(57)【要約】  工具（２０）は、回転軸（２９）を中心にして工具を回転駆動（２７）し、工具を工作物に対して前進（２６）させるため、工具を工作機械（１）に接続する、機械側の機械接続部（２１）と、工作物を機械加工する、１つ又は複数の切刃（２５）を有する工作物側の工具ヘッド（２２）であって、直径（Ｄ）が２０ｍｍよりも大きく、工具（２０）の切刃（２５）が、回転軸（２９）に垂直な範囲の上を移動するように配置される、工具ヘッドと、回転軸（２９）を中心にした回転振動（２８）へと工具ヘッドを設定するように設計された振動ユニット（２３）と、供給エネルギーを無線で受け入れ、電気エネルギーを振動ユニット（２３）に供給する動力受入れ手段（２４）とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸（２９）を中心にして工具を回転駆動（２７）し、前記工具を工作物に対して前進（２６）させるため、前記工具を工作機械（１）に接続する、機械側の機械コネクタ（２１）と、
工作物を機械加工する、１つ又は複数の切刃を有する工作物側の工具ヘッド（２２）であって、直径が２０ｍｍよりも大きく、前記工具の前記切刃を、回転軸に垂直に延在する表面を通過するように配置することができる、工具ヘッドと、
前記回転軸を中心にした前記工具ヘッドの回転振動（２８）を誘発するように適合された振動ユニット（２３）と、
動力を無線で受け入れ、電力を前記振動ユニットに供給する動力受入れ手段（２４）とを備える、工具（２０）。
【請求項２】
前記動力受入れ手段（２４）が磁界で満たされたコイルを含み、前記コイルが、前記振動ユニットの１つ若しくは複数の振動駆動部（２３）と直接又は間接的に接続される、請求項１に記載の工具。
【請求項３】
前記コイルが、リング状であって前記回転軸（２９）に対して同心であると共に、軸線方向で前記コイルに面する固定コイルと協働するように適合される、請求項２に記載の工具。
【請求項４】
前記前進の方向（２６）が前記回転軸（２９）に垂直である、先行する請求項のいずれか一項に記載の工具。
【請求項５】
前記工具ヘッドのうち前記工作物を係合する部分が、１５ｍｍ超、若しくは２０ｍｍ超、若しくは２５ｍｍ超の直径を有し、ならびに／又は１５０ｍｍ未満、若しくは１００ｍｍ未満、若しくは８０ｍｍ未満の直径を有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の工具。
【請求項６】
前記振動ユニット（２３）が１つ又は複数の圧電素子（４１）を含む、先行する請求項の一項以上に記載の工具。
【請求項７】
前記回転軸（２９）に沿って延在すると共に、
（ｉ）被動端部（３１）にある前記振動ユニット（２３）と、
（ｉｉ）駆動端部（３２）にある前記工具ヘッド（２２）と、
（ｉｉｉ）前記２つの端部の間の中間部分（３３、３４）とを備える細長い振動部（３１〜３４）を有し、
前記中間部分（３３、３４）が前記機械コネクタ（２１）に固定的に付着される、先行する請求項のいずれか一項に記載の工具。
【請求項８】
中間部分及び機械コネクタの前記付着が、
（ｉ）前記被動端部（３１）を取り囲み、
（ｉｉ）一端が前記中間部分（３３、３４）に接続され、
（ｉｉｉ）他端が前記機械コネクタ（２１）に接続される、チューブ状の構造（３５）を含む、請求項７に記載の工具。
【請求項９】
前記被動端部が、並進振動のための、前記回転軸に対して偏心的に取り付けられる、振動軸が前記回転軸（２９）に対して円周方向で方向付けられる、１つ又は複数の振動駆動部（４１、４２）を備える、請求項７又は８に記載の工具。
【請求項１０】
圧電素子（４１）の一端が前記被動端部（３１）で付着表面と接続され、他端が自由であるか又はカウンタマス要素（４２）と結合される、請求項６及び請求項９に記載の工具。
【請求項１１】
（ｉ）振動数が前記振動部（３１〜３４）のねじり共振周波数又はその倍数であり、
（ｉｉ）前記被動端部及び／又は前記駆動端部が、振動アンチノード（４２）付近の共振波長の±２０％、又は±１０％、又は±５％の範囲であるようにして、
寸法決めされ操作される、請求項７から１０の一項以上に記載の工具。
