(57)【要約】【課題】ビビリの発生を抑えることができ、振動体の支持位置の変化を抑えることができる切削用振動体及びこれを組み込んだ振動切削ユニットや加工装置を提供すること。【解決手段】振動切削ユニット２０において、振動体８２，８５を支持するための保持部材８２ｂ，８２ｃ，８５ｂ，８５ｃの根元部分ＰＥは、軸方向振動と撓み振動とに共通の節部分ＮＰ１，ＮＰ２の固定部分ＦＰにつなぎ目なく固定されている。このため、節部分ＮＰ１すなわち振動体本体８２ａ，３５ａの固定が確実になり、振動体本体８２ａ，８５ａの支持が安定し振動体本体８２ａ，８５ａの振動も安定する。つまり、振動体本体８２ａ，８５ａが制御できないモードで振動することを抑制でき、対象物であるワークを高精度で加工することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動切削用の切削工具を保持可能であるとともに、当該切削工具を保持した場合に当該切削工具に振動を伝達する振動体本体と、前記振動体本体が振動する際の少なくとも撓み振動に関する振動の節に対応する前記振動体本体の節部分を支持するため、前記節部分から前記振動体本体の撓み振動面の法線方向に延在する、当該節部分に対してつなぎ目なく固定された保持部材と、を備える切削用振動体。
【請求項２】
前記振動体本体と前記保持部材とを一体成形することにより、前記節部分に対して前記保持部材がつなぎ目なく固定されている請求項１に記載の切削用振動体。
【請求項３】
前記振動体本体と前記保持部材とを一つの塊状の材料からの機械加工によって形成することにより、前記節部分に対して前記保持部材がつなぎ目なく固定されている請求項１に記載の切削用振動体。
【請求項４】
前記振動体本体と前記保持部材とを溶接によって接続することにより、前記節部分に対して前記保持部材がつなぎ目なく固定されている請求項１に記載の切削用振動体。
【請求項５】
前記節部分は、軸方向振動に関する振動の節に対応し、前記保持部材は、前記節部分から前記振動体本体の軸方向に垂直な方向に延在する部材である請求項１〜４のいずれか一項に記載の切削用振動体。
【請求項６】
前記振動体本体の前記節部分から延びる複数の前記保持部材を有する請求項１〜５のいずれか一項に記載の切削用振動体。
【請求項７】
前記振動体本体と前記保持部材とは、線膨張係数の絶対値が２×１０−６以下の材料で形成される請求項１〜６のいずれか一項に記載の切削用振動体。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の切削用振動体と、前記切削用振動体を収容するとともに、前記保持部材の先端側を固定する支持部を有するケース部材とを備える振動切削ユニット。
【請求項９】
前記ケース部材の前記支持部に内面側から当接するフランジ部と、当該フランジ部を前記支持部に着脱可能に固定するための締結部材とをさらに備える請求項８に記載の振動切削ユニット。
【請求項１０】
前記締結部材は、複数のネジを含んでおり、当該複数のネジは、前記支持部と前記フランジ部とを複数箇所で固定する請求項９に記載の振動切削ユニット。
【請求項１１】
前記締結部材は、前記フランジ部から外側に立設された少なくとも１つのネジ部材である請求項９に記載の振動切削ユニット。
【請求項１２】
前記切削用振動体は、前記振動体本体から延びる前記保持部材を複数有し、前記ケース部材は、当該複数の保持部材の先端側をそれぞれ固定する複数の支持部を有する請求項８〜１１のいずれか一項に記載の振動切削ユニット。
【請求項１３】
前記ケース部材は、前記複数の支持部を含む本体部分において一体的に形成されている請求項１２に記載の振動切削ユニット。
【請求項１４】
前記ケース部材と、前記振動体本体と、前記保持部材とは、同一の材料で形成されている請求項８〜１３のいずれか一項に記載の振動切削ユニット。
【請求項１５】
前記振動体本体に保持される前記切削工具と、当該切削工具を前記振動体本体に着脱可能に固定する固定手段とをさらに備える請求項８〜１４のいずれか一項に記載の振動切削ユニット。
【請求項１６】
前記振動体本体に振動を与えることによって、当該振動体本体を介して前記切削工具を振動させる振動源をさらに備える請求項１５に記載の振動切削ユニット。
【請求項１７】
請求項８〜１６のいずれか一項に記載の振動切削ユニットと、前記振動切削ユニットを駆動することによって変位させる駆動装置と、を備える加工装置。
【請求項１８】
請求項８〜１６のいずれか一項に記載の振動切削ユニットを用いて加工創製された、光学素子の光学面を成形するための転写光学面を有する成形金型。
【請求項１９】
請求項８〜１６のいずれか一項に記載の振動切削ユニットを用いて加工創製された光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子用の成形金型その他を形成するための材料の切削加工に好適に用いられる切削用振動体、振動切削ユニット、及び加工装置、並びに、これを用いて作製される成形金型及び光学素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンド等の切削工具先端を振動させることで、難切削材料である超硬やガラス等の材料を切削加工する技術があり、振動切削と呼ばれている。これは、振動によって切削工具刃先が高速で微小切り込みを行い、かつ、この時に生成する切り屑を振動によって刃先が掬い出す効果によって、切削工具に対しても被削材料に対しても応力の少ない切削加工を実現するものである（例えば、特許文献１、２、３、４参照）。この振動切削加工により、通常の延性モード切削で必要とされる臨界切り込み量が数倍に向上し、難切削材料を高効率で切削加工することができる。
【０００３】
かかる振動切削加工において、加工効率を向上するには振動周波数を高めれば上述した効果が増加し、さらに周波数にほぼ比例して工具の送り速度も高められるので、通常は２０ｋＨｚ以上の高速な振動が使われる。また、この周波数では人間の可聴域を超えているので、振動子やそれにより励振される振動体が不快な音を生じないという利点もある。
【０００４】
このような高速振動を切削工具刃先に発生させる方法として、ピエゾ素子や超磁歪素子等によって工具を保持する保持部材を励振し、この部材を撓み振動や軸方向振動等で共振させることにより、定在波として安定振動させることが実用化されている。このような方法において、切削工具を支持する振動体は、振動の節部分において振動体の外周に設けられたフランジ形状の支持体により固定されている、あるいは振動の節部分においてネジ状の支持体によって周囲から挟むように締め付けられて固定されている。
【０００５】
しかしながら、振動体の外周に設けられたフランジ形状の支持体により固定した場合、特に撓み振動に対し拘束が強すぎ、所定の振動切削加工の性能が出せない、振動エネルギーのロスが大きい、あるいは発熱量が大きくなる等の問題が発生し、特に撓み振動には採用が難しい。そのため、拘束力を弱めるため、ネジ状の支持体によって挟むように振動体を固定した構造が望まれる。
【０００６】
しかし、ネジ状の支持体によって挟むように振動体を固定した場合、振動子の保持に際しての剛性が低くなり、光学面等の高精度加工を行う場合、ビビリと呼ばれる制御できない振動により加工面に凹凸模様が発生する。
【０００７】
また、振動体を支持するネジ状の支持体が緩んだり、加工中に振動子に大きな付加がかかったりした場合、振動体の支持位置が変化し、振動体の振動状態が悪化することがあった。
【特許文献１】特開２０００−５２１０１号公報
【特許文献２】特開２０００−２１８４０１号公報
【特許文献３】特開平９−３０９００１号公報
【特許文献４】特開２００２−１２６９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、振動変位に対し適度な拘束力を持ち、かつビビリの発生を抑えることができ、振動体の支持位置の変化を抑えることができる切削用振動体並びにこれを組み込んだ振動切削ユニット及び加工装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、上記振動切削ユニットを用いて高精度で作製される成形金型及び光学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明に係る切削用振動体は、（ａ）振動切削用の切削工具を保持可能であるとともに、当該切削工具を保持した場合に当該切削工具に振動を伝達する振動体本体と、（ｂ）振動体本体が振動する際の少なくとも撓み振動に関する振動の節に対応する前記振動体本体の節部分を支持するため、前記節部分から前記振動体本体の撓み振動面の法線方向に延在する、当該節部分に対して一体的に固定された保持部材とを備える。ここで、「一体的に固定される」とは、実質的につなぎ目なく固定されており、部材の面間が固着されている状態を意味し、振動体本体と保持部材とが必ずしも同一材料である必要はないものとする。なお、振動体本体と保持部材とが別材料である場合、振動体本体と保持部材との境界で組成が変化する状態に因らず上記の一体的固定に含まれる。また、「節部分」とは、撓み振動の波長において、振動の節を含む規定の範囲のことで、その範囲は撓み振動面上で節を中心とした半径が波長の１／１０の円形の範囲である。
