專利名稱：切削用振動(dòng)體、振動(dòng)切削單元、加工裝置、成型模具及光學(xué)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及切削用振動(dòng)體、振動(dòng)切削單元及加工裝置，它們適用 于形成光學(xué)元件用的模具等材料的切削加工，還涉及由此制作的成型 模具及光學(xué)元件。
背景技術(shù)：
通過使金剛石等切削工具的先端振動(dòng)，對(duì)超硬或玻璃等難切削材 料進(jìn)行切削加工的技術(shù)，被稱為振動(dòng)切削。這是由于振動(dòng)而切削工具 刀刃作高速微小切入，并且通過振動(dòng)的刀刃將此時(shí)產(chǎn)生的切屑掬出之 效果，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)切削工具和被切削材料的應(yīng)力都較小的切削加工(例
如參照專利文獻(xiàn)l、 2、 3、 4等)。通過這種振動(dòng)切削加工，通常延 性方式切削所必需的臨界切入量提高到幾倍，能夠高效率地切削加工 難切削材料。
這種振動(dòng)切削加工中，為了提高加工效率而提高振動(dòng)頻率的話上 述效果會(huì)增大，并且與頻率幾乎成比例地工具的進(jìn)給速度也得到提高， 所以通常是使用2 0 kH z以上的高速振動(dòng)。另外，該頻率超過了人 可聽見的范圍，所以，具有振動(dòng)子和被它激振的振動(dòng)體不發(fā)出噪聲之 優(yōu)點(diǎn)。
作為使切削工具刀刃產(chǎn)生這種高速振動(dòng)的方法，已經(jīng)實(shí)用化的有 用壓電元件和超磁致伸縮元件等激振夾持工具的夾持部件，通過撓曲 振動(dòng)和軸向振動(dòng)等使夾持部件共振，由此使其作為駐波作安定振動(dòng)。 該方法中，切削工具的尾部能夠脫卸地固定在為振動(dòng)體的夾持部件的 先端。
上述夾持部件一般是采用鉻鉬鋼，但是在振動(dòng)切削中，切削工具 與夾持部件之間有摩擦發(fā)熱的情況，此時(shí)，由于發(fā)熱而振動(dòng)子膨脹收縮引起工具刀刃位置發(fā)生變動(dòng)致使不能進(jìn)行高精度加工，存在問題。 在此，可以考慮采用例如像氮化硅那種低線膨脹系數(shù)且高硬度的陶資 材料或低線膨脹系數(shù)的合金材料作為夾持部件。但是，當(dāng)企圖在采用
則出現(xiàn)以下問題，即夾持部件上出現(xiàn)裂縫和破損，不能形成螺紋，還 有即使形成了螺絲部，也不能將切削工具充分牢固地固定在夾持部件 上，或由于切削工具的反復(fù)拆裝和交換，引起夾持部件上設(shè)有的螺絲 部變形和螺紋破損，致使不能將切削工具牢固地固定在夾持部件上， 必須交換夾持部件。
在此，本發(fā)明以提供一種切削用振動(dòng)體以及組裝了該切削用振動(dòng) 體的振動(dòng)切削單元為目的，其中，即使反復(fù)拆裝切削工具，螺絲等固 定具也不易破損，實(shí)現(xiàn)容易維持切削工具的牢固固定。
本發(fā)明還以提供一種釆用上述振動(dòng)切削單元高精度制作的成型模 具以及光學(xué)元件為目的。
專利文獻(xiàn)1:特開2000-52101號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2:特開2000-218401號(hào)7>才艮 專利文獻(xiàn)3:特開平9 - 3 0 9 0 0 1號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)4:特開2002-126901號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述課題，本發(fā)明涉及的切削用振動(dòng)體，備有支撐切削 工具的支撐部分，將被給予的振動(dòng)傳遞給切削工具，其中，支撐部分 通過固定在所述支撐部件上的第1緊固部件和第2緊固部件拆裝可能 地固定切削工具，第1緊固部件具有大于第2緊固部件的抗拉強(qiáng)度。
本發(fā)明涉及的振動(dòng)切削單元備有(a )上述切削用振動(dòng)體；(b ) 由切削用振動(dòng)體支撐的切削工具。
本發(fā)明涉及的加工裝置備有(a )上述振動(dòng)切削單元；(b )通 過驅(qū)動(dòng)使振動(dòng)切削單元變位的驅(qū)動(dòng)裝置。
本發(fā)明涉及的成型模具用上述振動(dòng)切削單元加工制作，具有用來
5形成光學(xué)元件光學(xué)面的轉(zhuǎn)印光學(xué)面。此時(shí)，能夠效率良好高精度地加 工具有凹面等各種光學(xué)面的模具。
本發(fā)明涉及的光學(xué)元件用上述振動(dòng)切削單元加工創(chuàng)制。此時(shí)，能 夠得到具有凹面等各種光學(xué)面的高精度光學(xué)元件。


圖1:第1實(shí)施方式的振動(dòng)切削單元的說明方框圖。 圖2: ( a )、 ( b )、 ( c )、 ( d )是工具部先端的平面圖、端面圖 及側(cè)面圖。
圖3: ( a )是說明工具部先端部狀態(tài)的部分放大截面圖，(b ) 是切削工具的放大側(cè)面圖。
圖4:第2實(shí)施方式的加工裝置說明方框圖。
圖5:采用了圖4所示加工裝置的工件的加工說明放大平面圖。
圖6: ( a )、 ( b )是第3實(shí)施方式涉及的成型用模具的側(cè)向截面圖。
圖7:用圖6(a)、6(b)的成型用模具形成的透鏡的側(cè)向截面圖。
圖8:對(duì)圖3 ( a )、 3(b)所示的振動(dòng)切削單元進(jìn)行變形的第 3實(shí)施方式的振動(dòng)切削單元的部分放大截面圖。
發(fā)明的最佳實(shí)施方式
上述切削用振動(dòng)體中，因?yàn)橛脕砟軌虿鹧b地固定切削工具的一個(gè) 第1緊固部件具有大于另一個(gè)第2緊固部件的抗拉強(qiáng)度，所以，能夠 幾乎不劣化破損第1緊固部件地反復(fù)進(jìn)行切削工具的拆裝。優(yōu)選第1 緊固部件具有的抗拉強(qiáng)度大于第2緊固部件1.2倍以上，更優(yōu)選2.5 倍以上。此時(shí)，為了牢固固定切削工具，抗拉強(qiáng)度相對(duì)較小的第2緊 固部件用必需的力進(jìn)行緊固，所以多少伴隨螺絲部的變形。反復(fù)進(jìn)行 切削工具的拆裝等以后，最終第2緊固部件的螺絲部有破損的可能性， 但是，能夠通過第2緊固部件來防止為固定緊固部件的第1緊固部件產(chǎn)生劣化和破損。因此，即使對(duì)切削用振動(dòng)體反復(fù)進(jìn)行切削工具的拆 裝，螺母等第1緊固部件和支撐部分也不易破損，能夠延長(zhǎng)切削用振 動(dòng)體的耐久性和壽命。
