(57)【要約】【課題】加工対象物を高い精度で切削することができ、そして簡単な装置構成を有する切削装置を提供すること。【解決手段】切削チップ、この切削チップを先端部に保持している柱状のホルダ、そして前記ホルダの切削チップよりも後方側の部分を挟んで固定支持しているホルダ支持具を備える切削装置であって、上記のホルダの側面にホルダ支持具に非接触な状態にて固定され、且つホルダのホルダ支持具で固定支持されている位置と、その前方側のホルダ支持具で固定支持されていない位置とにまたがって配置されている長尺状の圧電振動子、および前記振動子に電気的エネルギーを供給する配線部を更に備えることを特徴とする切削装置。【選択図】図４
2007237388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削チップ、該切削チップを先端部に保持している柱状のホルダ、そして該ホルダの切削チップよりも後方側の部分を挟んで固定支持しているホルダ支持具を備える切削装置であって、該ホルダの側面にホルダ支持具に非接触な状態にて固定され、且つ該ホルダのホルダ支持具で固定支持されている位置と、その前方側のホルダ支持具で固定支持されていない位置とにまたがって配置されている長尺状の圧電振動子、および該振動子に電気的エネルギーを供給する配線部を更に備えることを特徴とする切削装置。
【請求項２】
長尺状圧電振動子が、ホルダの側面に形成された溝の底面に固定されている請求項１に記載の切削装置。
【請求項３】
ホルダの側面にホルダ支持具に非接触に固定され、且つ上記の両者の位置にまたがって配置されている上記とは別の長尺状の圧電振動子を更に備える請求項１もしくは２に記載の切削装置。
【請求項４】
各々の長尺状圧電振動子が、ホルダの全長の５０〜１００％の長さを持つ請求項３に記載の切削装置。
【請求項５】
各々の長尺状圧電振動子が、ホルダを中心に互いに対称に配置されている請求項３に記載の切削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材料あるいは樹脂材料から形成された加工対象物を切削するために有利に用いることができる切削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、金属材料あるいは樹脂材料から形成された加工対象物を切削するために、例えば、旋盤を用いることは既に知られている。
【０００３】
図１は、公知の旋盤の構成を示す平面図である。図１の旋盤１０は、切削チップ１１と、切削チップ１１を先端部に保持している柱状のホルダ（シャンク）１２とからなる切削工具（バイト）１３、前記のホルダ１２の切削チップ１１よりも後方側（図において右側）の部分を上下（図の紙面に垂直な方向）に挟んで固定支持しているホルダ支持具１４を備える支持装置（刃物台）１５、そして支持装置１５と間隔をあけて配置されている、加工対象物の回転支持装置１６などから構成されている。
【０００４】
図１の旋盤１０が備える切削工具１３は、支持装置１５に備えられたハンドル１７ａ、１７ｂの各々を操作することで図の上下及び左右の各々の方向に直動可能とされ、そしてハンドル１７ｃを操作することで図の紙面に垂直な軸を中心に揺動や回転が可能とされている。また、回転支持装置１６は、駆動装置（図示は略する）により回転可能とされている回転軸１８と、その先端に取り付けられたチャック１９などから構成されている。
【０００５】
この旋盤１０の回転支持装置１６のチャック１９に、例えば、図１に示すような筒状の加工対象物２０を取り付け、この加工対象物２０を回転支持装置１６によって回転させながら、支持装置１５を用いて切削工具１３を移動して、そして切削チップ１１を加工対象物２０の内側面に接触させることにより、加工対象物２０の内側面を切削することができる。このような旋盤を用いて、加工対象物の外側面を切削することもできる。
【０００６】
図２は、特許文献１に開示されている旋盤用の切削工具の構成を示す平面図であり、そして図３は、図２の切削工具２３が備える超音波振動切削工具２４の構成を示す部分断面図である。
【０００７】
図２及び図３に示すように、切削工具２３は、前方側（図において左側）に切削チップ２１を備える超音波振動切削工具２４、および超音波振動切削工具２４を前方側に支持しているバイトシャンク２２から構成されている。
【０００８】
超音波振動切削工具２４には、超音波捩り振動器２５、そして振動器２５により発生した捩り振動を撓み振動に変換して切削チップ２１に伝達する撓み振動体２６が備えられている。捩り振動器２５は、駆動用の発振器２７に電気的に接続されている。捩り振動器２５と撓み振動体２６とは、上記の捩り振動の振幅を増幅するホーン２８を介して互いに連結されている。また、この超音波振動切削工具２４のケース２９の内部には、捩り振動器２５を冷却するファン３０が収容されている。
【０００９】
そして、このような超音波捩り振動器２５と撓み振動体２６とを備える超音波振動切削工具２４を用いることにより、加工対象物を高精度且つ高能率で切削することができ、そして工具の長寿命化を図ることができると記載されている。
【特許文献１】特開平７−１６４２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記の特許文献１の切削工具には、内部に捩り振動器（例、ボルト締めランジュバン型振動子）が収容され、この振動器により発生した捩り振動を撓み振動に変換して切刃（切削チップ）に伝達する撓み振動体を備えた複雑な構成の超音波振動切削工具が用いられている。
【００１１】
本発明の目的は、加工対象物を高い精度で切削することができ、そして簡単な装置構成を有する切削装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、前記の特許文献１の切削工具に用いられているボルト締めランジュバン型振動子と比較して簡単な構成を持つ長尺状の圧電振動子を利用して、加工対象物を高い精度で切削することができる装置の研究を行なった。その結果、ホルダ支持具に固定支持された切削工具（先端部に切削チップが保持されたホルダ）のホルダの側面の所定の位置に、長尺状の圧電振動子をホルダ支持具に接触しないように固定して構成される切削装置によって、前記課題の解決が可能であることを見出し、本発明に到達した。
【００１３】
本発明は、切削チップ、この切削チップを先端部に保持している柱状のホルダ、そして前記ホルダの切削チップよりも後方側の部分を挟んで固定支持しているホルダ支持具を備える切削装置であって、上記のホルダの側面にホルダ支持具に非接触な状態にて固定され、且つホルダのホルダ支持具で固定支持されている位置と、その前方側のホルダ支持具で固定支持されていない位置とにまたがって配置されている長尺状の圧電振動子、および前記振動子に電気的エネルギーを供給する配線部を更に備えることを特徴とする切削装置にある。
