强化玻璃用加工工具、强化玻璃用加工装置及强化玻璃用加工工具的使用方法

摘要

本发明提供一种能够使可使用期间极力增大的强化玻璃用加工工具。本发明的强化玻璃用加工工具(8)呈轴状，其是在一边以其轴心为中心旋转一边在其轴心延伸方向励振的状态下对具有表面强化层的化学强化玻璃(1)进行加工，其中，至少顶端部外表面为保持有金刚石磨粒的金刚石磨粒保持面(8b-1)，在顶端面(8c)，在该顶端面(8c)的径向中央部形成有凹处(30)。

说明书

技术领域

本发明涉及强化玻璃用加工工具、强化玻璃用加工装置及强化玻璃用加工工具的使用方法。

背景技术

在便携式终端、标牌(tablet)、触摸面板、PDA(个人数字助理)等显示装置中，一般采用经过化学强化的强化玻璃。此种强化玻璃被形成为在玻璃母材的表面侧设置有表面强化层(化学强化层)的构成，基于此来谋求强化玻璃的薄板化，同时对于弯曲应力、冲击显示出高强度。

作为这样的强化玻璃的加工方法，对于表面强化层的厚度为一定厚度以上且表面压缩应力为规定值以上的强化玻璃(例如，表面强化层为40μm以上、表面压缩应力为600MPa以上的强化玻璃)，其加工是不容易的，所以正如专利文献1所示的那样，提出了如下加工方法：作为要加工的强化玻璃，准备将表面强化层规定为30μm以下、同时使表面压缩应力为600MPa以下的强化玻璃，采用现有的切割方法(激光加工等)对其进行切割；或者正如专利文献2所示的那样，提出了如下加工方法：在强化玻璃(表面强化层为40μm以上、表面压缩应力为600MPa以上)上，为了将其预定切割部位的加工强度减弱，以预先将表面强化层的一部分除去的状态在该表面强化层形成预定切割槽，然后利用激光等切割该预定切割槽。

可是，在专利文献1中，只重视强化玻璃的加工性，采用该专利文献1的方法，不能满足近来所要求的进一步的薄板化和进一步的强度化。

此外，在专利文献2中，必须在表面强化层形成预定切割槽，不仅工序数增加，而且该预定切割槽只能形成为直线状，成为对加工强化玻璃的限制。

在这样的状况下，作为加工方法，本申请发明人着眼于使迄今为止被认为难以加工上述强化玻璃的加工工具一边励振一边使其旋转的加工方法，在该加工方法中，首次发现了能够准确加工强化玻璃本身的条件。

可是，在实施上述那样的加工方法的强化玻璃用加工装置中，作为加工工具，采用如下加工工具：其呈轴状，并且其至少顶端部外表面为保持有金刚石磨粒的金刚石磨粒保持面。该加工工具在一边以其轴心为中心旋转一边在其轴心延伸方向励振的状态下，对具有表面强化层的强化玻璃进行加工，通过该加工，在强化玻璃上形成贯通孔。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-83378号公报

专利文献2：日本特开2012-31018号公报

发明内容

发明所要解决的课题

不过，在对上述强化玻璃的加工中，在加工工具顶端面为平坦面时，存在如下倾向：从其径向中央部开始温度变高，从该加工工具顶端面的径向中央部朝向径向外方侧，金刚石磨粒及其保持层逐渐炭化，该金刚石磨粒及其保持层剥离(脱离)。因此，在加工工具中，在金刚石磨粒等剥离(脱离)了的情况下，必须更换为新的加工工具，加工工具未必处于能够长期使用的状况。

本发明是鉴于这样的状况而完成的，其第1目的在于提供一种能够使可使用期间极力增大的强化玻璃用加工工具。

第2目的在于提供一种采用了上述强化玻璃用加工工具的强化玻璃用加工装置。

第3目的在于提供一种上述强化玻璃用加工工具的使用方法。

用于解决课题的手段

为了达到所述第1目的，本发明(技术方案1的发明)提供一种强化玻璃用加工工具，其呈轴状，在使其一边以其轴心为中心旋转一边在其轴心延伸方向励振的状态下，对具有表面强化层的化学强化玻璃进行加工，该加工工具具有下述构成：

至少顶端部外表面为保持有金刚石磨粒的金刚石磨粒保持面，

在顶端面，在该顶端面的径向中央部形成有凹处。作为该技术方案1的优选方案，如技术方案2～6所述。

为了达到所述第2目的，本发明(技术方案7的发明)提供一种强化玻璃用加工装置，其是在使轴状的加工工具一边以该加工工具的轴心中心旋转一边在该加工工具的轴心延伸方向励振的状态下，用该加工工具对具有表面强化层的化学强化玻璃进行加工，该加工装置具有下述构成：

所述加工工具的至少顶端部外表面为保持有金刚石磨粒的金刚石磨粒保持面，

在所述加工工具的顶端面，在该顶端面的径向中央部形成有凹处。作为该技术方案7的优选方案，如技术方案8～14所述。

为了达到所述第3目的，本发明(技术方案15的发明)提供一种强化玻璃用加工工具的使用方法，其特征在于，具有下述构成：

作为加工工具，准备如下加工工具：其呈轴状，并且其至少顶端部外表面为保持有金刚石磨粒的金刚石磨粒保持面，而且，在其顶端面，在该顶端面的径向中央部形成有凹处，

在使所述加工工具一边以其轴心为中心旋转一边在其轴心延伸方向励振的状态下，用该加工工具对具有表面强化层的化学强化玻璃进行加工。

作为该技术方案15的优选方案，如技术方案16以下的记载所述。

发明效果

根据本发明(技术方案1的发明)，在对化学强化玻璃进行加工时，伴随着在使轴状的该强化玻璃用加工工具一边以其轴心为中心旋转一边在其轴心延伸方向励振的状态下采用该强化玻璃用加工工具，虽然其顶端面(金刚石磨粒)基于该励振而与化学强化玻璃冲撞来对化学强化玻璃进行加工，但是在该强化玻璃用加工工具的顶端面的径向中央部形成有凹处，因此，基于该凹处，能够防止该强化玻璃用加工工具的顶端面的径向中央部基于励振而与化学强化玻璃冲撞，能够防止在该顶端面的径向中央部集中产生基于冲撞的热量。由此，能够抑制金刚石磨粒及其保持层从该加工工具顶端面的径向中央部朝向径向外方侧炭化、剥离(脱离)，能够使该强化玻璃用加工工具的可使用期间极力增大。

根据技术方案2的发明，在侧部形成有将凹处的内外连通的连通孔，因此，通过由该强化玻璃用加工工具进行的加工，能够将进入到凹处内的切削屑利用离心力而经由连通孔向该强化玻璃用加工工具的侧部外方积极地排出，能够有效地利用在超声波振动的轴状的加工工具和加工中的孔之间产生的向外部的排出作用(所谓的泵作用：对切削屑赋予加速度而促进排出的作用)，将该排出的切削屑有效地向外部排出。由此，能够抑制加工面因切削屑而损伤或者强化玻璃的加工被阻碍。

根据技术方案3的发明，连通孔被形成为在划分凹处的凹处划分周壁部从该凹处划分周壁部的顶端向轴心延伸方向内方延伸的一对狭缝，一对狭缝以彼此对置的状态配置，因此，不仅能够容易地形成连通孔，而且通过该平衡的一对狭缝的配置，能够使切削屑从凹处内的排出、贯通孔的加工等达到优选的状况。

根据技术方案4的发明，对化学强化玻璃进行的加工是在该化学强化玻璃上形成贯通孔，在形成该贯通孔时，加工工具是以一边内切于该贯通孔的预定内周线一边移动的方式被使用(螺旋加工被使用)，因此，即使在该强化玻璃用加工工具的顶端面形成有凹处，也与要形成的贯通孔的加工深度(要形成的贯通孔的轴心延伸方向长度)无关，能够防止热量集中地产生在加工工具的顶端面的径向中央部，并且在化学强化玻璃上准确地形成贯通孔。

此外，在该加工时，能够确保切削屑的排出空间(加工中的孔与加工工具之间的空间)，能够将切削屑向该排出空间准确地排出。因此，能够不受切削屑的影响而适当地对化学强化玻璃进行加工。

根据技术方案5的发明，在内部形成有用于供给磨削液的磨削液供给通路，磨削液供给通路向凹处内开口，因此，由于化学强化玻璃的加工而进入到加工工具顶端面的凹处内的切削屑被磨削液向加工中的孔连续地挤出，能够将该挤出的切削屑与磨削液一起向外部积极地排出。因此，能够抑制基于切削屑的残存而在化学强化玻璃的加工中产生问题。此外，在该强化玻璃用加工工具内部形成有用于供给磨削液的磨削液供给通路，因此，能够在确保磨削液的供给的同时简化与磨削液的供给有关的结构。

