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JP2005053203A - Cutting device - Google Patents

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JP2005053203A
JP2005053203A JP2003316048A JP2003316048A JP2005053203A JP 2005053203 A JP2005053203 A JP 2005053203A JP 2003316048 A JP2003316048 A JP 2003316048A JP 2003316048 A JP2003316048 A JP 2003316048A JP 2005053203 A JP2005053203 A JP 2005053203A
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Japan
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ultrasonic
cutting blade
cutting
langevin type
water
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Pending
Application number
JP2003316048A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazumasa Onishi
一正 大西
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Original Assignee
Individual
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cutting device which improves processing precision at the same time extends the life time of a cutting blade without using a revolving ultrasonic oscillator. <P>SOLUTION: An ultrasonic radiant face of a Langevin type ultrasonic oscillator is arranged parallelly at the side face of the cutting blade 1. The center axis of the Langevin type ultrasonic oscillator is passed through between the side face of the cutting blade 1 and the ultrasonic radiant surface of the Langevin type ultrasonic oscillator and water is discharged from the ultrasonic radiant face. As the result, the water fills a space between the side face of the cutting blade 1 and the ultrasonic radiant face of the Langevin type ultrasonic oscillator and the ultrasonic vibration is efficiently propagated to the cutting blade 1. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

発明の詳細な説明Detailed Description of the Invention

本発明は、ガラス、セラミック、シリコーン、超硬金属などを切断する切断装置に関するものである。The present invention relates to a cutting device for cutting glass, ceramic, silicone, cemented carbide, and the like.

一般に、ガラス、シリコンウエハー、シリコンナイトライド、超硬金属などの脆性材料に溝入れ又は切断等の加工を施すには、従来例えば図7に示すような薄いリング状の切断ブレード1を回転スピンドル3の先端に取り付けた第1のフランジ4aと、回転スピンドル3のねじ部に嵌めた第2のフランジ4bとで切断ブレード1を挟み付け、締め付け用ナット5をねじ部に螺着することにより固定し、この切断ブレード1を回転させてその外周切削部で加工するようになっている。また、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。In general, in order to perform processing such as grooving or cutting on brittle materials such as glass, silicon wafer, silicon nitride, and hard metal, a thin ring-shaped cutting blade 1 as shown in FIG. The cutting blade 1 is sandwiched between the first flange 4a attached to the tip of the screw and the second flange 4b fitted to the threaded portion of the rotary spindle 3, and the fastening nut 5 is fixed to the threaded portion by screwing. The cutting blade 1 is rotated and processed at the outer peripheral cutting portion. Further, since the cutting resistance is reduced in ultrasonic cutting, the frictional heat of the cutting tool is reduced, the thermal distortion of the processed surface is reduced, the life of the cutting tool is extended, and the machining accuracy is improved. Ultrasonic cutting is described in detail in “Ultrasonic Handbook” (Maruzen Co., Ltd., published in 1999), pages 679-684.

発明が解決しようとする課題Problems to be solved by the invention

過去、切断ブレードに超音波振動を加える試みが多くなされてきた。しかしながら、過去試された方法は図8に示すように回転スピンドル2の一部を超音波振動子にする方法であった。すなわち、回転スピンドル2に圧電素子6a、6bを設け、超音波振動子とする。そして圧電素子6a、6bに超音波発振器7よりスリップリング8を介して高周波交流電圧を印加する。その結果、回転スピンドル2に超音波振動が励起され、これが切断ブレード1に伝達する。
しかし、超音波振動を励起するための超音波発振器からの交流電圧を回転スピンドル2の超音波振動子の圧電素子に印加するためにスリップリングが必要となり装置が複雑化し、かつ高価になる。
また、スリップリングは通常、回転数は5000rpm以下で用いられる。したがって、それ以上の回転スピンドル2の回転数には使用できない。
さらに、回転スピンドル2に超音波振動子を取り付ける必要があるので既存の切断装置をそのまま使用できない。
また、回転スピンドル2に超音波振動子を取り付け、高周波電圧を印加するため、切断ブレードの温度が上がり、さらにこれが被加工物に伝達するため、加工精度が悪化するという問題点がある。
本発明の目的は上述の問題点を解消し、切断ブレードの寿命が長くなると共に、加工精度の向上する切断装置を提供することにある。
In the past, many attempts have been made to apply ultrasonic vibrations to the cutting blade. However, the method tried in the past has been a method in which a part of the rotary spindle 2 is an ultrasonic vibrator as shown in FIG. That is, piezoelectric elements 6a and 6b are provided on the rotary spindle 2 to form an ultrasonic vibrator. Then, a high-frequency AC voltage is applied to the piezoelectric elements 6 a and 6 b from the ultrasonic oscillator 7 via the slip ring 8. As a result, ultrasonic vibration is excited in the rotating spindle 2 and this is transmitted to the cutting blade 1.
However, a slip ring is required to apply the AC voltage from the ultrasonic oscillator for exciting the ultrasonic vibration to the piezoelectric element of the ultrasonic vibrator of the rotary spindle 2, and the apparatus becomes complicated and expensive.
The slip ring is usually used at a rotational speed of 5000 rpm or less. Therefore, it cannot be used for the rotational speed of the rotating spindle 2 beyond that.
Furthermore, since it is necessary to attach an ultrasonic transducer to the rotary spindle 2, the existing cutting device cannot be used as it is.
In addition, since an ultrasonic vibrator is attached to the rotary spindle 2 and a high frequency voltage is applied, the temperature of the cutting blade rises and this is transmitted to the workpiece, so that there is a problem that the machining accuracy is deteriorated.
An object of the present invention is to provide a cutting device that solves the above-described problems, extends the life of the cutting blade, and improves processing accuracy.