【００１４】
本発明の切削装置の好ましい態様は、次の通りである。
（１）長尺状圧電振動子が、ホルダの側面に形成された溝の底面に固定されている。
（２）ホルダの側面にホルダ支持具に非接触に固定され、且つ上記の両者の位置にまたがって配置されている上記とは別の長尺状の圧電振動子を更に備える。
（３）前記（２）の切削装置において、各々の長尺状圧電振動子が、ホルダの全長の５０〜１００％の長さを持つ。
（４）前記（２）の切削装置において、各々の長尺状圧電振動子が、ホルダを中心に互いに対称に配置されている。
【００１５】
なお、本明細書において、ホルダの「先端部」とは、ホルダの先端及び先端近傍の部分を意味する。通常、ホルダの「先端部」とは、ホルダの先端からホルダの全長の２０％の長さの範囲にある部分を意味する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の切削装置は、長尺状の圧電振動子を用いた簡単な構成を有し、かつ切削チップを大きな振幅で超音波振動させて加工対象物を高い精度で切削することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明の切削装置を、添付の図面を用いて説明する。図４は、本発明の切削装置の構成例を示す平面図であり、図５は、図４の切削装置４０を図の下側から見た図であり、そして図６は、図４の切削装置４０を図の右側から見た図である。但し、図５及び図６には、図４に示す電源４９及び配線部４８ａは記入していない。
【００１８】
図４〜図６に示す切削装置４０は、切削チップ４１、切削チップ４１を先端部に保持している柱状のホルダ４２、そしてホルダ４２の切削チップ４１よりも後方側の部分を挟んで固定支持しているホルダ支持具４３などから構成されている。そして本発明の切削装置４０は、上記のホルダ４２の側面にホルダ支持具４３に非接触な状態にて固定され、且つホルダ４２のホルダ支持具４３で固定支持されている位置と、その前方側（図４において左側）のホルダ支持具４３で固定支持されていない位置とにまたがって配置されている長尺状の圧電振動子４４、４５、および前記の各々の振動子に電気的エネルギーを供給する配線部４８ａを更に備えていることに大きな特徴がある。
【００１９】
図７は、図４の切削装置４０を用いた旋盤の構成を示す平面図である。図７の旋盤５０は、図１に示す旋盤１０の切削工具１３及びホルダ支持具１４に代えて、本発明の切削装置４０を取り付けることで構成されている。このように、本発明の切削装置は、例えば、旋盤に取り付けられて（あるいはマシニングセンタ用の切削工具として）使用される。
【００２０】
図７の旋盤５０では、切削装置４０のホルダ４２に固定された長尺状圧電振動子（図４：４４、４５）に交流電圧を付与（電気的エネルギーを供給）してホルダ４２及びホルダ４２の先端部に保持された切削チップ４１を超音波振動させながら、切削チップ４１を回転支持装置１６の駆動によって回転している加工対象物２０の内側面に接触させて切削を行なう。その他の旋盤５０の操作は、図１の旋盤１０と同様であるため説明は省略する。
【００２１】
次に、図４〜図６を参照しながら、切削装置４０について詳しく説明する。前記のように、切削装置４０は、切削チップ４１、ホルダ４２、およびホルダ支持具４３などから構成され、更に前記のホルダ４２の側面に固定された長尺状の圧電振動子４４、４５と、各々の振動子に電気的エネルギーを供給する配線部４８ａとを備えている。
【００２２】
切削チップ４１としては、加工対象物に行なう切削加工の種類（例、外丸削り、みぞ削り、ねじ切り、突切り、中ぐり）に応じた適切な外形や構成を持つ公知の切削チップを用いることができる。切削装置４０の切削チップ４１は、筒状の加工対象物（図７：２０）の内側面を切削する中ぐり加工に適したものである。
【００２３】
切削チップとしては、切削加工の種類に応じて様々な外形（例、多角形、円形）を持つものが知られている。また、切削チップとしては、例えば、ホルダへの取り付けに用いる穴の有無、あるいは切り屑を分断するチップブレーカの有無等によって様々な構成のものが知られている。一般に、切削チップは、超硬合金、サーメット、ハイス、セラミックス、あるいはダイヤモンドなどから形成される。
【００２４】
柱状のホルダ４２は、例えば、工具鋼や超硬合金から形成される。ホルダ４２の形状は、ホルダ支持具４３による固定支持が確実に行なえること、そしてホルダの側面に長尺状圧電振動子を容易に固定できることから、角柱の形状（特に、四角柱の形状）にあることが好ましい。
【００２５】
切削チップ４１は、例えば、六角穴付きボルト５１を用いてホルダ４２の先端部に固定される。切削チップのホルダへの取り付け方法に特に制限はなく、公知の方法（例、チップをホルダにろう付けする方法、チップを押え金などを用いてホルダにクランプする方法）を採用することができる。
【００２６】
ホルダ４２の切削チップ４１よりも後方側の部分は、ホルダ支持具４３に挟まれて固定支持される。切削装置４０が備えるホルダ支持具４３は、複数本（例えば、６本）の六角穴付きボルト５２を備える上板４３ａと下板４３ｂとが、連結部材４３ｃを介して互いに連結されて一体化された構成を有している。ホルダ支持具４３（上板４３ａ、連結部材４３ｃ及び下板４３ｂ）を貫通する透孔４３ｄは、図７に示す旋盤５０のハンドル１７ｃの軸を通すためのものである。ホルダ支持具４３は、例えば、工具鋼に代表される鋼から形成される。
【００２７】
このホルダ支持具４３の下板４３ｂの上に、切削チップ４１、ホルダ４２、長尺状圧電振動子４４、４５、そして配線部４８ａから構成される切削工具５３ａを配置して、次いでホルダ４２の上方に配置されているボルト５２を締め付けることにより、ホルダ４２がホルダ支持具４３に固定支持され、これにより本発明の切削装置４０が構成される。
【００２８】
なお、このホルダ支持具４３には、図４に示すホルダ４２が固定支持されている位置と対称の位置に、更に別の（切削チップと長尺状圧電振動子とを備える）ホルダを、切削チップの側がホルダ支持具４３から図の右側に突き出るようにして固定支持することができる。
【００２９】
例えば、図７の旋盤５０を用いて加工対象物２０を切削加工する際に、予め切削装置４０のホルダ支持具４３に、中ぐり加工用の切削チップ４１を備えたホルダ４２と、ねじ切り加工用の切削チップを備えたホルダとを固定支持しておき、中ぐり加工が完了した後に、旋盤５０のハンドル１７ｃを操作して切削装置４０を１８０度回転させることによって、直ちに加工対象物２０のねじ切り加工を開始することができる。
【００３０】
