中古 多賀電気 超音波楕円振動切削装置 EL50Σ

超音波楕円振動切削装置の仕組み

超音波楕円振動切削の基本原理は、工具の刃先に高周波（一般的に数十キロヘルツ）の楕円運動を与えることにあります。従来の直線的な切削や単純な回転切削とは異なり、工具を主切削方向と推力方向（または送り方向）の2軸方向に微小な幅（数マイクロメートル）で同期振動させます。2軸の振動に位相差を持たせることで、刃先の運動軌跡が微小な楕円を描くようになります。

この楕円運動により、工具は工作物に対して毎秒数万回という超高速度で断続的に接触します。切削を行っている瞬間と、工具が工作物から完全に離れる瞬間が交互に繰り返される点が最大の技術的ポイントです。また、刃先が工作物から離れる際には、工具と切屑の間に生じる摩擦力の方向が逆転する現象（摩擦力逆転効果）が発生します。これにより、平均的な切削抵抗が劇的に低下するとともに、工具が離れている瞬間に切削油剤が刃先へ効率よく供給され、優れた冷却および潤滑効果を発揮します。

超音波楕円振動切削装置の主な特徴

超音波楕円振動切削装置を導入することで、従来の切削加工技術では解決が困難であった数々の課題を克服できます。

第一に、切削抵抗の圧倒的な低減です。主分力や背分力（工具を押し返す力）が従来の切削に比べて大幅に下がるため、薄肉形状の部品や剛性の低いワークであっても、たわみや変形を起こさずに高精度な加工が行えます。

第二に、ナノメートルオーダーの超精密な表面品位が得られる点です。切削抵抗が低く、加工時のバリの発生が極めて低減されるため、切削加工のままで鏡面仕上げが可能となります。これにより、後工程である研磨（ポリッシング）作業を省略または大幅に短縮でき、形状精度を損なわずに生産性を向上させることができます。

第三に、難削材および硬脆材料への対応力と工具寿命の飛躍的な延長です。超硬合金、焼き入れ鋼、ガラス、セラミックス、シリコンといった硬く脆い材料に対しても、クラック（ひび割れ）の発生を抑えた延性モード切削（金属のように滑らかに削る現象）が可能になります。また、加工熱の発生が抑えられることや、ダイヤモンド工具と鉄系材料の化学反応が抑制される効果により、工具の磨耗を著しく遅らせることができます。

超音波楕円振動切削装置の主な用途

超音波楕円振動切削装置は、超精密な加工精度と高い表面品位が求められる先端産業分野において幅広く活用されています。

光学分野においては、スマートフォン、カメラ、車載センサーなどに使用される光学レンズの金型加工に不可欠な技術となっています。非球面板や自由曲面を持つ金型を高精度に切削できるほか、無電解ニッケルメッキ鋼や銅合金、さらにはガラスレンズ成形用の直接金型材となる超硬合金の加工にも威力を発揮します。

半導体および電子部品分野では、シリコンウェハや水晶、セラミックス基板への微細溝加工や、医療・バイオ向けのマイクロ流路チップの形成に利用されています。従来の研削加工ではチッピング（欠け）が生じやすい素材であっても、微細で欠けのない滑らかな加工面を得ることができます。

自動車・航空宇宙分野では、高精度な燃料噴射ノズルの微小孔加工や、焼き入れ鋼を用いた精密機械部品・金型の製作に応用されています。さらに医療分野では、チタン合金やステンレスを用いた人工関節、インプラント材、低侵襲手術用具など、高度な生体適合性とバリのない極小加工が求められる医療用デバイスの製造に貢献しています。