噴丸加工用噴嘴以及具備該噴嘴的噴丸加工裝置的制作方法

專利名稱：噴丸加工用噴嘴以及具備該噴嘴的噴丸加工裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于通過將噴丸介質向被加工物噴射來進行噴丸加工的噴嘴以及具備該噴嘴的噴丸加工裝置。
背景技術：
以前，噴丸加工被使用在去飛邊、除銹、表面粗糙度的調整、薄膜層除去、以及蝕刻等微細加工等中。噴丸加工被大致區分為干式的噴丸加工，該干式的噴丸加工利用壓縮空氣、旋轉葉片的離心力而向被加工物 噴射(投射)硬丸、硬粒、鋼絲切丸、以及陶瓷類粒子、植物類粒子、以及樹脂類粒子等各種粒子(以下，記作“磨粒”)作為噴丸介質；以及濕式的噴丸加工，該濕式的噴丸加工將磨粒分散于水等液體的淤漿(slurry)作為噴丸介質而與壓縮空氣一起向被加工物進行噴射。在本說明書中，稱作“磨粒”時意味著在干式的噴丸加工中所使用的硬丸、硬粒、鋼絲切丸、以及陶瓷類粒子、植物類粒子、樹脂類粒子等各種粒子、以及在濕式的噴丸加工中所使用的在淤漿中分散于液體的硬丸、硬粒、鋼絲切丸、以及陶瓷類粒子、植物類粒子、樹脂類粒子等各種粒子這兩者，僅指在干式的噴丸加工中所使用的磨粒的情況稱作“噴射材料”。另外，稱作“噴丸介質”時包含在干式的噴丸加工中所使用的“噴射材料”、與在濕式的噴丸加エ中所使用的“淤漿”兩者。干式的噴丸加エ與濕式的噴丸加工相比雖具有較大的加工能力，但在加工后的被加工物的表面牢固地附著有磨粒、由噴丸加工產生的切削粉，因此需要例如使用超聲波的水洗。另ー方面，濕式的噴丸加工與干式的噴丸加工相比雖然加工能力低，但由于與被加工物碰撞的磨粒因淤漿而流動，因此在被加工物附著的磨粒較少或附著力較弱而容易清洗。作為用于進行濕式的噴丸加工的噴嘴，例如在日本特開平06-126628號公報公開有該噴嘴的結構。在該公報中，噴嘴具備淤漿存積室和供壓縮空氣流動的管體，該淤漿存積室與供壓縮空氣流動的管體由小孔而連通。淤漿由泵而壓送至所述淤漿存積室。另ー方面，當在所述管體流入壓縮空氣時，在所述淤漿存積室側的所述小孔附近產生負壓，由此產生從所述淤漿存積室向所述管體的氣流。由此，向所述淤漿存積室的內部壓送的淤漿，向所述管體內流入并與壓縮空氣混合，之后與壓縮空氣一起向噴嘴外部噴射。日本特開2001-300363號公報也相同地，利用在設置于混合室附近的小孔附近產生的負壓來對淤漿與壓縮空氣進行混合。決定噴丸加エ的效率的因素為淤漿的噴射量、噴射速度、淤漿的濃度，磨粒的粒子徑等。為了提高噴丸加工的效率，減小淤漿的流動阻カ并增大淤漿的投入量，即噴射量，或使用大徑的磨粒，因此需要增大所述小孔。但是，當增大所述小孔的直徑時，用于將淤漿吸引到壓縮空氣的流動中的負壓不會充分地產生。進而當過度地増大直徑時，壓縮空氣自所述小孔向淤漿存積室側流入。另外，在增大淤漿的濃度的情況下，擔心所述小孔被淤漿閉止。另外，為了提高噴射速度而需要増大壓縮空氣的壓力，由于需要更強カ的壓縮空氣供給源，因此牽涉到設備費用的増大、壓縮空氣供給源的運轉能量的増大。自古以來知曉干式的加工具有將磨粒、硬丸作為噴射材料與高壓氣體一起進行噴射的噴丸加工以及噴丸強化加工、將金屬粉末或金屬化合物粉末作為噴射材料與高壓氣體一起進行噴射而在被加工物的表面形成基于該粉末的皮膜的皮膜形成加工。