本發(fā)明具體實(shí)施方式
的上述切削用振動(dòng)體，其中，第l緊固部件
是螺母，第2緊固部件是螺合在螺母中的螺桿。此時(shí)，能夠防止螺母
的螺紋剪切斷裂，能夠延長(zhǎng)螺母的壽命。至于螺合在螺母中的螺桿，
其螺紋的剪切斷裂有進(jìn)展的可能，但只要通過交換螺桿便可以解決。
本發(fā)明的另一實(shí)施方式，其中，螺桿穿在切削工具上設(shè)有的固定
用的孔中，切削工具被夾持、固定在支撐部分的支撐面與螺桿頭之間。
此時(shí)，即使支撐部分與第2緊固部件之間的抗拉強(qiáng)度都較小，也能夠
在其間確切地固定切削工具。
本發(fā)明的另一實(shí)施方式，其中，螺母被固定在支撐部分上。此時(shí)， 螺母與支撐部分之間不易產(chǎn)生起因于高速振動(dòng)的摩擦發(fā)熱。并且，因
為將壽命比較長(zhǎng)的螺母固定在支撐部分上，所以能夠延長(zhǎng)作為切削用 振動(dòng)體的壽命。
本發(fā)明的另一實(shí)施方式，其中，螺母是用焊接固定在支撐部分上。 此時(shí)，能夠?qū)⒙菽赴捕ù_切地固定在支撐部分上。
本發(fā)明的另一實(shí)施方式，其中，切削用振動(dòng)體用低線膨脹材料形 成。此時(shí)，因?yàn)槟軌虼蟠蠼档桶ㄇ邢鞴ぞ咧尾糠值谋倔w部分的膨 脹，所以能夠降低切削工具先端的變位，提高切削加工的精度。"低線 膨脹材料"意味線膨脹系數(shù)在-2x10 — 6以上、2x10 "以下的材 料(又稱"低線膨脹系數(shù)的材料")。作為低線膨脹材料，可以采用因 鋼、超因鋼、不銹鋼因鋼等。
本發(fā)明的另一實(shí)施方式，其中，第1緊固部件用包括高速度工具 鋼、超硬合金、馬氏體類不銹鋼、析出硬化類不銹鋼及S CM鋼之群 類的至少1種材料形成。此時(shí)，容易相對(duì)第2緊固部件加大抗拉強(qiáng)度， 能夠確保螺紋等的加工性。
作為本發(fā)明涉及的第2緊固部件，可以采用包括各種不銹鋼、S CM鋼等合金等各種金屬材料。此時(shí)，容易相對(duì)第1緊固部件減小抗
7拉強(qiáng)度，能夠確保螺紋等的加工性。
本發(fā)明的另一實(shí)施方式，其中，第1緊固部件的抗拉強(qiáng)度為9 0 ON/ mm2 ~ 3 0 0 0 N / mm2,第2緊固部件的抗拉強(qiáng)度為7 0 0 N / mm2 ~ 1 9 0 0 N / mm2。通過滿足上述關(guān)系，能夠防止第 1緊固部件和支撐部分的破損，同時(shí)更確切地實(shí)現(xiàn)切削工具向切削用 振動(dòng)體的牢固固定。
本發(fā)明的另一實(shí)施方式，其中，在上述切削用振動(dòng)體中，第l緊 固部件是螺桿，第2緊固部件是螺合在螺桿上的螺母。此時(shí)，能夠防 止螺桿螺紋的剪切斷裂，能夠延長(zhǎng)螺桿壽命。至于螺合在螺桿上的螺 母，其螺紋的剪切斷裂有進(jìn)展的可能，但只要通過交換螺母便可以解 決。
上述振動(dòng)切削單元中，因?yàn)榈?緊固部件具有大于第2緊固部件 的抗拉強(qiáng)度，所以能夠幾乎不使第1緊固部件劣化破損地反復(fù)進(jìn)行切 削工具的拆裝，即使對(duì)切削用振動(dòng)體反復(fù)進(jìn)行切削工具的拆裝，螺母 等第1緊固部件和支撐部分也不易破損，能夠延長(zhǎng)切削用振動(dòng)體的耐 久性和壽命。
上述振動(dòng)切削單元的具體方式，其中，進(jìn)一步備有振動(dòng)源，通過 給予切削用振動(dòng)體振動(dòng)，介過該切削用振動(dòng)體使切削工具振動(dòng)。此時(shí)， 因?yàn)槭骨邢饔谜駝?dòng)體、切削工具和用于它們的振動(dòng)源為一個(gè)單元，所 以，在提高了這種振動(dòng)切削單元的組裝、拆卸之方便性的同時(shí)，能夠 使振動(dòng)切削單元以高精度工作。
上述加工裝置中，因?yàn)橥ㄟ^驅(qū)動(dòng)裝置使上述振動(dòng)切削單元變位， 所以能夠通過具有高耐久性的振動(dòng)切削單元實(shí)現(xiàn)高精度加工。 [第l實(shí)施方式]
以下參照附圖，對(duì)本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的切削用振動(dòng)體以 及振動(dòng)切削單元作說明。圖1是加工成型模具的轉(zhuǎn)印光學(xué)面時(shí)使用的 振動(dòng)切削單元的結(jié)構(gòu)說明截面圖，該成型模具用來成形透鏡等光學(xué)元 件。
如圖1所示，振動(dòng)切削單元20備有切削工具23、振動(dòng)體82、軸向振動(dòng)子83、撓曲振動(dòng)子84、平衡器85、筐體86。
切削工具23被固定埋在振動(dòng)體82先端工具部21的先端部21a 中。在后面的說明中作詳細(xì)敘述，切削工具23的先端23a是金剛石尖 端的切削刀刃，其作為被處于共振狀態(tài)的振動(dòng)體82的開放端，與振動(dòng) 體82—起振動(dòng)。即，切削工具23伴隨振動(dòng)體82的軸向振動(dòng)在Z方 向變位產(chǎn)生振動(dòng)，且伴隨振動(dòng)體82的撓曲振動(dòng)在Y軸方向變位產(chǎn)生 振動(dòng)。其結(jié)果切削工具23的先端23a作軌跡如圖所示的橢圓軌道EO 高速變位。
振動(dòng)體82是一體型切削用振動(dòng)體，由線膨脹系數(shù)絕對(duì)值為2 x 1 0—6以下的材料形成，具體適合釆用因鋼材、超因鋼材、不銹鋼因鋼 材等。在振動(dòng)體82先端側(cè)的工具部21外徑細(xì)，在尾側(cè)外徑粗。振動(dòng) 體82側(cè)面的適當(dāng)位置上形成了板狀部分的第1固定法蘭盤87，介過 第1固定法蘭盤87振動(dòng)體82被例如螺絲93固定在筐體86上。振動(dòng) 體82由于軸向振動(dòng)子83而振動(dòng)，處于共振狀態(tài)，形成Z方向局部變 位的駐波。振動(dòng)體82還由于撓曲振動(dòng)子84而振動(dòng)，處于共振狀態(tài)， 形成Y軸方向局部變位的駐波。對(duì)振動(dòng)體82來說，第1固定法蘭盤 87的位置是軸向振動(dòng)和撓曲振動(dòng)共同的節(jié)，介過第1固定法蘭盤87 來固定振動(dòng)體82,這樣能夠防止妨礙軸向振動(dòng)和撓曲振動(dòng)。
