超音波楕円振動切削
超音波楕円振動切削 ( ultrasonic elliptical vibration cutting ) は、工具と被削材の間に相対的な超音波楕円振動を付加して切削する加工法であり、従来の切削に比べて、切削力、切削エネルギ、切削熱、工具摩耗の低減や、脆性材料の延性モード加工域（臨界切込み量）の増大などの優れた効果を持つ。
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詳細
通常の切削や一方向の超音波振動切削など、従来の切削では、切りくずの流出を妨げて押し戻す向きに摩擦力が働き、材料除去が困難となる。これに対して超音波楕円振動切削では、図1のように工具に対して（被削材との間に相対的な）超音波楕円振動を付加して切削を行い、工具が主に切りくず流出方向に運動しながら材料除去を行う。このため、摩擦力を反転して切りくず流出を促進することも可能となり、切削力や切削エネルギが大幅に減少する[1]。別の見方をすると、図1において、従来の切削では工具が左に押し進んでいくのに対して、超音波楕円振動切削では工具が主に左上に押し進むため、材料のせん断変形もより上向きに生じる。すなわち、せん断角が増大（切りくず厚さが減少）することで被削材をせん断しなければならない面積（せん断面積）が減少し、切削力が減少する。図2は、電子顕微鏡内で通常の切削を開始した後、切削途中で切削方向の振動を開始し、さらにその後楕円振動に切り替えて3種類の切削プロセスを直接観察・比較した結果である。図のように楕円振動切削のみで切りくず厚さが大幅に減少することが分かる。
応用事例として、図3に示すように、他の技術では困難な金型鋼の超精密・微細加工や硬脆材料の延性モード加工等が実現されている[2]。従来の一方向の超音波振動切削と比較すると、切削力や工具摩耗の低減、加工精度の向上、被削材の工具への凝着やばり、びびり振動の抑制などの諸効果が大幅に向上する。実用的には、切削方向に対する振動方向の調整が不要になること、振動に対して切削方向が変動する加工が可能になることも重要である。また、楕円振動の振幅を故意に変化させることで切込み量を高速制御し、微細な3次元形状を有する金型表面を比較的高能率に超精密加工することも可能である[2]。
関連項目
外部リンク
引用
- ↑ 社本英二, 森本祥之, 森脇俊道: 楕円振動切削加工法(第1報)－加工原理と基本特性, 精密工学会誌, 62-8 (1996) pp.1127-1131.
- ↑ 2.0 2.1 社本英二, 鈴木教和: 超音波楕円振動切削による難削材の超精密・マイクロ加工, 砥粒加工学会誌, 54-11 (2010) pp.636-639.