【請求項１２】
（ｉ）振動数が前記振動部のねじり共振周波数又はその倍数であり、
（ｉｉ）前記中間部分、及び特に前記接続に向かう接続部分が、振動ノード（４１、４３）付近の共振波長の±２０％、又は±１０％、又は±５％の範囲であるようにして、
寸法決めされ操作される、請求項７から１１の一項以上に記載の工具。
【請求項１３】
前記工具の外径における円周方向での前記振動振幅が、０．５μｍ超、又は１μｍ超、又は２μｍ超である、先行する請求項の一項以上に記載の工具。
【請求項１４】
前記振動数が５ｋＨｚ超、又は１０ｋＨｚ超、又は１５ｋＨｚ超、又は１００ｋＨｚ未満、又は８０ｋＨｚ未満、又は６０ｋＨｚ未満である、先行する請求項の一項以上に記載の工具。
【請求項１５】
前記工具の回転速度が、５００ｒｐｍ超、又は１０００ｒｐｍ超、又は２０００ｒｐｍ超、又は３０，０００ｒｐｍ未満、又は２４，０００ｒｐｍ未満、又は２０，０００ｒｐｍ未満である、先行する請求項のいずれか一項に記載の工具。
【請求項１６】
前記工具ヘッド（２２）が１つ又は複数の別個の付着可能な切断インサート（２５）を含む、先行する請求項のいずれか一項に記載の工具。
【請求項１７】
前記機械コネクタ（２１）が規格化された接続部を、特に接続コーン又はＨＳＫコネクタを含む、先行する請求項の一項以上に記載の工具。
【請求項１８】
機枠（１０）と、前記機枠に取り付けられる、工作物（２）を保持する工作台（１１）と、前記機枠に取り付けられる、先行する請求項の一項以上に記載の工具（２０）を受け入れる工具スピンドル（１２）と、前記工具の前記動力受入れ手段（２４）に向かって動力を無線で送る動力送出手段（１７）と、前記工具を装備した前記工作機械、特に前記スピンドル及び前記動力送出手段を動作させるように適合されたコントローラ（１６）とを備える、工作機械（１）。
【請求項１９】
２０ｍｍ超の有効径を有する工具を提供するステップと、前記工具をその回転軸を中心にして回転させるステップと、前記工具においてねじり振動を誘発するステップと、前記工具を前記工作物に対して前進させるステップとを含む、工作物の機械加工方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
切刃が画成された工具を用いたチッピングの手法で工作物に対して作業を行うことが知られている。既知の方法は、穿孔、旋削、フライス削り、及び平削りである。関連する工具は、１つ又は複数の明確に画成され明確に描写可能な切刃を有する。工具、特にその切刃と、工作物とが相対運動（切断運動）することにより、チッピング機械加工が行われる。それは、特定の工具摩耗で特定の除去速度を有し、表面がある程度まで予測可能な性質になる。穿孔の場合、通常は工具が動かされる。旋削の場合、通常は工作物が動かされる。フライス削りの場合、通常は、フライス削り工具又は工作物を並進運動させながら、フライス削り工具が回転する。平削りの場合、工具又は工作物のどちらかが並進させられる。工作物は、それ自体が、記載した工具によって製造される工具であってもよい。
【０００２】
更に、切刃が画成されていない振動工具によって、工作物を機械加工することが知られている。振動工具は粗面を有し、比較的高い周波数（振動数）で、例えば５ｋＨｚ超、又は１０ｋＨｚ超、又は２０ｋＨｚ超の周波数で研削動作する。振動数が高く、人間の聴力を超えることがあるため、この種の加工は超音波加工と呼ばれる場合が多く、機械は超音波機械と呼ばれる。工具の振動は、並進振動又は回転振動であってもよい。工具は工作物に平行に動き、その結果、研削する手法で材料を除去してもよい。しかしながら、更に、工作物を打抜く手法で動作してもよい。
【０００３】
ＤＥ  １０２００８０４８６３８  Ａ１は、振動が重畳される穿孔運動を有する切刃が画成された、工具について記載している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
既知の工具の不利な点は、直径が大きい工具が、それらのサイズや質量により、振動動作に容易に使用可能であると見なされないことである。
【０００５】