課題を解決するための手段Means for solving the problem

上記目的を達成するために、切断ブレードに近接して超音波振動子を配置し、かつ切断ブレードと超音波振動子の間に液体が流れることを特徴とする切断装置とするものである。
そして、切断ブレードの面に超音波振動子の放射面を平行に配置することを特徴とする切断装置するものである。
また前記超音波振動子の超音波放射面の一部から液体を放出することを特徴とする切断装置とするものである。
さらに、超音波振動子の超音波放射面に複数の孔があり、その孔から液体を放出することを特徴とする切断装置とするものである。
また、切断ブレードの温度を測定し、液体の温度を調節する装置を備えていることを特徴とする切断装置とするものである。
さらに、被加工物の温度を測定し、液体の温度を調節する装置を備えていることを特徴とする切断装置とするものである。
また、超音波振動子の振動モードが縦振動であることを特徴とする切断装置とするものである。
さらに、超音波振動子が複数であることを特徴とする切断装置とするものである。また、超音波振動子の発振周波数が複数であることを特徴とする切断装置とするものである。
In order to achieve the above object, an ultrasonic vibrator is disposed in the vicinity of the cutting blade, and a cutting device is characterized in that a liquid flows between the cutting blade and the ultrasonic vibrator.
Then, the cutting device is characterized in that the radiation surface of the ultrasonic transducer is arranged in parallel with the surface of the cutting blade.
Further, the present invention provides a cutting device that discharges liquid from a part of the ultrasonic radiation surface of the ultrasonic transducer.
Further, the cutting device is characterized in that there are a plurality of holes in the ultrasonic wave emitting surface of the ultrasonic vibrator and the liquid is discharged from the holes.
Further, the present invention provides a cutting device characterized in that a device for measuring the temperature of the cutting blade and adjusting the temperature of the liquid is provided.
Further, the present invention provides a cutting device comprising a device for measuring the temperature of the workpiece and adjusting the temperature of the liquid.
In addition, the cutting device is characterized in that the vibration mode of the ultrasonic vibrator is longitudinal vibration.
Further, the present invention provides a cutting device characterized by a plurality of ultrasonic transducers. Further, the cutting device is characterized in that the ultrasonic vibrator has a plurality of oscillation frequencies.

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(A)は第1の実施の形態を示す切断装置1の装置の上から見た平面図であり、図1(B)は側面図である。
This will be described in detail based on the embodiment of the present invention.
A first embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 1A is a plan view of the cutting apparatus 1 showing the first embodiment as viewed from above, and FIG. 1B is a side view.

切断ブレード1を切断装置の回転モータ2の回転力を伝達する回転スピンドル3に装着した状態を示す。
切断ブレード1は回転スピンドル3の先端に取り付けられた第1のフランジ4aと、この第1のフランジ4aに嵌めた第2のフランジ4bとで挟持されると共に、回転スピンドル3のねじ部に螺着した締め付け用ナット5により固定されている。
A state in which the cutting blade 1 is mounted on a rotary spindle 3 that transmits the rotational force of the rotary motor 2 of the cutting device is shown.
The cutting blade 1 is sandwiched between a first flange 4a attached to the tip of the rotary spindle 3 and a second flange 4b fitted to the first flange 4a, and is screwed to a threaded portion of the rotary spindle 3. The fastening nut 5 is fixed.