用于進行此類加工的噴嘴公知有利用高壓氣體等對裝填有噴射材料的壓カ容器進行加壓而將該噴射材料送于高壓氣流而與該高壓氣體一起作為固氣二相流進行噴射的加壓式(例如，參照日本特開平02-160514號公報的附圖)；以及利用由導入到噴嘴的高壓氣流產生的吸引カ對噴射材料進行吸引而與該高壓氣體一起作為固氣二相流進行噴射的吸引式(例如，參照日本特開平08-267360號公報的圖7)。加壓式的噴嘴由于能夠以高速對噴射材料進行噴射，因此在噴丸加工中加工能力強，能夠在噴丸強化中將壓縮殘留應カ施加至更深的位置，并且能夠在皮膜形成中形成緊貼強度以及硬度高的皮膜。然而，由于噴射材料的噴射量以及噴射時間被加壓槽的容積限制，因此不能連續地進行噴射。吸引式的噴嘴由于對處于大氣下的噴射材料進行吸引，因此對噴射材料進行存積的容器不需要密封。由此，能夠對噴射材料連續地進行噴射。但是，由 于在對噴射材料進行吸引時因吸引周圍的空氣而產生壓カ損失，因此與加壓式相比噴射材料的噴射速度慢。雖考慮到為了提高噴射速度而增大壓縮空氣的壓力，來彌補高壓氣體的所述壓カ損失的量，以加快噴射材料的噴射速度，但由于需要更強カ的壓縮空氣供給源，因此牽涉到設備費用的増大、壓縮空氣供給源的運轉能量的増大。另外，為了提高前述方式的加工的效率而增大噴射材料的噴射量、增大噴射材料的直徑，則需要加大噴射材料的吸引路徑。但是，當擴大該路徑時，噴嘴內部產生的吸引力變弱而不能對噴射材料進行吸引。近年來，期望同時滿足干式的噴丸加エ的優點亦即高加工能力、和濕式的噴丸加エ的優點亦即被加工物的清洗性兩者的噴丸加工。例如，在日本特開2006-035394號公報中，公開有在干式的噴丸中進行了粗加工之后而在濕式的噴丸加工中進行精加工的噴丸加エ方法。雖然在該公報中的加工方法中所使用的加工裝置沒被特別地規定，但存在干式以及濕式的噴丸加工分別由各自的加工裝置進行的啟示。另外，在日本特開2010-280036號公報中公開有能夠利用一個噴嘴來進行干式的噴丸加工與濕式的噴丸加工的噴丸加工裝置。該公報所記載的噴丸加工裝置是所謂的直壓式。該噴丸加工裝置構成為，通過對存積有磨粒的加壓槽進行加壓并輸送到自壓縮空氣供給源流出的壓縮空氣的流動，由此從噴嘴作為固氣二相流而進行噴射。由于能夠連讀地進行噴丸加工的時間被加壓槽的容量限制，因此不能夠連續地進行噴丸加工。另外，所述公報的噴丸加工裝置由于構成為使水與該固氣二相流的路徑合流，因此與噴射淤漿的噴丸加工相比，被加工面的清洗效果差。

發明內容
鑒于上述問題，本發明的目的在于提供能夠高效地進行噴丸加工的、或能夠不增加高壓氣體的流量便能高速對噴射材料進行噴射來對被加エ物的表面進行處理的、或能夠進行干式的噴丸加工和濕式的噴丸加工這兩者的噴嘴以及具備該噴嘴的噴丸加工裝置。第一發明是用于將噴丸介質與高壓氣體一起進行噴射而進行噴丸加工的噴嘴，所述噴嘴具備噴嘴支架，該噴嘴支架具備噴丸介質導入部件；中空形狀的氣體噴嘴，該氣體噴嘴從在該氣體噴嘴的一端呈開ロ的高壓氣體導入部向在另一端呈開ロ的高壓氣體噴射ロ來形成高壓氣體流路；以及噴射噴嘴，該噴射噴嘴從在該噴射噴嘴的一端呈開ロ的連結部向在另一端呈開ロ的噴射ロ而形成有包含噴丸介質的高壓氣體的流路，所述高壓氣體的流路具備氣體噴嘴壓縮部，該氣體噴嘴壓縮部用于對從所述高壓氣體導入部導入的高壓氣體進行壓縮；以及氣體噴嘴加速部，該氣體噴嘴加速部用于對通過了所述氣體噴嘴壓縮部的高壓氣體進行加速，所述噴嘴的特征在于，流過所述氣體噴嘴的高壓氣體從所述噴丸介質導入部件對所述噴丸介質進行吸引而與該高壓氣體混合，并作為包含噴丸介質的高壓氣體被從所述噴射噴嘴噴射。自高壓氣體導入部導入的高壓氣體由氣體噴嘴壓縮部進行壓縮而被加速，之后由氣體噴嘴加速部被進ー步加速。