本発明の目的は、振動動作で良好に使用することができる、比較的大きい直径の工具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、独立請求項の特徴によって遂行される。従属請求項は、本発明の好ましい実施形態を対象とする。
【０００７】
工具は、工具を工作機械と接続する機械側の機械コネクタ（ＨＳＫ、若しくはカップリングコーン形状のものなど）と、工作物を機械加工する、１つ又は複数の切刃が画成された工作物側の工具ヘッドであって、工具ヘッドの直径が２０ｍｍよりも大きく、工具の切刃が、動作中、回転軸に垂直な範囲を覆い、機械加工するように配置されてもよい、工具ヘッドと、工具ヘッドを駆動して回転軸を中心にして回転振動させるように適合された振動ユニットと、無線で供給される動力を受け入れ、電力を振動ユニットに供給する動力受入れ手段とを有する。
【０００８】
旋削振動は直径に応じた振幅を有する。半径が大きいとき、小さい振幅の不利な点は機械的並進によって部分的に均一化される。振幅は、特定の手法で共振効果を使用することで拡大することができる。
【０００９】
動力受入れ手段は、振動ユニット内の１つ若しくは複数の振動駆動部（例えば、圧電素子）と直接又は間接的に接続される、誘導コイルを備えてもよい。それは、リング状であって回転軸に対して同心であってもよく、軸線方向でそれに面する固定コイルと協働するように適合させることができる。工具の並進方向は回転軸に対して垂直（正面フライス）又は平行（ドリル）であってもよい。工具ヘッドの工作物を係合する部分の直径は、２５ｍｍ超、若しくは３０ｍｍ超、及び／又は１５０ｍｍ未満、若しくは１００ｍｍ未満、若しくは８０ｍｍ未満であってもよい。
【００１０】
工具は、回転軸に沿って延在する細長い振動部を備え、その被動端部に振動ユニットを、その駆動端部に工具ヘッドを、またそれらの２つの端部の間に、機械コネクタに接続される中間部分を有してもよい。
【００１１】
工具は、振動数が振動部のねじり共振振動数又はその倍数であるようにして、寸法決めされ操作されてもよく、被動端部及び／又は駆動端部は、振動極大（アンチノード）周辺の共振波長の±２０％、又は±１０％、又は±５％の範囲にあってもよく、並びに／あるいは中間部分、特にコネクタへのその付着部は、振動ノード周辺の共振波長の±２０％、又は±１０％、又は±５％の範囲にあってもよい。
【００１２】
工作機械は、機枠と、その上に取り付けられる、工作物を保持する工作台と、機枠に取り付けられる、上述のような工具を受ける機械スピンドルと、工具の動力受入れ手段に動力を無線で送る動力送出手段と、機械、特にスピンドル及び動力送出手段を動作させるように適合された制御部とを有する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】工作機械を示す概略図である。
【図２】工具を示す概略図である。
【図３】工具を示す概略図である。
【図４】振動挙動を説明する図である。
【図５】振動駆動部の一実施形態を示す図である。
【図６】工具の更なる実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して記載する。
【００１５】
図１は、工作機械１を概略的に示す。それは機枠１０を備える。動作中、工作物２及び工具２０は様々な中間部を通して機枠１０に付着される。工具２０並びに／あるいは工作物２の並進及び／又は回転位置を静的に調節するため、複数の制御軸１３、１４が設けられてもよい。工具２０を回転させるためのスピンドル１２が設けられる。調節軸１３は機枠１０と工作台１１との間に設けられてもよく、及び／又は調節軸１４は機枠１０と工具２０若しくはスピンドル１２との間に設けられてもよい。調節軸１３の１つ又は複数は、動作中、工作物２に対する工具２０の並進又は回転運動も提供してもよい。
【００１６】
一般に、工作機械１０は、プロセスパラメータを検出するセンサ３を備えてもよい。センサは、工作機械の全体に分配された１つ又は複数のセンサを含んでもよい。信号は、ワイヤによってコントローラ／フィードバックコントローラ１６にフィードバックされ、様々な機械構成要素（軸１３、１４、スピンドル駆動部１２、電源１７）を駆動するために、記憶及び／又は出力及び／又は使用される。それに加えて、操作者のための図示されない出力ユニットが設けられてもよい。