切断ブレード1の両側の面には切断ブレード1に接触しないランジュバン型超音波振動子9a、9b、9c、9dがそれぞれ図示しない安全カーバーに2個取り付けられている。ここで図1(A)の矢印は水10の流れを示す方向である。
それぞれのランジュバン型超音波振動子9a、9b、9c、9dには超音波発振器7a、7b、7c、7dより高周波交流電圧がリード線を通して印加される。ここでランジュバン型超音波振動子9a、9b、9c、9dの印加する高周波交流電圧の周波数はそれぞれ異なっている。超音波発振器7aは約20Khz、超音波発振器7bは約100Khz、超音波発振器7cは約200Khzそして超音波発振器7dは約2000Khzである。また、図ではランジュバン型超音波振動子9a、9b、9c、9dの形状を同じにしたが、それぞれの超音波振動が効率よく発振できるように設計されているので、実際の形状は異なる。
Two Langevin type ultrasonic transducers 9a, 9b, 9c, and 9d that are not in contact with the cutting blade 1 are attached to a safety carver (not shown) on both sides of the cutting blade 1, respectively. Here, the arrow in FIG. 1A indicates the direction of the flow of the water 10.
A high frequency AC voltage is applied to each Langevin type ultrasonic transducer 9a, 9b, 9c, 9d from the ultrasonic oscillators 7a, 7b, 7c, 7d through lead wires. Here, the frequency of the high-frequency AC voltage applied by the Langevin type ultrasonic transducers 9a, 9b, 9c, 9d is different. The ultrasonic oscillator 7a is about 20 Khz, the ultrasonic oscillator 7b is about 100 Khz, the ultrasonic oscillator 7c is about 200 Khz, and the ultrasonic oscillator 7d is about 2000 Khz. In the figure, the shapes of the Langevin type ultrasonic transducers 9a, 9b, 9c, and 9d are the same. However, since the respective ultrasonic vibrations are designed to efficiently oscillate, the actual shapes are different.

ここで切断ブレード1は円形基板と電着砥粒層とから構成されている。円形基板は鋼板、アルミなどの金属板からなり、中心部には回転スピンドルに装着するための取り付け穴が形成されている。Here, the cutting blade 1 is composed of a circular substrate and an electrodeposited abrasive layer. The circular substrate is made of a metal plate such as a steel plate or aluminum, and a mounting hole for mounting on the rotary spindle is formed at the center.

また、円形基板に電着砥粒層を形成するには、通常の電気メッキ法を用いることができる。すなわち、メッキ槽に収容された硫酸ニッケル液にダイヤモンド砥粒を混入せしめ、この硫酸ニッケル液にダイヤモンド砥粒が混入したメッキ液中で円形基板にニッケルメッキすることにより、ダイヤモンド砥粒をニッケルメッキで固定した複合メッキ層からなる電着砥粒層を形成することができる。Moreover, in order to form an electrodeposited abrasive grain layer on a circular substrate, a normal electroplating method can be used. That is, diamond abrasive grains are mixed with nickel sulfate liquid contained in a plating tank, and nickel plating is performed on a circular substrate in a plating liquid in which diamond abrasive grains are mixed with the nickel sulfate liquid. An electrodeposited abrasive layer composed of a fixed composite plating layer can be formed.

次に、この切断装置の切断方法について説明する。図示しない被加工物を切断するため回転モータ2を運転する。回転モータ2の運動は回転スピンドル3に伝達され切断ブレード1が回転する。また、回転モータ2の運転とほぼ同時にランジュバン型超音波振動子9a、9b、9c、9dに超音波発振器7a、7b、7c、7dより高周波交流電圧をリード線を通して印加する。ここで、超音波発振器の発振周波数は異ならせる。この理由は切断ブレードに与える超音波振動数を複数与えたいからである。さらに、これと同時に水10などの冷却媒体を図の矢印の方向に流す。次に位置合わせを行い、被加工物を切断する。Next, the cutting method of this cutting device will be described. The rotary motor 2 is operated to cut a workpiece (not shown). The movement of the rotary motor 2 is transmitted to the rotary spindle 3 and the cutting blade 1 rotates. Almost simultaneously with the operation of the rotary motor 2, a high-frequency AC voltage is applied to the Langevin ultrasonic transducers 9a, 9b, 9c, 9d from the ultrasonic oscillators 7a, 7b, 7c, 7d through lead wires. Here, the oscillation frequency of the ultrasonic oscillator is varied. This is because it is desired to give a plurality of ultrasonic vibration frequencies to be given to the cutting blade. At the same time, a cooling medium such as water 10 is flowed in the direction of the arrow in the figure. Next, alignment is performed and the workpiece is cut.