第1固定法蘭盤87可以是例如圓板狀的固定部件，此時(shí)，其外周 部分固定在筐體86上將筐體86密封，構(gòu)成不通氣的構(gòu)造。第l固定 法蘭盤87也可以是有多個(gè)開口的固定部件，或是有延伸在例如3個(gè)方 向上的細(xì)長(zhǎng)支撐部件的固定部件，此時(shí)，即使將第1固定法蘭盤87 固定到筐體86上，也能夠確?？痼w86內(nèi)外充分的通氣。
軸向振動(dòng)子83是連接在由壓電元件(P Z T )或超磁致伸縮元件 等形成的振動(dòng)體82尾側(cè)端面的振動(dòng)源，介過圖示省略的連接器等連接 在振動(dòng)子驅(qū)動(dòng)裝置(后述)上。軸向振動(dòng)子83根據(jù)振動(dòng)子驅(qū)動(dòng)裝置發(fā) 出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)動(dòng)作，通過作高頻伸縮振動(dòng)而給予振動(dòng)體82縱波。軸向 振動(dòng)子83在Z方向能夠變位，在XY方向不發(fā)生變位。
撓曲振動(dòng)子84是連接在由壓電元件或超磁致伸縮元件等形成的振動(dòng)體82尾側(cè)端面的振動(dòng)源，介過圖示省略的連接器等連接在振動(dòng)子 驅(qū)動(dòng)裝置(后述)上。撓曲振動(dòng)子84根據(jù)振動(dòng)子驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)出的驅(qū)動(dòng) 信號(hào)動(dòng)作，通過作高頻振動(dòng)而給予振動(dòng)體82橫波，即，給予圖示例中 Y方向的振動(dòng)。
平衡器85隔著軸向振動(dòng)子83連接在振動(dòng)體82的相反一側(cè)。平衡 器85側(cè)面的適當(dāng)位置上形成有第2固定法蘭盤88，平衡器85介過第 2固定法蘭盤88固定在筐體86上。笫2固定法蘭盤88可以是例如圓 板狀的固定部件，但也可以是有多個(gè)開口的固定部件，或是有延伸在 例如3個(gè)方向上的細(xì)長(zhǎng)支撐部件的固定部件，備有開口等情況時(shí)，即 使將第2固定法蘭盤88固定到筐體86上，也能夠確?？痼w86內(nèi)外充 分的通氣。平衡器85由于軸向振動(dòng)子83而振動(dòng)，處于共振狀態(tài)，形 成在Z方向局部變位的駐波。對(duì)平衡起85來說，第2固定法蘭盤88 的位置是軸向振動(dòng)的節(jié)，介過第2固定法蘭盤88進(jìn)行固定，這樣能夠 防止妨礙振動(dòng)體82的軸向振動(dòng)。平衡器85用與振動(dòng)體82相同的材料 形成。
筐體86是具有例如四方柱狀內(nèi)部空間的部件，用來收容振動(dòng)體 82和平衡器85等，介過第1、第2固定法蘭盤87、 88，將振動(dòng)體82 和平衡器85撐持固定在內(nèi)部?？痼w86的一端裝有上述第1固定法蘭 盤87，堵住整個(gè)或一部分開口，另一端設(shè)有連結(jié)在端面開口上的供氣 管92。該供氣管92與氣體供給裝置(后述)連結(jié)，向筐體86內(nèi)供給 設(shè)定在所望流量及溫度的加壓干燥空氣。
以上振動(dòng)切削單元20中，振動(dòng)體82和軸向振動(dòng)子83以及平衡器 85相互之間通過焊接接合固定，軸向振動(dòng)子83能夠有效地振動(dòng)。振 動(dòng)體82和軸向振動(dòng)子83以及平衡器85的軸心形成有貫通孔91，貫 通孔91橫斷上述三者的接合面且貫通它們，來自于供氣管92的加壓 干燥空氣能夠流通。也就是說，貫通孔91是傳送加壓干燥空氣的供給 路，與沒有圖示的氣體供給裝置和供氣管92—起構(gòu)成冷卻手段，用來 從內(nèi)部冷卻振動(dòng)切削單元20。貫通孔91的先端又兼支撐孔，用來插 入固定切削工具23，能夠?qū)⒈粚?dǎo)入貫通孔91中的加壓干燥空氣供給到切削工具23的周邊。另外，貫通孔91的先端在固定切削工具23 時(shí)也留有間隙，加壓干燥空氣以高速?gòu)谋慌c切削工具2 3鄰接形成的開 口 91a噴射，不僅能夠有效地冷卻切削工具23先端的加工點(diǎn)，而且能 夠通過氣流，確切地除去附在加工點(diǎn)和其周圍的切屑。
圖2 (a)是圖1所示的工具部21先端的平面圖，圖2(b)是工 具部21先端的正面圖，圖2(c)是工具部21先端的側(cè)面圖，圖2(d) 是工具部21先端的下面圖。
從圖中可知，設(shè)在工具部21中的先端部21a從平面看上去具有楔 狀的尖頭形狀。支撐在先端部21a先端的切削工具23備有柄23b和三 角形的加工用尖端23c，其中，柄23b的先端為三角、尾側(cè)為六角形、 整體為板狀；三角形的加工用尖端23c以傾斜狀態(tài)固定在柄23b的尖 端、即先端23a上。其中，柄23b由超硬材料、陶資材料、高速鋼(高 速度工具鋼)等形成，不易彎曲。加工用尖端23c是金剛石制的尖端， 通過焊接等固定在柄23b的先端。切削工具23自身被埋入固定在先端 部21a中，加工用尖端23c的先端23a配置在工具軸AX的延長(zhǎng)上。
在先端部21a中，沿著含工具軸AX的XZ面平坦地形成有槽21x， 切削工具23、即柄23b的固定部分23e被插在槽21x內(nèi)。該槽21x沿 著XZ平面的側(cè)面為臺(tái)形，沿著YZ平面的剖面為矩形。被支撐在該 槽21x中的固定部分23e通過固定螺絲25及螺母27，相對(duì)先端部21a 能夠拆裝地被緊緊固定。固定螺絲25是平頭狀的螺桿(第2緊固部件)， 從固定孔21g的一端穿過固定孔21g螺合到固定在固定孔21g另一端 的螺母27中。固定螺絲25和螺母27作為緊固手段發(fā)揮功能，用來協(xié) 動(dòng)將切削工具23固定在工具部21先端。也就是說，固定螺絲25是第 2緊固部件，螺母27是第1緊固部件。在固定螺絲25的螺絲頭上方， 為了填住用來穿過固定螺絲25的固定孔21g，擰入固定有充填螺絲26。 固定孔21h、 21g延伸在Y軸方向，固定螺絲25及螺母27所作的緊 固方向與工具軸AX垂直。