根据技术方案6的发明，励振是以振幅及振动数分别接近于目标振幅及目标振动数的方式被反馈控制，同时该目标振幅及目标振动数分别被设定为不属于伴随着该化学强化玻璃的加工而在该化学强化玻璃的厚度方向各部发生变化的值且不属于使该化学强化玻璃的品质恶化的品质恶化发生值的范围的值，即使是具有强度高的表面强化层的强化玻璃(具体地说，表面强化层为40μm以上、表面压缩应力为600MPa以上的强化玻璃)，也能够不受加工路径等的限制而自由地进行加工，另一方面，在加工工具励振时，能够基本上使加工工具的振幅及振动数不属于品质恶化发生值的范围。

而且，作为上述反馈控制的采样周期，采用0.3msec以下的规定采样周期，所以能够在非常快的时机谋求重新评价反馈控制，即使加工工具的振幅或振动数成为品质恶化发生值的范围内的值，也能够以该非常快的时机使加工工具的振幅及振动数分别恢复为目标振幅及目标振动数(品质恶化发生值的范围以外)。因此，即使伴随着化学强化玻璃的加工而产生该化学强化玻璃内部的拉伸应力的释放等加工中的微细状态变化，也能够对该状态变化进行应对(追踪)，能够在加工中可靠地抑制化学强化玻璃的裂纹、规定以上的碎屑等产生。其结果是，能够简单且确实地进行化学强化玻璃的加工。

因而，即使是具有表面强化层而强度提高了的化学强化玻璃，也能够在确保加工自由度的同时简单且确实地进行加工。

在此，作为所述反馈控制的采样周期，之所以采用0.3msec以下的规定采样周期，是因为基于本申请发明人获得的见解，如果超过0.3msec，则无法追踪化学强化玻璃内部的应力变化，化学强化玻璃的加工的精度下降(化学强化玻璃产生裂纹、规定以上的碎屑)的可能性增大。

根据本发明(技术方案7的发明)，一种强化玻璃用加工装置，其在使轴状的加工工具一边以该加工工具的轴心为中心旋转一边在该加工工具的轴心延伸方向励振的状态下，以该加工工具对具有表面强化层的化学强化玻璃进行加工，其中，加工工具的至少顶端部外表面为保持有金刚石磨粒的金刚石磨粒保持面，在加工工具的顶端面，在该顶端面的径向中央部形成有凹处，因此，该强化玻璃用加工装置利用所述技术方案1的强化玻璃用加工工具来构成，能够提供采用了技术方案1的强化玻璃用加工工具的强化玻璃用加工装置。

根据技术方案8的发明，对化学强化玻璃进行的加工是在该化学强化玻璃上形成贯通孔，加工工具被设定成在形成该贯通孔时一边内切于该贯通孔的预定内周线一边移动(设定成采用螺旋加工)，因此，即使在该强化玻璃用加工工具的顶端面具有凹处，也与要形成的贯通孔的加工深度(要形成的贯通孔的轴心延伸方向长度)无关，能够防止热量集中地产生在加工工具的顶端面的径向中央部，并且在化学强化玻璃上准确地形成贯通孔。

此外，在该加工时，能够在加工工具的移动方向后方确保切削屑的排出空间，由此能够不受切削屑的阻碍而适当地对化学强化玻璃进行加工。

根据技术方案9的发明，加工工具的旋转方向被设定为在该加工工具的移动侧朝向贯通孔的预定内周线那样的旋转方向(所谓的下切(downcut))，因此，即使是利用加工工具的侧部对加工中的孔(直至贯通孔完成之前的孔)内周面进行加工的情况下，也能够将伴随着加工而产生的切削屑顺畅地向加工工具的移动方向后方的排出空间排出，能够抑制由于切削屑的卷入等而产生碎屑。

根据技术方案10的发明，在加工工具的侧部形成有将凹处的内外连通的连通孔，因此，能够利用离心力将由于由加工工具进行的加工而进入到凹处内的切削屑经由连通孔向该强化玻璃用加工工具的侧部外方积极地排出，能够有效地利用在超声波振动的轴状的加工工具和加工中的孔之间产生的向外部的排出作用(所谓的泵作用：对切削屑施加加速度而促进排出的作用)而将该排出的切削屑有效地向外部排出。由此，能够抑制加工面因切削屑而损伤或者化学强化玻璃的加工被阻碍。

根据技术方案11的发明，连通孔被形成为在划分凹处的凹处划分周壁部从该凹处划分周壁部的顶端向加工工具的轴心延伸方向内方延伸的一对狭缝，一对狭缝以彼此对置的状态配置，因此，不仅能够容易地形成连通孔，而且通过该平衡的一对狭缝的配置，能够使切削屑从凹处内的排出、对化学强化玻璃的加工等达到优选的状况。

根据技术方案12的发明，在加工工具对化学强化玻璃进行加工的加工位置附近设置有用于注入磨削液的注液装置，因此，不仅能够冷却化学强化玻璃及加工工具，而且能够将切削屑从化学强化玻璃的加工中的孔积极地排出。因此，能够抑制基于切削屑的残存而在化学强化玻璃的加工中产生问题。

根据技术方案13的发明，在加工工具内部形成有用于供给磨削液的磨削液供给通路，磨削液供给通路向凹处内开口，因此，能够利用磨削液将由于化学强化玻璃的加工而进入到加工工具顶端面的凹处内的切削屑向加工中的孔连续地挤出，将该挤出的切削屑与磨削液一起向外部积极地排出。因此，能够抑制基于切削屑的残存而在化学强化玻璃的加工中产生问题。此外，在加工工具内部形成有用于供给磨削液的磨削液供给通路，因此，能够在确保磨削液的供给的同时简化与磨削液的供给相关的结构。

根据技术方案14的发明，具有：励振机构，其使所述加工工具朝向所述化学强化玻璃励振；励振调整机构，其用于调整所述励振机构；控制机构，其控制所述励振调整机构，以所述加工工具的振幅及振动数分别接近于目标振幅及目标振动数的方式反馈控制所述加工工具对所述化学强化玻璃的励振，同时将该目标振幅及目标振动数设定为不属于伴随着所述化学强化玻璃的加工而在该化学强化玻璃的厚度方向各部发生变化的值且不属于使该化学强化玻璃的品质恶化的品质恶化发生值的范围，并且，每隔0.3msec以下的规定采样周期执行所述反馈控制，因此，通过进行使加工工具一边励振一边旋转的状态的超声波振动加工，即使是具有表面强化层的强化玻璃(具体地说，表面强化层为40μm以上、表面压缩应力为600MPa以上的强化玻璃)，也能够不受加工路径等的限制而自由地进行加工。此外，即使伴随着强化玻璃的加工而进行强化玻璃内部的拉伸应力的释放等，也能够基于上述励振控制来准确地抑制在强化玻璃上产生裂纹等。因此，能够提供使用了上述技术方案6的强化玻璃用加工工具的强化玻璃用加工装置。

根据技术方案15的发明，作为加工工具，准备如下的加工工具：其呈轴状，并且其至少顶端部外表面为保持有金刚石磨粒的金刚石磨粒保持面，而且，在其顶端面，在该顶端面的径向中央部形成有凹处，在使加工工具一边以其轴心为中心旋转一边在其轴心延伸方向励振的状态下，用该加工工具对具有表面强化层的化学强化玻璃进行加工，因此，采用所述技术方案1的强化玻璃用加工工具对化学强化玻璃进行加工。因此，能够提供技术方案1的强化玻璃用加工工具的使用方法。

根据技术方案16的发明，对化学强化玻璃进行的加工是在该化学强化玻璃上形成贯通孔，在形成贯通孔时，使加工工具一边内切于该贯通孔的预定内周线一边移动(所谓的螺旋加工)，因此，即使在加工工具的顶端面形成有凹处，也与要形成的贯通孔的加工深度(要形成的贯通孔的轴心延伸方向长度)无关，能够防止热量集中地产生在加工工具的顶端面的径向中央部，并且准确地在化学强化玻璃上形成贯通孔。此外，在该加工时，能够在加工工具的移动方向后方确保切削屑的排出空间，能够将切削屑准确地向该排出空间排出。因此，能够不受切削屑的影响而适当地对化学强化玻璃进行加工。

根据技术方案17的发明，使加工工具的旋转方向为在该加工工具的移动侧朝向所述贯通孔的预定内周线那样的旋转方向(所谓的下切)，因此，即使在利用加工工具的轴部对加工中的孔的内周面进行加工的情况下，也能够将伴随着加工而产生的切削屑顺畅地向加工工具的移动方向后方的排出空间排出，能够抑制因切削屑的卷入等而在化学强化玻璃上产生碎屑。