切断ブレード1にはランジュバン型超音波振動子9a、9b、9c、9dの超音波振動が水10を超音波伝播媒体として伝播する。ここで、水がないとランジュバン型超音波振動子の超音波振動は空気を伝播して切断ブレードに伝播することになるが、超音波振動の水と空気の減衰係数を比較すると空気の減衰係数が千倍以上であり、水がないとほとんど切断ブレードにはランジュバン型超音波振動子の超音波振動が伝達しないことがわかる。
そして、ランジュバン型超音波振動子の超音波振動は縦振動である。縦振動以外は、液体中を伝播しないからである。
また、切断ブレード1とランジュバン型超音波振動子9a、9b、9c、9dの超音波放射面との距離が5mm以上あると、回転スピンドルの回転数にもよるが、切断ブレード1とランジュバン型超音波振動子9a、9b、9c、9dの超音波放射面との間に水10が無い部分ができる恐れが大きい。
そのため、切断ブレードにランジュバン型超音波振動子の超音波振動が十分に伝達しないこともある。
したがって、切断ブレードとランジュバン型超音波振動子の超音波放射面との距離が5mm未満で、1mm以下の距離が望ましい。
Ultrasonic vibrations of the Langevin type ultrasonic transducers 9a, 9b, 9c, 9d propagate to the cutting blade 1 using the water 10 as an ultrasonic propagation medium. Here, if there is no water, the ultrasonic vibration of the Langevin type ultrasonic vibrator propagates through the air and propagates to the cutting blade, but when comparing the attenuation coefficient of water and air of ultrasonic vibration, the attenuation coefficient of air It can be seen that the ultrasonic vibration of the Langevin type ultrasonic transducer is hardly transmitted to the cutting blade when there is no water.
The ultrasonic vibration of the Langevin type ultrasonic vibrator is longitudinal vibration. This is because, except for the longitudinal vibration, it does not propagate in the liquid.
Further, if the distance between the cutting blade 1 and the ultrasonic radiation surfaces of the Langevin type ultrasonic transducers 9a, 9b, 9c, 9d is 5 mm or more, the cutting blade 1 and the Langevin type supersonic wave depend on the rotational speed of the rotary spindle. There is a high possibility that a portion without the water 10 is formed between the ultrasonic wave emitting surfaces of the sound wave vibrators 9a, 9b, 9c, and 9d.
Therefore, the ultrasonic vibration of the Langevin type ultrasonic transducer may not be sufficiently transmitted to the cutting blade.
Therefore, the distance between the cutting blade and the ultrasonic radiation surface of the Langevin type ultrasonic transducer is preferably less than 5 mm and 1 mm or less.

水10を通して切断ブレード1に伝播する超音波振動は、その振動数によりその作用が異なる。例えば、20Khz程度であると超音波振動の振幅が大きく、切断スピードが向上する。200Khz程度では振幅は小さくなるが切断面の面精度は向上する。さらに2Mhz程度では、さらに切断面の面精度が向上し、加工物の割れ、カケなどを改善できる。The action of the ultrasonic vibration propagating through the water 10 to the cutting blade 1 varies depending on the frequency. For example, if it is about 20 Khz, the amplitude of the ultrasonic vibration is large, and the cutting speed is improved. At about 200 Khz, the amplitude decreases, but the surface accuracy of the cut surface improves. Further, at about 2 Mhz, the surface accuracy of the cut surface is further improved, and the cracking and chipping of the workpiece can be improved.

振動数を高くすることで、加工物の割れ、カケなどを改善できる。超音波振動加工において超音波振動をより高周波にすると加工面が改善されることは、一般によく知られていることである。By increasing the frequency, it is possible to improve the cracking and chipping of the workpiece. In ultrasonic vibration machining, it is generally well known that the processing surface is improved when the ultrasonic vibration is made higher.

ランジュバン型超音波振動子の超音波振動を水を通して伝播させたが、超音波振動の減衰係数が小さい液体であれば良く、例えばシリコンオイルでもよい。Although the ultrasonic vibration of the Langevin type ultrasonic transducer is propagated through water, it may be a liquid having a small attenuation coefficient of ultrasonic vibration, for example, silicon oil.