圖3 (a)是說明工具部21先端部21a狀態(tài)的部分放大截面圖， 圖3 ( b )是切削工具23的放大側(cè)面圖。
ii工具部21先端部21a是用來裝配切削工具23的支撐部分，能夠 拆裝可能地固定切削工具23,同時(shí)，能夠?qū)F(xiàn)有的切削工具23交換 成同種或異種別的切削工具。用來拆裝可能地裝配切削工具23的固定 螺絲25及螺母27中，螺母27被配置成埋入在先端部21a下面形成的 凹部21r中，螺母27的上面通過焊接固定在凹部21r的底部(上面)。 固定螺絲25的螺身部分25s能夠擰入螺母27中進(jìn)行緊固。工具部21 的組裝時(shí)，先將柄23b的固定部分23e插入先端部21a的槽21x中。 然后，介過設(shè)在先端部21a上側(cè)的固定孔21g，使固定螺絲25的螺身 部分25s插在柄23b的孔23f和下側(cè)設(shè)有的固定孔21h中，使螺身部 分25s的先端螺合到被固定在固定孔21h下端的螺母27中。為了使固 定螺絲25的螺絲頭部2 5 h通過，固定孔2 1 g的內(nèi)徑大于固定孔2 lh的內(nèi)徑。此時(shí)，因?yàn)榍邢鞴ぞ?3的固定部分23e被固定螺絲25 的螺絲頭部25h和槽21x的內(nèi)面夾住緊固，所以，不僅防止了切削工 具23的分離，確保了切削工具23在先端部21a的確切固定，而且固 定部分23e下面的面與槽21x下面的面緊貼，能夠低損耗傳遞振動(dòng)能 量。接下去，將充填螺絲26擰入設(shè)在先端部21a上側(cè)的固定孔21g 中作固定。如此擰入的充填螺絲26的下端面與固定螺絲25螺絲頭部 25h的上端面之間形成一點(diǎn)間隙，避免固定螺絲25與充填螺絲26相 接觸。充填螺絲2 6具有以下效果，即使先端部2 1 a的槽2 1 x 周邊、即工具裝配部的Y方向的重量，相對(duì)工具軸AX對(duì)稱地平衡配 置，防止先端部2 1 a發(fā)生不需要的振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)安定的基本振動(dòng)。
也可以是在充填螺絲26的下端面與固定螺絲25的上端面之間不 設(shè)間隙的結(jié)構(gòu)。該情況時(shí)，固定螺絲25是從上方通過面接觸被檸緊， 防止了固定螺絲25的松弛，所以，切削工具23的固定更牢固，能夠 降低切削工具23有不必要的振動(dòng)和松弛。并且，通過充填螺絲26來 擰緊固定螺絲25時(shí)，施加在固定螺絲25上的應(yīng)力降低，能夠更有效 地防止固定螺絲25等的破損。
優(yōu)選用來將切削工具23固定在振動(dòng)體82先端部21a上的固定螺 絲25及螺母27的抗拉強(qiáng)度相互不同。這樣可以提高固定螺絲25及螺
12母27中、抗拉強(qiáng)度較大的一個(gè)緊固部件的緊固強(qiáng)度和反復(fù)使用的耐久 性，能夠通過交換另一方緊固部件來延長(zhǎng)作為振動(dòng)切削單元20的壽 命。另外，螺母27是通過焊接固定，能夠直接防止螺母27引起產(chǎn)生 的振動(dòng)，能夠在螺母27中將固定螺絲25擰得很緊，所以，即使使振 動(dòng)體82、即切削工具23作高速振動(dòng)，也能夠防止在槽21x下面的面 與固定部分23e下面的面之間等產(chǎn)生不能忽視的摩擦發(fā)熱。
本實(shí)施方式中，螺母27的抗拉強(qiáng)度大于固定螺絲25的抗拉強(qiáng)度。 這是考慮到因?yàn)槁菽?7固定在先端部21a中所設(shè)的固定孔21h下端、 即凹部21r的底面上，螺母27破損的話必須交換包括先端部21a的振 動(dòng)體82。也就是說，反復(fù)拆裝切削工具23時(shí)，抗拉強(qiáng)度較小的固定 螺絲25出現(xiàn)劣化，但只要交換固定螺絲25就足夠，能夠防止螺母27 的破損，能夠降低振動(dòng)體82的交換頻度。
作為螺母27材料，可以使用高速鋼、超硬合金、馬氏體類不銹鋼、 析出硬化類不銹鋼、S CM鋼(鉻鉬鋼)等。高速鋼、超硬合金、馬 氏體類不銹鋼、析出硬化類不銹鋼、SCM鋼等是相對(duì)固定螺絲25 容易加大抗拉強(qiáng)度的材料。通過采用上述鋼材，使螺母27的具體抗拉 強(qiáng)度例如在9 0 0 N / mm2 ~ 3 0 0 0 N / mm2程度之范圍。高速 鋼的抗拉強(qiáng)度為2 6 5 0 N/mm2，超硬合金的抗拉強(qiáng)度為1 9 6 0 N/mm2， SCM4 3 5的抗拉強(qiáng)度為9 3 0 N / mm2。用高速鋼 形成螺母27時(shí)，抗拉強(qiáng)度大，容易較強(qiáng)擰緊切削工具23。用超硬合 金形成螺母27時(shí)，與高速鋼、S CM鋼相比螺母27變重，充填螺絲 26的平衡很重要。
作為螺母25材料，可以使用各種不銹鋼、包括S CM鋼等的合金 等各種金屬。不銹鋼、S CM鋼等加工性優(yōu)異，是相對(duì)螺母27容易減 小抗拉強(qiáng)度的材料。通過采用上述鋼材，使螺絲25的具體抗拉強(qiáng)度例 如在7 0 0 N / mm2 ~ 1 9 0 0 N / mm2程度之范圍。固定螺絲25 可以再利用，但是，所定次數(shù)以上將切削工具23裝換到振動(dòng)體82上 后進(jìn)行交換。
回到圖2 ( a )、圖2 ( b )、圖2 ( c )、圖2 ( d )，被插入切削工具23固定部分23e的槽21x，其內(nèi)尺寸Y軸方向的寬度比切削工 具23固定部分23e的外尺寸稍微大一些。另外，槽21x的底面中央形 成了開口 91a，用來使得從貫通孔91送出的加壓干燥空氣噴出到工具 部21的先端部21a。這樣，能夠直接從被嵌入支撐在先端部21a的固 定部分23e側(cè)，沒有浪費(fèi)地冷卻切削工具23的上側(cè)側(cè)面。另外，因?yàn)?使加壓干燥空氣從接近工件上加工點(diǎn)的開口 91a向切削工具23的先端 噴出，所以，能夠抑制工件的溫度上升，提高加工精度。還能夠迅速 除去附在工件加工點(diǎn)和其附近的切屑。
本實(shí)施方式的振動(dòng)切削單元20中，振動(dòng)體82的材料如上所述， 用因鋼材、超因鋼材、不銹鋼因鋼材等低線膨脹系數(shù)的材料形成。
