而實現。

在專利文獻2中，作為旨在抑制由裝備刀具的超聲波振動體(由超聲波振子與基體構成)所產生的超聲波振動的振動能量向超聲波振動體的支承體泄漏的結構記載有如下結構：在基體的超聲波振子與支承體之間的位置處形成狹縫，并通過存在該狹縫來防止超聲波振子所產生的超聲波振動的振動能量向支承體傳遞(泄漏)。

在專利文獻3中，作為旨在抑制由裝備用于超聲波加工的圓盤狀切削刀具的圓盤狀超聲波振動體(由超聲波振子與圓盤狀基體構成)所產生的超聲波振動的振動能量向超聲波振動體的支承體泄漏的結構記載有如下結構：在基體的超聲波振子與支承體之間的位置處形成狹縫，并通過存在該狹縫來防止超聲波振子所產生的超聲波振動的振動能量向支承體傳遞(泄漏)。

在專利文獻4中，作為旨在抑制由裝備用于超聲波加工的圓盤狀研磨刀具的圓盤狀超聲波振動體(由超聲波振子與圓盤狀基體構成)所產生的超聲波振動的振動能量向超聲波振動體的支承體泄漏的結構記載有如下結構：在基體的超聲波振子與支承體之間的位置處形成狹縫，并通過存在該狹縫來防止超聲波振子所產生的超聲波振動的振動能量向支承體傳遞(泄漏)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1?:?特開2009－28882號公報

專利文獻2?:?特開2008－162004號公報