【００１７】
工具２０は、工作物の機械加工中、回転運動するように電気的に駆動されるフライス、正面フライスであってもよい。ただしドリルであってもよい。
【００１８】
工具２は、迅速かつ自動的に交換できるように、規格化された継手を介して交換可能であってもよい。継手２１は、工具側及びスピンドル側の部分が噛合する、通常のコーンカップリング（カップリングコーン、ＨＳＫ）であってもよい。
【００１９】
図１に示される工作機械は、図２、３、又は６に概略的に示されるような工具と共に動作するように適合される。特に、制御部１６は工具を適切に動作させるように適合される。軸１３、１４の制御、スピンドルの制御などの通常の機能に加えて、これはまた、特に適切な振幅及び／又は適切な周波数及び／又は適切なタイミングの適切な信号を用いて、動力送出手段１７を駆動することを伴ってもよい。振幅及び周波数は、工具に応じてコントローラ１６に格納されてもよく、又は制御プログラムの一部として格納されてもよい。
【００２０】
図２は、工具２０を側面図で概略的に示す。概略的に示されているのは、回転軸２９、スピンドル１２によって引き起こされる回転２７、軸１３及び／又は１４によって引き起こされる、工作物２に対する工具２０の相対運動２６、並びに振動駆動部２３によって引き起こされる回転振動２８（ねじり振動）である。
【００２１】
２１は、工作機械１に対する工具の接続を概略的に符号で示している。機械コネクタ２１は規格化されてもよい。それは、適切な直径のＨＳＫ継手、又はコーンカップリングなどであってもよい。図２は、機械コネクタ２１を概略的にのみ示している。
【００２２】
２２は、切刃を工作物２に向かって運ぶ工具ヘッドを指す。切刃は、工具ヘッド２２内へと固定的に形成されてもよい、又はねじ止め可能な切断インサートなどの交換可能な切断インサートを通して追加されてもよい、画成された切刃２５である。Ｄは工具の直径を指し、工具における直径、即ち径方向で切刃２５又は切断インサートの最も外側の部分の一方の側から他方の側へ渡る測定値を言う。直径Ｄは比較的大きく、２０ｍｍ超、好ましくは２５ｍｍ超、又は３０ｍｍ超である。
【００２３】
工具ヘッドの少なくとも径方向外側部分において、半径が比較的大きいことにより、ねじり振動は許容可能な振幅を有する。質量が大きい大型の工具は十分な振幅で振動することが困難であるという事実は、ねじり振動において、ねじり振動の軸２９からの距離が増大するにつれて振幅が増大するという事実と、部分的に同等である。直径Ｄは、１５０ｍｍ未満又は１００ｍｍ未満であってもよい。
【００２４】
工具２０は、機械コネクタ２１が、また場合によっては工具ヘッド２５も、それらの間の中間部分よりも大きい直径を有するように、くびれていてもよい。切刃２５は、軸２９を中心にして回転するとき、好ましくは工具の面範囲（回転軸２９に垂直な範囲）を共同して覆う。図２に示されるように、それらは平面範囲内にあってもよい。しかし異なっていてもよい。他の実施形態では、切刃は、（回転軸２９に対する）円周面に作用するように形成されてもよい。
【００２５】
２３は、工具ヘッドを回転振動（矢印２８によって示される）させるように適合された振動ユニットである。それは圧電素子を含んでもよい。それらには交流電気信号が供給される。振動数は、交流電気信号の周波数に直接対応してもよい。
【００２６】
２４は、動力受入れ手段を指す。その末端で誘導電圧を発生させ、それにより、振動ユニット２３の駆動に必要な電力を供給する、発生した交番磁界によって満たされたリング状の誘導コイルであってもよい。全体的なレイアウトに応じて、動力受入れ手段２４のコイルは、振動ユニット２３の圧電素子と直接結合されてもよいが、同様に、圧電素子の電源を整形（整流、反転、振幅制御など）する回路素子が間にあってもよい。
【００２７】
図２は、工具が中実のベース体を備えるものと理解されるべきではない。工具は、例えば軸線方向に沿って配置された、複数の個別の部品によって構築されてもよい。個別の部品は次に、例えばねじ止め、はんだ付け、溶接、プレスなどによって、適切に接続される。