這里的因鋼材是含有F e和N i的合金，是含有3 6原子。/。N i 的鐵合金，通常室溫下的線膨脹系數(shù)在1 x 1 0—6以下。楊氏模量低 為鋼材的約一半，通過將其用于振動(dòng)體82的材料，能夠抑制振動(dòng)體 82的熱膨脹收縮，抑制被支撐在先端的切削工具23刀刃位置的溫度 偏差。超因鋼材是至少含有Fe、 Ni、 Co的合金，是分別含有5 原子o/。以上Ni、 5原子。/。以上C o的鐵合金，通常室溫下的線膨脹 系數(shù)在O. 4x10-6程度，與上述因鋼相比，是更不易熱膨脹收縮 的材料。楊氏模量低為鋼材的約一半，通過將其用于振動(dòng)體82的材料， 能夠抑制振動(dòng)體82的熱膨脹收縮，抑制被支撐在先端的切削工具23 刀刃位置的溫度偏差。不銹鋼因鋼材是指所有下述合金材料，即5 0原子。/。以上的主要成分是F e ，且含5原子。/。以上的附隨材料是C o、 C r 、 N i的至少一種。所以在此，鐵鎳鈷合金材也被包括在該 不銹鋼因鋼材中。不銹鋼因鋼材在室溫下的線膨脹系數(shù)在1 . 3xl 0 — 6以下。楊氏模量低為鋼材的約一半，通過將其用于振動(dòng)體的材料， 能夠抑制振動(dòng)體82的熱膨脹收縮，抑制被支撐在先端的切削工具23 刀刃位置的溫度偏差。并且，不銹鋼因鋼材的耐水性比因鋼材高得多， 具有即使淋受加工冷卻液等也不會(huì)生銹之優(yōu)異特征，所以，適合作為 支撐固定切削工具23的構(gòu)造材料。 [第2實(shí)施方式]以下參照附圖，對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施方式涉及的加工裝置進(jìn)行說明。圖4是加工成型模具轉(zhuǎn)印光學(xué)面的振動(dòng)切削型加工裝置的構(gòu)造概念性說明方框圖，該成型模具用來形成透鏡等光學(xué)元件。
如圖4所示，加工裝置10備有用來切削加工被加工體工件W的振動(dòng)切削單元20;相對(duì)工件W支撐振動(dòng)切削單元20的NC驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)30;控制NC驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)30動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)控制裝置40;給予振動(dòng)切削單元20所望振動(dòng)的振動(dòng)子驅(qū)動(dòng)裝置50;向振動(dòng)切削單元20供給冷卻用氣體的氣體供給裝置60;總括控制整個(gè)裝置動(dòng)作的主控制裝置70。
振動(dòng)切削單元20是在延伸在Z軸方向的工具部21先端埋入切削工具23的振動(dòng)切削工具，以切削工具23的高頻振動(dòng)高效率切削工件W。振動(dòng)切削單元20具有第1實(shí)施方式中已作說明的構(gòu)造。
NC驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)30是驅(qū)動(dòng)裝置，其構(gòu)造是在臺(tái)座31上載置了第1平臺(tái)32和第2平臺(tái)33。第1平臺(tái)32支撐著第1可動(dòng)部35，該第1可動(dòng)部35介過夾頭37間接支撐著工件W。第1平臺(tái)32能夠使工件W以所望的速度沿例如Z軸方向移動(dòng)到所望位置。第1可動(dòng)部35能夠使工件W以所望的速度繞平行于Z軸的水平旋轉(zhuǎn)軸RA旋轉(zhuǎn)。第2平臺(tái)33支撐著第2可動(dòng)部36,該第2可動(dòng)部36支撐著振動(dòng)切削單元20。第2平臺(tái)33支撐第2可動(dòng)部36以及振動(dòng)切削單元20，能夠使它們以所望的速度沿例如X軸方向、Y軸方向移動(dòng)到所望位置。第2可動(dòng)部36還能夠使振動(dòng)切削單元20以所望的速度繞平行于Y軸的鉛直旋轉(zhuǎn)軸PX僅旋轉(zhuǎn)所望的角度量。尤其是通過適當(dāng)調(diào)整振動(dòng)切削單元20在第2可動(dòng)部36的固定位置和角度等、將振動(dòng)切削單元20的先端點(diǎn)配置在鉛直旋轉(zhuǎn)軸PX上，能夠使振動(dòng)切削單元20繞其先端點(diǎn)僅旋轉(zhuǎn)所望的角度。
上述NC驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)30中，第1平臺(tái)32和第1可動(dòng)部35構(gòu)成驅(qū)動(dòng)工件W的被加工體驅(qū)動(dòng)部，第2平臺(tái)33和第2可動(dòng)部36構(gòu)成驅(qū)動(dòng)振動(dòng)切削單元20的工具驅(qū)動(dòng)部。
驅(qū)動(dòng)控制裝置40能夠進(jìn)行高精度的數(shù)值控制，在主控制裝置70的控制下，通過驅(qū)動(dòng)內(nèi)藏于NC驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)30的馬達(dá)和位置傳感等，使
15第1、第2平臺(tái)32、 33及第1、第2可動(dòng)部35、 36適當(dāng)動(dòng)作，到達(dá)目的狀態(tài)。例如可以通過笫1、第2平臺(tái)32、 33使振動(dòng)切削單元20工具部21先端所設(shè)的切削工具23先端的加工點(diǎn)以低速在平行于XZ面的面內(nèi)沿設(shè)定的軌跡相對(duì)工件W作相對(duì)移動(dòng)(進(jìn)給動(dòng)作)，與此同時(shí)，通過第1可動(dòng)部35使工件W以高速繞水平旋轉(zhuǎn)軸RA旋轉(zhuǎn)。其結(jié)果是能夠在驅(qū)動(dòng)控制裝置40的控制下將NC驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)30用作高精度的車床。此時(shí)，第2可動(dòng)部36能夠使切削工具23先端以與切削工具23先端相對(duì)應(yīng)的加工點(diǎn)為中心繞鉛直旋轉(zhuǎn)軸PX適當(dāng)旋轉(zhuǎn)，能夠?qū)⑶邢鞴ぞ?3先端設(shè)定在對(duì)于工件W被加工點(diǎn)所望的姿勢(shì)(傾斜度)。