図2は図1に用いたランジュバン型超音波振動子の詳細図である。図2(A)は図2(B)のA−Aで切断した切断断面図である。
ランジュバン型超音波振動子9は、中心軸が貫通したボルト11にまずポリエチレン製の絶縁リング12を通し、支持板と電極の働きをするアルミ板13を通しその両側に圧電素子6a、6bを通し、さらにその外側にりん青銅製の電極板14a、14bをとおす。ボルト11の中心軸を貫通した孔21は水が通る。そして、中心部に雌ねじを切ったアルミ製のブロックに15a、15bより両側から強く締め付ける。
また、超音波振動子の方式は様々で、圧電素子のみでも良い。
FIG. 2 is a detailed view of the Langevin type ultrasonic transducer used in FIG. FIG. 2A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
In the Langevin type ultrasonic vibrator 9, a polyethylene insulating ring 12 is first passed through a bolt 11 having a central axis passing therethrough, an aluminum plate 13 serving as a support plate and an electrode is passed, and piezoelectric elements 6a and 6b are passed through both sides thereof. Further, electrode plates 14a and 14b made of phosphor bronze are passed outside. Water passes through the hole 21 penetrating the central axis of the bolt 11. And it tightens from both sides rather than 15a, 15b to the aluminum block which cut the internal thread in the center part.
Further, there are various ultrasonic vibrator methods, and only a piezoelectric element may be used.

以上のような切断装置によると、回転スピンドル3に超音波振動子を取り付ける必要がないので既設の装置に簡単に取り付けられる。また、回転スピンドル3の回転数に制限がないので毎分1万回転以上のダイサーにも容易に取り付けられる。さらに、ランジュバン型超音波振動子の超音波振動が水を通して切断ブレードに放射されるので切断ブレードの汚れなども落とせる効果も副次的に発生する。According to the cutting apparatus as described above, it is not necessary to attach an ultrasonic transducer to the rotary spindle 3, so that it can be easily attached to an existing apparatus. Moreover, since there is no restriction | limiting in the rotation speed of the rotating spindle 3, it can also be easily attached to a dicer of 10,000 rotations or more. Further, since the ultrasonic vibration of the Langevin type ultrasonic vibrator is radiated to the cutting blade through water, an effect of removing dirt and the like of the cutting blade also occurs as a secondary effect.

このように切断作業において超音波振動の効果が十分に発揮できるため、切断抵抗が低減するため、切断ブレードの摩擦熱が少なく加工面の熱歪が少なくなり、切断ブレードの寿命が長くなると共に、加工精度が向上する。Since the effect of ultrasonic vibration can be sufficiently exerted in the cutting operation in this way, the cutting resistance is reduced, the frictional heat of the cutting blade is reduced, the thermal distortion of the processed surface is reduced, the life of the cutting blade is prolonged, Machining accuracy is improved.

以上のように切断ブレードに水を媒体として超音波振動を伝播させる構成にすることで過去試された方法の超音波振動による切断ブレードを振動させた構成の欠点を解消できる。As described above, by adopting a configuration in which ultrasonic vibration is propagated to the cutting blade using water as a medium, it is possible to eliminate the disadvantages of the configuration in which the cutting blade is vibrated by ultrasonic vibration in a method tried in the past.

第2の実施の形態を図3を用いて説明する。図3は、上から見た平面図である。切断装置の構成は図1と同様なものである。切断ブレードを切断装置の回転モータ2の回転力を伝達する回転スピンドル3に装着した状態を示す。
切断ブレード1は回転スピンドル3の先端に取り付けられた第1のフランジ4aと、この第1のフランジ4aに嵌めた第2のフランジ4bとで挟持されると共に、回転スピンドル3のねじ部に螺着した締め付け用ナット5により固定されている。
A second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a plan view seen from above. The configuration of the cutting device is the same as in FIG. The state where the cutting blade is mounted on the rotary spindle 3 that transmits the rotational force of the rotary motor 2 of the cutting device is shown.
The cutting blade 1 is sandwiched between a first flange 4a attached to the tip of the rotary spindle 3 and a second flange 4b fitted to the first flange 4a, and is screwed to a threaded portion of the rotary spindle 3. The fastening nut 5 is fixed.

