解決方案

超音波切割應用技術

本公司最新開發出可適用於加工電子零部件（陶瓷類零部件）及光學零部件（光學電子零部件、光學通訊零部件）的超音波切割技術，該應用技術能夠對迄今為止針對加工困難的玻璃以及陶瓷等難切削材料進行切割加工。

過去加工難切削材料時遇到的困難

在對玻璃、陶瓷、金屬以及樹脂等難切削材料進行切割加工時，容易出現以下各種各樣的問題。

由於發生切割刀片磨粒鈍化^*1、及氣孔堵塞^*2等現象，致使加工負荷增大。隨著加工負荷變大^*3，會進一步增加加工物崩裂及毛邊的形成，及導致切割刀片發生破損,異常磨損以及加工物產生過熱現象。

切割刀片端部的磨粒產生磨損，且表面磨粒發生鈍化的現象。在這種狀態下，切割刀片就無法正常進行加工。

由於在切割刀片端部粘附了加工物的切削碎屑及膠膜粘合劑等，致使表面磨粒不能突出的現象。在這種狀態下與磨粒鈍化一樣，切割刀片就無法正常進行加工。

使用較細的磨粒或提高進刀速度，都會導致加工負荷上昇。通過觀察主軸電流值的變化，就可確認加工負荷是否在上昇。

由於該類型切割刀片的適用範圍受到限制，因此在選擇結合劑時，為防止磨粒鈍化及氣孔堵塞等現象的發生，製程中就必須要求切割刀片產生適度的磨耗，所以使用樹脂類以外的結合劑就會比較困難達到此要求。另外，即使在選擇磨粒尺寸時，也需要採用尺寸較大的#320～#600磨粒。

為了解決在難切削材料加工過程中出現的如上所述的問題，本公司開發出作為其解決方案之一的超音波切割技術。

超音波切割加工原理

採用超音波技術進行切割加工時，將安裝在主軸後方的超音波振動器所產生的前後振動，經過主軸及切割刀片的基台傳遞到切割刀片的外圓部分，並轉換成半徑方向上的膨脹運動。通過這種振動轉換方式，就能夠獲得超音波加工所需要的理想的振動方向。（圖1）

圖1.超音波振動發生的原理

通過超音波的作用使切割刀片在半徑方向上產生瞬間的伸縮式振動，就能在極短的時間內，使磨粒與加工物之間在高加速度狀態下反復進行碰撞。（圖2）其結果是一邊使加工物表面產生微小的破碎層，一邊對其進行加工，因此能大幅度地降低切割刀片的加工負荷。另外，由於超音波的振動，致使切割刀片與加工物之間產生間隙，從而大大改善了磨粒的冷卻效果，並且可防止磨粒鈍化及氣孔堵塞等現象的發生，就能夠提高加工物的加工品質，並延長切割刀片的使用壽命。（圖4）