振動(dòng)子驅(qū)動(dòng)裝置50用來向振動(dòng)切削單元20中內(nèi)藏的振動(dòng)源供電，能夠通過內(nèi)藏的振蕩回路、PLL回路，在主控制裝置70的控制下，使工具部21先端以所望的振動(dòng)數(shù)及振幅作振動(dòng)。詳細(xì)在后面敘述，工具部21先端能夠作垂直于軸(延伸在切入深度方向的工具軸A X )的撓曲振動(dòng)和沿著軸的軸向振動(dòng)，通過其2維振動(dòng)或3維振動(dòng)，工具部21先端、即切削工具23能夠向工件W表面進(jìn)行高效率微細(xì)加工。
氣體供給裝置60是用來冷卻振動(dòng)切削單元20的裝置，備有供給被加壓的干燥空氣的氣體狀流體源61;作為溫度調(diào)整手段的溫度調(diào)節(jié)部63，使來自于氣體狀流體源61的加壓干燥空氣穿過由此調(diào)節(jié)其溫度；作為流量調(diào)整手段的流量調(diào)節(jié)部65，進(jìn)行穿過溫度調(diào)節(jié)部63的加壓干燥空氣的流量調(diào)節(jié)。氣體狀流體源61是通過向利用了例如熱工程和干燥器等的干燥機(jī)中送入空氣而使空氣干燥，用壓氣機(jī)使干燥空氣升壓至所望氣壓。圖示作了省略，溫度調(diào)節(jié)部63具有例如使冷媒循環(huán)于周圍的流路和設(shè)在該流路中途的溫度傳感，通過調(diào)節(jié)冷媒的溫度和供給量，能夠?qū)⒘髀分型ㄟ^的加壓干燥空氣調(diào)節(jié)到所望的溫度。流量調(diào)節(jié)部65有例如閥門和流量控制器(沒有圖示)，能夠調(diào)節(jié)向振動(dòng)切削單元20供給溫度調(diào)節(jié)后的加壓干燥空氣時(shí)的流量。
圖5是工件W加工說明放大平面圖，加工采用圖4所示的加工裝置10。如上所述，工具部21的先端部21a在例如YZ面內(nèi)作高速振動(dòng)。工具部21的先端部21a由圖4的NC驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)30驅(qū)動(dòng)，相對(duì)被加工體工件w在例如xz面內(nèi)描繪所定軌跡地慢慢移動(dòng)。即工具部21的進(jìn)給動(dòng)作被進(jìn)行。被加工體工件W由圖4的NC驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)30驅(qū)動(dòng)，以一定速度繞平行于Z軸的旋轉(zhuǎn)軸RA旋轉(zhuǎn)(參照?qǐng)D4)。由此工件W的車削加工成為可能，能夠?qū)ぜ形成繞旋轉(zhuǎn)軸RA旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的例如被加工面S A (例如凹凸的球面、非球面等曲面，還有相位元件等的高低面)。此時(shí)，利用第2平臺(tái)33，使工具部21的切削工具23的尖端繞平行于Y軸方向的旋轉(zhuǎn)軸PX旋轉(zhuǎn)，由此使切削工具23先端的振動(dòng)面(橢圓軌道EO)略垂直于工件W上必須形成的被加工面SA。這樣，因?yàn)槟軌驅(qū)⒐ぞ叩度械募庸c(diǎn)維持在加工中略1點(diǎn)，因?yàn)槟軌驅(qū)崿F(xiàn)向加工點(diǎn)的效率良好的振動(dòng)傳遞和不依存于刀刃形狀的高精度振動(dòng)切削，所以能夠提高被加工面SA的加工精度，使被加工面SA更加光滑。另外，因?yàn)楣ぜ加工中，從工具部21先端的開口91a向切削工具23的先端高速噴出加壓干燥空氣，所以，不僅能夠有效地冷卻切削工具23和被加工面SA，還能夠通過加壓干燥空氣的溫度和流量^f吏切削工具23和,皮加工面Sa的溫度不超出一定范圍。該加壓干燥空氣因?yàn)槭墙檫^貫通工具部21軸心的貫通孔91被導(dǎo)入，流經(jīng)振動(dòng)體82、軸向振動(dòng)子83、平衡器85等內(nèi)部，所以，能夠通過加壓干燥空氣的溫度和流量來調(diào)整振動(dòng)體82等的溫度。如上所述，因?yàn)橥ㄟ^調(diào)整加壓干燥空氣的溫度能夠使振動(dòng)體82的溫度安定，所以，其結(jié)果是能夠降低被撐持在其先端的切削工具23刀刃位置的溫度偏差，能夠以高精度得到再現(xiàn)性高的切削加工面。[第3實(shí)施方式]
以下，對(duì)第3實(shí)施方式涉及的成型模具作說明。圖6 ( a )、圖6(b )是釆用第1實(shí)施方式的振動(dòng)切削單元20制作的成型模具(光學(xué)元件用成型模具)的說明圖，圖6 ( a )是固定型、即第l模具2 A的側(cè)面截面圖，圖6 ( b )是可動(dòng)型、即第2模具2 B的側(cè)面截面圖。兩模具2A、 2B的轉(zhuǎn)印光學(xué)面3a、 3b由圖4等所示的加工裝置IO加工而成。即，將兩模具2A、 2 B的母材(例如超硬材料)作為工件W固定到夾頭37上，使振動(dòng)子驅(qū)動(dòng)裝置50等動(dòng)作，在振動(dòng)切削
17單元20上形成駐波同時(shí)使切削工具23高速振動(dòng)。與此并行地使驅(qū)動(dòng)控制裝置40適當(dāng)動(dòng)作，使振動(dòng)切削單元20的工具部21先端相對(duì)工件W作3維任意移動(dòng)。這樣，模具2 A、 2B的轉(zhuǎn)印光學(xué)面3a、 3b不局限于球面、非球面，還可以做成高低面、相位構(gòu)造面、衍射構(gòu)造面。
圖7是用圖6 ( a )的模具2 A和圖6(b)的模具2 B模壓成型的透鏡L的截面圖。沒有圖示，但模具2 A、 2 B的轉(zhuǎn)印光學(xué)面3a、 3 b具有高低面、相位構(gòu)造面、衍射構(gòu)造面等情況時(shí)，透鏡L的成形光學(xué)面也具有高低面、相位構(gòu)造面、衍射構(gòu)造面等。透鏡L的材料不局限于塑料，也可以是玻璃等。還可以通過第2實(shí)施方式的加工裝置直接制作透鏡等光學(xué)元件。[第4實(shí)施方式]
圖8是本發(fā)明第4實(shí)施方式涉及的振動(dòng)切削單元的構(gòu)造說明截面圖。第4實(shí)施方式涉及的振動(dòng)切削單元是圖3 ( a )、圖3 ( b )等中所示的振動(dòng)切削單元的變形。