そして、図４〜図６に示すように、本発明の切削装置４０には、各々ホルダ４２の側面にホルダ支持具４３に非接触な状態にて固定され、且つホルダ４２のホルダ支持具４３で固定支持されている位置と、その前方側（切削チップ４１の側）のホルダ支持具４３で固定支持されていない位置とにまたがって配置されている二つの長尺状の圧電振動子４４、４５が備えられている。
【００３１】
長尺状圧電振動子４４は、例えば、圧電体４４ｃに一対の電極４４ａ、４４ｂが付設された構成を有している。
【００３２】
圧電体の材料の代表例としては、ジルコン酸チタン酸鉛系の圧電セラミック材料が挙げられる。電極の材料の例としては、銀やリン青銅などの金属材料が挙げられる。長尺状圧電振動子４４の圧電体４４ｃは、図４に記入した矢印４４ｄが示す方向に分極処理されている。
【００３３】
長尺状圧電振動子４５の構成は、その圧電体が図４に記入した矢印４５ｄが示す方向に分極処理されていること以外は長尺状圧電振動子４４と同様である。
【００３４】
長尺状圧電振動子４４、４５の各々は、例えば、接着用のエポキシ樹脂を用いてホルダ４２の側面に固定される。これにより長尺状圧電振動子４４、４５の各々とホルダ４２とは互いに電気的に絶縁される。また、切削加工の際に、例えば、水溶性の（導電性を示す）切削油を使用した場合に、各々の長尺状圧電振動子の一対の電極が切削油を介して互いに電気的に短絡することを防止するため、各々の振動子には防水処理（例、絶縁塗料の塗布など）を施すことが好ましい。
【００３５】
長尺状圧電振動子４４、４５の各々には、配線部４８ａを介して交流電源４９が電気的に接続されている。図４においては、配線部と各々の長尺状圧電振動子との電気的な接続方法の理解を容易とするため、配線部４８ａが、前方側（切削チップの側）にて各々の長尺状圧電振動子に電気的に接続されている場合を例として示した。配線部と各々の長尺状圧電振動子とを接続する位置に特に制限はなく、例えば、配線部を、各々の長尺状圧電振動子のホルダ支持具４３で囲まれている部分に接続してもよい。
【００３６】
交流電源４９としては、電源が発生する交流電圧の周波数を、長尺状圧電振動子が固定された物体の固有振動数に対応する周波数に自動的に調節する周波数追尾回路を持つ超音波発振器を用いることが好ましい。
【００３７】
次に、切削装置４０の長尺状圧電振動子４４、４５の各々に、交流電源４９にて発生した交流電圧を付与した場合に、ホルダ４２のホルダ支持具４３で固定支持されていない部分及び切削チップ４１に励起される超音波振動について簡単に説明する。
【００３８】
なお、以下の説明においては、ホルダ４２のホルダ支持具４３で固定支持されている部分（ホルダ支持具４３で囲まれている部分）をホルダの拘束部と云い、そしてホルダ４２の拘束部よりも前方側のホルダ支持具４３で固定支持されていない部分（ホルダ支持具４３で囲まれていない部分）をホルダの非拘束部と云う。
【００３９】
また、長尺状圧電振動子４４、４５の各々には、振動子が固定された切削装置（前記の「物体」に相当する）の固有振動数に対応する周波数の交流電圧が付与されているものとする。長尺状圧電振動子に付与する交流電圧の周波数と切削装置の固有振動数とが大きく異なる場合には、長尺状圧電振動子は殆ど超音波振動しない（超音波振動を発生する機能を十分に発揮しない）からである。
【００４０】
図４に示すように、交流電源４９により、例えば、正弦波交流電圧を発生させ、この交流電圧を長尺状圧電振動子４４、４５の各々に付与すると、各々の振動子はその長さ方向に伸縮を繰り返しながら超音波振動する。また、長尺状圧電振動子４４、４５は、互いに同相（同じ位相）にて超音波振動する。すなわち、長尺状圧電振動子４４が長さ方向に伸びるときには、長尺状圧電振動子４５も長さ方向に伸び、そして振動子４４が長さ方向に縮むときには、振動子４５も長さ方向に縮む。
【００４１】
このように長尺状圧電振動子４４、４５の両者が互いに同相にて超音波振動すると、ホルダ４２の非拘束部には、その後端（すなわち拘束部と非拘束部との境界領域）を振動の節（ｎｏｄｅ）として、そして先端を振動の腹（ｌｏｏｐ）とする、先端と後端との間に振動の節を持たない一次の縦振動（超音波振動）が励起される。その結果、ホルダ４２の先端部（および切削チップ４１）は、図４に記入した矢印５７ａが示す方向に（前後方向に）変位を繰り返しながら超音波振動する。
【００４２】
このように、ホルダ４２の非拘束部に励起される一次の（低い周波数を持つ）縦振動は、二次あるいは三次以上の高次の縦振動と較べて大きな振幅を持つ。
【００４３】
すなわち、本発明の切削装置４０は、ホルダ４２の非拘束部に低周波数で大きな振幅を持つ超音波振動を励起させることができるため、ホルダ４２の先端部に保持された切削チップ４１を大きな振幅で超音波振動させることができる。切削チップ４１を大きな振幅で超音波振動させると、切削抵抗が低下して、加工対象物を高い精度で切削することができる。
【００４４】
切削工具（切削チップ）の超音波振動の振幅と、切削抵抗や仕上げ面粗さ（切削の精度）との関係については、例えば、「超音波技術便覧」（日刊工業新聞社，昭和６０年１２月３０日，ｐ．１０３９）に記載がある。
【００４５】
このように、本発明の切削装置は、長尺状の圧電振動子を用いた簡単な構成を有しており、そして切削チップを大きな振幅にて超音波振動させて加工対象物を高い精度で切削することができる。
【００４６】
次に、本発明の切削装置において、ホルダの非拘束部に低周波数で振幅の大きな超音波振動（一次の縦振動）が励起されることを確認するために行なった計算機シミュレーションの結果について説明する。
【００４７】
計算機シミュレーションには、有限要素法を用いた解析用のソフトウエア「ＡＮＳＹＳ」（ＡＮＳＹＳ社製）を使用した。また、計算機シミュレーションでは、切削装置のホルダやホルダ支持具の振動状態の理解を容易とするため、切削装置を簡略化した構成の構造体について振動状態の解析を行なった。以下に、構造体の具体的な構成や計算機シミュレーションの詳細について説明する。
【００４８】
図８は、計算機シミュレーションに用いた構造体の側面図である。図８に示すように、計算機シミュレーションには、切削装置を簡略化した構成の構造体、すなわち角柱形状のホルダ８２と、このホルダの左右の側面（図において手前側の側面と奥側の側面）の各々に固定された長尺状圧電振動子８４（及び図９に示す長尺状圧電振動子８５）と、このホルダ８２の後方側（図において左側）の部分を、その上下の各々の表面部分の全体に接触した状態で挟む上板８３ａ及び下板８３ｂから構成されるホルダ支持具８３とを備える（すなわち、切削チップは取り付けられていない）構造体８０を用いた。
【００４９】