因此，由于能夠加快自噴射噴嘴噴射的包含噴丸介質的高壓氣體的噴射速度，因此能夠高效地進行噴丸加工。第二發明在第一發明所記載的噴嘴的基礎上，其特征在于，所述噴嘴還具備氣體噴嘴整流部，該氣體噴嘴整流部用于對通過了所述氣體噴嘴壓縮部的高壓氣體的流動進行整流。對通過了氣體噴嘴壓縮部的高壓氣體進行整流，由此能夠防止流入到氣體噴嘴加速部的高壓氣體的流動紊亂。第三發明在第一或第二發明所記載的噴嘴的基礎上，其特征在于，所述氣體噴嘴壓縮部朝縮徑端連續地縮徑，所述氣體噴嘴加速部朝擴徑端連續地擴徑。通過使高壓氣體 的流路連續地變窄，由此高壓氣體的速度變快。通過以使通過了縮徑端的高壓氣體不會急劇地膨脹的方式加寬高壓氣體的流路，由此高壓氣體被加速。第四發明在第三發明所記載的噴嘴的基礎上，其特征在于，所述氣體噴嘴整流部連續地具有與所述縮徑端以及所述氣體噴嘴加速部的與所述縮徑端相反一側的擴徑另ー端相同形狀的剖面。通過將氣體噴嘴整流部形成為此類形狀，能夠提高高壓氣體的流動的前進性。第五發明在第一至第四發明中任一個所記載的噴嘴的基礎上，其特征在于，所述氣體噴嘴壓縮部與所述氣體噴嘴加速部的邊界為平緩的曲線形狀。通過將所述氣體噴嘴壓縮部、所述氣體噴嘴整流部、以及所述氣體噴嘴加速部各自的邊界形成為平緩的曲線形狀，由此高壓氣體的流動能夠在通過該邊界時不紊亂而順暢流通。第六發明在第一至第五發明中任一個所記載的噴嘴的基礎上，其特征在于，所述噴嘴的內部形成吸引噴丸介質的混合室，所述氣體噴嘴能夠移動地與所述噴嘴支架嵌合以對該氣體噴嘴與所述噴射噴嘴之間的距離進行調整。當高壓氣體自氣體噴嘴噴射ロ高速噴射時，噴射流的外廓產生意欲獲取周圍的空氣的剪斷流。通過使所述氣體噴嘴與所述噴射噴嘴之間的距離變窄，由此能夠増大在混合室產生的吸引力(負壓)，但所述氣體噴嘴與所述噴射噴嘴之間的距離過于狹窄時，對噴丸介質通過所述氣體噴嘴與所述噴射噴嘴之間的間隙時造成妨礙。根據本發明，能夠對所述氣體噴嘴與所述噴射噴嘴之間的距離進行調整，以使得能夠充分地吸引噴丸介質，并且使噴丸介質通過。第七發明在第一至第六的發明中的任一個所記載的噴嘴的基礎上，其特征在干，所述噴射噴嘴為從在該噴射噴嘴的一端呈開ロ的連結部向在另一端呈開ロ的噴射ロ而形成有包含噴丸介質的高壓氣體的流路的中空形狀，包含所述噴丸介質的高壓氣體的流路具備噴射噴嘴壓縮部，該噴射噴嘴壓縮部用于對包含該噴丸介質的高壓氣體進行壓縮；以及噴射噴嘴整流部，該噴射噴嘴整流部用于對通過了所述噴射噴嘴壓縮部的包含噴丸介質的高壓氣體進行整流。包含由高壓氣體的噴射流、和與其合流的噴丸介質構成的噴丸介質的高壓氣體，在由噴射噴嘴壓縮部加速之后，并由噴射噴嘴整流部整流。根據本發明，能夠高速且穩定地對包含噴丸介質的高壓氣體進行噴射。第八發明在第七發明所記載的噴嘴的基礎上，其特征在于，所述噴射噴嘴壓縮部朝縮徑端連續地縮徑，所述噴射噴嘴整流部與所述縮徑端連結，且連續地具有與該縮徑端相同形狀的剖面。通過使包含噴丸介質的高壓氣體的流路連續地變窄，由此包含噴丸介質的高壓氣體的速度變快。但是，包含噴丸介質的高 壓氣體所包含的磨粒或液體，與氣體相比充分加速所需的時間長。通過將噴射噴嘴整流部形成為本發明那樣的形狀，由此充分地加速磨粒等，并且提高包含噴丸介質的高壓氣體的前進性，因此能夠高速且穩定地對包含噴丸介質的高壓氣體進行噴射。第九發明在第七或第八發明所記載的噴嘴的基礎上，其特征在于，由所述噴射噴嘴壓縮部與所述噴嘴支架的內部的空間來形成吸引噴丸介質的混合室。混合室的維護能夠通過卸下噴射噴嘴而容易地進行。