振動(dòng)切削單元的工具部121是在先端部121a中由固定螺絲125及螺母127支撐切削工具23，此時(shí)，固定螺絲125作為第1緊固部件被固定在先端部121a,螺母127作為第2緊固部件被螺合到固定螺絲125而固定。固定螺絲125及螺母127中，固定螺絲125的螺絲頭125h被配置成埋在先端部121a下面形成的凹部121r中，固定螺絲125在固定孔21h的內(nèi)周面以及對(duì)著螺絲頭125h上面及側(cè)面的凹部121r底部(上面)和內(nèi)周面，通過焊接被固定。螺母127能夠檸入固定螺絲125的螺身部分125s。此時(shí)因?yàn)榍邢鞴ぞ?3的固定部分23e被螺母127和先端部121a上平坦的支撐面121x夾住緊固，所以，防止了切削工具23的分離，確保了切削工具23在先端部121a的確切固定。
此時(shí)，固定螺絲125的抗拉強(qiáng)度大于螺母127的抗拉強(qiáng)度。這是考慮到因?yàn)楣潭萁z125被固定在先端部121a中所設(shè)的凹部12r底面上，固定螺絲125破損的話必須交換先端部121a。[加工實(shí)施例1 ]以下說明加工實(shí)施例，加工中釆用實(shí)施方式的振動(dòng)切削單元20。為了防止由于發(fā)熱和周圍溫度變化引起刀刃位置發(fā)生較大變化，振動(dòng)體82采用不銹鋼因鋼材。如前面所述，因鋼材的抗拉強(qiáng)度較小，用以往的固定具反復(fù)拆裝切削工具23時(shí)，固定具螺絲很快就變形，不能牢固地固定切削工具23。在此，用上述實(shí)施方式所述的固定螺絲25及螺母27來固定切削工具23。具體是采用S CM 4 3 0 (抗拉強(qiáng)度90 0 N / mm2 )作為螺母27,采用S U S 4 2 0 J 2 (抗拉強(qiáng)度78 0 N / mm2 )作為固定螺絲25，由此在振動(dòng)體82上牢固地固定切削工具23,實(shí)際進(jìn)行了振動(dòng)切削加工。
振動(dòng)切削加工采用超精密車床，其相當(dāng)于圖4所示的加工裝置10。如圖4所示，在相當(dāng)于臺(tái)座31的定盤上裝有第1平臺(tái)32和第2平臺(tái)33，其中，第1平臺(tái)32含有在Z軸方向驅(qū)動(dòng)的Z軸平臺(tái)；第2平臺(tái)33含有在X軸方向驅(qū)動(dòng)的X平臺(tái)。第l平臺(tái)32上裝有第l可動(dòng)部35，其中包括用來使工件W旋轉(zhuǎn)的主軸，第2平臺(tái)33上裝有第2可動(dòng)部36,其中包括用來調(diào)整切削工具23姿勢(shì)的旋轉(zhuǎn)軸。
工件W材料采用夕》力'口 4公司制造的T 4夕口 7 口 4 F(硬度HV - 1 8 5 0 )。本實(shí)施方式中，為了簡(jiǎn)便判斷振動(dòng)切削是否正常進(jìn)行，以必須在工件W上形成的加工形狀為平面。
切削中使用的切削工具23，其金剛石制的加工用尖端23c是R鋈子，掬取面Sl開口角e為6 0°，先端為圓弧形狀。切刃掬取面S 1先端的圓弧半徑為0 ， 8 mm，掬取面S 1先端的后角a為1 0 °，掬取面S l在切入點(diǎn)所成的角度為-2 5°。此時(shí)，加工用尖端23c的切入量為3nm。釆用振動(dòng)切削單元20的振動(dòng)切削，分別在軸向和撓曲方向振動(dòng)，刀刃軌跡相當(dāng)于圓運(yùn)動(dòng)或橢圓運(yùn)動(dòng)。其結(jié)果能夠用掬取面Sl進(jìn)行掬起切削，所以與通常不是振動(dòng)切削的加工相比，即使是延性方式切削也能夠增大數(shù)倍切入量。
對(duì)根據(jù)本實(shí)施例的振動(dòng)切削所得到的加工面，使用WY K O公司制造的表面粗糙度測(cè)定器HD 3 3 0 0測(cè)定了光學(xué)面粗糙度，得到平均表面粗糙度R a 3 . 6 nm之結(jié)果，得到了良好的光學(xué)鏡面。另夕卜，用微分干涉顯微鏡觀察了上述加工面，在該加工面上沒有發(fā)現(xiàn)表示切
削工具23細(xì)微異常振動(dòng)的顫動(dòng)模樣。 [力口工實(shí)施例2 ]
與加工實(shí)施例1的情況相同，振動(dòng)體82采用不銹鋼因鋼材。采用 抗拉強(qiáng)度非常大的高速鋼(抗拉強(qiáng)度2 6 0 0N/mm2)作為螺母 27,采用S CM 4 3 5 (抗拉強(qiáng)度9 3 0 N / mm2 )作為固定螺絲 25，由此在振動(dòng)體82上牢固地固定切削工具23,實(shí)際進(jìn)行了振動(dòng)切 削加工。
振動(dòng)切削加工與加工實(shí)施例1的情況相同，釆用超精密車床，其 相當(dāng)于圖4所示的加工裝置10。
工件W材料采用夕》力'口 4公司制造的T <夕口 T 口 4 F(硬度 HV = 1 8 5 0 )。以必須在工件W上形成的加工形狀為非球面光學(xué) 面形狀。加工目的的非球面光學(xué)面形狀是近似R為0 . 9mm程度的 凹面形狀，中心曲率半徑為1.33 mm、最大估計(jì)角為6 5 。之小而 深的凹光學(xué)面。預(yù)先用放電加工對(duì)工件W上成為光學(xué)面的面形成凹球 面，進(jìn)一步采用軸分辨力為1 0 0 nm程度的通用性高精度研磨加工 機(jī)，從近似球面形狀向非球面形狀進(jìn)行去粗糙研磨加工。該去粗糙研 磨加工時(shí)使用電鍍磨石，在反復(fù)形狀修正的同時(shí)，以短時(shí)間最終加勁 至形狀精度lnm程度，完成基礎(chǔ)非球面形狀。
最終切削中使用的切削工具23,其金剛石制加工用尖端23c是R 鏨子，其掬取面Sl開角e為3 0°，先端為圓弧形狀。切刃掬取面S 1先端的圓弧半徑為0 . 8 mm,掬取面S 1先端的后角a為5 °，掬 取面S 1在切入點(diǎn)所成的角度為-2 5 °。此時(shí)的加工用尖端23c的切 入量為2 nm。裝有工件W的第1可動(dòng)部35的主軸旋轉(zhuǎn)數(shù)為3 4 0 r pm，以進(jìn)給速度O. 2mm/mi n進(jìn)行了切削加工，另外，控制 裝有振動(dòng)切削單元20的第2平臺(tái)33旋轉(zhuǎn)軸，使切削工具23的軸振動(dòng) 方向與加工形狀的設(shè)計(jì)光學(xué)面的法線方向一致地實(shí)施了形狀創(chuàng)制加 工。
用顯微鏡對(duì)根據(jù)本實(shí)施例的振動(dòng)切削所得到的加工面進(jìn)行了觀
20察，同樣發(fā)現(xiàn)有振動(dòng)切削振動(dòng)周期的規(guī)律性切削痕跡，但是沒有發(fā)現(xiàn)