根据技术方案18的发明，作为加工工具，采用在侧部具有用于将凹处的内外连通的连通孔的加工工具，因此能够利用离心力将由于由加工工具进行的加工而进入到凹处内的切削屑从连通孔向该强化玻璃用加工工具的侧部外方积极地排出，能够有效地利用在超声波振动的轴状的加工工具和加工中的孔之间产生的向外部的排出作用(泵作用：对切削屑施加加速度而促进排出的作用)而将该排出的切削屑有效地向外部排出。由此，能够抑制加工面因切削屑而损伤或者化学强化玻璃的加工被阻碍。

根据技术方案19的发明，作为加工工具，采用如下加工工具：连通孔被形成为在划分凹处的凹处划分周壁部从该凹处划分周壁部的顶端向所述加工工具的轴心延伸方向内方延伸并且以彼此对置的状态配置的一对狭缝，因此，不仅能够容易地形成连通孔，而且由于该平衡的一对狭缝的配置，能够使切削屑从凹处内的排出、对化学强化玻璃进行的加工等达到优选的状况。

根据技术方案20的发明，在利用加工工具对化学强化玻璃进行加工时，将磨削液向该加工工具对该化学强化玻璃进行加工的加工位置附近注入，因此，不仅能够冷却化学强化玻璃及加工工具，而且能够将切削屑从化学强化玻璃的加工中的孔积极地排出。

根据技术方案21的发明，在加工工具内部形成有向凹处内开口的磨削液供给通路，从该磨削液供给通路向凹处内供给磨削液，因此，能够利用磨削液将由于化学强化玻璃的加工而进入到加工工具顶端面的凹处内的切削屑从加工中的孔连续地挤出，能够将该挤出的切削屑与磨削液一起向外部积极地排出。因此，能够抑制基于切削屑的残存而在化学强化玻璃的加工中产生问题。此外，在加工工具内部形成有用于供给磨削液的磨削液供给通路，因此能够在确保磨削液的供给的同时简化与磨削液的供给相关的结构。

根据技术方案22的发明，在形成长孔作为贯通孔时，通过使加工工具一边内切于用于形成该长孔的起始孔的预定内周线一边移动来形成该起始孔，之后，将使加工工具贯通起始孔的状态作为以后的该加工工具的加工开始状态，在将加工工具的轴部侧面用作磨削面的同时使其一边内切于长孔的预定内周线一边移动，因此能够通过采用加工工具来准确地形成长孔。在该情况下，伴随着对化学强化玻璃进行的螺旋加工，在化学强化玻璃中形成切削屑的排出空间，将该切削屑向该排出空间排出，因此，能够抑制基于切削屑的残存而使化学强化玻璃的加工受到不良影响。

根据技术方案23的发明，使加工工具的旋转方向为在该加工工具的移动侧朝向长孔及起始孔的各预定内周线那样的旋转方向(所谓的下切)，因此，即使在利用加工工具的顶端面及轴部对化学强化玻璃进行加工的情况下，也能够顺畅地将伴随着加工而产生的切削屑向加工工具的移动方向后方的排出空间排出，能够抑制因切削屑的卷入等而使化学强化玻璃产生碎屑。

根据技术方案24的发明，以加工工具的振幅及振动数分别接近于目标振幅及目标振动数的方式反馈控制该加工工具对化学强化玻璃的励振，同时将该目标振幅及目标振动数分别设定为不属于伴随着该化学强化玻璃的加工而在该化学强化玻璃的厚度方向各部发生变化的值且不属于使该化学强化玻璃的品质恶化的品质恶化发生值的范围，而且，作为所述反馈控制的采样周期，采用0.3msec以下的规定采样周期，因此，产生与上述技术方案6、14同样的作用效果。

附图说明

图1是说明具有表面强化层的强化玻璃的说明图。

图2是表示实施方式的超声波振动加工装置的整体构成图。

图3是说明实施方式的超声波振动加工装置中的控制关系的说明图。

图4是表示在加工工具的目标振幅固定为8μm、反馈的采样周期(响应速度)固定为0.2msec的条件下，使加工工具的目标振动数变化时的实验结果(加工实验1的实验结果)的图示。

图5是表示在加工工具的目标振动数固定为63kHz、反馈的采样周期(响应速度)固定为0.2msec的条件下，使加工工具的目标振幅变化时的实验结果(加工实验2的实验结果)的图示。

图6是表示在加工工具的目标振幅固定为8μm、加工工具的目标振动数固定为63kHz的条件下，使反馈控制的采样周期(响应速度)变化时的实验结果(加工实验3的实验结果)的图示。

图7是表示反馈的采样周期(响应速度)和加工成功率之间的关系的图示。

图8是说明作为加工对象的强化玻璃的层叠体的说明图。

图9是说明将强化玻璃的层叠体布置在固定台上的状态的说明图。

图10是说明对强化玻璃层叠体进行切割加工的说明图。

图11是说明对层叠块进行长孔、方孔加工的说明图。

图12是说明对层叠块的外周面等进行磨削加工的说明图。

图13是表示便携式终端用保护玻璃的图示。

图14是表示图13的A部的放大照片图(放大倍数：270倍)。

图15是表示图13的B部的放大照片图(放大倍数：270倍)。

图16是表示图13的C部的放大照片图(放大倍数：270倍)。

图17是表示图13的D部的放大照片图(放大倍数：270倍)。

图18是表示图13的E部的放大照片图(放大倍数：270倍)。

图19是表示比较例的便携式终端用保护玻璃中的与图13的A部相当的部分的放大照片图(放大倍数：270倍)。

图20是表示比较例的便携式终端用保护玻璃中的与图13的B部相当的部分的放大照片图(放大倍数：270倍)。

图21是表示比较例的便携式终端用保护玻璃中的与图13的C部相当的部分的放大照片图(放大倍数：270倍)。

图22是表示比较例的便携式终端用保护玻璃中的与图13的D部相当的部分的放大照片图(放大倍数：90倍)。

图23是表示优选的轴状的加工工具的主视图。

图24是从顶端侧观察图23所示的加工工具而得到的局部放大立体图。

图25是表示图23所示的加工工具的顶端面的放大图。

图26是图23的X26－X26线放大剖视图。

图27是从加工顶端面为平坦面且处于未使用状态的加工工具的加工顶端面侧拍摄该加工工具而得到的放大照片图(放大倍数：270倍)。

图28是表示采用图27所示的加工工具而在强化玻璃上笔直地加工了与该加工工具的直径大致相同的直径的贯通孔的情况下的加工工具顶端面的初期劣化状态的放大照片图(放大倍数：270倍)。

图29是表示在采用图27所示的加工工具而在强化玻璃上形成贯通孔时进行了螺旋加工的情况下的加工工具顶端面的劣化状态的放大照片图(放大倍数：270倍)。

图30是表示伴随着从图29起的进一步加工的进行而在加工工具顶端面的大致整个范围内金刚石磨粒及其保持层达到了剥离状态的放大照片图(放大倍数：270倍)。

图31是表示对热量集中在加工工具顶端面为平坦面的加工工具中的加工顶端面的径向中央部进行说明的单纯化模型的图示。

图32是对在每次加工时在加工顶端面中除了径向中央之外的部分更换与强化玻璃冲撞的金刚石磨粒的情况进行说明的说明图。

图33是说明利用优选的加工工具对强化玻璃进行的加工的说明图。

图34是表示从图33起的动作变化的动作状态说明图。

图35是平面地表示一边进行超音波振动加工一边进行螺旋加工的加工工具的动作的说明图。

图36是表示实施方式的加工工具(优选的加工工具)的未使用的加工顶端面的放大照片图(放大倍数：270倍)

图37是表示实施方式的加工工具(优选的加工工具)的使用后的加工顶端面的放大照片图(放大倍数：270倍)

图38是对通过采用实施方式的加工工具来形成长孔的情况进行说明的说明图。

图39是说明紧接着图38的工序的工序的说明图。

图40是说明紧接着图39的工序的工序的说明图。

图41是说明紧接着图40的工序的工序的说明图。

图42是说明起始孔的加工的纵剖视图。

图43是说明利用其它实施方式的加工工具对强化玻璃进行的加工的说明图。

图44是表示从图43起的动作变化的动作状态说明图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。

在说明本实施方式时，以如下的顺序进行说明：作为加工对象的强化玻璃、对该强化玻璃进行加工的作为强化玻璃用加工装置的超音波振动加工装置、采用了该超音波振动加工装置的强化玻璃的加工方法、加工品质的比较。