【００１１】
なお「節」は、たとえば、振動体表面に接触子を当てて振動状態を検出する形式の検出器を用い、振動体が振動している状態で振動振幅を検出し、検出した振幅が最も小さくなる点を「節」とする。
【００１２】
また、「節部分を支持する」とは、撓み振動面上において節部分と同一範囲または節部分内の一部範囲を支持することである。節部分より離れた箇所を支持すると、振幅を有する箇所を強制的に固定してしまい、発熱が大きくなり、振動効率が悪くなる。
【００１３】
なお、撓み振動に軸方向振動が合成されて使用されている場合は、軸方向振動の節を上記保持部材の位置と一致させることが望ましい。
【００１４】
本発明に係る振動切削ユニットは、（ａ）上述の切削用振動体と、（ｂ）切削用振動体を収容するとともに、保持部材の先端側を固定する支持部を有するケース部材と備える。
【００１５】
本発明に係る加工装置は、（ａ）上述の振動切削ユニットと、（ｂ）振動切削ユニットを駆動することによって変位させる駆動装置とを備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、振動変位に対し適度な拘束力を持ち、かつビビリの発生を抑えることができ、振動体の支持位置の変化を抑えることができる切削用振動体並びにこれを組み込んだ振動切削ユニット及び加工装置と、上記振動切削ユニットを用いて高精度で作製される成形金型及び光学素子を提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明の上記課題を解決する好ましい実施形態をさらに詳しく説明する。
【００１８】
上記切削用振動体では、振動体本体の節部分を支持する保持部材が節部分に対して根元側で一体的に固定されているので、振動体本体の支持が安定し、振動体本体の振動も安定する。つまり、振動体本体が制御できないモードで振動することを抑制でき、高度に制御された振動によって対象物を高精度で加工することができる。また、振動体本体に比較的大きな力が加わっても、振動体本体について支持位置の変化が生じ難いので、振動体本体の振動状態を維持し易く加工の一貫性や再現性を高めることができる。
【００１９】
本発明の具体的な態様では、上記振動切削装置において、振動体本体と保持部材とを一体的に成形することにより、節部分に対して保持部材が一定的に固定されている。ここで、一体的に成形するとは、振動体本体と保持部材を構成する材料を型に入れて、形成することで、方法として鋳造や鍛造、焼結などが挙げられる。振動体本体と保持部材とが同一材料によって十分な強度で一括して形成される。
【００２０】
本発明の別の態様では、振動体本体と保持部材とを一つの塊状の材料からの機械加工によって形成することにより、節部分に対して保持部材が一体的に固定されている。ここで、機械加工とは、切削、研削、又は放電加工のことをいい、これらの方法を組み合わせたものも含む。この場合、振動体本体と保持部材とが同一材料によって十分な強度で一括して形成される。
【００２１】
本発明のさらに別の態様では、振動体本体と保持部材とを溶接によって接続することにより、節部分に対して保持部材が一体的に固定されている。この場合、振動体本体と保持部材とが比較的高強度で固定される。
【００２２】
本発明のさらに別の態様では、節部分が、撓み振動に関する振動の節になっており、保持部材が、節部分から振動体本体の撓み振動面の法線方向に延在する部材である。この場合、撓み振動を利用した振動切削が可能になるだけでなく、節部分を支点とする保持部材の軸まわりの回転が許容され、振動エネルギーのロスが少なくなるとともに、不要な振動の発生を防止できる。
【００２３】
本発明のさらに別の態様では、節部分が、軸方向振動に関する振動の節になっており、保持部材が、節部分から振動体本体の軸方向に垂直な方向に延在する部材である。この場合、軸方向振動を利用した振動切削が可能になるだけでなく、振動エネルギーのロスを低減して不要な振動の発生を防止できる。
【００２４】
本発明のさらに別の態様では、振動体本体の節部分から延びる複数の保持部材を有する。この場合、振動体本体を周囲の複数方向から支持することができ、振動体本体の支持を安定させることができる。
【００２５】
本発明のさらに別の態様では、振動体本体と保持部材とは、線膨張係数の絶対値が２×１０−６以下の材料（以下、単に「低線膨張材料」ともいう。）で形成される。この場合、振動体本体や保持部材の膨張を大きく低減することができるので、切削工具先端の変位を低減して切削加工の精度を向上させることができる。すなわち、振動体本体を低線膨張材料で形成した場合、振動体本体の膨張を大きく低減することができるので、振動体本体の例えば先端に固定される切削工具先端が切削加工中に大きく変位することを防止でき、切削加工の精度向上を達成できる。
【００２６】
上記振動切削ユニットでは、上述の切削用振動体の振動体本体を、その保持部材及び支持部を介して保持してケース部材に収納しており、ケース部材で保護しつつ振動体本体の振動状態を高精度に制御して対象物を高精度に加工することができる。また、振動体本体に比較的大きな力が加わっても、ケース部材に対する振動体本体の位置の変化が生じ難いので、振動体本体の振動状態を維持し易く加工の一貫性や再現性を高めることができる。
【００２７】
本発明の具体的な態様では、上記振動切削ユニットにおいて、ケース部材の支持部に内面側から当接するフランジ部と、当該フランジ部を支持部に着脱可能に固定するための締結部材とをさらに備える。この場合、フランジ部をケース部の内面に当接させた状態で、保持部材の先端側をケース部材に安定して固定することができる。
【００２８】
本発明の別の態様では、締結部材が、複数のネジを含んでおり、当該複数のネジが、支持部とフランジ部とを複数箇所で固定する。この場合、切削用振動体をケース部材に対して簡易な機構で着脱自在とすることができる。さらに、複数のネジが保持部材の回転を阻止するので、振動体本体の振動状態がより安定する。
【００２９】
本発明のさらに別の態様では、締結部材が、フランジ部から外側に立設された少なくとも１つのネジ部材である。この場合、切削用振動体の固定や着脱が簡易で確実なものとなる。
【００３０】
本発明のさらに別の態様では、切削用振動体が、振動体本体から延びる保持部材を複数有し、ケース部材が、当該複数の保持部材の先端側をそれぞれ固定する複数の支持部を有する。この場合、振動体本体を複数方向から支持部を介してケース部材中に支持することができ、振動体本体の支持を安定させることができる。
【００３１】
本発明のさらに別の態様では、ケース部材が、複数の支持部を含む本体部分において一体的に形成されている。この場合、複数の支持部の相対位置が機械的に変動しなくなるので、ケース部材に対する振動体本体の固定が安定し、加工精度を高めることができる。
【００３２】
本発明のさらに別の態様では、ケース部材と、振動体本体と、保持部材とが、同一の材料で形成されている。この場合、ケース部材、振動体本体、及び保持部材の線膨張係数が一致し、ケース部材と切削用振動体との間に意図しない応力が働くことを防止でき、振動切削ユニットの信頼性を高めることができる。
【００３３】
本発明のさらに別の態様では、振動体本体に保持される切削工具と、当該切削工具を振動体本体に着脱可能に固定する固定手段とをさらに備える。この場合、高精度で振動する振動体本体に切削工具を交換可能にしっかりと固定することができる。
【００３４】
本発明のさらに別の態様では、振動体本体に振動を与えることによって、当該振動体本体を介して切削工具を振動させる振動源をさらに備える。この場合、振動切削ユニットに電力等を供給することで必要な振動を生じさせることができる。
【００３５】
上記加工装置では、以上で説明した振動切削ユニットを駆動装置によって変位させるので、振動体本体の振動状態を高精度で制御できる振動切削ユニットによって高精度の加工を実現できる。
【００３６】
本発明に係る成形金型は、上述の振動切削ユニットを用いて加工創製された、光学素子の光学面を成形するための転写光学面を有する。この場合、凹面その他の各種転写光学面を有する金型を、効率良く高精度で加工することができる。
【００３７】
本発明に係る光学素子は、上述の振動切削ユニットを用いて加工創製される。この場合、凹面その他の各種光学面を有する高精度の光学素子を得ることができる。
【００３８】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係る切削用振動体及び振動切削ユニットを図面を用いて説明する。図１（ａ）は、レンズ等の光学素子を成形するための成形金型の光学面を加工する際に使用される振動切削ユニットの構造を説明する平面図であり、図１（ｂ）は、振動切削ユニットの側面図であり、図１（ｃ）は、振動切削ユニットの端面図である。また、図２は、図１の振動切削ユニットに組み込まれている振動体組立体の平面図である。
【００３９】