【００２８】
図３は、工具が、接続部３５を介して機械コネクタと接続されている振動部３１〜３４を備える、工具の一実施形態の断面図を示す。振動部は、回転軸２９にほぼ平行に延在する特定の長さＬを有する。振動部は、被動端部３１及び駆動端部３２と、その間の中間部３３、３４とを有する。振動駆動部２３は被動端部３１に設けられる。工具ヘッド２２、及び特に切刃２５又は切断インサートは、駆動端部３２に位置する。中間部分３３、３４は被動端部３１と駆動端部３２との間である。それは、振動部３１〜３４を機械コネクタ２１に付着させている接続部分３４を含む。付着は堅く、使用中に発生する力を信頼性高く伝達するのに適している。
【００２９】
接続部分３４と機械コネクタ２１との間の接続部３５は、被動端部３１及び振動駆動部２３を取り囲み、機械コネクタ２１から接続部分３４に向かって軸線方向で延在する、チューブ状又は円筒状の構造３５であってもよい。接続部３５は、完全な円筒であって、即ち円周の周りで閉じられてもよく、あるいは開口部を含むか、又は振動部３１〜３４の接続部分３４を機械コネクタ２１と接続するいくつかの支柱のみを含んでもよい。
【００３０】
図４は、図３に示される工具の動作モードを概略的に示す。それは、回転軸２９に沿った軸方向位置ｘａを横座標として有し、軸２９を中心にしたねじり振動の振幅を縦座標として有する図を示す。振動部３１〜３４の様々な部分が図中に概略的に描き込まれている。
【００３１】
設計及び動作は、振動部に沿って、ねじり振動の振幅が小さい（約０）振動モード４２が確立するようなものであってもよい。かかるノード４２の範囲（ねじり振動の最小振幅）に、中間部３３、及び特に振動部３１〜３４の接続部分３４が位置してもよい。
【００３２】
中間部３３及び特に接続部分３４を振動ノード４２の範囲内に位置付けることで、振動系の逆動が機械に入り込むことが最小限に抑えられるという利点が得られる。振動部は、その振動が最小限であるところで保持される。その結果、同様に、機械コネクタ２１を介して機械１に向かって伝播することがある振動も最小限になるので、機械における不利な相互作用も最小限に抑えられるであろう。
【００３３】
軸方向長さに沿って見ると、ねじり振動は、ねじり振動振幅のノード及びアンチノードによって規定される波長λを有する。図４は、工具の振動部３１〜３４の長さＬが波長λの約半分である、即ちねじり振動のλ／２である、一実施形態を示す。ノード４２の左側及び右側には、反対の相で振動するねじりアンチノード４１及び４３がある。ノード４２で交差する２つの対向する曲線は、ねじり振動について記載していることに留意して、エンベロープに類似していると理解されてもよい。
【００３４】
振動部３１〜３４の被動端部３１のアンチノード４１の領域には、特に、振動駆動部２３が位置付けられてもよい。他方のアンチノード４３の領域では、工具ヘッド２２が、特に振動部３１〜３４の駆動端部３２が切刃２５又は切断インサートと共に存在してもよい。
【００３５】
図４は、ノード４２に対するアンチノードの対称的な設計を示す。これは実例であってもよいが、必ずしもこれに似ていなくてもよい。振動ノード及び振動アンチノードがある工具の特定の機械的構造に依存する。換言すれば、波長λは、振動部の長さに沿って一定である必要はなく、長さ当たりの質量、局所的な剛性など、軸方向長さに沿って変化する振動部の性質に応じて変化してもよい。それぞれの基準は、計算可能若しくは数値的にシミュレーション可能であるか、又は経験的に決定されてもよい。したがって、設計はまた、アンチノードの一方が他方のアンチノードよりもノードに近いようなものであってもよい。
【００３６】
図４は、基本波振動における状況を示す。しかしながら、工具２０がより高いノード（高調波、他の共振など）で駆動されることも想到できる。また、被動端部３１と駆動端部３２との間で、横座標２９に沿って２つ以上のノードがあってもよい。しかし多くの場合、少なくとも工具ヘッド２２は、また特に振動駆動部２３も、振動アンチノードに、即ち、ねじり振動の振幅を最適化させるためにノードから約λ／４の変位に位置する。