1.强化玻璃

强化玻璃1如图1所示，其被构成为在玻璃母材(例如铝硅酸盐玻璃)2的表面侧(背面侧)设置有表面强化层(化学强化层)3。通过该表面强化层3而使强化玻璃1可谋求薄板化，同时对于弯曲应力、冲击可确保高强度。具体地说，作为强化玻璃1，从母材2的厚度δ1为0.7mm左右、表面强化层3的厚度δ2为40μm以上(目前正在开发70μm的，当然可作为加工对象)、表面压缩应力为600MPa～700MPa的强化玻璃作为对象。当然，不仅强化玻璃1，通常的玻璃也能成为超声波振动加工装置的加工对象。

2.超声波振动加工装置

(1)超声波振动加工装置4如图2所示，具备加工装置主体5。

加工装置主体5如图2所示，具有：较长尺寸的有底筒状的外罩6、保持在该外罩6内的励振装置(励振机构)7、安装在该励振装置7上的加工工具8和作为用于旋转驱动该励振装置7的旋转驱动源的电动机9。

(a)所述外罩6以使其轴心延伸方向朝上下方向且使其开口朝下侧的状态安装在升降装置(图2中只图示了一部分(安装外罩6的安装部))10上。升降装置10具有在使外罩6朝上下方向升降运动的同时还能够调整此时的升降速度的功能(参照箭头)，通过该升降装置10的功能，外罩6在加工时以规定的设定速度(进给速度)下降。

(b)所述励振装置7具有圆柱状的躯干部11、保持于该躯干部11上并产生超声波振动的圆柱状的超声波振动发生单元12。躯干部11以使其轴心朝上下方向的状态通过轴承13而被保持在所述外罩6的内周面上，通过该轴承13，躯干部11被设定为能够以其轴心为中心相对旋转且不能向轴心延伸方向(上下方向)位移。在该躯干部11的上端部形成有用于安装电动机9的驱动轴9a的圆筒状的安装筒部14，在该躯干部11的下端面形成有保持孔(图示略)。超声波振动发生单元12被保持在躯干部11下端面的保持孔内。该超声波振动发生单元12正如已知的那样，以串联连结超声波振子、振动传递部、放大部的状态构成，它们从躯干部11的保持孔的内部朝开口侧，以超声波振子、振动传递部、放大部这样的顺序配置。其中，超声波振子具有压电体和将其螺栓紧固的金属块，在压电体之间及压电体与金属块之间配置有电极(未图示出)，通过对该电极间施加直流电压的脉冲电压，使压电体产生纵向振动。当将施加的直流电压的脉冲电压的频率设定为超声波振子的共振频率，则该超声波振子通过共振现象而产生强力的超声波振动。振动传递部具有将超声波振子的振动传递给放大部的功能，放大部具有将从振动传递部传递的振动放大的功能。

(c)所述加工工具8为了通过所述超声波振动发生单元12的振动而产生振动，如图2所示，在超声波振动发生单元12的轴心上与其放大部连结。加工工具8通过与强化玻璃直接接触而对该强化玻璃进行加工，在本实施方式中，采用轴状的金刚石磨石，该轴状的加工工具8从超声波振动发生单元12朝下方延伸。该加工工具8不仅进行作为加工对象的强化玻璃的加工，而且还作为检测该强化玻璃的压力变动的传感器发挥作用。

(d)所述电动机9被安装在所述外罩6的底部6a外表面(上端面)上。在外罩6的底部6a形成有贯通外罩6内外的贯通孔15，电动机9的驱动轴9a贯通该贯通孔15而嵌合保持(固定)在所述躯干部11中的安装筒部14上。由此，电动机9的驱动力经由躯干部11、超声波振动发生单元12传递给加工工具8，加工工具8能够以其轴心为中心旋转。

(2)超声波振动加工装置4如图2、图3所示，具备用于调整所述超声波振动发生单元12的振幅及振动数的超声波振荡器(励振调整机构)16。

超声波振荡器16调整输入电信号(具体地说为电压或电流)，然后将该调整电信号输送给超声波振动发生单元12(超声波振子)。在本实施方式中，在电流恒定(例如1～2A的规定值)下调整来自电源的输入电压的振幅、振动数(频率)，将该调整后的电压信号(例如300～400V)输送给超声波振动发生单元12(超声波振子)。当然在此种情况下，也可以在电压恒定下，向超声波振子输送电流信号以代替电压信号。

(3)超声波振动加工装置4如图2、图3所示，具备作为反馈控制所述超声波振荡器16(超声波振动发生单元12)及所述电动机9的控制机构的控制单元U。

(i)向控制单元U输入来自超声波振荡器16的电压信号(电压的振幅、频率信号)、电动机9的转速信号(电压信号)，另一方面，从控制单元U分别向超声波振荡器16、电动机9输出控制信号。

(ii)控制单元U具备：用于为反馈控制设定目标值的设定部(设定机构)；基于设定部的目标值和控制变量的偏差来判断操作变量的判断部(判断机构)；和为执行来自判断部的操作变量而输出控制信号的执行控制部(执行控制机构)。

(a)关于设定部，在本实施方式中，作为用于反馈控制的目标值，对超声波振动发生单元12(超声波振子)的输入电压设定目标振幅、目标频率，它们被设定为不属于伴随强化玻璃的加工在该强化玻璃的厚度方向各部发生变化的值且不属于使该强化玻璃的品质恶化的品质恶化发生值(产生裂纹、规定以上的碎屑等的值)的范围。这是因为考虑到与强化玻璃加工相伴随的该强化玻璃内部的拉伸应力的释放等与加工相伴随的强化玻璃内部的应力变化。此外，关于电动机9的输入电流，从成为对加工来说有效果的旋转的观点来设定目标电流。

作为上述超声波振动发生单元12的输入电压的目标振幅，以最终加工工具8的振幅达到3μm～9μm的范围(不属于品质恶化发生值的范围)的规定振幅(优选为8μm)的方式进行设定，关于加工工具8的振幅低于3μm及超过9μm者，被设定为品质恶化发生值的范围。在此种情况下，之所以在加工工具8的最终的振幅中将目标振幅规定为3μm～9μm的范围，是因为基于本申请发明人得到的见解，在低于3μm时，因加工能力并不充分(因切削屑等残留而使切削阻力等增大)而在强化玻璃上产生裂纹、规定以上的碎屑等，另一方面，在超过9μm时，因不能追踪与加工相伴随的强化玻璃内部的应力变化而在强化玻璃上产生裂纹、规定以上的碎屑等的可能性增大。

作为上述超声波振动发生单元12(超声波振子)的输入电压的目标频率，以最终加工工具8的振动数达到60kHz～64kHz的范围(不属于品质恶化发生值的范围)的规定振动数(优选为63kHz)的方式进行设定，关于加工工具8的振动数低于60kHz及超过64kHz者，被设定为品质恶化发生值的范围。在此种情况下，之所以在加工工具8的最终的振动数中将目标频率规定为60kHz～64kHz，是因为基于本申请发明人的见解，在低于60kHz时，因加工能力并不充分而在强化玻璃上产生裂纹、规定以上的碎屑等，另一方面，在超过64kHz时，因不能追踪与加工相伴随的强化玻璃内部的应力变化而在强化玻璃上产生裂纹、规定以上的碎屑等的可能性增大。

作为上述电动机9的目标电流，以最终加工工具8的转速达到2000rpm～30000rpm的范围的规定转速(优选为5000rpm)的方式进行设定。在此种情况下，之所以将加工工具8的转速规定为2000rpm～30000rpm的范围，是因为在低于2000rpm时，对强化玻璃的加工效果并不充分，另一方面，如果超过30000rpm，则产生相对于加工面的滑移现象(加工阻力下降)，使加工效果下降，而且在耐久性方面也产生问题。

再者，在图3中，符号18为用于向设定部输入设定值的设定值输入部。

(b)在判断部中，对于加工工具8的振幅，从来自超声波振荡器16的电压(返回电压：return voltage)的振幅与设定部的目标振幅的偏差来判断操作变量；对于加工工具8的振动数，从来自超声波振荡器16的电压(返回电压)的频率与设定部的目标频率的偏差来判断操作变量。此外，对于加工工具8的转速，从来自电动机9的电流信号与设定部的目标电流的偏差来判断操作变量。

(c)执行控制部将来自所述判断部的各操作变量作为控制信号向超声波振荡器16及电动机9输出。由此，通过调整来自超声波振荡器16的输出电压(振幅、频率)，以达到规定的上下振幅且规定振动数的方式反馈控制加工工具8，关于电动机9，也对其转速进行反馈控制，从而可将加工工具8维持在规定转速。