図８の構造体８０が備える長尺状圧電振動子の各々は、ホルダ支持具８３よりも前方側（図において右側）にてホルダ８２の側面に固定されている。すなわち、各々の長尺状圧電振動子は、ホルダ８２のホルダ支持具８３で固定支持されている位置とホルダ支持具８３で固定支持されていない位置とにまたがって配置されていない。従って、図８の構造体８０は、本発明の切削装置には対応しない参考用の構造体である。
【００５０】
構造体８０の振動状態の計算機シミュレーションは、以下の手順により実施した。
【００５１】
先ず、構造体８０のホルダ８２、ホルダ支持具８３、そして各々の長尺状圧電振動子の形状、及びこれらの各々を形成する材料によって定まる物性値等（例、密度、弾性率、ポアソン比、各々の振動子の圧電体の分極方向）の条件を設定する。
【００５２】
次に、構造体８０の各々の長尺状圧電振動子に、先ず周波数が１０ｋＨｚで、振幅（ピークピーク値）が１Ｖの交流電圧を付与した場合に、構造体に励起される超音波振動の状態を解析する。そして、各々の長尺状圧電振動子に付与する電圧の周波数を１ｋＨｚずつ増加させながら、各々の周波数において構造体８０に励起される超音波振動の状態を同様に解析する。すなわち、構造体８０に励起される超音波振動の状態を、各々の長尺状圧電振動子に付与する交流電圧の周波数毎に合計で９１回解析する。これらの解析結果を、構造体８０に励起された振動の状態を確認しながら評価した。以下では、これらの解析結果のうち、構造体８０に共振が生じた（振幅が大きな超音波振動が励起された）代表的なものについて説明する。
【００５３】
図９は、図８の構造体８０に励起される超音波振動の状態を、計算機シミュレーションによって解析した結果を示す図である。図９の解析結果は、長尺状圧電振動子８４、８５の各々に周波数が５９ｋＨｚの交流電圧を付与した場合に、構造体８０に励起される超音波振動の状態を示すものである。このように、解析結果は、構造体中に、励起された超音波振動の振動の変位をベクトルとして矢印で表示して図式化した状態で得られる。なお、図９に記入された矢印８４ｄ、８５ｄは、長尺状圧電振動子８４、８５の各々の圧電体の分極方向を示している。
【００５４】
図９に表示された各々の矢印（変位ベクトル）は、矢印の基端の位置（以下、基点という）にて生じる振動の変位を示しており、矢印の向きは基点の変位の方向を、そして矢印の長さは基点の変位の大きさ（変位量）を表している。この各々の矢印の基点においては、各々の長尺状圧電振動子に付与する交流電圧の周期に応じて、図９の矢印が示す向きの変位及び矢印が示す向きとは逆向きの変位を交互に（周期的に）生じている（超音波振動が励起されている）。
【００５５】
なお、各々の変位ベクトルの（基点の変位量を表す）長さは、変位量が最大値を示した変位ベクトルを基準として規格化された状態で表示されている。すなわち、図９に示された各々の変位ベクトルの長さを参照して、各々の基点の変位量の大きさを比較することはできるが、図９に示された変位ベクトルの長さと、後に説明する図１１あるいは図１３に示された変位ベクトルの長さとを参照して、各々の基点の変位量の大きさを比較することはできない。
【００５６】
図９に示すように、長尺状圧電振動子８４、８５の各々が、ホルダ８２のホルダ支持具８３で固定支持されている位置とホルダ支持具８３で固定支持されていない位置とにまたがって配置されていない場合（振動子の各々がホルダ８２の非拘束部にのみ配置されている場合）には、振動子８４、８５の各々が、前後の各々に伸び縮みしながら超音波振動していることが確認できる。このため、各々の長尺状圧電振動子の先端と後端との間には、必ず振動の節（前後方向に変位しない点）が存在する。
【００５７】
そして、このような振動の節の存在により、ホルダ８２の非拘束部には、その後端（すなわち拘束部と非拘束部との境界領域）の位置を振動の節として、そして先端の位置を振動の腹とする、先端と後端との間の位置に振動の節を持たない一次の縦振動（低周波数で振幅の大きい超音波振動）が励起されることはなく、図９に示すように、ホルダ８２の非拘束部の先端と後端との各々の位置（図に矢印Ｌで示した位置）に振動の腹を持ち、両者の間の位置（図に矢印Ｎで示した位置）に振動の節を持つ二次の縦振動（一次の縦振動と較べて高周波で振幅の小さい超音波振動）が励起される。
【００５８】
また、（参考用の）構造体８０では、ホルダ８２の非拘束部の後端（すなわち拘束部と非拘束部との境界領域）に振動の腹が存在する。そして、このような境界領域（ホルダ８２の非拘束部の後端）における超音波振動の連続性を保つため（非拘束部にて励起された超音波振動の影響を受けて）、ホルダ８２の拘束部及びホルダ支持具８３にも超音波振動が励起されていることが確認できる。
【００５９】
従って、この構造体８０では、長尺状圧電振動子８４、８５に供給した電気的エネルギーの一部分が、ホルダ８２の拘束部及びホルダ支持具８３での超音波振動の励起に利用されるため、ホルダ８２の非拘束部（すなわち切削チップ）に励起される超音波振動の振幅が小さくなる。また、ホルダ８２の拘束部及びホルダ支持具８３の両者が超音波振動することで、ホルダ８２のホルダ支持具８３への固定支持が不安定になるという問題も生じる。
【００６０】
また、この計算機シミュレーションによる解析によって、構造体８０に励起される超音波振動の変位の最大値（最大変位量）は、０．３４６×１０-2μｍと算出された。この最大変位量の値を参照することで、この構造体８０に励起される超音波振動の変位（振幅）の大きさと、後に説明する図１１あるいは図１３に示す別の構造体に励起される超音波振動の変位（振幅）の大きさとを比較することができる。
【００６１】
なお、この計算機シミュレーションは、切削装置に励起される超音波振動の状態を確認すること（あるいは励起される超音波振動の振幅を相対的に比較すること）を目的として行なったものであり、実物の切削装置にて励起される超音波振動の変位量の絶対値を求めることを目的として行なったものではない。すなわち、計算機シミュレーションで得られた前記構造体８０に励起される超音波振動の最大変位量の値は、実物の切削装置に励起される超音波振動の最大変位量を示すものではない。
【００６２】
図１０は、計算機シミュレーションに用いた別の構造体の側面図である。図１０の構造体１００の構成は、長尺状圧電振動子８４（及び図１１に示す長尺状圧電振動子８５）の各々が、ホルダ支持具８３よりも後方側（図において左側）にてホルダ８２の側面に固定されていること以外は図８の構造体８０と同様である。すなわち、各々の長尺状圧電振動子は、ホルダ８２のホルダ支持具８３で固定支持されている位置とホルダ支持具８３で固定支持されていない位置とにまたがって配置されていない。従って、図１０の構造体１００もまた、本発明の切削装置には対応しない参考用の構造体である。
【００６３】