図１（ａ）〜１（ｃ）に示すように、振動切削ユニット２０は、切削工具２３と、切削用振動体８２と、軸方向振動子８３と、撓み振動子８４と、カウンタバランス８５と、ケース部材８６とを備える。なお、切削用振動体８２のほか、軸方向振動子８３、撓み振動子８４、及びカウンタバランス８５を含めた一組の部分は、振動体組立体１２０を構成するが、この振動体組立体１２０は、外部からの駆動を受けて所期の状態で振動する集積型の切削用振動体と見ることができる。
【００４０】
ここで、切削工具２３は、振動切削ユニット２０の切削用振動体８２の先端側であるツール部２１の先端部２１ａに埋め込むように固定されている。切削工具２３は、後に詳述するが、先端２３ａがダイヤモンドチップの切刃になっており、共振状態とされた切削用振動体８２の開放端として切削用振動体８２とともに振動する。つまり、切削工具２３は、切削用振動体８２の軸方向振動に伴ってＺ方向に変位する振動を生じ、切削用振動体８２の撓み振動に伴ってＹ軸方向に変位する振動を生じる。これらのうち撓み振動は、図示の例においてＹＺ面に平行な撓み振動面内に存在するものとなっている。結果的に、切削工具２３の先端２３ａは、楕円軌道ＥＯを描いて高速変位する。なお、図２では、分かりやすいようにＸＺ面にわずかに広がるように楕円軌道ＥＯを描いているが、先端２３ａが描く実際の楕円軌道ＥＯは、ＹＺ面に平行な面内に沿って存在する。
【００４１】
切削用振動体８２は、線膨張係数の絶対値が２×１０−６以下の低線膨張材料によって一体的に形成された切削用振動体であり、具体的には、インバー材、スーパーインバー材、ステンレスインバー材等が好適に用いられる。なお、切削用振動体８２の材料としては、６×１０−６程度の比較的大きな線膨張係数となるが、超硬を用いることもできる。
【００４２】
ここで、インバー材とは、ＦｅとＮｉとを含む合金であって、３６原子％のＮｉを含む鉄合金であるが、通常線膨張係数が室温で１×１０−６以下である。ヤング率は、鋼材の約半分と低いが、これを振動体８２の材料に用いることで、振動体８２の熱膨縮が抑制され、先端に保持される切削工具２３の刃先位置の温度ドリフトを抑制できる。
【００４３】
また、スーパーインバー材とは、ＦｅとＮｉとＣｏとを少なくとも含む合金であって、５原子％以上のＮｉと、５原子％以上のＣｏとをそれぞれ含む鉄合金であり、線膨張係数が室温で通常０．４×１０−６程度と、前述のインバーよりもさらに熱膨縮しにくい材料である。ヤング率は、鋼材の約半分と低いが、これを振動体８２の材料に用いることで、振動体８２の熱膨縮が抑制され、先端に保持される切削工具２３の刃先位置の温度ドリフトを抑制できる。
【００４４】
また、ステンレスインバー材とは、５０原子％以上となる主成分がＦｅであって、５原子％以上を含む付随的材料がＣｏと、Ｃｒと、Ｎｉとの少なくとも１つである合金材料全てを指す。したがって、ここではコバール材もこのステンレスインバー材に含まれる。ステンレスインバー材は、通常線膨張係数が室温で１．３×１０−６以下である。なお、コバール材は、線膨張係数が室温で５×１０−６以下である。ステンレスインバー材のヤング率は、鋼材の約半分と低いが、これを振動体の材料に用いることで、振動体８２の熱膨縮が抑制され、先端に保持される切削工具２３の刃先位置の温度ドリフトを抑制できる。さらに、ステンレスインバー材は、インバー材よりも水分に対する耐性がずっと高く、加工冷却液等がかかっても錆びが発生しないという優れた特徴があるので、切削工具２３を保持固定する構造材料として適している。
【００４５】
切削用振動体８２は、切削工具２３に振動を伝達する振動体本体８２ａと、振動体本体８２ａを支持する保持部材８２ｂ，８２ｃと、保持部材８２ｂ，８２ｃの先端側に形成されたフランジ部８２ｅとを備える。振動体本体８２ａは、Ｚ軸方向をそれ自身の軸方向とする部材である。この振動体本体８２ａは、図示の場合、節部分ＮＰ１の近傍で直径が変化する２段の円柱外形を有するが、所期の振動状態を確保し得るものであることを前提として、例えば四角形その他の多角形や楕円等の断面を有するものに置き換えることができる。振動体本体８２ａの側壁から±Ｘ方向に延びる２つの保持部材８２ｂ，８２ｃは、振動体本体８２ａをその動作を妨げないように節部分ＮＰ１で支持する。即ち、２つの保持部材８２ｂ，８２ｃは、節部分に位置し、節部分から振動体本体８２ａのＹＺ面に平行な撓み振動面に対して法線方向に延在する。これにより、本実施形態の様にＹＺ面に平行な撓み振動面内に存在する撓み振動に対して、動きの自由度を大きく出来、例えば前述の従来技術のように外周に設けられた拘束力の大きなフランジ構造に対して、拘束力を適度に弱めることが可能となる。これにより振動エネルギーのロスを小さくでき、所定の切削性能を得ることができる。図示の場合、両保持部材８２ｂ，８２ｃは、それぞれ円柱状の外形を有するが、例えば四角柱その他の多角柱や楕円柱等の外形を有するものに置き換えることができる。各保持部材８２ｂ，８２ｃの根元側は、節部分ＮＰ１に一体的に固定されており、各保持部材８２ｂ，８２ｃの先端側は、これに直交して延在する四角形のフランジ部８２ｅを支持する。より詳細に説明すると、両保持部材８２ｂ，８２ｃは、振動体本体８２ａの節部分ＮＰ１をＸ方向に関して互いに対向する側面位置で支持しており、両保持部材８２ｂ，８２ｃの先端側に設けた各フランジ部８２ｅの端面は、ケース部材８６の内面に当接してケース部材８６に固定される。このように、各保持部材８２ｂ，８２ｃの根元側が、節部分ＮＰ１に一体的に固定されていることにより、振動子の保持に際しての剛性が高くなり、従来技術のネジ状の支持体によって挟むように振動体を固定した場合のビビリの発生等の問題が防げる。また、振動体の支持位置が変化するおそれを無くすことができる。
【００４６】
図３（ａ）は、保持部材８２ｂ，８２ｃ及びフランジ部８２ｅの側面図であり、図３（ｂ）は、フランジ部８２ｅの端面図である。フランジ部８２ｅは、正方形の板状となっており、４隅の４箇所に貫通する雌ネジＦＳが形成されている。各雌ネジＦＳには、図１に示すように、ケース部材８６の側壁部８６ａに対応して設けた孔ＴＨを介して、締結部材であるボルトネジ９１の先端がねじ込まれて固定される。これにより、フランジ部８２ｅの端面が側壁部８６ａの内面に当接した状態で確実に固定され、ケース部材８６に保持部材８２ｂ，８２ｃが精密に位置決めして固定される。つまり、振動体本体８２ａが、ケース部材８６内面から離間してケース部材８６中に精密に位置決めされ支持された状態で固定される。ここで、フランジ部８２ｅに設けた雌ネジＦＳとボルトネジ９１とは、保持部材８２ｂ，８２ｃの先端を固定するための締結手段となっている。なお、雌ネジＦＳやボルトネジ９１に形成するネジ溝やネジ山については、締付けのゆるみ防止等を考慮して、通常のネジ方向や逆のネジ方向のいずれかを選択して採用することができる。
【００４７】
以上のような機構によってケース部材８６中に支持された切削用振動体８２は、後述する軸方向振動子８３によって振動し、Ｚ方向に局所的に変位する定在波が形成されている共振状態となる。また、切削用振動体８２は、撓み振動子８４によっても振動し、Ｙ軸方向に局所的に変位する定在波が形成されている共振状態となる。ここで、保持部材８２ｂ，８２ｃの根元側を固定した節部分ＮＰ１は、切削用振動体８２にとって軸方向振動と撓み振動とに共通の節となっており、保持部材８２ｂ，８２ｃによって軸方向振動や撓み振動が妨げられることを防止できる。
【００４８】
なお、保持部材８２ｂ，８２ｃ及びフランジ部８２ｅと、振動体本体８２ａとは、一体的に形成されている。つまり、図３（ａ）に示すように、各保持部材８２ｂ，８２ｃの根元部分ＰＥは、振動体本体８２ａの固定部分ＦＰにつなぎ目なく固定されている。このため、切削用振動体８２は、塊状の材料すなわち棒材の低線膨張材料等の切削によって形成されたものである。切削用振動体８２の作製に際しては、例えば、フライス盤等の切削装置による前加工と、保持部材８２ｂ，８２ｃやフランジ部８２ｅ等の外形をマシニングセンタ等の切削装置で目的とする形状に切削する仕上加工とを組み合わせて実施する。以上のように、振動体本体８２ａと保持部材８２ｂ，８２ｃとを一体的に切り出した場合、切削用振動体８２を同一材料によって十分な強度で製造することができる。これにより、切削用振動体８２を目的の状態で振動させることができるので、その強度を十分に高くすることができ、その保持剛性を極めて高くすることができる。この場合において、フランジ部８２ｅと保持部材８２ｂ，８２ｃとは、多少強度等の面で劣ることになるが、溶接によって固定することができる。なお、以上説明した切削加工に代えて、研削や放電加工といった機械加工法を用いて切削用振動体８２を作製することもできる。
【００４９】
切削用振動体８２は、以上のような機械加工による切り出しではなく、鋳造によって一体的に形成することもできる。この場合、鋳造後の切削用振動体８２の各部８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，フランジ部８２ｅの外形を精密に仕上加工する工程を設けることが望ましい。さらに、切削用振動体８２は、振動体本体８２ａ側面に形成した凹部やネジ穴に保持部材８２ｂ，８２ｃの根元側を嵌合させた後、両保持部材８２ｂ，８２ｃの根元側を溶接によって振動体本体８２ａに固定することもできる。さらに、振動体本体８２ａ側面に凹部やネジ穴を形成することなく、振動体本体８２ａの側面に両保持部材８２ｂ，８２ｃの根元側を溶接によって直接固定することもできる。