(iii)控制单元U被设定成以采样周期(响应速度)为0.3msec以下即0.3msec～0.2msec的范围内的规定采样周期(优选为0.2msec)的方式进行反馈控制。之所以设定为0.3msec～0.2msec的范围内的规定采样周期，是因为基于本申请发明人得到的见解，如果超过0.3msec，则不能追踪强化玻璃加工中的微细的应力变化，在强化玻璃上产生裂纹、规定以上的碎屑等的可能性增大。此外，之所以设定0.2msec作为下限，是因为它是目前能够得到的最下限，在现实中不能以低于该值的采样周期进行反馈控制。今后，如果开发了低于0.2msec的值的采样周期，则是更为优选的。

因此，在控制单元U中，为了谋求反馈控制的采样周期的高速化，与以往相比，正在谋求模/数转换功能及CPU的运算处理能力的高速化。由此，具体地说，在将加工工具8的振动数(频率)规定为80kHz、将采样周期规定为0.2msec的情况下，能够直至与负荷变动相适应地在最佳环境产生振荡，将施加给强化玻璃的振动冲击抑制在16次。此外，在30mm/分钟的加工工具8的进给速度下，在按0.2msec的采样周期使振荡环境最佳化的情况下，加工每前进0.1μm就进行反馈控制，从而能够对加工中的微细状态变化(应力变化)进行应对(追踪)。

与此相对照，在加工工具8的振动数(频率)为80kHz时，能够以0.0000125秒(0.0125ms)对强化玻璃施加一次振动冲击，但在其下将采样周期(振荡响应速度)规定为10msec的情况下(以往的控制单元的情况下)，直至与负荷变动相适应地在最佳环境产生振荡，将向强化玻璃施加800次的振动冲击。此外，在30mm/分钟的加工工具8的进给速度下，在按10msec的采样周期使振荡环境最佳化的情况下，加工的前进为5μm。这样的5μm相对于几十μm的表面强化层为相对过大的值，通过该每5μm的响应，不能追踪强化玻璃的状态变化。其结果是，必须在对强化玻璃施加应力的同时进行加工，从而在强化玻璃上产生裂纹等。

(iv)控制的目标值等

上述控制的目标值等得到本申请发明人进行的下述加工实验1～3的支持。在此种情况下，在下述共同实验条件下对强化玻璃进行加工实验1～3，基于下述共同的评价基准对其进行评价。

(a)共同实验条件

作为加工对象的强化玻璃

母材材质：铝硅酸盐玻璃

母材厚度δ1：0.70mm

表面强化层的厚度δ2：40μm(0.04mm)

表面强化层的压缩残留应力：600MPa～700MPa

加工工具8

加工进给速度：60mm/分钟

转速：5000rpm

轴状的加工工具直径：1.5mm

加工工具8的粒度：#600号

(b)共同的评价基准

×：强化玻璃开裂

△：碎屑为100～150μm(为能够加工但品质差的状态)

○：碎屑为30μm以下(为加工、品质均良好的状态)

(c)加工实验1

(c-1)为了得到加工工具8相对于1块强化玻璃的良好振动数，在加工工具8的目标振幅固定在8μm、反馈的采样周期(响应速度)固定在0.2msec的条件下，进行通过调整电压而使加工工具8的目标振动数(目标频率)变化的实验。

(c-2)加工实验1的结果是得到了图4所示的内容。根据该图4所示的内容，判明了：加工工具8的目标振动数优选为60kHz～64kHz(特别优选为63kHz)(低于60kHz、超64kHz者处于品质恶化发生值的范围)。

(d)加工实验2

(d-1)为得到加工工具8相对于1块强化玻璃的良好目标振幅，在加工工具8的目标频率固定在63kHz、反馈的采样周期(响应速度)固定在0.2msec的条件下，进行通过调整电压而使加工工具8的目标振幅变化的实验。

(d-2)加工实验2的结果是得到了图5所示的内容。根据该图5所示的内容，判明了：加工工具8的振幅优选为3μm～9μm(特别优选为8μm)(低于3μm、超过9μm者处于品质恶化发生值的范围)。

(e)加工实验3

(e-1)对于加工中发生微细的状态变化的强化玻璃，着眼于其加工的反馈控制的采样周期是重要的这一点，在加工工具8的目标振幅固定在8μm、加工工具8的目标频率固定在63kHz的条件下，进行使反馈控制的采样周期(响应速度)变化的实验。

(e-2)加工实验3的结果是得到了图6所示的内容。根据该图6所示的内容，判明了：反馈控制的采样周期优选为0.3msec以下(特别优选为0.2msec)。再者，下限值(0.2msec)为目前开发的极限值。

(e-3)图7示出了反馈控制的采样周期(响应速度)和加工成功率之间的关系。根据该图7，示出了响应速度越小，加工成功率越高，特别是在0.5ms以下时，加工成功率以急剧上升的态势得以提高。再者，加工成功的评价与上述的评价(○)相同，在图6中，对于加工成功率为87％以上者，评价为“○”。

3.接着，与上述控制单元U的控制内容一起说明实施方式的强化玻璃的加工方法的一个例子。

(1)首先，如图8所示，准备具有表面强化层3的强化玻璃(具体地说，母材厚度为0.7mm、表面强化层的厚度为40μm以上、表面压缩应力为600MPa以上的强化玻璃)1作为大板基板。为了制作便携式终端、标牌等的保护用玻璃，从大板基板上切割出具有规定形状的玻璃。在本实施方式中，为提高生产效率，准备通过粘接剂20(粘接层为80μm～100μm)将多块(例如12块)大板基板(强化玻璃1)以层叠状态粘接而成的层叠体(层叠玻璃组)1A。在此种情况下，作为粘接剂20，优选的是UV固化粘接剂等通过紫外线固化且通过热水就能将其溶化的粘接剂。这是因为，需要使粘接剂迅速固化，然后最终将切割出的各强化玻璃剥离。在此种情况下，关于构成层叠体1A的最外表面(表面、背面)的玻璃1n，也可以不采用强化玻璃而采用成本廉价的普通玻璃。这是因为，层叠体1A的最外表面有特别容易产生碎屑的倾向。此外，关于母材厚度为0.5mm的大板基板(强化玻璃1)，也可以准备将16块该大板基板粘接而成的层叠体1A。

(2)接着，如图9所示，将上述层叠体1A布置在厚板状的固定台21上。该固定台21在上表面形成有多个槽(图示略)，而与该各槽相连的连通孔22经由固定台21的内部从其侧面开口。在该各连通孔22上连接未图示出来的吸引装置(图示略)，经由固定台21上表面的槽、连通孔22吸引固定台21上方侧的空气。由此，被布置在固定台21上的层叠体1A基于该吸引作用而被固定在固定台21上。

(3)接着，如图10所示，通过采用上述超声波振动加工装置4，从上述层叠体1A上切出多块尺寸如便携式终端用保护玻璃的玻璃(层叠块1a)，同时如图11所示，为了在该各层叠块1a上形成长孔23、方孔24而进行磨削加工。然后，当从层叠体1A上切割层叠块1a等操作结束，就将层叠体1A中的层叠块1a以外的东西除去，如图12所示，对各层叠块1a的外周、长孔23、方孔24进行精磨削加工。此时，各层叠块1a基于吸引作用而被固定在固定台21上的状态得以维持。再有，在图12中，为方便起见，固定台21以被缩小的状态示出，形成于层叠块1a上的长孔23、方孔24被予以省略。

在采用了该超声波振动加工装置4的上述层叠块的切割加工、磨削加工等中，以分别接近于目标振幅及目标振动数的方式反馈控制加工工具8的振幅及振动数，作为此时的目标振幅及目标振动数，为了即使加工中的强化玻璃有微细的应力变化，也基本上能防止强化玻璃产生裂纹、碎屑等，采用伴随着强化玻璃的加工而在该强化玻璃的厚度方向各部发生变化的品质恶化发生值(强化玻璃的裂纹、规定以上的碎屑的发生基准)的范围以外的值。

具体地说，将加工工具8的目标振幅规定为3μm～9μm的范围内的优选的振幅，例如8μm，同时将加工工具8的目标振动数设定在60kHz～64kHz的范围内的优选的振动数，例如63kHz。使加工工具8的目标振幅在3μm～9μm的范围内的理由、使加工工具8的目标振动数在60kHz～64kHz的范围内的理由如上所述。而且，作为此时的反馈控制中的采样周期，可采用0.3msec以下的0.2msec。这是为了尽快捕捉在强化玻璃的内部发生的应力变化，减小施加给强化玻璃的应力，从而确实防止强化玻璃裂纹的发生等。

此外，在此种情况下，加工工具8以其转速为2000rpm～30000rpm的范围内的规定转速5000rpm旋转。这是因为，这样可以充分发挥超声波振动加工的效果，同时得到由加工工具8旋转所带来的优选的效果。关于其它的加工条件，可采用一般的条件。

