超音波加工とは、原理と種類

超音波加工とは、16kHz以上の高周波振動を利用し、その振動エネルギーを工具や砥粒に加えて材料を切削、研削、穴あけなどを行う加工法です。

この技術は、主に硬くて脆い材料（硬脆材料）の精密加工に特化しています。

具体的には、セラミックス、ガラス、サファイア、宝石、石英硝子、シリコン、炭化ケイ素、窒化ケイ素、CFRP（カーボン材）などの難素材に対して、高精度かつ低ダメージでの加工が可能です。

加工によって生じるカケ（チッピング）やバリ、クラックの発生が極めて少なく、加工歪みも少ない高い面精度の仕上がりが得られる点が特徴です。

超音波加工の最も一般的な方式は「超音波砥粒加工」であり、工具の超音波振動と砥粒の衝撃作用を組み合わせます。

工具の縦振動：発振器からの電気エネルギーを振動子で16kHz〜25kHzの高周波機械的振動に変換し、ホーンを通じて工具先端を数十ミクロン（往復）の振幅で拡大振動させます。
砥粒による破砕：工具と加工物の間に水や油などの加工液とともに、ダイヤモンドやボロンカーバイト、炭化ケイ素といった硬い砥粒を混ぜた懸濁液（スラリー）を供給します。
ハンマー作用：超音波振動する工具が砥粒に衝突し、砥粒が加工物の表面を微細に叩きつけます。この衝撃作用（ハンマー作用）により材料表面にマイクロクラックが発生し、わずかずつ破砕（破砕作用）され除去されます。

この原理により、工具の形状が加工物に正確に彫り込まれていきます。

超音波加工機は、加工する材料の大きさや用途に応じて様々な種類があり、主に超音波砥粒加工方式を採用しています。

小型機（例：UM-150F、UM-150FA型）：直径0.5mmから35mm程度の微小加工や小径孔の多数個同時加工に適しています。UM-150FA型は自動揺動装置や深さ定寸装置を持ち、自動加工が可能です。
中型機（例：UM-500FA型）：直径0.5mmから60mm程度の加工に適した自動型機種です。
大型機（例：UM-1000EA/UM-1500EA型）：大面積の加工、重量物（20kg）の加工、多数個の孔あけ・打抜き同時加工が可能で、小型部品の量産用としても適しています。

これらの機種により、円、角、異形の孔あけ、ザグリ、打ち抜き、切断、ミゾ加工、彫刻など、工具の形状に応じた複雑な加工が可能です。