[发明专利]装备刀具的超声波振动体的支承结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种装备刀具的超声波振动体的支承结构。更详细地说，本发明所涉及的装备刀具的超声波振动体的支承结构，能够使装备钻孔刀具、切削刀具、磨削刀具或者研磨刀具等材料加工用刀具的超声波振动体呈稳定的状态，且能够使该超声波振动体所产生的超声波振动能量高效率地传递给该刀具。

背景技术

以往，在钻头等钻孔刀具、切削刀片等切削刀具、切块机等圆盘状切削刀具、圆环状磨削刀具以及圆环状研磨刀具等各种刀具上附设超声波振动体或超声波振子，并通过对该超声波振动体施加电能而使其发生超声波振动，一边将该超声波振动传递给刀具一边对加工对象的各种材料进行各种加工的材料加工方法已经公知，并以“超声波加工”这一名称而普遍地得到利用。当利用该超声波加工时，因刀具在其加工作业时进行超声波振动，故能够实现高效率的材料加工。此外，本说明书中所使用的“超声波振动体”指的是像兰杰文(Langevin)振子那样的由压电元件和接合在该压电元件两侧的质量体所构成的复合体，或者在基板表面固定有超声波振子的复合体。作为“超声波振子”的典型例子可列举出压电元件以及电致伸缩元件。

虽然超声波加工是一种出色的材料加工方法，但另一方面也存在着各种问题。例如，作为在一方端部装备钻头等钻孔刀具的兰杰文振子，由于与钻头的质量相比兰杰文振子的质量压倒性地大于前者，因而通过附设在兰杰文振子侧面的支承件来支承钻孔刀具与兰杰文振子二者的复合体(超声波振动复合体)。为了实现兰杰文振子的稳定振动，在该振子所示的纵向(长度方向)上成为振动“节点(node)”的位置处用该支承件对上述复合体进行支承。图1是表示兰杰文振子(超声波振动体)1在成为其振动“节点”的位置处由支承件2所支承的状态的示意图。这种振动体的“节点”位置，可以针对各振动体利用有限元法而获知。然而，在超声波振动体上附设刀具的情况下却很难准确地求得该振动体与刀具二者的复合体的振动“节点”的位置。进而，当超声波振动体上所附设的刀具接触到加工对象材料时，或者发生了随着加工处理进展所产生的刀具磨损等情况下，超声波振动体与刀具二者的复合体的振动“节点”的位置将会移动。因此，即便在仅仅针对超声波振动体所求得的支承位置处对该振动体进行支承，也无法将上述复合体的支承位置准确地确定在“节点”位置上或者准确地维持在“节点”的位置上。从而，作为图1所示的支承结构，存在着超声波振动体与刀具二者的复合体难以实现稳定振动这一问题。

考虑到上述问题，在人为决定的多个部位通过固定支承来进行超声波振动体与刀具二者的复合体的支承的方法也已经公知。例如，在专利文献1中记载有：对装备刀具的长圆柱状超声波振动体在套管(casing)内的支承，通过附设在该圆柱状超声波振动体的两侧端部附近的两个环状凸缘来进行。其中，在这一支承结构中是将在长圆柱状超声波振动体的侧面上作为环状体所形成的凸缘，通过螺钉连接固定在套管内表面上。依照这一支承方法，确实可以实现超声波振动体与刀具的复合体的稳定振动，但这却会引起如下问题，即由超声波振动体所生成的超声波振动的振动能量之中的相当部分，经由上述凸缘(支承件)泄露到套管侧，所以未能将足够量的超声波能量传递给刀具，从而不能期待利用超声波振动的超声波加工以预定的加工效率而实现。

在专利文献2中，作为旨在抑制由装备刀具的超声波振动体(由超声波振子与基体构成)所产生的超声波振动的振动能量向超声波振动体的支承体泄漏的结构记载有如下结构：在基体的超声波振子与支承体之间的位置处形成狭缝，并通过存在该狭缝来防止超声波振子所产生的超声波振动的振动能量向支承体传递(泄漏)。

在专利文献3中，作为旨在抑制由装备用于超声波加工的圆盘状切削刀具的圆盘状超声波振动体(由超声波振子与圆盘状基体构成)所产生的超声波振动的振动能量向超声波振动体的支承体泄漏的结构记载有如下结构：在基体的超声波振子与支承体之间的位置处形成狭缝，并通过存在该狭缝来防止超声波振子所产生的超声波振动的振动能量向支承体传递(泄漏)。

在专利文献4中，作为旨在抑制由装备用于超声波加工的圆盘状研磨刀具的圆盘状超声波振动体(由超声波振子与圆盘状基体构成)所产生的超声波振动的振动能量向超声波振动体的支承体泄漏的结构记载有如下结构：在基体的超声波振子与支承体之间的位置处形成狭缝，并通过存在该狭缝来防止超声波振子所产生的超声波振动的振动能量向支承体传递(泄漏)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1 : 特开2009－28882号公报

专利文献2 : 特开2008－162004号公报