図１１は、図１０の構造体１００に励起される超音波振動の状態を、計算機シミュレーションで解析した結果を示す図である。図１１の解析結果は、長尺状圧電振動子８４、８５の各々に周波数が６３ｋＨｚの交流電圧を付与した場合に、構造体１００に励起される超音波振動の状態を示すものである。
【００６４】
図１１に示すように、長尺状圧電振動子８４、８５の各々が、ホルダ８２のホルダ支持具８３で固定支持されている位置とホルダ支持具８３で固定支持されていない位置とにまたがって配置されていない場合（振動子の各々がホルダ８２の拘束部にのみ配置されている場合）には、ホルダ８２の拘束部及びホルダ支持具８３にて振幅の大きな超音波振動が励起されていることがわかる。
【００６５】
また、このような超音波振動の影響を受けて、構造体１００の場合にもまた、ホルダ８２の非拘束部に、その先端と後端との各々の位置（図に矢印Ｌで示した位置）に振動の腹を持ち、両者の間の位置（図に矢印Ｎで示した位置）に振動の節を持つ二次の縦振動（一次の縦振動と較べて高周波で振幅の小さい超音波振動）が励起されていることが分かる。
【００６６】
そして、この計算機シミュレーションによる解析によって、構造体１００に励起される超音波振動の変位の最大値（最大変位量）は、０．１１７×１０-2μｍと算出された。すなわち、構造体１００（各々の長尺状圧電振動子がホルダの拘束部にのみ固定されたもの）のホルダの非拘束部に励起される超音波振動の振幅は、前記の構造体８０（各々の長尺状圧電振動子がホルダの非拘束部にのみ固定されたもの）のホルダの非拘束部に励起される超音波振動の振幅よりも小さいことが分かる。
【００６７】
このように、図１０の構造体１００は、図８の構造体８０と較べて、ホルダ８２の非拘束部に励起される超音波振動の振幅が小さく、またホルダ８２の拘束部及びホルダ支持具８３に励起される超音波振動の振幅が大きいことが分かる。
【００６８】
図１２は、計算機シミュレーションに用いた別の構造体の側面図である。図１２の構造体１２０の各々の長尺状圧電振動子は、ホルダ８２のホルダ支持具８３で固定支持されている位置とホルダ支持具８３で固定支持されていない位置とにまたがって（すなわち、ホルダ８２の非拘束部と拘束部とにまたがって）配置されている。従って、図１２の構造体１００は、本発明の切削装置に対応する構造体である。
【００６９】
図１３は、図１２の構造体１２０に励起される超音波振動の状態を、計算機シミュレーションで解析した結果を示す図である。図１３の解析結果は、長尺状圧電振動子８４、８５の各々に周波数が２２ｋＨｚの交流電圧を付与した場合に、構造体１２０に励起される超音波振動の状態を示すものである。
【００７０】
図１３に示すように、長尺状圧電振動子８４、８５の各々が、ホルダ８２のホルダ支持具８３で固定支持されている位置とホルダ支持具８３で固定支持されていない位置とにまたがって配置されている場合には、ホルダ８２の非拘束部に、その後端の位置（図に矢印Ｎで示した位置）を振動の節として、そして先端の位置（図に矢印Ｌで示した位置）を振動の腹とする、先端と後端との間の位置に振動の節を持たない一次の縦振動（低周波数で振幅の大きい超音波振動）が励起されていることが分かる。
【００７１】
このように、本発明の切削装置に対応する構造体１２０では、ホルダ８２の非拘束部に一次の縦振動（低周波数で振幅の大きな超音波振動）が励起される理由は、次のように理解される。この構造体１２０では、ホルダ８２の側面に固定された長尺状圧電振動子８４、８５の各々が、ホルダ８２のホルダ支持具８３で固定支持されている位置とホルダ支持具８３で固定支持されていない位置とにまたがって（すなわちホルダ８２の非拘束部と拘束部とにまたがって）配置されている。
【００７２】
このため、構造体１２０においては、長尺状圧電振動子８４、８５の各々は、各振動子のホルダ８２の非拘束部の後端に対応する位置にて殆ど変位を生じることなく（この位置のみを振動の節として）、これよりも前方側（図において右側）の部分の全体が、前方側に向かって変位し（長さ方向に伸び）、次いで後方側に変位する（長さ方向に縮む）ことを繰り返して超音波振動することが可能になる。従って、構造体１２０において、長尺状圧電振動子８４、８５の各々に、ホルダ８２の非拘束部と、この非拘束部にある振動子８４、８５の一部分とから形成される構造物の固有振動数に対応する周波数の交流電圧を付与すると、ホルダ８２の非拘束部に図１３に示すような一次の縦振動が励起されると理解される。
【００７３】
また、ホルダ８２の拘束部及びホルダ支持具８３に励起された超音波振動の振幅も非常に小さいことが確認できる。これは、本発明の切削装置に対応する構造体１２０では、ホルダ８２の非拘束部の後端（すなわち拘束部と非拘束部との境界領域）に振動の節が存在するため、ホルダ８２の拘束部及びホルダ支持具８３にて超音波振動が励起されない場合であっても超音波振動の連続性が保たれる（ホルダ８２の拘束部及びホルダ支持具８３が、非拘束部にて励起された超音波振動の影響を殆ど受けない）からである。
【００７４】
従って、長尺状圧電振動子８４、８５の各々に付与した電気的エネルギーの殆どは、ホルダ８２の非拘束部を超音波振動させるために用いられため、ホルダ８２の先端部に保持される切削チップを大きな振幅で超音波振動させることができる。また、ホルダ８２の拘束部及びホルダ支持具８３に超音波振動が殆ど励起されないため、ホルダ支持具８３によるホルダ８２の支持を確実なものとすることができる。
【００７５】
なお、ホルダ８２の拘束部には、長尺状圧電振動子の一部分（以下、これを振動子の拘束部という）が存在しているが、このことによってホルダ８２の拘束部やホルダ支持具８３に振幅の大きな超音波振動が励起されることはない。その理由は、前記のホルダ８２の拘束部と各々の振動子の拘束部とは互いに一体化して一つの構造物を形成しているため、各々の長尺状圧電振動子に付与した交流電圧の周波数においては、この構造物に共振が生じないからである。すなわち、この構造物と、ホルダ８２の非拘束部及びこの非拘束部にある長尺状圧電振動子の一部分が一体化した構造物とは、互いに固有振動数が異なっているからである。
【００７６】
そして、この計算機シミュレーションによる解析によって、構造体１２０に励起される超音波振動の変位の最大値（最大変位量）は、０．４３９×１０-2μｍと算出された。このように、本発明の切削装置に対応する構造体１２０のホルダ（すなわち切削チップ）に励起される超音波振動の振幅は、前記の構造体８０（各々の長尺状圧電振動子がホルダの非拘束部にのみ固定されたもの）及び構造体１００（各々の長尺状圧電振動子がホルダの拘束部にのみ固定されたもの）の各々のホルダに励起される超音波振動の振幅よりも大きいことが分かる。
【００７７】