另外，與混合室僅由噴嘴支架形成的情況相比易于制造。第十發明在第六至第九發明中的任一個所記載的噴嘴的基礎上，其特征在于，所述氣體噴嘴與所述噴射噴嘴之間的距離L、與所述高壓氣體噴射ロ的直徑D之比(L/D)為O. 2 5. O。當所述距離L過長吋，噴丸介質的吸引力變弱而不能導入進行噴丸加工所需的足夠的量的噴丸介質。當所述距離L過短時，噴丸介質的流動阻カ變大、或噴丸介質堆積于所述氣體噴嘴與所述噴射噴嘴之間的空隙，噴丸介質被吸引到高壓氣體流的路徑被閉止。所述距離L由與高壓氣體噴射ロ的直徑D之間的關系決定，通過將所述距離L與所述高壓氣體噴射ロ的直徑D之比(L/D)形成在所述的范圍內，由此能夠適宜地進行噴丸加工。第^^一發明在第一至第五發明所記載的噴嘴的基礎上，其特征在于，所述噴丸介質導入部件與所述氣體噴嘴加速部連通，利用由所述高壓氣體導入部導入的高壓氣體在所述氣體噴嘴加速部被加速時所產生的吸引力，來將噴丸介質吸引到高壓氣體。當高壓氣體流動時，如果在管體配置噴丸介質導入路徑亦即小孔，則在所述小徑附近產生吸引力。在所述氣體噴嘴加速部中，由于高壓氣體的流動為高速的，因此能夠產生更強力的吸引力。另夕卜，即使增大小孔也能夠得到足夠的吸引力。因此，由于能夠増加磨粒的噴射量、或増大磨粒的粒子徑，因此能夠提高噴丸加工的效率。第十二發明在第i^ 一發明所記載的噴嘴的基礎上，其特征在于，所述噴射噴嘴為從在該噴射噴嘴的一端呈開ロ的連結部向在另一端呈開ロ的噴射ロ而形成有包含噴丸介質的高壓氣體的路徑的中空形狀，所述連結部與所述氣體噴嘴噴射ロ連結。由于在噴丸介質被吸引到氣體噴嘴的內部而與高壓氣體混合之后，通過噴射噴嘴而由噴射ロ噴射，因此在噴射之后噴射流不會急劇地膨脹而能夠高速且穩定地進行噴射。第十三發明在第十二發明所記載的噴嘴的基礎上，其特征在于，所述噴射噴嘴具備噴射噴嘴整流部，該噴射噴嘴整流部連續地具有與噴射ロ相同形狀的剖面。包含噴丸介質的高壓氣體所含有的磨粒或液體，與氣體相比充分加速所需要的時間長。通過將噴射噴嘴整流部形成為本發明那樣的形狀，由此磨粒或液體被充分地加速，并且包含噴丸介質的高壓氣體的流動的前進性提高，因此能夠對包含噴丸介質的高壓氣體高速且穩定地進行噴射。第十四發明在第四、五、i^一的發明中任一個所記載的噴嘴的基礎上，其特征在于，所述氣體噴嘴中，所述縮徑端的面積Sgm與所述氣體噴嘴壓縮部的與所述縮徑端相反側的縮徑另一端的面積Sgi之比(S^Sgi)為O. I O. 3，并且所述擴徑端的面積Sg。與所述擴徑另一端的面積Sgm之比(SgtZSgm)為I. 5 5. O。對于利用所述氣體噴嘴壓縮部對高壓氣體進行加速，利用所述氣體噴嘴加速部對高壓氣體進行進ー步加速而言，氣體噴嘴的縮徑端的截面積Sgm、與縮徑另一端的截面積Sgi、以及擴徑端的截面積Sg。之間的關系尤為重要，通過將它們的比根據所述的范圍進行選擇，由此能夠充分地加速高壓氣體。第十五發明在第十四發明所記載的噴嘴的基礎上，其特征在于，所述氣體噴嘴加速部的壁面的傾斜角度為I. 2 5. 0°。由于能夠防止通過氣體噴嘴加速部的高壓氣體由壁面剝離、在由高壓氣體噴射ロ剛剛噴射之后急劇地膨脹，因此能夠高速對包含噴丸介質的高壓氣體的流動進行噴射。第十六或十七的發明所記載的噴嘴在第八或第十三發明所記載的噴嘴的基礎上，其特征在于，所述噴射噴嘴整流部的長度Y、與該噴射噴嘴整流部的截面積Ss之比(Y/Ss)為