切断ブレード1の側面にはランジュバン型超音波振動子9a、9bが2個取り付けられている。それぞれのランジュバン型超音波振動子9a、9bには超音波発振器より高周波交流電圧がリード線を通して印加される。ここでは、図面を簡略化するために超音波発振器は図示しない。
ランジュバン型超音波振動子9a、9bの中心軸には水10が流れるように孔21が通っている。また、水10を冷却する冷却装置16があり、その冷却装置16からパイプ17を通しランジュバン型超音波振動子9a、9bの中心軸の孔に水10を供給する。
Two Langevin type ultrasonic transducers 9 a and 9 b are attached to the side surface of the cutting blade 1. A high frequency AC voltage is applied to each Langevin type ultrasonic transducer 9a, 9b from the ultrasonic oscillator through a lead wire. Here, in order to simplify the drawing, the ultrasonic oscillator is not shown.
A hole 21 passes through the central axis of the Langevin type ultrasonic transducers 9a and 9b so that the water 10 flows. Further, there is a cooling device 16 for cooling the water 10, and the water 10 is supplied from the cooling device 16 through the pipe 17 to the hole of the central axis of the Langevin type ultrasonic transducers 9 a and 9 b.

また、冷却装置16の動作は切断ブレード1の温度を観察する温度センサ18aまたは、被加工物20の温度を観察する温度センサ18bからの温度により決定する。このようにすることにより加工精度を向上させる。The operation of the cooling device 16 is determined by the temperature from the temperature sensor 18a for observing the temperature of the cutting blade 1 or the temperature sensor 18b for observing the temperature of the workpiece 20. By doing so, the processing accuracy is improved.

また、ランジュバン型超音波振動子は安全カーバー19に取り付ける。安全カーバーの上蓋は図を簡単化するため省いた。このようにすることより、切断装置本体にはなんらの改造もすることなしに、切断ブレード1に超音波振動をあたえることができる。The Langevin type ultrasonic transducer is attached to the safety carver 19. The top cover of the safety carver was omitted for the sake of simplicity. In this way, the cutting blade 1 can be subjected to ultrasonic vibration without any modification to the cutting device body.

図4は切断ブレード1の側面とランジュバン型超音波振動子9の超音波放射面の間にできるかぎり水を均一に分布させる手段であるが、ランジュバン型超音波振動子9の超音波放射面に複数の水を放出する孔21を設けることである。このようにすれば、より損失が少なく切断ブレード1の面とランジュバン型超音波振動子の超音波放射面の間を超音波振動が伝播する。FIG. 4 shows a means for evenly distributing water as much as possible between the side surface of the cutting blade 1 and the ultrasonic radiation surface of the Langevin type ultrasonic transducer 9. It is providing the hole 21 which discharge | releases several water. In this way, ultrasonic vibration propagates between the surface of the cutting blade 1 and the ultrasonic radiation surface of the Langevin type ultrasonic transducer with less loss.

このように切断作業において超音波振動の効果が十分に発揮できるため、切断抵抗が低減するため、切断ブレードの摩擦熱が少なく加工面の熱歪が少なくなり、切断ブレードの寿命が長くなると共に、加工精度が向上する。Since the effect of ultrasonic vibration can be sufficiently exerted in the cutting operation in this way, the cutting resistance is reduced, the frictional heat of the cutting blade is reduced, the thermal distortion of the processed surface is reduced, the life of the cutting blade is prolonged, Machining accuracy is improved.

第3の実施の形態を図5を用いて説明する。図5は、上から見た平面図である。切断ブレード1にはランジュバン型超音波振動子9a、9bが2個取り付けられている。1個は切断ブレード1の側面に平行にランジュバン型超音波振動子9aの超音波放射面があり、別の1個は切断ブレード1の切断面に平行にランジュバン型超音波振動子9bの超音波放射面がある。切断ブレード1の切断面に平行にランジュバン型超音波振動子9bの超音波放射面があることは、超音波振動を伝達できる面積が小さくなり、超音波振動の伝達の役割は前者と比較すると小さい。しかし、切断面の汚れを落とす効果は大きい。
もちろん、切断ブレード1とランジュバン型超音波振動子9a、9bの放射面との間には水10などの液体が必要であることは、云うまでもない。
A third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a plan view seen from above. Two Langevin type ultrasonic transducers 9 a and 9 b are attached to the cutting blade 1. One has an ultrasonic radiation surface of the Langevin type ultrasonic transducer 9 a parallel to the side surface of the cutting blade 1, and another one has an ultrasonic wave of the Langevin type ultrasonic transducer 9 b parallel to the cut surface of the cutting blade 1. There is a radiation surface. The presence of the ultrasonic radiation surface of the Langevin type ultrasonic transducer 9b parallel to the cut surface of the cutting blade 1 reduces the area where ultrasonic vibration can be transmitted, and the role of ultrasonic vibration transmission is small compared to the former. . However, the effect of removing dirt on the cut surface is great.
Of course, it goes without saying that a liquid such as water 10 is required between the cutting blade 1 and the radiation surfaces of the Langevin type ultrasonic transducers 9a and 9b.