以往振動(dòng)裝置所出現(xiàn)的傷痕。另外，使用WYKO公司制造的表面粗 糙度測(cè)定器HD 3 3 0 0測(cè)定了光學(xué)面粗糙度，得到平均表面粗糙度 Ra3. lnm之結(jié)果，得到了良好的光學(xué)鏡面。加工面的形狀誤差 (形狀精度)能夠通過作1次形狀修正加工使提高到0 、 0 5 nm P V。另外，利用上一個(gè)工件W切削加工時(shí)使用的切削工具23和使上 一個(gè)工件W的切削加工形狀得以修正而重新制作的NC程序，對(duì)別的 工件W"切削加工了光學(xué)面，結(jié)果，得到了與上一個(gè)工件W幾乎同等 的表面粗糙度和形狀精度，確認(rèn)了優(yōu)異的加工再現(xiàn)性。
以上結(jié)合實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不局限于上 述實(shí)施方式。例如，固定螺絲25和螺母27的材料只要滿足抗拉強(qiáng)度 有關(guān)的大小關(guān)系，不局限于高速鋼、超鋼和金、馬氏體類不銹鋼、析 出硬化類不銹鋼、SCM鋼等，也可以是其他鋼材。
另外，上述實(shí)施方式中是通過焊接將螺母27等固定在先端部21a 上的，但也可以通過熔接等將螺母27固定在先端部21a上。
另外，也可以適當(dāng)變更振動(dòng)切削單元20中的先端部21a的形狀、 切削工具23的裝配方法。
另外，也可以根據(jù)用途，適當(dāng)變更振動(dòng)切削單元20中的振動(dòng)體 82、軸向振動(dòng)子83整體的形狀和尺寸。另外，在振動(dòng)切削單元20不 太被加熱的情況時(shí)，可以不拘泥振動(dòng)體82的尺寸變化，所以不需要供 給加壓干燥空氣。另外，圖4的氣體供給裝置60中，也可以不用空氣 而采用氣體狀流體和氮?dú)怏w等惰性氣體等，其中，氣體狀流體中添加 了作為對(duì)油等其他潤(rùn)滑要素等進(jìn)行了霧化的溶媒和粒子。
另外，主要對(duì)在上述加工裝置10中的車削進(jìn)行了說明，但也可以 將圖1所示的切削振動(dòng)體和圖4所示的加工裝置10改為支配加工用。
權(quán)利要求
1. 一種切削用振動(dòng)體，備有支撐切削工具的支撐部分；固定在所述支撐部分上的第1緊固部件；與所述第1緊固部件一起，將所述切削工具拆裝可能地固定在所述支撐部分上的第2緊固部件；其中，所述第1緊固部件具有大于所述第2緊固部件的抗拉強(qiáng)度，切削用振動(dòng)體將被給予的振動(dòng)傳遞給所述切削工具。
2. 權(quán)利要求l中記載的切削用振動(dòng)體，其中，所述第1緊固部件 是螺母，所述第2緊固部件是螺合在螺母中的螺桿。
3. 權(quán)利要求2中記載的切削用振動(dòng)體，其中，所述螺桿穿在所述 切削工具上設(shè)有的固定用的孔中，所述切削工具被夾持、固定在所述 支撐部分的支撐面與所述螺桿頭之間。
4. 權(quán)利要求2中記載的切削用振動(dòng)體，其中，所述螺母被固定在 所述支撐部分上。
5. 權(quán)利要求4中記載的切削用振動(dòng)體，其中，所述螺母是用焊接 固定在所述支撐部分上。
6. 權(quán)利要求1至5的任何一項(xiàng)中記載的切削用振動(dòng)體，其中，所 述切削用振動(dòng)體用低線膨脹材料形成。
7. 權(quán)利要求1至6的任何一項(xiàng)中記載的切削用振動(dòng)體，其中，所 述第1緊固部件用包括高速度工具鋼、超硬合金、馬氏體類不銹鋼、 析出硬化類不銹鋼及S CM鋼之群類的至少l種材料形成。
8，權(quán)利要求1至7的任何一項(xiàng)中記載的切削用振動(dòng)體，其中，所 述第1緊固部件的抗拉強(qiáng)度為9 0 0 N / mm2 ~ 3 0 0 0 N / mm 2，所述第2緊固部件的抗拉強(qiáng)度為7 0 0 N / mm2 ~ 1 9 0 0 N / m m 2 。
9. 權(quán)利要求1至8的任何一項(xiàng)中記載的切削用振動(dòng)體，其中，所 述第1緊固部件具有大于所述第2緊固部件1.2倍以上的抗拉強(qiáng)度。
10. 權(quán)利要求1、 6至9的任何一項(xiàng)中記載的切削用振動(dòng)體，其中， 所述第1緊固部件是螺桿，所述第2緊固部件是螺合在所述螺桿中的螺母。
11. 一種振動(dòng)切削單元，備有權(quán)力要求1至10的任何一項(xiàng)中記 載的切削用振動(dòng)體；通過給予所述切削用振動(dòng)體振動(dòng)，介過該切削用 振動(dòng)體使所述切削工具振動(dòng)的振動(dòng)源。
12. 權(quán)利要求11中記載的振動(dòng)切削單元，其中，進(jìn)一步備有被所 述切削用振動(dòng)體支撐的所述切削工具。
13. —種加工裝置，備有權(quán)利要求11或12中記載的振動(dòng)切削 單元；通過驅(qū)動(dòng)使所述振動(dòng)切削單元變位的驅(qū)動(dòng)裝置。
14. 一種成型模具，采用權(quán)利要求11或12中記載的振動(dòng)切削單 元加工創(chuàng)制，具有轉(zhuǎn)印光學(xué)面，用來成形光學(xué)元件的光學(xué)面。
15. —種光學(xué)元件，釆用權(quán)利要求11或12中記載的振動(dòng)切削單 元加工創(chuàng)制。
全文摘要
第1緊固部件27的抗拉強(qiáng)度大于第2緊固部件25的抗拉強(qiáng)度。反復(fù)拆裝切削工具23時(shí)，抗拉強(qiáng)度較小的第2緊固部件25有所劣化，但只要交換第2緊固部件25就足夠，能夠防止第1緊固部件27的破損降低振動(dòng)體82的交換頻度。作為第1緊固部件27的材料，可以使用高速鋼、超硬合金、SCM鋼(鉻鉬鋼)等。作為第2緊固部件25的材料，可以使用超硬合金、SCM鋼等。
文檔編號(hào)B23B1/00GK101489705SQ20078002684
公開日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2007年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月21日
發(fā)明者今井利幸, 細(xì)江秀 申請(qǐng)人:柯尼卡美能達(dá)精密光學(xué)株式會(huì)社