以上の計算機シミュレーションによる解析結果から、本発明の切削装置は、ホルダの先端部に保持された切削チップを大きな振幅で超音波振動させることができ、またホルダの拘束部やホルダ支持具での超音波振動の発生を十分に抑制することができる。従って、本発明の切削装置は、加工対象物を高い精度で切削することができ、またホルダ支持具によるホルダの支持を確実なものとすることができる。
【００７８】
図１４は、計算機シミュレーションに用いた更に別の構造体の平面図であり、そして図１５は、図１４の構造体１４０を図の下側からみた側面図である。
【００７９】
図１４及び図１５に示す構造体１４０の構成は、長尺状圧電振動子９４、９５の各々が、ホルダ９２と同じ長さに設定されていること、ホルダ支持具９３の上板９３ａ及び下板９３ｂの各々の幅（図１４における上下方向の長さ）が、ホルダ９２の幅よりも広い幅に設定されていること、そして前記のホルダ支持具９３が、ホルダ９２をその先端（図において右端）と後端との間の位置にて挟んで固定支持していること以外は図１２の構造体１２０と同様である。
【００８０】
この構造体１４０のホルダ９２の幅は１０ｍｍに、厚みは１０ｍｍに、そして長さは１２０ｍｍに設定されている。また、長尺状圧電振動子９４、９５の各々は、その厚みが１ｍｍに設定されている。長尺状圧電振動子９４、９５の各々が備える圧電体は、それぞれ図に記入した矢印９４ｄ、９５ｄが示す方向に分極処理されている。そして、ホルダ支持具９３の上板９３ａ及び下板９３ｂの各々の幅は３０ｍｍに、厚み（図１５における上下方向の長さ）は１０ｍｍに、そして長さは５０ｍｍに設定されている。
【００８１】
ホルダ支持具９３は、ホルダ９２の非拘束部（ホルダ支持具９３よりも図の右側に突き出された部分）の長さが２０ｍｍになるようにして、ホルダ９２を固定支持している。すなわち、図において切削チップはホルダ９２の右側に保持される。
【００８２】
構造体１４０の長尺状圧電振動子９４、９５の各々は、ホルダ９２のホルダ支持具９３で固定支持されている位置と、その前方側（図において右側）のホルダ支持具９３で固定支持されていない位置とにまたがって（すなわち、ホルダ９２の非拘束部と拘束部とにまたがって）配置されている。従って、図１４及び図１５に示す構造体１４０は、本発明の切削装置に対応する構造体である。
【００８３】
図１６は、図１４及び図１５に示す構造体１４０に励起される超音波振動の状態を、計算機シミュレーションで解析した結果を示す図である。図１６の解析結果は、長尺状圧電振動子９４、９５の各々に周波数が４０ｋＨｚの交流電圧を付与した場合に、構造体１４０に励起される超音波振動の状態を示すものである。
【００８４】
図１６に示すように、長尺状圧電振動子９４、９５の各々が、ホルダ９２のホルダ支持具９３で固定支持されている位置と、その前方側のホルダ支持具９３で固定支持されていない位置とにまたがって配置されている場合には、ホルダ９２の非拘束部（ホルダ９２のホルダ支持具９３から図の右側に突き出た部分）に、その後端の位置（図に矢印Ｎで示した位置）を振動の節として、そして先端の位置（図に矢印Ｌで示した位置）を振動の腹とする、先端と後端との間の位置に振動の節を持たない一次の縦振動（低周波数で振幅の大きい超音波振動）が励起されていることが分かる。また、ホルダ９２の非拘束部よりも後方側の部分及びホルダ支持具９３に励起された超音波振動の振幅が非常に小さいことも分かる。
【００８５】
この解析結果から、本発明の切削装置においては、ホルダ支持具によってホルダを支持固定する位置に依らずに、切削チップに振幅の大きな超音波振動を励起できることが分かる。
【００８６】
図１７は、図１４及び図１５に示す構造体１４０に励起される超音波振動の状態を、計算機シミュレーションで解析した別の結果を示す図である。図１７の解析結果は、長尺状圧電振動子９４、９５の各々に周波数が２０ｋＨｚの交流電圧を付与した場合に、構造体１４０に励起される超音波振動の状態を示すものである。
【００８７】
図１７に示すように、ホルダ９２のホルダ支持具９３から図の左側に突き出た部分（切削チップが固定されない部分）には、その前端の位置（図に矢印Ｎで示した位置）を振動の節として、そして後端の位置（図に矢印Ｌで示した位置）を振動の腹とする、先端と後端との間の位置に振動の節を持たない一次の縦振動が励起されていることが分かる。
【００８８】
図１６及び図１７に示した解析結果から、図１６に示すように（切削チップが保持される）ホルダ９２の非拘束部に一次の縦振動が励起された場合に、ホルダ９２のホルダ支持具９３よりも図の左側に突き出た部分に殆ど超音波振動が励起されない理由が、両者の部分の固有振動数が互いに異なっている点にあることが分かる。
【００８９】
このことから、仮に、構造体１４０のホルダ９２の非拘束部とホルダ支持具９３よりも図の左側に突き出た部分とが互いに同じ長さを持つ場合には、各々の部分に一次の縦振動が励起される。希な例ではあるが、このように前記の両者の部分に同時に一次の縦振動が励起された場合には、例えば、ホルダ９２のホルダ支持具９３よりも図の左側に突き出た部分の端面にボルト（錘）をねじ込み固定するなどして、その共振周波数がホルダ９２の非拘束部とは異なる値となるように調節すればよい。
【００９０】
図１８は、図４の切削装置４０の長尺状圧電振動子４４、４５の各々と電源４９との別の電気的接続方法を示す平面図である。
【００９１】
図１８に示すように、長尺状圧電振動子４４、４５の各々と電源４９とを配線部４８ｂを介して互いに電気的に接続すると、例えば、交流電源４９で正弦波交流電圧を発生させた場合に、振動子４４と振動子４５とが互いに逆相で（互いの位相差が１８０度の状態にて）超音波振動する。すなわち、長尺状圧電振動子４４が長さ方向に伸びるときには、長尺状圧電振動子４５は長さ方向に縮み、そして振動子４４が長さ方向に縮むときには、振動子５５は長さ方向に伸びる。
【００９２】
このように長尺状圧電振動子４４、４５の両者が互いに逆相にて超音波振動すると、ホルダ４２の非拘束部には、その後端（すなわち拘束部と非拘束部との境界領域）を振動の節として、そして先端を振動の腹とする、先端と後端との間に振動の節を持たない一次の横振動（超音波振動）が励起される。その結果、ホルダ４２の先端部（および切削チップ４１）は、図１８に記入した矢印５７ｂが示す方向（図において上下方向）に変位を繰り返しながら超音波振動する。
【００９３】
なお、ホルダ４２の非拘束部に励起される一次の（低い周波数を持つ）横振動が、二次あるいは三次以上の高次の横振動と較べて大きな振幅を持つことは、縦振動の場合と同様である。
【００９４】