以上のように切断ブレード1にはランジュバン型超音波振動子9a、9bの放射面の距離を小さくし、かつその間に液体が存在させることにより切断ブレード1のドレッサーの役割から切断スピードの向上まで様々な効果が得られる。As described above, the cutting blade 1 has various functions ranging from the role of the dresser of the cutting blade 1 to the improvement of the cutting speed by reducing the distance between the radiating surfaces of the Langevin type ultrasonic transducers 9a and 9b and allowing the liquid to exist between them. Effects can be obtained.

第4の実施の形態を図6を用いて説明する。図6は、上から見た平面図である。切断ブレード1a、1b、1c、1d、1eは5枚ある。これらの切断ブレード1a、1b、1c、1d、1eはフランジ4a、4b、4c、4d、4e、4f挟まれ、回転スピンドル3のねじ部に螺着した締め付け用ナット5により固定される。切断ブレード1間の間隔は約3mmである。
ランジュバン型超音波振動子9の放射面には、水10が流れる孔21があり、切断ブレード1間に水が放出されるように孔21は複数位置している。ランジュバン型超音波振動子は図面の都合上、ランジュバン型超音波振動子の放射面の部分だけにした。ここで、水10は細線で表した。
水10は切断ブレード1の間に細線で表したように存在することができるので、超音波振動は切断ブレード1の側面にもよく伝播する。これは、ランジュバン型超音波振動子9の放射面を切断ブレードの側面と平行に配置したときとほぼ同じである。
また、切断ブレード1a、1b、1c、1d、1eの間に水をより確実に供給するため、切断ブレード1a、1b、1c、1d、1eの間に細いノズルを設け、このノズルから回転スピンドルの中心軸方向に水を放射することもできる。
A fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a plan view seen from above. There are five cutting blades 1a, 1b, 1c, 1d, and 1e. These cutting blades 1 a, 1 b, 1 c, 1 d, and 1 e are sandwiched between flanges 4 a, 4 b, 4 c, 4 d, 4 e, and 4 f, and are fixed by a tightening nut 5 that is screwed onto a screw portion of the rotary spindle 3. The distance between the cutting blades 1 is about 3 mm.
On the radiation surface of the Langevin type ultrasonic transducer 9, there are holes 21 through which water 10 flows, and a plurality of holes 21 are located so that water is discharged between the cutting blades 1. For the convenience of drawing, the Langevin type ultrasonic transducer is only on the radiation surface of the Langevin type ultrasonic transducer. Here, water 10 is represented by a thin line.
Since the water 10 can exist between the cutting blades 1 as indicated by a thin line, the ultrasonic vibration is well propagated to the side surfaces of the cutting blades 1. This is almost the same as when the radiation surface of the Langevin type ultrasonic transducer 9 is arranged in parallel with the side surface of the cutting blade.
In order to supply water more reliably between the cutting blades 1a, 1b, 1c, 1d and 1e, a thin nozzle is provided between the cutting blades 1a, 1b, 1c, 1d and 1e. Water can also be emitted in the direction of the central axis.

以上のように切断ブレード1が複数であるときは、ランジュバン型超音波振動子9の放射面が、切断ブレード1の切断面と平行であっても、切断ブレード1の間に水が存在するとランジュバン型超音波振動子の放射面を切断ブレードの側面と平行に配置した時とほぼ同じ効果が得られる。As described above, when there are a plurality of cutting blades 1, even if the radiation surface of the Langevin type ultrasonic transducer 9 is parallel to the cutting surface of the cutting blade 1, if water is present between the cutting blades 1, The same effect as that obtained when the radiation surface of the ultrasonic transducer is arranged in parallel with the side surface of the cutting blade can be obtained.

発明の効果The invention's effect

以上説明したように、本発明によれば、従来の回転する超音波振動子に電力を供給する必要がないので、既設の切断装置にも簡単に取り付けることができる。また、切断作業において超音波振動の効果が十分に発揮できるため、切断抵抗が低減するため、切断ブレードの摩擦熱が少なく加工面の熱歪が少なくなり、切断ブレードの寿命が長くなると共に、加工精度が向上する。As described above, according to the present invention, since it is not necessary to supply power to a conventional rotating ultrasonic transducer, it can be easily attached to an existing cutting device. In addition, since the effect of ultrasonic vibration can be sufficiently exerted in the cutting operation, the cutting resistance is reduced, the frictional heat of the cutting blade is reduced, the thermal distortion of the processed surface is reduced, the life of the cutting blade is increased, and Accuracy is improved.