【００３７】
被動端部３１及び／又は駆動端部３２あるいは中間部分３３、３４又は接続部分３４の、振動ノード又は振動アンチノードに対する位置決めの指標は、それぞれ局所的な関連するノード又はアンチノードにおける振動数λの最大±２０％、若しくは±１０％、若しくは±５％の公差に従うと理解することができる。
【００３８】
構造が小さいことも望ましいので、振動部の長さＬはλよりも小さく、０．４λ＜Ｌ＜０．５λなどであってもよい。その結果、駆動部分及び被動部分はアンチノードに近いままであり、したがって十分に大きい振幅の領域内にあるので、サイズは振動振幅に対して不釣り合いに大きく減少する。
【００３９】
共振が考慮される限り、アイドリング中（工具が工作物と係合していない）又は荷重下（工具ヘッドで力が働く）で起こる共振であってもよい。工具の振動数及び機械的設計は互いに依存し、共鳴効果が使用される場合、互いに対して調整される。機械駆動は、動力送出手段１７を介して工具に適切な周波数を供給するように適合される。しかしながら、同様に、設計は、工具の動力送出手段２４において誘導効果を得るために、機械が任意の交番磁界を供給するようなものであってもよい。その結果、圧電駆動部２３、４１を動作させるための電圧形成は、周波数及び振幅に関して、工具２０自体の中に提供される適切な回路を用いて行われてもよい。
【００４０】
図３は、動力受入れ手段２３を再度概略的に示す。それは、リング状に形作られてもよく、工具を完全に取り囲んでもよい。動力送出手段１７も概略的に示される。それは、軸線方向で動力受入れ手段２４から離れていてもよく、薄いスロットによって離間されてもよい。それは、リングセグメントのように形成されてもよく、リングの円周の特定部分のみに沿って、動力受入れ手段２４のコイルに面してもよく、工具交換メカニズムが依然として工具を選ぶことができるように、特定部分以外の部分を残してもよい。動力送出手段１７は、動力受入れ手段２４のコイルを満たし、そこで誘導電圧を発生させる、交番磁界を発生させる。動力送出手段１７は機械側で固定的に取り付けられる。
【００４１】
図５は、振動部の被動端部３１を通る振動軸２９に垂直な断面上で、被動端部３１における振動駆動部２３の可能な設計を平面図で概略的に示す。４１ａ及び４１ｂは、回転軸２９に対して偏心的に取り付けられた振動駆動部であり、それらは圧電素子であってもよい。それらの振動軸は、図示される矢印５２に対応する取付け表面５１に垂直である。それらそれぞれの一端は取付け表面で取り付けられ、そこでねじによって付勢されてもよい。
【００４２】
圧電素子４１の他端（取付け表面５１に提供されない方）は、自由に振動してもよく、又はカウンタマス要素４２ａ、４２ｂに付着されてもよい。設計に応じて、もっと小さいかもっと大きくてもよい。図面は個別のカウンタマス要素４２ａ、４２ｂを示す。しかしながら、同様に、軸後方（機械に向かって工作物から離れる）方向で、それらは互いと接続され、やはり、重く堅い構造を備えてもよい。カウンタマス要素４２ａ、４２ｂは浮遊するアバットメントを形成する。その慣性によって、特により高い周波数で十分に有効である。
【００４３】
図５は、２つの圧電素子４１ａ、４１ｂを示しているが、圧電素子はもっと多く（３、４、５、６、又はそれ以上）てもよい。図示されないが、電気配線が動力受入れ手段２４から電力を供給する。
【００４４】
図６は、工具の特定の一実施形態を示し、図６Ａは側面図、図６Ｂは一部を切り取った斜視図である。２１はＨＳＫ継手を示す。２４は動力受入れ手段であり、誘導コイルとして形成されると共に、軸線方向反対側に、機械に固定的に付着された対応する動力送出手段１７を有する。工具ヘッド２２は、複数の切断インサート２５を備えるものとして示される。それらは適切な取付け部分に取り付けられてもよい。下方方向で、工具ヘッドは、下方方向でその直径が増加するという点でキノコ状に形成される。６１は、工具を釣り合わせるために材料を故意に除去することができる、釣合いリングを符号で示している。
【００４５】