【００５０】
軸方向振動子８３は、ピエゾ素子（ＰＺＴ）や超磁歪素子等で形成され切削用振動体８２の根元側端面に接続される振動源であり、図示を省略するコネクタ、ケーブル等を介して振動子駆動装置（後述）に接続されている。軸方向振動子８３は、振動子駆動装置からの駆動信号に基づいて動作し高周波で伸縮振動することによって切削用振動体８２にＺ方向の縦波を与える。
【００５１】
撓み振動子８４は、ピエゾ素子や超磁歪素子等で形成され切削用振動体８２の根元側側面に接続される振動源であり、図示を省略するコネクタ、ケーブル等を介して振動子駆動装置（後述）に接続されている。撓み振動子８４は、振動子駆動装置からの駆動信号に基づいて動作し、高周波で振動することによって切削用振動体８２に横波すなわち図示の例ではＹ方向の振動を与える。
【００５２】
カウンタバランス８５は、軸方向振動子８３を挟んで切削用振動体８２の反対側に固定される。カウンタバランス８５は、切削用振動体８２と同一の材料によって一体的に形成された切削用振動体であり、具体的には、インバー材、スーパーインバー材、ステンレスインバー材等の低線膨張材料が好適に用いられる。
【００５３】
カウンタバランス８５は、軸方向振動子８３の一端に同軸で固定された円柱状の振動体本体８５ａと、振動体本体８５ａの節部分ＮＰ２を支持する保持部材８５ｂ，８５ｃと、保持部材８５ｂ，８５ｃの先端側に形成されたフランジ部８５ｅとを備える。振動体本体８５ａは、図示の場合、円柱状の外形を有するが、振動モードを考慮することを前提として、例えば四角形その他の多角形や楕円等の断面を有するものに置き換えることができる。振動体本体８５ａの側壁から±Ｘ方向に延びる２つの保持部材８５ｂ，８５ｃは、図示の場合、それぞれ円柱状の外形を有するが、例えば四角柱その他の多角柱や楕円柱等の外形を有するものに置き換えることができる。各保持部材８５ｂ，８５ｃの根元側は、節部分ＮＰ２に一体的に固定されており、各保持部材８５ｂ，８５ｃの先端側は、これに直交して延在する四角形のフランジ部８５ｅを支持する。つまり、両保持部材８５ｂ，８５ｃは、振動体本体８５ａの節部分ＮＰ２をＸ方向に関して互いに対向する側面位置で支持しており、両保持部材８５ｂ，８５ｃの先端側に設けた各フランジ部８５ｅの端面は、ケース部材８６の内面に当接した状態で、ボルトネジ９１によってケース部材８６に固定されている。なお、保持部材８５ｂ，８５ｃ及びフランジ部８５ｅの形状や構造は、図３（ａ）及び３（ｂ）に示すものと同様であり、ボルトネジ９１による固定方法も同様であるので詳細な説明は詳細な説明を省略する。
【００５４】
以上のような機構によってケース部材８６中に切削用振動体８２とともに支持されたカウンタバランス８５は、軸方向振動子８３によって振動し、Ｚ方向に局所的に変位する定在波が形成されている共振状態となる。ここで、保持部材８５ｂ，８５ｃの根元側を固定した節部分ＮＰ２は、カウンタバランス８５にとって軸方向振動と撓み振動とに共通の節となっており、保持部材８５ｂ，８５ｃによって軸方向振動や撓み振動が妨げられることを防止できる。
【００５５】
なお、カウンタバランス８５において、保持部材８５ｂ，８５ｃ及びフランジ部８５ｅと、振動体本体８５ａとは、一体的に形成されている。つまり、カウンタバランス８５は、切削用振動体８２と同様につなぎ目なく一体的に形成されたものである。カウンタバランス８５は、例えば塊状の材料すなわち棒材の切削によって形成される。これにより、カウンタバランス８５を目的の状態で振動させることができ、その強度を十分に高くすることができ、その保持剛性を極めて高くすることができる。カウンタバランス８５は、鋳造によって一体的に形成することもできる。さらに、カウンタバランス８５は、振動体本体８５ａ側面に保持部材８２ｂ，８２ｃの根元側を溶接によって固定したものとすることもできる。
【００５６】
ケース部材８６は、切削用振動体８２やカウンタバランス８５からなる振動体組立体１２０を内部に支持・固定する部分である。ケース部材８６は、振動切削ユニット２０を駆動するための加工装置（後述）に対して振動切削ユニット２０を固定するためのものである。このため、ケース部材８６の底部８６ｂには、加工装置に固定するための孔ＴＨが適所に形成されている。また、底部８６ｂと一体的に形成された一対の側壁部８６ａにも、切削用振動体８２やカウンタバランス８５から延びるフランジ部８２ｅ，８５ｅを固定するための孔ＴＨが適所に形成されている。これらの孔ＴＨを形成した部分は、切削用振動体８２やカウンタバランス８５を支持するための支持部ＳＰとなっている。ここで、ケース部材８６のうち側壁部８６ａと底部８６ｂとは、本体部分としてつなぎ目なく一体的に形成されている。このため、振動体組立体１２０をケース部材８６中に精密に位置決めして支持することができ、支持強度高めることができるだけでなく、ケース部材８６の強度を十分に高くすることができ、その保持剛性を極めて高くすることができる。側壁部８６ａや底部８６ｂは、例えば切削用振動体８２と同一の材料（好適には低線膨張材料）で形成することができる。側壁部８６ａ及び底部８６ｂを一体化した本体部分は、例えば塊状の材料すなわち棒材の切削によって形成され、鋳造によって一体的に形成することもでき、複数の板材を溶接することによっても形成することができる。
【００５７】
ケース部材８６の一方の端面には、後部端板８６ｆが気密に固定されており、ケース部材８６の他方の端面には、前部端板８６ｇが気密に固定されており、ケース部材８６上部には、天板８６ｈが気密に固定されている。後部端板８６ｆには、給気パイプ９６に連結される開口Ｈ１が形成されており、振動子８３，８４から延びるコネクタ、ケーブル等を通す開口Ｈ２も形成されている。給気パイプ９６は、ガス供給装置（後述）に連結されており、所望の流量及び温度に設定された加圧乾燥空気が供給される。一方、前部端板８６ｇには、振動切削ユニット２０のツール部２１を通すための開口Ｈ３が形成されている。以上の振動切削ユニット２０において、切削用振動体８２と、軸方向振動子８３と、カウンタバランス８５とは、例えばロウ付けによって接合・固定されており、軸方向振動子８３の効率的な振動が可能になっている。また、切削用振動体８２と、軸方向振動子８３と、カウンタバランス８５との軸心には、これらの接合面を横切るようにこれらを貫通する貫通孔９５が形成されており、給気パイプ９６からの加圧乾燥空気が流通する。つまり、貫通孔９５は、加圧乾燥空気を送り出す供給路であり、不図示のガス供給装置や給気パイプ９６とともに、振動切削ユニット２０を内部から冷却するための冷却手段を構成する。貫通孔９５の先端部は、切削工具２３を差し込んで固定するための保持溝に連通しており、貫通孔９５に導入された加圧乾燥空気を切削工具２３の周辺に供給できるようになっている。また、貫通孔９５の先端は、切削工具２３を固定した場合にも隙間を残しており、切削工具２３に隣接して形成された開口９１ａからは、加圧乾燥空気が高速で噴射され、切削工具２３先端の加工点を効率良く冷却することができるだけでなく、加工点やその周囲に付着する切り屑を気流によって確実に除去することができる。なお、給気パイプ９６からケース部材８６に導かれた加圧乾燥空気の一部は、振動体組立体１２０の周囲を通過しつつ振動体組立体１２０を外側から冷却して、開口Ｈ３の隙間からケース部材８６外部に吐出される。
【００５８】
図４（ａ）及び（ｂ）は、図２等に示すツール部２１先端の側方断面図及び平面断面図である。
【００５９】
図からも明らかなように、ツール部２１に設けた先端部２１ａは、側面視において四角形状で平面視において三角形状のクサビ形状を有している。また、先端部２１ａに保持された切削工具２３は、平面視において先端が三角で全体が板状のシャンク２３ｂと、シャンク２３ｂの尖端部に固定された加工用チップ２３ｃとを備える。このうち、シャンク２３ｂは、例えば超硬材料、ハイス鋼等によって形成された支持部材であり、軽量でありながら撓みにくくなっている。また、加工用チップ２３ｃは、ダイヤモンド製のチップであり、シャンク２３ｂの尖端部にロウ付け等によって固定されている。切削工具２３自体は、先端部２１ａの端面２１ｄに埋め込むようにして固定されており、加工用チップ２３ｃの先端２３ａは、工具軸ＡＸの延長上に配置されている。また、加工用チップ２３ｃやこれを支持するシャンク２３ｂは、先端部２１ａのクサビ側面（左右側面）を延長した開き角θのクサビ状空間内に収まっている。ここで、先端部２１ａの開き角θは、例えば２０°〜９０°の範囲で選択され、加工目的の形状に合わせて先端形状を半円、剣先等に適宜変更するここともできる。
【００６０】