(4)此后，将经过抛光加工而结束加工的层叠块1a在经过氢氟酸等用于玻璃端面强化的化学处理后浸渍于热水中，从而使各强化玻璃1剥离。由此，作为制品(便携式终端用保护玻璃等)，得到被加工的强化玻璃。

实施例

4.对采用本申请方法(上述加工装置)制作的试验用玻璃的品质和采用以往的方法制作的比较例的试验用玻璃的品质进行了比较评价。

(1)采用本申请方法制作的试验用玻璃的情况

(i)试验用玻璃的制作

作为试验用玻璃，试制了图13所示的便携式终端用保护玻璃1P。

(ii)根据本申请方法得到的试验用玻璃的具体制作方法及制作条件

试验用玻璃的制作方法与上述的强化玻璃的加工方法同样。也就是说，将具有表面强化层的强化玻璃(具体地说，母材材质：铝硅酸盐玻璃、母材厚度为0.7mm、表面强化层为40μm、表面压缩应力为600MPa)作为大板基板，将12块该大板基板采用UV固化粘接剂等形成层叠固定状态，从而准备出层叠玻璃组，然后从其上切出尺寸如便携式终端用保护玻璃的小块(层叠块1a)，对该切出的小块进行长孔23、方孔24的磨削加工(一次加工)，从而制作出一次加工品(层叠体)。接着，对一次加工品中的外周、长孔23、方孔24进行倒角精加工(二次加工)，从而制作出二次加工品(层叠体)。接着，对二次加工品进行抛光加工，然后将结束加工的层叠块1a的各玻璃板浸渍在热水中进行剥离，从而得到试验用(评价用)玻璃。

在此种情况下，在一次加工、二次加工中，采用上述超声波振动加工装置4，其一次加工、二次加工中的加工条件被设定为如下。

一次加工条件

加工工具8

种类：轴状的金刚石磨石(粒度：#320号)

直径：1.5mm

进给速度：60mm/分钟

振幅：8μm

振动数：63kHz

反馈控制的采样周期(响应速度)：0.2msec

转速：5000rpm

二次加工条件

加工工具8

种类：轴状的金刚石磨石(粒度：#600号)

直径：1.5mm

进给速度：60mm/分钟

振幅：5μm

振动数：63kHz

反馈控制的采样周期(响应速度)：0.2msec

转速：5000rpm

(iii)根据本申请方法得到的试验用玻璃的评价方法及评价结果

确认了图13所示的试验用玻璃的各部A～E中的一次加工后、二次加工后、抛光加工后的加工状态。

据此，正如由图14～图18所示的放大照片图(270倍)所表明的那样，试验用玻璃的各部A～E在任何加工阶段(一次加工后、二次加工后、抛光加工后)的状态下都显示出良好的加工状态。

(2)采用以往的方法制作的试验用玻璃的情况

(i)试验用玻璃的制作

与根据本申请方法得到的试验用玻璃的情况同样，作为试验用玻璃，试制了图13所示的便携式终端用保护玻璃。

(ii)根据以往方法得到的试验用玻璃的具体制作方法及制作条件

与上述的本申请方法同样，准备以层叠状态粘接12块大板基板(具有表面强化层的强化玻璃)而成的层叠体，对该层叠体想要在下述一次加工条件下对其进行一次加工(层叠块1a的切割，长孔23、方孔24的加工)。可是，在层叠块1a的切割后，在一次加工中的长孔23的加工初期，早早地产生了多条裂纹。因此，对于比较例的试验用玻璃的孔加工相关的部分(D部、E部(参照图13))，放弃了包含一次加工中的方孔24的加工在内的以后进行的加工。此外，关于比较例的试验用玻璃的外周面相关的部分(A部～C部(参照图13))中的B部、C部，进行了二次加工、抛光加工，但关于A部因产生了裂纹而放弃了以后的加工。

一次加工条件

加工工具8

种类：轴状的金刚石磨石(粒度：#320号)

直径：1.5mm

进给速度：60mm/分钟

振幅：8μm

振动数：50kHz

反馈控制的采样周期(响应速度)：10msec

转速：5000rpm

(iii)比较例的试验用玻璃的评价方法及评价结果

对于比较例的试验用玻璃的各部A～D(参照图13)，确认了一次加工后的加工状态，结果为图19～图21(270倍)、图22(90倍)所示的放大照片所示的结果。也就是说，在比较例的试验用玻璃的各部A～C中，产生了裂纹或规定以上的碎屑，在D部发生了多条大的裂纹，成为作为制品不能成立的品质。在图22中，中央的大孔为形成长孔23之前的加工初期的孔。

5.超声波振动加工装置中所用的优选的加工工具及其使用方法

(1)虽然至此已说明的加工工具8是顶端面8c为平坦面的轴状的金刚石磨石，但是从耐久性等的观点来看，作为加工工具8，如图23～图26所示，优选为在顶端面8c具有凹处30的轴状的金刚石磨石。

其原因在于，作为加工工具8，在采用其顶端面平坦的加工工具的情况下，从其径向中央部起温度变高，从该加工工具顶端面的径向中央部朝向径向外方侧，金刚石磨粒及其保持层逐渐炭化，从而该金刚石磨粒及保持层的剥离(脱离)现象有可能发展，因此，想要解决该问题点从而提高耐久性。

(2)图27～图30是具体地表示上述状况(顶端面为平坦面的加工工具的问题点)的放大照片(放大倍数：270倍)。图27是从加工顶端面为平坦面且处于未使用状态的加工工具的加工顶端面侧拍摄该加工工具而得到的放大照片图。在该图27中，加工工具的径向中央部相对于周围变白，其原因在于，光的反射产生了影响。图28是表示使图27所示的加工工具(加工工具顶端面为平坦面的加工工具)一边进行励振和旋转(进行超声波振动加工)、一边使该加工工具笔直下降、从而在强化玻璃1上形成有与该加工工具的直径大致相同的直径的贯通孔的情况下的加工工具顶端面8c的初期劣化状态的放大照片图。在该图28中，在加工工具顶端面8c的径向中央部，产生金刚石磨粒及其保持层的剥离，能够确认从该部分露出母材的状态(参照在加工工具顶端面的径向中央部拍出来发白并且看起来如同心状的多个痕纹那样的部分)。图29是表示采用图27所示的加工工具而在强化玻璃上形成贯通孔时进行了螺旋加工(在形成比加工工具的直径稍大的贯通孔时，使该加工工具8一边内切于该贯通孔的预定内周线一边移动的同时使其下降的加工)的情况下的加工工具顶端面的劣化状态的放大照片图。在该图29中，采用将以加工工具顶端面8c的径向中央部为中心但逐渐从该径向中央部偏心的位置作为中心的圆来表示金刚石磨粒及其保持层的炭化、剥离正在扩展的状态(参照图29中白的圆内)，越靠近加工工具顶端面8c的径向中央部，金刚石磨粒及其保持层的炭化、剥离的进展越显著。图30表示从图29的状态进一步进行了加工的情况下的加工工具顶端面8c的劣化状态的放大照片图。在该图30中，表示在大致整个加工工具顶端面8c上金刚石磨粒及其保持层已达到了剥离的状态。

也正如这样的图27～图30、特别是图28、图29所示，能够把握如下内容：在顶端面8c为平坦面的加工工具8中，温度以其顶端面8c的径向中央部(金刚石磨粒)为中心上升，从此处开始朝向顶端面8c的径向外方，金刚石磨粒及其保持层的炭化、剥离进行开来。

(3)本申请发明人对于这样的现象在当前是如下考虑的。

(i)在加工工具顶端面8c保持有无数的金刚石磨粒，但该各金刚石磨粒的从加工工具顶端面8c突出的突出量虽有微小量，但是微不足道的。此外，关于伴随着强化玻璃1的加工而产生的各金刚石磨粒的磨耗量，当考虑到伴随着励振而产生的与强化玻璃1之间的冲撞及基于加工工具旋转而产生的摩擦，则认为：越是加工工具顶端面8c的径向外方侧该磨耗量越多，在加工工具顶端面8c的径向中央(中心)最少。其原因在于，据认为：在加工工具顶端面8c的径向外方侧，除了基于励振工具励振而产生的与强化玻璃1之间的冲撞力之外，加工工具8的旋转力(越是径向外方侧有越快的圆周速度)作为摩擦力作用于强化玻璃1，此处的金刚石磨粒的磨耗量变多；另一方面，据认为：在加工工具顶端面8c的径向中央，加工工具8的旋转力几乎不会作为摩擦力起作用，(在加工工具8的轴心处，圆周速度为0)，在此处的金刚石磨粒上仅作用有基于励振工具8的励振而产生的与强化玻璃1之间的冲撞力，此处的金刚石磨粒的磨耗量较少。

