中古工作機械、加工機、超音波加工機の販売、在庫紹介

超音波加工（Ultrasonic Machining）は、人間の耳には聞こえない毎秒約20,000回（20kHz）以上の高周波振動を利用して、材料の除去や接合を行う精密加工技術です。主に従来の機械加工では加工が困難であったガラス、セラミックス、超硬合金、半導体基板といった「硬くて脆い材料（硬脆材料）」の精密加工において不可欠な役割を果たしています。

◆超音波加工の仕組み

超音波加工機は、主に高周波電源（発振器）、超音波振動子（コンバーター）、振幅を増幅させる超音波ホーン、加工工具によって構成されています。

基本原理は、まず発振器によって電気エネルギーを高周波の電気信号へと変換し、その信号を受けた超音波振動子（圧電素子など）が伸縮を繰り返すことで、電気信号を微小な機械的縦振動（超音波振動）へ変換します。

振動子で発生した振動の振幅は数ミクロンと非常に小さいため、そのままでは加工に十分なエネルギーが得られません。そこで、超音波ホーンを通すことで振動を拡大し、工具先端に大きな振幅（約10～100ミクロン）を与えます。

実際の加工手法には、主に砥粒（スラリー）を用いる方式と、超音波振動に回転を加える方式があります。
スラリーを用いる方式では、工具先端と材料の間に微細な砥粒を含む液体を供給し、超音波振動する工具が砥粒を高速で叩きつけることで材料表面を微細に破砕しながら削り取ります。
一方、回転超音波加工では、超音波振動を与えたダイヤモンド工具などを高速回転させながら材料に直接接触させて削ります。これにより切削抵抗が大幅に減少し、能率的で高精度な加工を実現します。

◆超音波加工機の特徴

超音波加工機の最大の特徴は、ガラスやセラミックスなどの硬脆材料に対して、割れや欠け（チッピング）を最小限に抑えた高精度な加工が行える点です。微小振動の付加により、工具と材料が接触する時間が瞬時となるため、平均的な加工抵抗が激減し、無理な負荷をかけずに削ることができます。

第二の特徴は、加工に伴う熱変質や熱歪みがほとんど発生しないことです。レーザー加工や放電加工などの熱を利用する加工法とは異なり、機械的破砕や微細切削に基づいているため、加工熱による材料の変質やバリの発生が非常に少ないというメリットがあります。そのため、熱に弱い精密部品や薄物材料の加工に最適です。

第三に、絶縁体・導電体を問わず加工可能な点です。放電加工では金属などの通電する材料しか加工できませんが、超音波加工であればサファイアや石英ガラスなどの絶縁体も問題なく加工できます。微細な貫通穴、深穴、複雑な立体形状の加工にも適しています。

◆超音波加工機の用途

超音波加工機は、その高い精度と難削材への対応力から、最先端技術を支えるさまざまな産業分野で幅広く活用されています。

半導体・電子部品分野では、シリコンウェハやサファイア基板、水晶振動子、ガラス基板の微細な穴あけや溝入れ、外形切断に用いられています。微小なひび割れすら許されない精密デバイスにおいて、超音波加工の熱影響がなく低負荷で加工できる特性が不可欠となっています。

医療・バイオ分野では、人工骨や人工関節に使われるファインセラミックスの加工、微細な流路を持つガラス製分析チップの製作、インプラント部材の製造などに貢献しています。生体適合性が高いものの加工が困難な材料を、高精度に成形できます。

光学・精密機器分野では、カメラやセンサーに使用される光学ガラスレンズ、各種光学フィルター、石英ガラスの加工で活躍しています。また、超硬合金を用いた金型（プラスチック成形用やプレス用金型）の微細仕上げ加工や磨き工程にも導入されています。

さらに、加工物の除去だけでなく、金属や樹脂の「超音波溶着（ウェルディング）」としても応用されています。自動車の配線接合や、プラスチック部品同士を接着剤なしで瞬時に接合する技術として、製造ラインの効率化に寄与しています。