超音波加工

しくみ

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   信号をつくる。 発振器が、通常 18–40 kHz（毎秒数千サイクル）の電気信号をつくります。人の耳に聞こえる範囲のすぐ上です。

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   振動に変える。 圧電トランスデューサー（電圧に応じて伸び縮みする結晶の積層体）が、信号を機械的な振動に変換します。

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   増幅する。 ホーン（ソノトロード、先細りの金属棒）が動きを拡大し、工具先端で数百分の 1 mm の振幅にします。

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   スラリーを送る。 スラリー（水に炭化ホウ素、炭化ケイ素、アルミナなどの砥粒を混ぜたもの）が、工具と部品の間を流れます。

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   砕く。 工具の 1 回の打撃ごとに、砥粒が表面に打ち込まれます。脆い材料は微細な破片になって割れ落ち、工具自体が直接切ることはありません。

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   送って写し取る。 軽く一定の力で工具を押し下げるため、工具の形をそのまま反転した形が部品に沈み込みます。新しいスラリーが削りくずを運び去ります。

主なポイント

材料

硬くて脆い材料：ガラス、石英、サファイア、アルミナやジルコニアのセラミック、炭化ケイ素、フェライト、炭化物。やわらかく延性のある金属には不向き。

代表的な部品

脆い部品の、丸い穴や異形の穴、スロット、浅いキャビティ、彫刻

部品サイズ

約 0.1 mm から数十 mm のフィーチャー。工具の先端面は通常小さい

精度

通常は数百分の 1 mm 程度

表面仕上げ

細かくマットで、熱による損傷もバリもない。砥粒が細かいほどなめらかで、Ra（表面の凹凸の平均高さ）は 1 µm 未満になることが多い

向いているロット数

試作から大量生産まで（1 個から 100,000 個以上）

金型・設備コスト

工具は単純でやわらかい（低炭素鋼であることが多い）が、摩耗が速い。機械は数万ドルから、CNC の回転式ではそれ以上

速度

遅い：工具の送りは通常、毎分 0.数 mm から約 1 mm

強みと限界

使われる場所

• エレクトロニクスセラミック基板、フェライト、石英部品の穴とスロット
• 光学ガラス、石英、サファイアの窓の異形穴
• 航空宇宙工業用セラミックやセラミック複合材のフィーチャー
• 時計製造とジュエリー宝石やサファイア部品の穴あけ
• 研究室科学機器用のガラスと石英の部品

見分け方

• ガラスやセラミックに加工された、丸くない穴（四角形、星形、スロット）。
• 穴の壁には、細かい曇りガラスのようなマットな質感があり、熱の跡はありません。
• 深い穴にはわずかなテーパーがあり、出口側のエッジに小さな欠けが見られます。

比較

動画を見る

ULTRASONIC MACHINING: How Ultrasonic Machining process work (Animation)

ADTW Study · 振動する工具、スラリー、キャビティのアニメーション

Ultrasonic Machining (USM) - Working Principle - Equipments used

Innovative learning of Engineering By MuthuKumar · トランスデューサー、ホーン、工具、スラリー供給の解説

Ultrasonic Machining

Berkness Company · 機械加工の現場の実際の映像

Ultrasonic Machining with ULTRASONIC 50 by DMG MORI

DMG MORI · 現代の回転式のバリエーション：振動もするダイヤモンド工具を回転させる

実写真を見る

• Wikipedia：Ultrasonic machining — 原理、周波数、砥粒、バリエーション（ほぼテキスト）
• Wikimedia Commons の写真検索