切削工具２３すなわちシャンク２３ｂの根元部分２３ｅは、先端部２１ａの端面２１ｄから工具軸ＡＸに沿ってＸＺ面内で刻設された矩形断面のスリット状溝２１ｆ内に嵌合する状態で挿入されており、ツール部２１の材料と同一の材料等で形成された２つの固定ネジ２５，２６によって、先端部２１ａに対して着脱可能にしっかりと固定されている。具体的には、先端部２１ａの上下側面間を貫通する固定穴２１ｇ，２１ｈに固定ネジ２５，２６を順次ねじ込んで固定する。これらの固定穴２１ｇ，２１ｈは、Ｙ軸方向に延びており、両者の締付け方向は、工具軸ＡＸに直交する。両固定穴２１ｇ，２１ｈは、内径が異なっており、固定穴２１ｇの内径の方が固定穴２１ｈの内径よりも大きくなっている。両固定穴２１ｇ，２１ｈは、両固定ネジ２５，２６のネジ付けによって充填される。つまり、固定穴２１ｇ，２１ｈの位置には、深い凹部が残ったり高い凸部が形成されないようにしている。固定穴２１ｈにねじ込まれる一方の固定ネジ２５は、切削工具２３を固定するための締結部材であり、雄ネジ部２５ｂとヘッド部２５ａとを含むトルクスネジである。雄ネジ部２５ｂを固定穴２１ｇに差し込んだ状態でヘッド部２５ａを適当な工具でネジ回すことにより、雄ネジ部２５ｂが、根元部分２３ｅに形成された開口２３ｈを貫通して、固定穴２１ｇの奥に形成された固定穴２１ｈ内面の雌ネジと螺合する。この際、切削工具２３の根元部分２３ｅがヘッド部２５ａとスリット状溝２１ｆの内面とに挟まれて締付けられ、根元部分２３ｅが主面側から固定されるので、切削工具２３の分離が防止され切削工具２３の固定が確保される。固定穴２１ｇにねじ込まれる他方の固定ネジ２６は、所謂イモネジであり、固定ネジ２５の抜けを防止するための係止部材として機能する。この固定ネジ２６は、下端を固定穴２１ｇにあてがって上端を適当な工具でネジ回すことにより、固定穴２１ｇ内面の雌ネジと螺合して固定穴２１ｇにねじ込まれ固定穴２１ｇ内を充填する。こうしてねじ込まれた固定ネジ２６により、固定ネジ２５が上端から締付けられ、固定ネジ２５の緩みが防止される。以上において、固定穴２１ｇ，２１ｈや固定ネジ２５，２６は、切削工具２３をツール部２１に固定するための固定手段となっている。
【００６１】
以上説明した本実施形態の振動切削ユニット２０において、振動体８２，８５を支持するための保持部材８２ｂ，８２ｃ，８５ｂ，８５ｃの根元部分ＰＥは、図３（ａ）等に示すように、軸方向振動と撓み振動とに共通の節部分ＮＰ１，ＮＰ２の固定部分ＦＰにつなぎ目なく固定されている。このため、節部分ＮＰ１，ＮＰ２すなわち振動体本体８２ａ，８５ａの固定が確実になり、振動体本体８２ａ，８５ａの支持が安定し振動体本体８２ａ，８５ａの振動も安定する。つまり、振動体本体８２ａ，８５ａが制御できないモードで振動することを抑制でき、対象物であるワークを高精度で加工することができる。また、振動体本体８２ａ，８５ａに比較的大きな力が加わっても、振動体本体８２ａ，８５ａのケース部材８６に対する相対位置の変化が生じ難いので、振動体本体８２ａ，８５ａの振動状態が維持され、ワークに対する加工の一貫性や再現性を高めることができる。
【００６２】
なお、振動体本体８２ａ，８５ａを振動させた場合にも、各保持部材８２ｂ，８２ｃ，８５ｂ，８５ｃの根元部分ＰＥには、上記のようにＹ方向やＺ方向に変位する力は働かないが、撓み振動に起因してＸ軸に平行な軸ＳＸのまわりにねじる力が働く。しかしながら、撓み振動の振幅は小さく、保持部材８２ｂ，８２ｃ，８５ｂ，８５ｃの弾性変形によって、振動体本体８２ａ，８５ａの撓み振動が妨げられることを防止できる。ここで、保持部材８２ｂ，８２ｃ，８５ｂ，８５ｃの根元部分ＰＥを細くすると、振動体本体８２ａ，８５ａの撓み振動を抑える可能性やエネルギーロスを低減できるが、細くし過ぎると、保持部材８２ｂ，８２ｃ，８５ｂ，８５ｃ延いては振動体８２，８５の強度低下を招く可能性がある。一方、保持部材８２ｂ，８２ｃ，８５ｂ，８５ｃの根元部分ＰＥを太くすると、保持部材８２ｂ，８２ｃ，８５ｂ，８５ｃ延いては切削用振動体８２の強度向上を図ることができるが、振動体本体８２ａ，８５ａの撓み振動を抑える可能性やエネルギーロスを増大させる可能性が生じる。よって、保持部材８２ｂ，８２ｃ，８５ｂ，８５ｃの根元部分ＰＥのサイズは、振動体本体８２ａ，８５ａを実際に動作させる際の振動数や振幅等の振動状態に適合させて適宜設定する必要がある。
【００６３】
図５〜７は、図３に示すフランジ部８２ｅの変形例を説明する図である。なお、フランジ部８５ｅもフランジ部８２ｅと同様に変形することができる。図５（ａ）及び５（ｂ）は、それぞれ第１変形例のフランジ部１８２ｅの端面図及び側面図である。このフランジ部１８２ｅは、長方形の板状となっており、長手方向の両端部の２箇所に貫通する雌ネジＦＳが形成されている。両雌ネジＦＳには、図１に示す場合と同様に、ケース部材８６の側壁部８６ａに設けた孔ＴＨを介してボルトネジ９１の先端がねじ込まれて、フランジ部１８２ｅの端面が側壁部８６ａの内面に当接した状態で確実に固定され、ケース部材８６に保持部材８２ｂ，８２ｃすなわち振動体組立体１２０が精密に位置決めして固定される。この場合、側壁部８６ａにおいて各保持部材８２ｂ，８２ｃごとに２つの孔ＴＨを設けるだけで、ケース部材８６に振動体組立体１２０を簡易に固定することができる。
【００６４】
図５（ｃ）及び５（ｄ）は、それぞれ第２変形例のフランジ部２８２ｅの端面図及び側面図である。このフランジ部２８２ｅは、円板状であり、端面中央に円柱状の突起２８２ｆを設けている。これらフランジ部２８２ｅ及び突起２８２ｆは、一体的に形成されるものであり、簡易に強度や精度を高めることができる。突起２８２ｆの中心には、保持部材８２ｂ，８２ｃの軸心に沿って雌ネジＦＳ２が形成されている。この突起２８２ｆは、ケース部材８６の側壁部８６ａに設けた孔ＴＨに嵌合する。雌ネジＦＳ２には、図１に示すと同様のボルトネジ９１がねじ込まれる。つまり、フランジ部２８２ｅとボルトネジ９１との間にケース部材８６の側壁部８６ａが挟まれて固定され、ケース部材８６に保持部材８２ｂ，８２ｃすなわち振動体組立体１２０が精密に位置決めして固定される。ここで、突起２８２ｆに設けた雌ネジＦＳ２とボルトネジ９１とは、保持部材８２ｂ，８２ｃの先端を固定するための締結手段となっている。この場合、側壁部８６ａにおいて各保持部材８２ｂ，８２ｃごとに１つの孔ＴＨを設けるだけで、ケース部材８６に振動体組立体１２０を簡易に固定することができる。なお、この変形例の場合、ケース部材８６のうち一方の側壁部８６ａと底部８６ｂとが一体的に形成されているが、他方の側壁部８６ａは、底部８６ｂに対してボルトやビスによって着脱可能に固定される。これにより、両保持部材８２ｂ，８２ｃの先端から延びる突起２８２ｆを一対の側壁部８６ａに設けた孔ＴＨに挿入することができる。
【００６５】
図５（ｅ）及び５（ｆ）は、それぞれ第３変形例のフランジ部３８２ｅの端面図及び側面図である。このフランジ部３８２ｅは、正方形状であり、四隅に円柱状に突起する４つのネジ部３８２ｇを設けている。各ネジ部３８２ｇは、図１に示すボルトネジ９１のネジ部と同様の形状を有する締結部材としてのネジ部材である。これらフランジ部３８２ｅ及びネジ部３８２ｇは、一体的に形成されるものであり、簡易に強度や精度を高めることができる。このネジ部３８２ｇは、ケース部材８６の側壁部８６ａに設けた孔ＴＨに挿入される。ネジ部３８２ｇの先端部には、ナットがネジ付けられる。つまり、フランジ部３８２ｅとネジ部３８２ｇにネジ付けられたナット（不図示）との間にケース部材８６の側壁部８６ａが挟まれて固定され、ケース部材８６に保持部材８２ｂ，８２ｃすなわち振動体組立体１２０が精密に位置決めして固定される。ここで、フランジ部３８２ｅに設けたネジ部３８２ｇとこれに螺合するナットとは、保持部材８２ｂ，８２ｃの先端を固定するための締結手段となっている。なお、この変形例の場合、ケース部材８６のうち一方の側壁部８６ａと底部８６ｂとが一体的に形成されているが、他方の側壁部８６ａは、底部８６ｂに対してボルトやビスによって着脱可能に固定される。これにより、両保持部材８２ｂ，８２ｃの先端から延びるネジ部３８２ｇを一対の側壁部８６ａに設けた孔ＴＨに挿入することができる。
【００６６】
図５（ｇ）及び５（ｈ）は、それぞれ第４変形例のフランジ部４８２ｅの端面図及び側面図である。このフランジ部４８２ｅは、長方形の板状となっており、長手方向の両端部の２箇所に円柱状に突起する２つのネジ部４８２ｇを設けている。各ネジ部４８２ｇは、図１に示すボルトネジ９１のネジ部と同様の形状を有する締結部材としてのネジ部材である。これらフランジ部４８２ｅ及びネジ部４８２ｇは、一体的に形成されるものであり、簡易に強度や精度を高めることができる。このネジ部４８２ｇは、ケース部材８６の側壁部８６ａに設けた孔ＴＨに挿入される。ネジ部４８２ｇの先端部には、ナットがネジ付けられる。つまり、フランジ部４８２ｅとネジ部４８２ｇにネジ付けられたナット（不図示）との間にケース部材８６の側壁部８６ａが挟まれて固定され、ケース部材８６に保持部材８２ｂ，８２ｃすなわち振動体組立体１２０が精密に位置決めして固定される。なお、この変形例の場合、ケース部材８６のうち一方の側壁部８６ａと底部８６ｂとが一体的に形成されているが、他方の側壁部８６ａは、底部８６ｂに対してボルトやビスによって着脱可能に固定される。これにより、両保持部材８２ｂ，８２ｃの先端から延びるネジ部４８２ｇを一対の側壁部８６ａに設けた孔ＴＨに挿入することができる。
【００６７】