図６の実施形態は、接続部分３４が被動端部３１と駆動端部３２との間で対称的に位置せず、被動端部により接近して位置することを示している。上述したように、これは振動部の個別の部分の寸法決め及び設計に依存する。
【００４６】
図６Ｂは、振動駆動部２３が、振動部の駆動部内にある４つのコンパートメントに対応して円周全体に分配される４つの圧電素子を含む、一実施形態を示す。６２は、冷却流体又は潤滑剤を供給してもよい流体誘導装置を符号で示している。
【００４７】
図示される実施形態では、動力受入れ手段２４のコイルは最大直径であってもよい。しかしながら、同様に、工具ヘッド２２が切刃２５と共に最大直径を形成してもよい。上述したように、設計は、工具ヘッドと機械コネクタとの間の直径が比較的小さいように、くびれていてもよい。
【００４８】
工具ヘッドの直径（工作物における有効径）は２０ｍｍ超であり、２５ｍｍ超又は３０ｍｍ超であってもよい。１５０ｍｍ未満又は１００ｍｍ未満であってもよい。
【００４９】
工具の回転数は、５００ｒｐｍ超、又は１０００ｒｐｍ超、又は２０００ｒｐｍ超であってもよい。３０，０００ｒｐｍ未満、又は２４，０００ｒｐｍ未満、又は２０，０００ｒｐｍ未満であってもよい。
【００５０】
ねじり振動の振動数は、５ｋＨｚ超、又は１０ｋＨｚ超、又は１５ｋＨｚ超、又は２０ｋＨｚ超であってもよい。１００ｋＨｚ未満、又は８０ｋＨｚ未満、又は６０ｋＨｚ未満であってもよい。
【００５１】
工作物機械加工方法は、２０ｍｍ超の工作物における有効径を有する工具を提供するステップと、工具をその軸を中心にして回転させるステップと、工具にねじり振動を加えるステップと、工具を工作物に対して前進させるステップとを含む。パラメータは上記明細書に記載したようなものであってもよい。
【００５２】
従来技術に関して、又は本発明に関して本明細書に記載した特徴は、組み合わせが明示的に記載されていない場合であっても、その組み合わせが技術的に可能である限り、互いに組み合わせ可能であると見なされるものとする。また方法ステップの説明も、かかる方法ステップを実施するための手段と見なされるものとし、手段及び構成要素の説明はまた、かかる手段で実施される方法ステップの説明と見なされるものとする。
【図１】
2016524547.tif 000003
【図２】
2016524547.tif 000004
【図３】
2016524547.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年5月9日(2016.5.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸（２９）を中心にして工具を回転駆動（２７）し、前記工具を工作物に対して前進（２６）させるため、前記工具を工作機械（１）に接続する、機械側の機械コネクタ（２１）と、
工作物を機械加工する、１つ又は複数の切刃を有する工作物側の工具ヘッド（２２）であって、直径が２０ｍｍよりも大きく、前記工具の前記切刃を、回転軸に垂直に延在する表面を通過するように配置することができる、工具ヘッドと、
前記回転軸を中心にした前記工具ヘッドの回転振動（２８）を誘発するように適合された振動ユニット（２３）と、
動力を無線で受け入れ、電力を前記振動ユニットに供給する動力受入れ手段（２４）とを備える、工具（２０）。
【請求項２】
前記動力受入れ手段（２４）が磁界で満たされたコイルを含み、前記コイルが、前記振動ユニットの１つ若しくは複数の振動駆動部（２３）と直接又は間接的に接続される、請求項１に記載の工具。
【請求項３】
前記コイルが、リング状であって前記回転軸（２９）に対して同心であると共に、軸線方向で前記コイルに面する固定コイルと協働するように適合される、請求項２に記載の工具。
【請求項４】
前記前進の方向（２６）が前記回転軸（２９）に垂直である、請求項１から３のいずれか一項に記載の工具。
【請求項５】
前記工具ヘッドのうち前記工作物を係合する部分が、１５ｍｍ超、若しくは２０ｍｍ超、若しくは２５ｍｍ超の直径を有し、ならびに／又は１５０ｍｍ未満、若しくは１００ｍｍ未満、若しくは８０ｍｍ未満の直径を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の工具。