(ii)基于这样的假设，如图31(概念图)所示，将加工工具顶端面8c的径向中央(中心)R0、与该径向中央R0分别只离开半径R1、R2的位置的金刚石磨粒设为Pr0、Pr1、Pr2，其中，想出在某一时刻自加工工具顶端面8c突出的突出量最大的金刚石磨粒为Pr0、Pr2的单纯化模型。这样的话，当在该状态下加工工具8基于励振而重新与强化玻璃1冲撞(假设第n次加工)，金刚石磨粒Pr0的磨耗量为最少的h0，而金刚石磨粒Pr2的磨耗量为比h0多的h2，在加工工具顶端面8c的径向外方侧的金刚石磨粒Pr1、Pr2中的自加工工具顶端面8c最突出的金刚石磨粒在该时刻(刚刚进行第n次加工之后)从Pr2更换为新的金刚石磨粒Pr1，在加工工具顶端面8c上最突出的金刚石磨粒成为Pr0、Pr1。因此，在下一次加工时(第n+1次加工时)，加工工具8借助加工工具顶端面8c的径向中央的金刚石磨粒Pr0和加工工具顶端面8c的径向外方侧的新的金刚石磨粒Pr1来与强化玻璃1冲撞，这样，与强化玻璃1冲撞的金刚石磨粒未在加工工具顶端面8c的径向中央更换，而在加工工具顶端面8c的径向外方侧在每次冲撞时更换。

(iii)可以说这样的情况在以加工工具顶端面8c的径向中心(中央)为中心的各直径的同一圆周上也是相同的。即，也如图32所示的概念图所示那样，在比加工工具顶端面8c的径向中央更靠径向外方侧的各直径的同一圆周上，即使与强化玻璃1冲撞的金刚石磨粒在某一时刻(刚要进行第n次加工之前)为Pr1、Pr2、Pr3，也会在下一次冲撞时(第n+1次加工)，别的金刚石磨粒Pr1’、Pr2’、Pr3’成为冲撞对象(最大突出量的金刚石磨粒)，相同的金刚石磨粒在每次冲撞时与强化玻璃1冲撞的频率较低。另一方面，在加工工具顶端面8c的径向中央，不会在每次冲撞时更换金刚石磨粒Pr0，该金刚石磨粒Pr0和强化玻璃1之间的冲撞频率显著较高。

(iv)因此，本申请发明人认为：冲撞时的大的发生热量集中于加工工具顶端面8c的径向中央的金刚石磨粒Pr0，以此为中心而开始金刚石磨粒等的炭化，该炭化逐渐向加工工具顶端面8c的径向外方侧扩展。

(v)本申请发明人基于这样的研究，想到：为了使加工工具顶端面8c的径向中央部的金刚石磨粒和强化玻璃1之间的冲撞消失而防止热量集中于该径向中央部的金刚石磨粒等，在加工工具顶端面8c的径向中央部形成凹处30，从而完成了本发明。以下，对从这样的耐久性的观点考虑而施加了改良的加工工具8具体地进行说明。

再有，在该情况下，对于形成在加工工具顶端面8c的径向中央部的凹处30的内径、深度等，只要在确保加工的同时使金刚石磨粒和强化玻璃1之间的冲撞频率下降，就没有特别限定。

(4)如图23所示，上述加工工具8的从基端部(与上述的超声波振动发生单元12的放大部连结的部分)到全长的一半左右的长度的区域为大径部8a，从该大径部8a到加工工具8的顶端的区域为相比于该大径部8a被缩径的小径部8b。该小径部8b中的距加工工具8的顶端大致一半左右的长度的区域(顶端部)为金刚石电沉积部8b-1，为了使该金刚石电沉积部8b-1的外表面为保持有金刚石磨粒的金刚石磨粒保持面，在该金刚石电沉积部8b-1的周面及顶端面(加工工具顶端面8c)利用保持层(镀层：图示略)来保持有金刚石磨粒(具体地说，利用保持层保持(附着)于母材上)。作为该金刚石磨粒，采用粒度为#600、#1000等各种金刚石磨粒，这些金刚石磨粒可以根据加工对象来适当地灵活运用。

如图24～图26所示，在该加工工具8的顶端面8c形成有凹处30。该凹处30被形成为具有与金刚石电沉积部8b-1的轴心相同的轴心的圆孔，该凹处(圆孔)30的周围由凹处划分周壁部31来划分。具体地说，该凹处30的直径被设定为金刚石电沉积部8b-1的直径D的1/3D～1/2D左右，该凹处30的深度被设定为凹处30的直径左右～凹处30的直径的1.5倍左右的长度。在该加工工具8中，在凹处30的内表面也保持有所述金刚石磨粒。

如图24～图26所示，在所述凹处划分周壁部31形成有狭缝32作为使凹处30的内外连通的连通孔。该狭缝32以对置的状态设置有一对，该各狭缝32从加工工具顶端面8c向加工工具8的轴心延伸方向内方侧延伸。在本实施方式中，该狭缝32的延伸方向长度被设定为比凹处30的深度短(例如比凹处30的深度的一半稍长)，该狭缝32的宽度被设定为比狭缝32的延伸方向长度短。

所述加工工具8连结于超声波振动加工装置4中的超声波振动发生单元12的放大部来使用，但在该超声波振动加工装置4中不仅设置有使外罩6沿上下方向升降运动的升降装置10(参照图2)，而且设置有使包含升降装置10的外罩6沿前后左右移动的移动装置(图示略)。该移动装置的移动基于设定内容由控制单元U(参照图3)控制。

此外，如图33、图34所示，在该超声波振动加工装置4中设置有用于注入磨削液的注液装置33。注液装置33具有向加工工具8对强化玻璃1进行加工的加工位置附近注入磨削液的功能，由此，来自注液装置33的磨削液在谋求强化玻璃1、加工工具8的冷却的同时，将在加工中的孔34内产生的切削屑向外部强制地排出。

(5)接着，以所述加工工具8的使用方法为中心对采用具有该加工工具8的超声波振动加工装置4而在强化玻璃1形成贯通孔的情况进行说明。

(i)首先，对如下情况进行说明：在利用粘接剂将多块强化玻璃1以层叠状态粘接而成的层叠体(以下，为方便起见，对于层叠体也称为强化玻璃1)形成笔直地延伸的贯通孔。

(a)在该情况下，如图35所示，加工工具8根据要在强化玻璃1上形成的贯通孔35的直径来进行选择，作为加工工具8，选择其直径比要形成于强化玻璃1上的贯通孔35的直径稍小者。

然后，在形成该贯通孔35时，如图35所示，在强化玻璃1上确定要形成贯通孔35的位置之后，在该强化玻璃1上设定该贯通孔35的预定内周线35a(为了加工而被控制单元U等设定的设定内容)，进行使加工工具8一边内切于该贯通孔35的预定内周线35a一边移动的同时使其下降的螺旋加工。当然在该移动时，进行超声波振动加工，此时的加工工具8的旋转方向在其移动侧为朝向要在强化玻璃1上形成的贯通孔35的预定内周线35a那样的旋转方向(所谓的下切加工)。因此，加工工具8的顶端面8c(金刚石磨粒)通过一边进行励振和旋转一边移动的同时下降而对贯通孔35的预定内周线35a内整体进行磨削，在强化玻璃1中，在贯通孔35的预定内周线35a内逐渐挖出孔34。此外，与此相伴，加工工具8的侧部对加工中的孔34的内周面进行下切加工(磨削)。通过利用这样的加工工具8进行的加工，加工工具1贯通强化玻璃1，而在强化玻璃1上形成贯通孔35。

(b)在这样的加工中，基于励振(超声波振动加工)，加工工具顶端面8c(金刚石磨粒)与强化玻璃1冲撞，但如图24～图26所示，在加工工具顶端面8c中的径向中央部形成有凹处30。因此，可防止加工工具顶端面8c的径向中央部基于加工工具8的励振而与强化玻璃1冲撞，可防止基于与强化玻璃1之间的冲撞而产生的热量集中地产生在加工工具顶端面8c的径向中央部(金刚石磨粒)。其结果，可抑制加工工具8的金刚石磨粒及其保持层在加工工具顶端面8c的径向中央部炭化、剥离(脱离)，当然也可抑制加工工具8的金刚石磨粒及其保持层从加工工具顶端面8c的径向中央部向径向外方侧炭化、剥离(脱离)。