図５（ｉ）及び５（ｊ）は、それぞれ第５変形例のフランジ部５８２ｅの端面図及び側面図である。このフランジ部５８２ｅは、円板状であり、端面中央に円柱状に突起する１つのネジ部５８２ｇを設けている。このネジ部５８２ｇは、図１に示すボルトネジ９１のネジ部と同様の形状を有する締結部材としてのネジ部材である。これらフランジ部５８２ｅ及びネジ部５８２ｇは、一体的に形成されるものであり、簡易に強度や精度を高めることができる。このネジ部５８２ｇは、ケース部材８６の側壁部８６ａに設けた孔ＴＨに挿入される。ネジ部５８２ｇの先端部には、ナットがネジ付けられる。つまり、フランジ部５８２ｅとネジ部５８２ｇにネジ付けられたナット（不図示）との間にケース部材８６の側壁部８６ａが挟まれて固定され、ケース部材８６に保持部材８２ｂ，８２ｃすなわち振動体組立体１２０が精密に位置決めして固定される。なお、この変形例の場合、ケース部材８６のうち一方の側壁部８６ａと底部８６ｂとが一体的に形成されているが、他方の側壁部８６ａは、底部８６ｂに対してボルトやビスによって着脱可能に固定される。これにより、両保持部材８２ｂ，８２ｃの先端から延びるネジ部５８２ｇを一対の側壁部８６ａに設けた孔ＴＨに挿入することができる。
【００６８】
図６（ａ）及び６（ｂ）は、それぞれ第６変形例の端面図及び側面図である。図示の固定端６８２ｊは、図５（ｃ）及び５（ｄ）に示す保持部材８２ｂ，８２ｃの先端からフランジ部２８２ｅを除去したものである。この場合、突起６８２ｆは、ケース部材８６の側壁部８６ａに設けた孔ＴＨに嵌合する。雌ネジＦＳ２には、図１に示すと同様のボルトネジ９１がねじ込まれる。ただし、フランジ部２８２ｅに相当するものがないので、ケース部材８６に設けた一対の側壁部８６ａから両保持部材８２ｂ，８２ｃを引っ張るようにして、振動体組立体１２０をケース部材８６に固定することができる。なお、この変形例の場合、ケース部材８６のうち一方の側壁部８６ａと底部８６ｂとが一体的に形成されているが、他方の側壁部８６ａは、底部８６ｂに対してボルトやビスによって着脱可能に固定される。これにより、両保持部材８２ｂ，８２ｃの先端から延びる突起６８２ｆを一対の側壁部８６ａに設けた孔ＴＨに挿入することができる。
【００６９】
図６（ｃ）及び６（ｄ）は、それぞれ第７変形例の端面図及び側面図である。図示の固定端７８２ｊは、図５（ｉ）及び５（ｊ）に示す保持部材８２ｂ，８２ｃの先端からフランジ部５８２ｅを除去したものである。この場合、このネジ部７８２ｇは、ケース部材８６の側壁部８６ａに設けた孔ＴＨに挿入される。ネジ部７８２ｇの先端部には、ナットがネジ付けられる。ただし、フランジ部５８２ｅに相当するものがないので、ケース部材８６に設けた一対の側壁部８６ａから両保持部材８２ｂ，８２ｃを引っ張るようにして、振動体組立体１２０をケース部材８６に固定することができる。なお、この変形例の場合、ケース部材８６のうち一方の側壁部８６ａと底部８６ｂとが一体的に形成されているが、他方の側壁部８６ａは、底部８６ｂに対してボルトやビスによって着脱可能に固定される。これにより、両保持部材８２ｂ，８２ｃの先端から延びるネジ部７８２ｇを一対の側壁部８６ａに設けた孔ＴＨに挿入することができる。
【００７０】
図７（ａ）及び７（ｂ）は、それぞれ第８変形例のフランジ部８８２ｅの端面図及びＡＡ矢視断面図である。このフランジ部８８２ｅは、四角形状であり、四隅に貫通する孔ＶＨが形成されている。各孔ＶＨには、図１に示すボルトネジ９１が通され、ボルトネジ９１の先端にナット９２が締め付けられる。つまり、ケース部材８６の側壁部８６ａとフランジ部８８２ｅとがボルトネジ９１及びナット９２によって締付けられて固定され、ケース部材８６に保持部材８２ｂ，８２ｃすなわち振動体組立体１２０が精密に位置決めして固定される。ここで、ボルトネジ９１及びナット９２は、保持部材８２ｂ，８２ｃの先端を固定するための締結手段となっている。
【００７１】
図７（ｃ）及び７（ｄ）は、それぞれ第９変形例のフランジ部９８２ｅの端面図及びＢＢ矢視断面図である。このフランジ部９８２ｅは、長方形の板状となっており、長手方向の両端部の２箇所に貫通する孔ＶＨが形成されている。各孔ＶＨには、図１に示すボルトネジ９１が通され、ボルトネジ９１の先端にナット９２が締め付けられる。つまり、ケース部材８６の側壁部８６ａとフランジ部９８２ｅとがボルトネジ９１及びナット９２によって締付けられて固定され、ケース部材８６に保持部材８２ｂ，８２ｃすなわち振動体組立体１２０が精密に位置決めして固定される。
【００７２】
図７（ｅ）及び７（ｆ）は、それぞれ第１０変形例のフランジ部１０８２ｅの端面図及びＣＣ矢視断面図である。このフランジ部１０８２ｅは、長方形の板状となっており、長手方向の一端部の１箇所に貫通する孔ＶＨが形成されている。この孔ＶＨには、図１に示すボルトネジ９１が通され、ボルトネジ９１の先端にナット９２が締め付けられる。つまり、ケース部材８６の側壁部８６ａとフランジ部１０８２ｅとがボルトネジ９１及びナット９２によって締付けられて固定され、ケース部材８６に保持部材８２ｂ，８２ｃすなわち振動体組立体１２０が精密に位置決めして固定される。
【００７３】
図８は、第１１変形例のフランジ部１１８２ｅの断面図であり、図７（ｂ）に対応する。この場合、保持部材８２ｂ，８２ｃが直線状に延びず、クランク状に延びる。なお、図７（ｄ）、７（ｆ）に示す保持部材８２ｂ，８２ｃもクランク状に延びるものとできる。さらに、図２等に示す保持部材８２ｂ，８２ｃもクランク状に延びるものとできる。
【００７４】
なお、詳細は省略するが、保持部材８２ｂ，８２ｃのみならず、保持部材８５ｂ，８５ｃも同様に変形することができる。
【００７５】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態に係る加工装置を図面を用いて説明する。図９は、レンズ等の光学素子を成形するための成形金型の光学面を加工する振動切削型の加工装置の構造を概念的に説明するブロック図である。
【００７６】
図９に示すように、加工装置１０は、被加工体であるワークＷを切削加工するための振動切削ユニット２０と、振動切削ユニット２０をワークＷに対して支持するＮＣ駆動機構３０と、ＮＣ駆動機構３０の動作を制御する駆動制御装置４０と、振動切削ユニット２０に所望の振動を与える振動子駆動装置５０と、振動切削ユニット２０に冷却用のガスを供給するガス供給装置６０と、装置全体の動作を統括的に制御する主制御装置７０とを備える。
【００７７】
振動切削ユニット２０は、Ｚ軸方向に延びるツール部２１先端に切削工具２３を埋め込んだ振動切削工具であり、この切削工具２３の高周波振動によってワークＷを効率良く切削する。振動切削ユニット２０は、第１実施形態で説明した構造を有する。
【００７８】
ＮＣ駆動機構３０は、台座３１上に第１ステージ３２と第２ステージ３３とを載置した構造の駆動装置である。ここで、第１ステージ３２は、第１可動部３５を支持しており、この第１可動部３５は、チャック３７を介してワークＷを間接的に支持している。第１ステージ３２は、ワークＷを、例えばＺ軸方向に沿った所望の位置に所望の速度で移動させることができる。また、第１可動部３５は、ワークＷをＺ軸に平行な水平回転軸ＲＡのまわりに所望の速度で回転させることができる。一方、第２ステージ３３は、第２可動部３６を支持しており、この第２可動部３６は、振動切削ユニット２０を支持している。第２ステージ３３は、第２可動部３６及び振動切削ユニット２０を支持して、これらを例えばＸ軸方向やＹ軸方向に沿った所望の位置に所望の速度で移動させることができる。また、第２可動部３６は、振動切削ユニット２０を、Ｙ軸に平行な鉛直旋回軸ＰＸのまわりに所望の角度量だけ所望の速度で回転させることができる。特に、第２可動部３６に対する振動切削ユニット２０の固定位置や角度等を適宜調節して、振動切削ユニット２０の先端点を鉛直旋回軸ＰＸ上に配置することにより、振動切削ユニット２０をその先端点のまわりに所望の角度だけ回転させることができる。
【００７９】
なお、以上のＮＣ駆動機構３０において、第１ステージ３２と第１可動部３５とは、ワークＷを駆動する被加工体駆動部を構成し、第２ステージ３３と第２可動部３６とは、振動切削ユニット２０を駆動する工具駆動部を構成する。
【００８０】
駆動制御装置４０は、高精度の数値制御を可能にするものであり、ＮＣ駆動機構３０に内蔵されたモータや位置センサ等を主制御装置７０の制御下で駆動することによって、第１及び第２ステージ３２，３３や、第１及び第２可動部３５，３６を目的とする状態に適宜動作させる。例えば、第１及び第２ステージ３２，３３によって、振動切削ユニット２０のツール部２１先端に設けた切削工具２３先端の加工点を低速でＸＺ面に平行な面内に設定した所定の軌跡に沿ってワークＷに対して相対的に移動（送り動作）させつつ、第１可動部３５によって、ワークＷを水平回転軸ＲＡのまわりに高速で回転させることができる。結果的に、駆動制御装置４０の制御下で、ＮＣ駆動機構３０を高精度の旋盤として活用することができる。この際、第２可動部３６によって、切削工具２３先端に対応する加工点を中心として、切削工具２３先端を鉛直旋回軸ＰＸのまわりに適宜回転させることができ、ワークＷの被加工点に対して切削工具２３先端を所望の姿勢（傾き）に設定することができる。