【請求項６】
前記振動ユニット（２３）が１つ又は複数の圧電素子（４１）を含む、請求項１から５の一項以上に記載の工具。
【請求項７】
前記回転軸（２９）に沿って延在すると共に、
（ｉ）被動端部（３１）にある前記振動ユニット（２３）と、
（ｉｉ）駆動端部（３２）にある前記工具ヘッド（２２）と、
（ｉｉｉ）前記２つの端部の間の中間部分（３３、３４）とを備える細長い振動部（３１〜３４）を有し、
前記中間部分（３３、３４）が前記機械コネクタ（２１）に固定的に付着される、請求項１から６のいずれか一項に記載の工具。
【請求項８】
中間部分及び機械コネクタの前記付着が、
（ｉ）前記被動端部（３１）を取り囲み、
（ｉｉ）一端が前記中間部分（３３、３４）に接続され、
（ｉｉｉ）他端が前記機械コネクタ（２１）に接続される、チューブ状の構造（３５）を含む、請求項７に記載の工具。
【請求項９】
前記被動端部が、並進振動のための、前記回転軸に対して偏心的に取り付けられる、振動軸が前記回転軸（２９）に対して円周方向で方向付けられる、１つ又は複数の振動駆動部（４１、４２）を備える、請求項７又は８に記載の工具。
【請求項１０】
圧電素子（４１）の一端が前記被動端部（３１）で付着表面と接続され、他端が自由であるか又はカウンタマス要素（４２）と結合される、請求項７において引用する請求項が請求項６である請求項９に記載の工具。
【請求項１１】
（ｉ）振動数が前記振動部（３１〜３４）のねじり共振周波数又はその倍数であり、
（ｉｉ）前記被動端部及び／又は前記駆動端部が、振動アンチノード（４２）付近の共振波長の±２０％、又は±１０％、又は±５％の範囲であるようにして、寸法決めされ操作される、請求項７から１０のいずれか一項に記載の工具。
【請求項１２】
（ｉ）振動数が前記振動部のねじり共振周波数又はその倍数であり、
（ｉｉ）前記中間部分、及び特に前記接続に向かう接続部分が、振動ノード（４１、４３）付近の共振波長の±２０％、又は±１０％、又は±５％の範囲であるようにして、寸法決めされ操作される、請求項７から１１のいずれか一項に記載の工具。
【請求項１３】
前記工具の外径における円周方向での前記振動の振幅が、０．５μｍ超、又は１μｍ超、又は２μｍ超である、請求項１から１２のいずれか一項に記載の工具。
【請求項１４】
前記振動数が５ｋＨｚ超、又は１０ｋＨｚ超、又は１５ｋＨｚ超、又は１００ｋＨｚ未満、又は８０ｋＨｚ未満、又は６０ｋＨｚ未満である、請求項１から１３のいずれか一項に記載の工具。
【請求項１５】
前記工具の回転速度が、５００ｒｐｍ超、又は１０００ｒｐｍ超、又は２０００ｒｐｍ超、又は３０，０００ｒｐｍ未満、又は２４，０００ｒｐｍ未満、又は２０，０００ｒｐｍ未満である、請求項１から１４のいずれか一項に記載の工具。
【請求項１６】
前記工具ヘッド（２２）が１つ又は複数の別個の付着可能な切断インサート（２５）を含む、請求項１から１５のいずれか一項に記載の工具。
【請求項１７】
前記機械コネクタ（２１）が規格化された接続部を、特に接続コーン又はＨＳＫコネクタを含む、請求項１から１６のいずれか一項に記載の工具。
【請求項１８】
機枠（１０）と、前記機枠に取り付けられる、工作物（２）を保持する工作台（１１）と、前記機枠に取り付けられる、請求項１から１７のいずれか一項に記載の工具（２０）を受け入れる工具スピンドル（１２）と、前記工具の前記動力受入れ手段（２４）に向かって動力を無線で送る動力送出手段（１７）と、前記工具を装備した前記工作機械、特に前記スピンドル及び前記動力送出手段を動作させるように適合されたコントローラ（１６）とを備える、工作機械（１）。
【請求項１９】
２０ｍｍ超の有効径を有する工具を提供するステップと、前記工具をその回転軸を中心にして回転させるステップと、前記工具においてねじり振動を誘発するステップと、前記工具を前記工作物に対して前進させるステップとを含む、工作物の機械加工方法。
【国際調査報告】
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