図１９は、本発明の切削装置の別の構成例を示す平面図であり、図２０は、図１９の切削装置１９０を図の下側から見た図であり、そして図２１は、図１９の切削装置１９０を図の右側から見た図である。また、図２２は、図１９に記入した切断線Ｉ−Ｉ線に沿って切断した切削装置１９０の断面図である。但し、図２２においては、図１９に示すホルダ支持具６３は記入されておらず、そしてホルダ６２が備える各々の長尺状圧電振動子に電気的エネルギーを供給する配線部４８ｃと、電気的エネルギーの発生に用いる電源４９ａ、４９ｂとが記入されている。
【００９５】
図１９〜図２２に示すように、切削装置１９０のホルダ６２には、合計で四個の長尺状圧電振動子４４、１４５、４６、４７が固定されている。図に記入した矢印４４ｄ、１４５ｄ、４６ｄ、４７ｄは、それぞれ長尺状圧電振動子４４、１４５、４６、４７が備える圧電体の分極方向を示している。
【００９６】
ホルダ６２の切削チップ４１よりも後方側の部分は、ホルダ支持具６３に挟まれて固定支持されている。切削装置１９０が備えるホルダ支持具６３は、上板６３ａ、下板６３ｂ、そしてこれらを連結する複数本（例えば、６本）のボルト５２から構成されている。このホルダ支持具６３の上板６３ａと下板６３ｂとの間には、スペーサ６３ｃが配置されている。また上板６３ａ及び下板６３ｂの各々に形成された透孔６３ｄ、６３ｅは、図７に示す旋盤５０のハンドル１７ｃの軸を通すためのものである。
【００９７】
このホルダ支持具６３の上板６３ａと下板６３ｂとの間に、切削チップ４１、ホルダ６２、長尺状圧電振動子４４、１４５、４６、４７、そして配線部４８ｃから構成される切削工具５３ｂを、下板６３ｂの上面に突出させて形成された位置決め部６３ｆに沿って配置して、次いで各々のボルト５２を締め付けることにより、ホルダ６２がホルダ支持具６３に固定支持され、これにより本発明の切削工具１９０が構成される。
【００９８】
前記の長尺状圧電振動子４４、１４５、４６、４７の各々のホルダ６２の側の電極は電気的に接地される。そして長尺状圧電振動子４６、４７のホルダ６２の側とは逆側の電極には、電源４９ａで発生した正弦波交流電圧が付与され、そして長尺状圧電振動子４４、１４５のホルダ６２の側とは逆側の電極には、電源４９ｂで発生した余弦波交流電圧が付与される。
【００９９】
このようにして、各々の長尺状圧電振動子に電気的エネルギーを供給すると、振動子４４及び振動子１４５は互いに逆相にて、そして振動子４６及び振動子４７は互いに同相にて超音波振動する。これにより、ホルダ６２には、一次の縦振動と、この縦振動と９０度の位相差を示す一次の横振動とが同時に励起される。その結果、ホルダ６２の先端部（及び切削チップ４１）には、図１９に記入した矢印５７ｃが示す方向に回転変位を示す超音波楕円振動が励起される。このように、切削装置１９０により、楕円振動が励起された切削チップ４１を用いて加工対象物を切削することができる。また、この切削装置１９０により、そのホルダ６２に一次の縦振動及び一次の横振動の一方のみを励起して、加工対象物を切削することもできる。
【０１００】
なお、前記のような超音波楕円振動を利用した切削加工については、例えば、森脇俊道の研究報告（「楕円振動切削加工」，超音波ＴＥＣＨＮＯ，２０００年４月，ｐ１３−１４）に詳細な記載がある。
【０１０１】
図２３は、切削チップを楕円振動させる別の方法について説明する断面図である。図２３に示すホルダ６２には、合計で４個の長尺状圧電振動子１４４、４５、４６、１４７が固定されている。図に記入された矢印１４４ｄ、４５ｄ、４６ｄ、１４７ｄは、それぞれ長尺状圧電振動子１４４、４５、４６、１４７が備える圧電体の分極方向を示している
【０１０２】
そして、交流電源４９ａ、４９ｂにて各々正弦波交流電圧と余弦波交流電圧を発生すると、配線部４８ｄを介して、長尺状圧電振動子４６、１４７のホルダ６２の側とは逆側の電極に正弦波交流電圧が付与され、そして長尺状圧電振動子１４４、４５のホルダ６２の側とは逆側の電極には余弦波交流電圧が付与される。
【０１０３】
このようにして、各々の長尺状圧電振動子に電気的エネルギーを供給（交流電圧を付与）すると、振動子１４４及び振動子４５は互いに逆相にて、そして振動子４６及び振動子１４７もまた互いに逆相にて超音波振動する。これにより、ホルダ６２には、一次の横振動と、この横振動に対して直交する方向に振動し且つ９０度の位相差を示す一次の横振動とが同時に励起される。その結果、ホルダ６２の先端部（及び切削チップ４１）には、図２３に記入した矢印５７ｄが示す方向に回転変位を示す超音波楕円振動が励起される。
【０１０４】
以下に、本発明の切削装置の好ましい態様について説明する。
【０１０５】
本発明の切削装置においては、図４の切削装置４０の場合のように、長尺状圧電振動子４４（あるいは振動子４５）が、ホルダ４２の側面に形成された溝４２ａの底面に固定されていることが好ましい。このように長尺状圧電振動子が溝の内部に収容されていると、使用者の切削装置の取り扱いによって、例えば、長尺状圧電振動子がホルダ支持具との接触により強い衝撃を受けて破損することを防止できる。また、図１９の切削装置１９０のように、長尺状圧電振動子４６を、ホルダ支持具６３により挟まれているホルダ６２の側面に、ホルダ支持具６３と非接触な状態にて固定することができるようになる。
【０１０６】
また、本発明の切削装置は、図４の切削装置４０の場合のように、ホルダ４２の側面にホルダ支持具４３に非接触に固定され、且つホルダ４２のホルダ支持具４３で固定支持されている位置と、その前方側のホルダ支持具４３で固定支持されていない位置とにまたがって配置されている長尺状圧電振動子を合計で二個（振動子４４、４５）備えていることが好ましい。これにより、前記のように各々の長尺状圧電振動子に電気的エネルギーを供給する方法を変更することによって、ホルダに一次の縦振動及び一次の横振動のいずれか一方を任意に励起することができるようになり、切削チップの超音波振動の振動方向を簡単に変更することができるからである。長尺状圧電振動子を二個備える切削装置を用いると、切削チップを切削加工の種類に応じて前後方向（ホルダの長さ方向）に超音波振動させたり、あるいは左右方向（ホルダの長さ方向に直交する方向）に超音波振動させたりすることができる。
【０１０７】
また、本発明の切削装置は、図２２あるいは図２３に示す切削装置の場合のように、ホルダの側面にホルダ支持具に非接触に固定され、且つホルダのホルダ支持具で固定支持されている位置と、その前方側のホルダ支持具で固定支持されていない位置とにまたがって配置されている長尺状圧電振動子を合計で四個備えていることも好ましい。長尺状圧電振動子を四個備える切削装置を用いると、各々の振動子に電気的エネルギーを供給する方法を変更することによって、切削チップを切削加工の種類に応じて楕円運動させたり、前後方向に超音波振動させたり、あるいは左右方向に超音波振動させたりすることができる。