【００８１】
振動子駆動装置５０は、振動切削ユニット２０に内蔵された振動源に電力を供給するためのものであり、内蔵する発振回路やＰＬＬ回路によって、ツール部２１先端を主制御装置７０の制御下で所望の振動数及び振幅で振動させることができる。なお、ツール部２１先端は、軸（すなわち切り込み深さ方向に延びる工具軸ＡＸ）に垂直な撓み振動や軸に沿った軸方向振動が可能になっており、その２次元的な振動や３次元的な振動によってワークＷ表面にツール部２１先端すなわち切削工具２３を向けた微細で効率的な加工が可能になっている。
【００８２】
ガス供給装置６０は、振動切削ユニット２０を冷却するためのものであり、加圧された乾燥空気を供給するガス状流体源６１と、ガス状流体源６１からの加圧乾燥空気を通過させることによってその温度を調節する温度調整手段としての温度調節部６３と、温度調節部６３を通過した加圧乾燥空気の流量調節を行う流量調整手段としての流量調節部６５とを備える。ここで、ガス状流体源６１は、例えば熱的工程やデシケータ等を利用した乾燥機に空気を送り込むことによって空気を乾燥させ、コンプレッサで乾燥空気を所望の気圧まで昇圧させる。また、温度調節部６３は、図示を省略するが、例えば冷媒を周囲に循環させた流路と、この流路の途中に設けた温度センサとを有し、冷媒の温度や供給量の調節によって、流路に通した加圧乾燥空気を所望の温度に調節することができる。さらに、流量調節部６５は、例えばバルブやフローコントローラ（不図示）を有し、温度調節された加圧乾燥空気を振動切削ユニット２０に供給する際の流量を調節することができるようになっている。
【００８３】
図１０は、図９に示す加工装置１０を用いたワークＷの加工を説明する拡大平面図である。ツール部２１の先端部２１ａは、既に説明したように例えばＹＺ面内で高速振動する。また、ツール部２１の先端部２１ａは、図９のＮＣ駆動機構３０によって、被加工体であるワークＷに対し、例えばＸＺ面内で所定の軌跡を描いて徐々に移動する。つまり、ツール部２１の送り動作が行われる。また、被加工体であるワークＷは、図９のＮＣ駆動機構３０によって、Ｚ軸に平行な回転軸ＲＡのまわりに一定速度で回転する（図９参照）。これにより、ワークＷの旋削加工が可能になり、ワークＷに対し回転軸ＲＡのまわりに回転対称な例えば被加工面ＳＡ（例えば、凹凸の球面、非球面等の曲面のほか、位相素子面等の段差面）を形成することができる。この際、第２ステージ３３を利用して、ツール部２１の切削工具２３の尖端をＹ軸方向に平行な旋回軸ＰＸのまわりに回転させることで、切削工具２３先端の振動面（楕円軌道ＥＯ）がワークＷに形成すべき被加工面ＳＡに対して略垂直になるようにする。これにより、切削工具２３の刃先の加工点を加工中略１点に維持でき、加工点への効率良い振動伝達と刃先形状に依存しない高精度な振動切削が実現できるので、被加工面ＳＡの加工精度を高め、被加工面ＳＡをより滑らかなものとすることができる。また、ワークＷの加工中、ツール部２１先端の開口９５ａから切削工具２３の先端に向けて加圧乾燥空気を高速で射出させるので、切削工具２３や被加工面ＳＡを効率良く冷却することができるだけでなく、切削工具２３や被加工面ＳＡの温度を加圧乾燥空気の温度と流量とによって一定範囲に収まるようにすることも可能である。この加圧乾燥空気は、ツール部２１の軸心を貫通する貫通孔９５を介して導入され、切削用振動体８２、軸方向振動子８３、カウンタバランス８５等の内部を流れるので、切削用振動体８２等の温度を加圧乾燥空気の温度と流量とによって調整することができる。このように、加圧乾燥空気の温度を調整することにより、切削用振動体８２の温度を安定させることができ、高精度で再現性の高い切削加工面が得られる。
【００８４】
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係る成形金型について説明する。図１１は、第１実施形態の振動切削ユニット２０を用いて作製した成形金型（光学素子用成型金型）を説明する図であり、図１１（ａ）は、固定型すなわち第１金型２Ａの側方断面図であり、図１１（ｂ）は、可動型すなわち第２金型２Ｂの側方断面図である。両金型２Ａ，２Ｂの光学面３ａ，３ｂは、図９等に示す加工装置１０によって仕上げ加工されたものである。つまり、両金型２Ａ，２Ｂの母材（材料は例えば超硬）をワークＷとしてチャック３７に固定し、振動子駆動装置５０等を動作させて振動切削ユニット２０に定在波を形成しつつ切削工具２３を高速振動させる。これと並行して駆動制御装置４０を適宜動作させて、振動切削ユニット２０のツール部２１先端をワークＷに対して３次元的に任意に移動させる。これにより、金型２Ａ，２Ｂの転写光学面３ａ，３ｂを、球面や非球面に限らず、段差面、位相構造面、回折構造面とすることができる。
【００８５】
図１２は、図１１（ａ）の金型２Ａと、図１１（ｂ）の金型２Ｂとを用いてプレス成形したレンズＬの断面図である。図示していないが、金型２Ａ，２Ｂの光学面３ａ，３ｂが段差面、位相構造面、回折構造面等を有する場合、レンズＬの成形光学面も、段差面、位相構造面、回折構造面等を有するものとなる。さらに、レンズＬの材料は、プラスチックに限らず、ガラス等とすることができる。なお、レンズＬを第２実施形態の加工装置１０によって直接作製することもできる。
【００８６】
以下、上記実施形態の振動切削ユニット２０や加工装置１０を用いた具体的加工例について説明する。
【００８７】
〔第１実施例〕
ここでは、振動体８２と保持部材８２ｂ，８２ｃ，８５ｂ，８５ｃとを一体的に形成した振動切削ユニット２０を用いた加工実施例の詳細を説明する。本実施例では、図９に例示した加工装置１０と同様の装置であって旋回軸ＰＸを有する超精密加工機を用い、図１１に示す金型２Ａ，２Ｂの転写光学面３ａ，３ｂと同様の転写光学面を旋削により加工した。
【００８８】
被加工物である金型としてのワークＷの材料には、タンガロイ社のマイクロアロイＦ（ＨＶ１８５０）を用いた。加工対象の非球面光学面の形状は、近似Ｒ凹０．９ｍｍ程度で、中心曲率半径１．３３ｍｍ、最大見込み角は、６５°という小さく深い凹光学面である。
【００８９】
被加工物の光学面となるべき面は、予め放電加工にて凹球面に加工し、さらに軸分解能が１００ｎｍ程度の汎用的な高精度研削加工機を用いて、近似球面形状から非球面形状へ粗取り加工を行った。この粗取り研削加工では、電着砥石を使用し、形状補正を繰り返しながら、形状精度１μｍ程度まで短時間で追い込み、非球面形状に仕上げた。
【００９０】
次に、加工装置１０により、振動切削ユニット２０を用いて切削仕上げ加工を行った。ダイヤモンド工具すなわち切削工具２３の加工用チップ２３ａは、先端のすくい面Ｓ１（すくい面とは、図１３に示すように、切削工具２３における切削加工材料の切削に寄与する面をいう）が３０°で、先端円弧形状で構成されているＲバイトである。加工用チップ２３ａ先端に設けた切れ刃のすくい面先端の円弧半径は、０．８ｍｍ、逃げ面の逃げ角度α（逃げ角とは、図１３に示すように、逃げ面Ｓ２またはその延長線の切り込み点における接線と、切削点における加工面の接線が成す角度をいう）は５°であり、すくい面が切り込み点において成す角度は−２５°で、この時の切り込み量は２μｍである。本実施例の振動切削では、軸方向及び撓み方向のそれぞれに振動させ、加工用チップ２３ａ先端の刃先軌跡は、円運動もしくは楕円運動を行うものとした。その結果、すくい面ですくい上げるように切削できるため、通常の振動切削ではない加工に比べ、延性モード切削であっても切込量を数倍大きくとることができた。この際、被加工物であるワークＷを取り付けた主軸回転数を３４０ｒｐｍ、送り速度を０．２ｍｍ／ｍｉｎで切削加工を行った。また、振動切削ユニット２０を固定したステージの旋回軸ＰＸを制御し、軸振動方向とワークＷの目標加工形状である設計光学面との法線方向が一致するようにして形状創成加工を実施した。その加工面を顕微鏡観察したところ、振動切削の振動周期と思われる規則的な切削痕は同様に見られたが、従来振動装置で見られた傷は見られなかった。ＷＹＫＯ社製の表面粗さ測定器ＨＤ３３００で表面粗さを測定したところ、図１４に示すように、規則的な切削痕が並んでおり、平均表面粗さは２．６５ｎｍＲａであった。なお、図１４において、横軸は加工面上の位置を示し、縦軸は加工表面の凹凸を示す。１本目の型加工形状精度は、１回目加工の加工面形状誤差を補正した形状補正入りＮＣプログラムで２回目の加工を行い、０．０５μｍＰＶまで向上させることができた。また、１本目の光学面加工に使用した工具と形状補正入りＮＣプログラムとを用いて２本目の光学面を切削加工し、１本目の光学面精度とほとんど同等の表面粗さと形状精度が得られ、優れた加工再現性が確認できた。
【００９１】
一方、従来のネジの押圧カによる振動体固定方式の従来型振動切削ユニットによっても、前述の条件で加工を実施した。比較例の場合、加工物の表面を顕微鏡観察すると、振動切削の振動周期と思われる規則的な切削痕の他に、ところどころに不規則な間隔の傷が見られた。そこで、その傷部付近を上記と同様の表面粗さ測定器で測定したところ、図１５に示すように、傷の深さはおよそ６０ｎｍ程度であり、平均表面粗さは１３．８ｎｍＲａであった。なお、図１５において、横軸は加工面上の位置を示し、縦軸は加工表面の凹凸を示す。