(c)此外，在上述加工中，根据要在强化玻璃1上形成的贯通孔35的预定内周线35a的直径和加工工具8的直径之间的关系，在加工中的孔34和加工工具8之间，在加工工具8的移动方向后方形成用于切削屑排出的排出空间36。因此，如图35所示，在加工工具8的侧部对加工中的孔34的内周面进行下切加工时产生的切削屑37可顺畅地向加工工具8的移动方向后方的排出空间36排出，在加工中的孔34内周面等中，能够抑制因切削屑37的卷入等而产生碎屑。

(d)并且，在上述加工中，伴随着该加工，如图33、图34所示，切削屑37进入加工工具8的凹处30内。该切削屑37有可能与加工面等冲撞而使加工面受到损伤，需要将凹处30内的切削屑37迅速地排出。因此，在凹处划分周壁部31形成有一对狭缝32，利用基于加工工具8的旋转所产生的离心力、以及在始终供给有磨削液的加工中的孔34内基于加工工具8进行超声波振动而产生的磨削液中的气蚀(基于磨削液中的气泡的破裂而产生的振动)，使凹处30内的切削屑37从各狭缝32向加工中的孔34内排出。然后，从该狭缝32排出到加工中的孔34内的切削屑7基于磨削液的流动、加工工具8在加工中的孔34内进行超声波振动而产生的泵作用，有效地向外部排出。

由此，在贯通孔35的形成中，能够将因在加工中的孔34内残存切削屑37而产生碎屑等防患于未然。

(e)在上述实施方式中，采用螺旋加工在强化玻璃1上形成了贯通孔35，但也可以不采用螺旋加工而一边使加工工具8进行超声波振动一边使其笔直地下降，从而在强化玻璃1上形成贯通孔。在该情况下，对于强化玻璃1与加工工具8的凹处30底部冲撞为止的加工，与进行螺旋加工的情况同样，在加工工具顶端面8c的热量集中方面不会产生问题，但对于强化玻璃1与凹处30底部发生了冲撞以后的加工，热量集中的可能性增大，在这一点上，比进行螺旋加工的情况更差。因此，在不采用螺旋加工的情况下，作为加工对象的强化玻璃1，优选其壁厚比凹处30的深度短者。

(f)图36是表示从在顶端面的径向中央部形成有凹处的处于未使用状态的实施方式的加工工具8的顶端面侧拍摄该加工工具8而得到的照片图(放大倍数：270倍)。在图36中，在加工工具的顶端面的径向中央部，圆环状的黑色部和该圆环状的黑色部内侧的黑白图案部表示凹处内，圆环状的黑色部的外侧表示凹处以外的顶端面8c。

图37是表示在采用上述图36的加工工具8来对具有各种表面强化层的强化玻璃加工了100个以上孔的情况下的加工工具顶端面8c的状态的照片图(放大倍数：270倍)。此处的加工内容在将其采用顶端面为平坦面的加工工具来进行时会产生金刚石磨粒及其保持层的剥离。根据该图37，确认了：在加工工具顶端面8c，几乎未看到金刚石磨粒及其保持层的剥离，与顶端面为平坦面的加工工具8相比，在顶端面形成了凹处30的加工工具8更具有耐久性。

(ii)接着，对在强化玻璃1上形成长孔的情况进行说明。

(a)在强化玻璃1上形成长孔时，如图38、图42所示，在将强化玻璃1保持在固定台21上之后，首先，形成起始孔38。在该起始孔38的形成中，与形成上述的贯通孔35的情况同样，在强化玻璃1上设定了起始孔38的预定内周线38a之后，一边使加工工具8进行励振(超声波振动加工)和旋转，一边用该加工工具8进行螺旋加工(在使加工工具8一边内切于起始孔38的预定内周线38a一边移动的同时使其下降的加工)。在该情况下，起始孔38的预定内周线38a被设定为被包含于要在强化玻璃1上形成的长孔的预定内周线内的大小。

(b)当形成起始孔38，则维持使加工工具8贯通起始孔38的状态，(参照图42)，将该状态作为以后的加工工具8的加工开始状态，如图39、图40所示，进行如下加工：将加工工具8的侧面用作磨削面，并且一边使加工工具8内切于长孔39的预定内周线39a一边移动。此时，加工工具8的旋转方向在加工工具8的移动侧为朝向长孔39及起始孔38的各预定内周线38a、39a那样的旋转方向，以长孔39的预定内周线为加工界限来对强化玻璃1进行下切加工。由此，能够顺畅地将伴随着该加工而产生的切削屑向加工工具8的移动方向后方的排出空间36排出，能够在抑制基于切削屑的卷入等而产生碎屑的同时进行长孔39的加工。

再有，在图42中，符号42是形成于固定台21上的槽，由于该槽42，加工工具8的顶端部在为了形成长孔39而移动的期间不对固定台21产生干扰。

(c)基本上来说，用上述加工形成了长孔39，但在本实施方式中，还将加工工具8的侧面用作磨削面，如图41所示，进行精加工(在图41中，假想线为精加工后的长孔39的内周面)。结束了该精加工的长孔为最终长孔39F。

图43、图44是表示其他实施方式的图示。在该其他实施方式中，在加工工具8内部形成有用于供给磨削液的磨削液供给通路41，该磨削液供给通路41向凹处30内开口。能够从外部向该磨削液供给通路41供给磨削液，该磨削液经由磨削液供给通路41向凹处30内导入。

因此，利用磨削液将因强化玻璃1的加工而进入到加工工具顶端面8c的凹处30内的切削屑37经由狭缝32等连续地向加工中的孔34挤出，该挤出的切削屑37与磨削液一起被从加工中的孔34向外部积极地排出(参照图43、图44的箭头)。当然，此时也与所述实施方式同样利用基于加工工具8的旋转的离心力、加工中的孔34内的基于加工工具8的超声波振动的磨削液中的气蚀，将凹处30内的切削屑37经由狭缝32向加工中的孔34积极地排出，该加工中的孔34内的基于加工工具8的超声波振动的上述排出作用(泵作用)作用于被排出到上述加工中的孔34的切削屑37。因此，能够将切削屑37从加工中的孔34内有效地排出，能够抑制基于切削屑37的残存而使强化玻璃1的加工产生问题。此外，磨削液供给通路41形成在加工工具8的内部，因此，不需要将磨削液从外部供给的注液装置等，能够简化与磨削液的供给相关的结构。

以上对实施方式进行了说明，但在本发明中包含如下方案。

(1)在技术方案6、14、24的构成下，将目标振幅设定在3μm～9μm的范围的规定振幅，并且将目标振动数设为60kHz～64kHz的范围的规定振动数。由此，基于本申请发明人所发现的见解，作为加工工具的具体的振幅及振动数，能够提供从强化玻璃的加工精度的观点来看为优选的振幅及振动数。

在该情况下，之所以将目标振幅设为3μm～9μm，是因为在低于3μm时，加工能力并不充分(由于切削屑等残留而增大切削阻力等)，因此，在强化玻璃上产生裂纹、规定以上的碎屑等，而在超过了9μm的情况下，无法追踪与加工相伴随的强化玻璃内部的应力变化，因此，在强化玻璃产生裂纹、规定以上的碎屑等的可能性增大。此外，之所以将目标振动数设为60kHz～64kHz，是因为与目标振幅的情况同样，在低于60kHz时，加工能力并不充分，因此，在强化玻璃上产生裂纹等，而在超过了64kHz的情况下，无法追踪与加工相伴随的强化玻璃内部的应力变化，在强化玻璃上产生裂纹等的可能性增大。

(2)在技术方案6、14、24的构成下，将加工工具的转速设为2000rmp～30000rmp的范围内的规定转速。由此，基于本申请发明人的见解，在上述的励振条件下，能够使加工工具的转速从对具有强度高的表面强化层的强化玻璃进行加工的观点来看为优选的转速。

在该情况下，之所以将加工工具的转速规定为2000rmp～30000rmp的范围内的规定转速，是因为在低于2000rmp时，对强化玻璃的加工的效果不充分，另一方面，如果超过30000rmp，则产生相对于加工面的滑移现象(加工阻力下降)，使加工的效果下降，而且在耐久性方面产生问题。

(3)在技术方案6、14、24的构成下，具有表面强化层的强化玻璃包含将该强化玻璃层叠多块而构成的层叠玻璃组。由此，能够切取层叠玻璃组而一下子获得多块层叠玻璃，能够提高生产效率。

符号说明

1    强化玻璃

3    表面强化层

4    超声波振动加工装置

7    励振装置(励振机构)

8    加工工具

8b-1 金刚石电沉积部

8c   加工工具顶端面

16   超声波振荡器(励振调整机构)

30   凹处

31   凹处划分调整部

32   狭缝

33   注液装置

35   贯通孔

35a  贯通孔的预定内周线

38   起始孔

38a  起始孔的预定内周线

39   长孔

39a  长孔的预定内周线

41   磨削液供给通路

U    控制单元(控制机构)