【０１０８】
なお、本発明の切削装置において、ホルダに固定する長尺状圧電振動子の数に特に制限はないが、実用的には振動子の数は１乃至８個の範囲にあることが好ましい。なお、詳しい説明は省略するが、長尺状圧電振動子の数が一個である場合には、ホルダには一次の横振動が励起される。
【０１０９】
長尺状圧電振動子を二個（あるいは二個以上）備える切削装置においては、各々の長尺状圧電振動子が、ホルダを中心に互いに対称に配置されていることが好ましい。これにより、上記のように各々の長尺状圧電振動子への電気的エネルギーの供給方法（あるいは各々の振動子の圧電体の分極方向）を変更することで、切削チップの振動方向を、切削加工の種類に応じて前後方向あるいは左右方向に変更する（あるいは切削チップを楕円振動させる）ことができるからである。
【０１１０】
また、各々の長尺状圧電振動子は、ホルダの全長の５０〜１００％の長さを持つことが好ましい。各々の長尺状圧電振動子がホルダの全長の５０％以上の長さを持つと、使用者が、特別な注意を払うことなくホルダをホルダ支持具に取り付けた場合にも、各々の振動子が、ホルダのホルダ支持具で固定支持されている位置と、その前方側のホルダ支持具で固定支持されていない位置とにまたがって配置されるからである。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】公知の旋盤の構成を示す平面図である。
【図２】図２は、特許文献１に開示されている旋盤用の切削工具の構成を示す平面図である。
【図３】図２の切削工具２３が備える超音波振動切削工具２４の構成を示す部分断面図である。
【図４】本発明の切削装置の構成例を示す平面図である。
【図５】図４の切削装置４０を図の下側から見た図である。但し、図４に示す電源４９及び配線部４８ａは記入していない。
【図６】図４の切削装置４０を図の右側から見た図である。但し、図４に示す電源４９及び配線部４８ａは記入していない。
【図７】図４の切削装置４０を用いた旋盤の構成を示す平面図である。
【図８】切削装置の振動変位の計算機シミュレーションに用いた構造体の側面図である。
【図９】図８の構造体８０に励起される超音波振動の状態を、計算機シミュレーションで解析した結果を示す図である。
【図１０】切削装置の振動変位の計算機シミュレーションに用いた別の構造体の側面図である。
【図１１】図１０の構造体１００に励起される超音波振動の状態を、計算機シミュレーションで解析した結果を示す図である。
【図１２】切削装置の振動変位の計算機シミュレーションに用いた更に別の構造体の側面図である。
【図１３】図１２の構造体１２０に励起される超音波振動の状態を、計算機シミュレーションで解析した結果を示す図である。
【図１４】切削装置の振動変位の計算機シミュレーションに用いた更に別の構造体の平面図である。
【図１５】図１４の構造体１４０を図の下側からみた側面図である。
【図１６】図１４及び図１５に示す構造体１４０に励起される超音波振動の状態を、計算機シミュレーションで解析した結果を示す図である。
【図１７】図１４及び図１５に示す構造体１４０に励起される超音波振動の状態を、計算機シミュレーションで解析した別の結果を示す図である。
【図１８】図４の切削装置４０の長尺状圧電振動子４４、４５の各々と電源４９との別の電気的接続方法を示す平面図である。
【図１９】本発明の切削装置の別の構成例を示す平面図である。
【図２０】図１９の切削装置１９０を図の下側から見た図である。
【図２１】図１９の切削装置１９０を図の右側から見た図である。
【図２２】図１９に記入した切断線Ｉ−Ｉ線に沿って切断した切削装置１９０の断面図である。但し、図１９に示すホルダ支持具６３は記入されておらす、そしてホルダ６２が備える各々の振動子に電気的エネルギーを供給する配線部４８ｃと、電気的エネルギーの発生に用いる電源４９ａ、４９ｂとが記入されている。
【図２３】切削チップを楕円振動させる別の方法について説明する断面図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１０  旋盤
１１  切削チップ
１２  ホルダ
１３  切削工具
１４  ホルダ支持具
１５  支持装置
１６  回転支持装置
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ  ハンドル
１８  回転軸
１９  チャック
２０  加工対象物
２１  切削チップ
２２  バイトシャンク
２３  切削工具
２４  超音波振動切削工具
２５  超音波捩り振動器
２６  撓み振動体
２７  発振器
２８  ホーン
２９  ケース
３０  ファン
４０  切削装置
４１  切削チップ
４２  ホルダ
４２ａ  ホルダの溝
４３  ホルダ支持具
４３ａ  上板
４３ｂ  下板
４３ｃ  連結部材
４３ｄ  透孔
４４、４５、４６、４７  長尺状圧電振動子
４４ａ、４４ｂ  電極
４４ｃ  圧電体
４４ｄ、４５ｄ、４６ｄ、４７ｄ  長尺状圧電振動子の圧電体の分極方向を示す矢印
４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄ  配線部
４９、４９ａ、４９ｂ  交流電源
５０  旋盤
５１、５２  六角穴付きボルト
５３ａ、５３ｂ  切削工具
５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄ  ホルダの先端部の超音波振動の振動方向を示す矢印
６２  ホルダ
６２ａ  ホルダの溝
６３  ホルダ支持具
６３ａ  上板
６３ｂ  下板
６３ｃ  スペーサ
６３ｄ、６３ｅ  透孔
６３ｆ  下板の位置決め部
８０、１００、１２０、１４０  計算機シミュレーションに用いた構造体
８２、９２  ホルダ
８３、９３  ホルダ支持具
８３ａ、９３ａ  上板
８３ｂ、９３ｂ  下板
８４、８５、９４、９５  長尺状圧電振動子
８４ｄ、８５ｄ、９４ｄ、９５ｄ  長尺状圧電振動子の圧電体の分極方向を示す矢印
１４４、１４５、１４７  長尺状圧電振動子
１４４ｄ、１４５ｄ、１４７ｄ  長尺状圧電振動子の圧電体の分極方向を示す矢印
１９０  切削装置
Ｎ  振動の節
Ｌ  振動の腹                                                                              
【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１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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