第1の実施の形態の切断装置を説明する図である。  It is a figure explaining the cutting device of a 1st embodiment. 第1の実施の形態のランジュバン型超音波振動子の詳細な図である。  It is a detailed figure of the Langevin type ultrasonic transducer of a 1st embodiment. 第2の実施の形態の切断装置を説明する図である。  It is a figure explaining the cutting device of a 2nd embodiment. 第2の実施の形態の別のランジュバン型超音波振動子の超音波放射面示す図である。  It is a figure which shows the ultrasonic radiation surface of another Langevin type ultrasonic transducer | vibrator of 2nd Embodiment. 第3の実施の形態の切断装置を説明する図である。  It is a figure explaining the cutting device of a 3rd embodiment. 第4の実施の形態の切断装置を説明する図である。  It is a figure explaining the cutting device of a 4th embodiment. 従来の切断ブレード及び回転スピンドル等を説明する図である。  It is a figure explaining the conventional cutting blade, a rotation spindle, etc. FIG. 従来の切断ブレードに超音波振動を作用させる図である。  It is a figure which makes ultrasonic vibration act on the conventional cutting blade.

符号の説明Explanation of symbols

1 切断ブレード
2 回転モータ
3 回転スピンドル
4 フランジ
5 締め付け用ナット
6 圧電素子
7 超音波発振器
8 スリップリング
9 ランジュバン型超音波振動子
10 水
11 ボルト
12 絶縁リング
13 アルミ板
14 電極板
15 アルミ製のブロック
16 冷却装置
17 パイプ
18 温度センサ
19 安全カーバー
20 被加工物
21 孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cutting blade 2 Rotating motor 3 Rotating spindle 4 Flange 5 Tightening nut 6 Piezoelectric element 7 Ultrasonic oscillator 8 Slip ring 9 Langevin type ultrasonic vibrator 10 Water 11 Bolt 12 Insulating ring 13 Aluminum plate 14 Electrode plate 15 Aluminum block 16 Cooling device 17 Pipe 18 Temperature sensor 19 Safety carver 20 Workpiece 21 Hole

Claims (9)

切断ブレードに近接して超音波振動子を配置し、かつ切断ブレードと超音波振動子の間に液体が流れることを特徴とする切断装置。A cutting apparatus characterized in that an ultrasonic vibrator is disposed in the vicinity of the cutting blade, and a liquid flows between the cutting blade and the ultrasonic vibrator. 切断ブレードの面に超音波振動子の放射面を平行に配置することを特徴とする請求項1の切断装置。2. The cutting apparatus according to claim 1, wherein a radiation surface of the ultrasonic transducer is arranged in parallel to the surface of the cutting blade. 超音波振動子の超音波放射面の一部から液体を放出することを特徴とする請求項1及び請求項2に記載の切断装置。The cutting apparatus according to claim 1 or 2, wherein the liquid is discharged from a part of the ultrasonic radiation surface of the ultrasonic vibrator. 超音波振動子の超音波放射面に複数の孔があり、その孔から液体を放出することを特徴とする請求項3に記載の切断装置。The cutting apparatus according to claim 3, wherein the ultrasonic wave emitting surface of the ultrasonic vibrator has a plurality of holes, and liquid is discharged from the holes. 切断ブレードの温度を測定し、液体の温度を調節する装置を備えていることを特徴とする請求項1、請求項2および請求項3に記載の切断装置。4. The cutting device according to claim 1, further comprising a device for measuring the temperature of the cutting blade and adjusting the temperature of the liquid. 被加工物の温度を測定し、液体の温度を調節する装置を備えていることを特徴とする請求項1、請求項2および請求項3に記載の切断装置。4. The cutting apparatus according to claim 1, further comprising a device for measuring the temperature of the workpiece and adjusting the temperature of the liquid. 超音波振動子の振動モードが縦振動であることを特徴とする請求項1の切断装置。2. The cutting apparatus according to claim 1, wherein the vibration mode of the ultrasonic vibrator is longitudinal vibration. 超音波振動子が複数であることを特徴とする請求項1の切断装置。The cutting apparatus according to claim 1, wherein there are a plurality of ultrasonic transducers. 超音波振動子の発振周波数が複数であることを特徴とする請求項8の切断装置。9. The cutting apparatus according to claim 8, wherein the ultrasonic vibrator has a plurality of oscillation frequencies.
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