【００９２】
〔第２実施例〕
別の加工実施例は、前述の加工実施例と同じく、図９に例示した加工装置１０と同様の超精密加工機を用いて旋削により実施した。ただし、本実施例ではブレーズ構造を加工することから、旋回軸ＰＸを使用せず、ＸＺの２軸による加工を行っている。被加工物すなわちワークＷの材料には、タンガロイ社のマイクロアロイＦ（ＨＶ１８５０）を使用した。加工対象の非球面光学面の形状は、ブレーズ状の回折溝を有する形状であり、ブレーズ段差量として、１μｍ程度のものである。
【００９３】
ダイヤモンド工具すなわち切削工具２３の加工用チップ２３ａは、先端頂角３０°に尖った剣先形状バイトを使用した。切れ刃のすくい面先端円弧半径は１μｍ以下、逃げ面角度５°であり、すくい面が切り込み点において成す角度は−３０で、この時の切り込み量は１μｍである。本実施例の振動切削では、軸方向及び撓み方向のそれぞれに振動させ、加工用チップ２３ａ先端の刃先軌跡は、円運動もしくは楕円運動を行うものとした。その結果、すくい面Ｓ１ですくい上げるように切削できるため、通常の振動切削ではない加工に比べ、延性モード切削であっても切込量を数倍大きくとることができた。主軸の回転数は５００ｒｐｍ、切り込み量１００ｎｍ、送り速度０．１ｍｍ／ｍｉｎとした。
【００９４】
本実施例の加工法で得た光学素子成形用金型のＳＥＭ観察像を図１６に示す。写真から分かるように、ブレーズのエッジ部にダレやカエリのない狙いどおりのブレーズを加工できている。また、加工表面粗さもＳＥＭ観察において鏡面となっている。ネジ状の支持体によって挟むように振動体を固定した従来型の比較例の加工装置や振動切削ユニットでは、ダイヤモンド工具すなわち加工用チップ２３ａが非常に鋭利にできているため、ブレーズ加工中に加工用チップ２３ａの刃先が折損を起こし、狙いのブレーズ段差まで加工することができなかった。しかし、実施例の場合、振動体８２の保持剛性を向上させることができ、振動切削時の刃先位置が高精度で再現し、刃先破損の原因の一つであった不規則で大きな刃先位置の変動がなくなり、所望のブレーズ形状を加工することができた。また、その高硬度材料の光学素子成形用金型を用いてガラス成形し、環境変化に強い色収差補正が出来るガラス光学素子が得られた。
【００９５】
以上、実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、振動切削ユニット２０において、先端部２１ａの形状や、切削工具２３の取付方法は適宜変更することができる。
【００９６】
また、上記実施形態では、一組の振動体８２，８５を４つの保持部材８２ｂ，８２ｃ，８５ｂ，８５ｃで支持しているが、一組の振動体８２，８５を２つの保持部材８２ｂ，８５ｂで支持することも可能である。さらに、いずれかの振動体８２，８５に節部分が２箇所以上形成される場合、これらの節部分のいずれか１箇所以上に上記保持部材８２ｂ，８２ｃ，８５ｂ，８５ｃと同様の保持部材を設けてケース部材８６内に固定することができる。
【００９７】
また、振動切削ユニット２０において、切削用振動体８２や軸方向振動子８３の全体的形状や寸法は、用途に応じて適宜変更することができる。また、振動切削ユニット２０があまり加熱されない場合、切削用振動体８２の寸法変化を気にしなくても良くなるので、加圧乾燥空気の供給は不要である。また、図９のガス供給装置６０において、空気ではなく、オイルその他の潤滑要素等をミスト化した溶媒や粒子として添加したガス状流体や、窒素ガス等の不活性ガス等を用いることができる。
【００９８】
また、振動体組立体２０を構成する振動体８２は、これまでの実施形態のように１つである必要はなく、また、このような振動体を励振する振動子は、複数または複数対あってもよい。
【００９９】
図１７に、その一例を示す。図示の振動体組立体１２２０は、振動体８２を軸方向に励振する軸方向振動子８３にさらに第２の振動体１２８２を追加接合し、この第２の振動体１２８２に対して第２の軸方向振動子１２８３を接合する。そして、この第２の軸方向振動子１２８３に対してさらに第３の振動体１３８２を接合し、この第３の振動体１３８２に対してさらに第３の軸方向振動子１３８３を接合し、最後にカウンタバランス８５を接合している。
【０１００】
これら３つの軸方向振動子８３，１２８３，１３８３は、軸方向振動の腹の位置に配置されており、同位相で振動することによって各振動体を励振して、軸方向の共振を起こさせる。このように振動体８２，１２８２、１３８２と振動子８３，１２８３，１３８３をカスケードに接続することにより、振動子或いは振動素子の数を増やすことができるので、全体として大きな振動エネルギーをこの振動体組立体１２２０に投入することができ、また、振動体組立体１２２０の全質量が大きくなるので、外乱にも安定して振幅を維持することができる。また、励振のためのエネルギー投入が分散されるので、軸方向振動子８３，１２８３，１３８３からの発熱も集中しないため、振動体組立体１２２０の温度上昇が抑制されるとういう効果もある。
【０１０１】
一方、撓み振動に関しても、振動子８３，１２８３において腹の位置に２対の振動子８４，１２８４が設けてあるが、こちらも一対の時よりも大きな振動エネルギーを振動体組立体１２２０に投入できるので、振動エネルギーを大きくかつ安定して維持しやすくなる。
【０１０２】
以上のような振動体組立体１２２０においても、撓み振動と軸方向振動の共通の節の位置に一体化した支持点として保持部材８２ｂ，８２ｃ，８５ｂ，８５ｃのほか、図１等に示すフランジ部８２ｅ，８５ｅを設けることで、極めて剛性の高い振動体の保持が実現できる。
【０１０３】
しかも、振動エネルギーの大きな用途ほど、重切削による切削抵抗も大きくなるから、上記実施形態のような剛性が高くかつ共振を妨げない振動体組立体１２２０の保持方法は、高精度に工具位置を安定させるのに極めて有効であり、高精度な振動切削加工を実現するには非常に適している。
【０１０４】
また、以上の振動切削装置では、主に旋削について説明したが、図１に示す振動切削ユニット２０や加工装置１０をルーリング加工用に改変することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、第１実施形態の振動切削ユニットの平面図、側面図、及び端面図である。
【図２】振動体組立体の平面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、フランジ部の形状を説明する側面図及び端面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、ツール部先端の端面図、及び平面図である。
【図５】（ａ）〜（ｊ）は、図３に示すフランジ部の変形例を説明する図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、図３に示すフランジ部の変形例を説明する図である。
【図７】（ａ）〜（ｆ）は、図３に示すフランジ部の変形例を説明する図である。
【図８】図５（ａ）、５（ｂ）に示すフランジ部の変形例を説明する図である。
【図９】第２実施形態の加工装置を説明するブロック図である。
【図１０】図９に示す加工装置を用いたワークの加工を説明する拡大平面図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）は、第３実施形態に係る成形用金型の側方断面図である。
【図１２】図１１の成形用金型によって形成されたレンズの側方断面図である。
【図１３】加工用チップの先端形状を説明する側面図である。
【図１４】第１実施例の加工面の表面粗さを説明するグラフである。
【図１５】比較例の加工面の表面粗さを説明するグラフである。
【図１６】第２実施例の加工法で得た光学素子成形用金型のＳＥＭ観察像を示す。
【図１７】変形例の振動体組立体の構造を説明する側面図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０  振動切削装置
２０  振動切削ユニット
２１  ツール部
２１ａ  先端部
２３ｆ  孔
２１ｘ  溝
２３  切削工具
２３ｂ  シャンク
２３ｃ  加工用チップ
２５  固定ネジ
２６  固定ネジ
２７  ナット
３０  駆動機構
３２  第１ステージ
３３  第２ステージ
３５  第１可動部
３６  第２可動部
３７  チャック
４０  駆動制御装置
５０  振動子駆動装置
６０  ガス供給装置
６１  ガス状流体源
６３  温度調節部
６５  流量調節部
７０  主制御装置
８２  振動体
８３，８４  振動子
８５  カウンタバランス
８２ｂ，８２ｃ，８５ｂ，８５ｃ  保持部材
８２ｅ，８５ｅ  フランジ部
８６  ケース部材
９５  貫通孔
９５ａ  開口
９６  給気パイプ
ＡＸ  工具軸
ＥＯ  楕円軌道
ＲＡ  回転軸
ＳＡ  被加工面
Ｗ  ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１６】
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