O.2 2. OmnT1。對于利用噴射噴嘴整流部而充分地加速噴丸介質，并且提高包含噴丸介質的高壓氣體的前進性而言，噴射噴嘴整流部的長度Y與其截面積Ss之間的關系尤為重要， 優選該比形成在所述的范圍內。第十八發明在第一至第十七發明中任一個所記載的噴嘴的基礎上，其特征在干，所述噴丸介質是將磨粒分散于液體的淤漿。即使在對分散有磨粒的淤漿進行噴射的情況下，也能夠得到至此所記載的發明的效果。第十九發明在第一至第十七發明中的任一個所記載的噴嘴的基礎上，其特征在于，所述噴丸介質是干式噴丸加工所使用的噴射材料。即使在對噴射材料進行噴射的情況下，也能夠得到至此所記載的發明的效果。第二十發明在第一至第十七發明中的任一個所記載的噴嘴的基礎上，其特征在于，所述噴丸介質是將磨粒分散于液體的淤漿、與在干式噴丸加工中所使用的噴射材料兩者。無論是對分散有磨粒的淤漿進行噴射的情況，還是對噴射材料進行噴射的情況，都能夠得到至此所記載的發明的效果，噴嘴都能夠針對兩者的磨粒而有效地使用。第二十一發明是具備第一至第十七發明所記載的任一個噴嘴的濕式噴丸加工裝置，其特征在于，所述濕式噴丸加工裝置具備兩個以上的所述噴嘴；淤漿供給源，該淤漿供給源向所述噴嘴供給將磨粒分散于液體的淤漿；以及淤漿分支単元，該淤漿分支単元配置于所述淤漿供給源與所述噴嘴的各個之間。通過在所述噴丸加工裝置配置兩個以上的所述噴嘴，由此能夠縮短被加工物的加工時間。通過使用淤漿分支単元，由此能夠向各個噴嘴均等地投入淤漿。第二十二發明是具備第一至第十七發明所記載的任一個噴嘴的干式噴丸加工裝置，其特征在于，所述干式噴丸加工裝置具備所述噴嘴；存積槽，該存積槽存積向所述噴嘴供給的噴射材料；分級單元，該分級單元對從所述噴嘴噴射的噴射材料進行分級；以及吸引単元，該吸引単元從所述分級單元對不適于噴丸加工的噴射材料進行回收。通過在所述噴丸加工裝置配置所述噴嘴，由此能夠不增加高壓氣體的流量便能高速地對噴射材料進行噴射并對被加工物的表面處理。第二十三發明是在具備第一至第十七發明所記載的任一個噴嘴的濕式以及干式兩者中使用的噴丸加工裝置，其特征在于，所述噴丸加工裝置具備所述噴嘴；淤漿供給源，該淤漿供給源向所述噴嘴供給將磨粒分散于液體的淤漿；存積槽，該存積槽存積向所述噴嘴供給的噴射材料；分級單元，該分級單元對從所述噴嘴噴射的噴射材料進行分級；吸引単元，該吸引単元從所述分級單元對不適于噴丸加工的噴射材料進行回收；以及切換閥，該切換閥選擇性地連結所述噴嘴、與所述淤漿供給源或所述存積槽。通過在所述噴丸加工裝置配置所述噴嘴，能夠進行干式的噴丸加工和濕式的噴丸加工這兩者。第二十四發明在第二十一發明所記載的噴丸加工裝置的基礎上，其特征在于，所述淤漿分支単元具備圓筒形狀的框體，該框體由頂板與底板閉止兩端而成；中空形狀的淤漿投入部件，該淤漿投入部件的一端與頂板連結；以及中空形狀的淤漿供給部件，該淤漿供給部件的一端與底板連結，且另一端與所述噴嘴。由于自淤漿投入部件投入到框體內的淤漿在框體的底部附近均等地施加負載，因此從配置于框體的底部的各個淤漿供給部件排出相同的量的淤漿。由此，能夠以非常簡單的結構向各噴嘴均等地供給淤漿。第二十五發明是ー種噴嘴，該噴嘴用于將噴丸介質導入到噴嘴的內部并混合高壓氣體與所述噴丸介質，并作為包含噴丸介質的高壓氣體而向被加工物噴射，由此進行被加エ物的噴丸加工，其特征在于，所述噴嘴具備噴嘴支架；氣體噴嘴，該氣體噴嘴用于向噴嘴的內部導入高壓氣體；以及噴射噴嘴，該噴射噴嘴用于將混合后的所述高壓氣體與所述噴丸介質向噴嘴的外部進行噴射，所述氣體噴嘴為在兩端分別開ロ有高壓氣體導入口和高壓氣體噴射ロ的筒狀，并形成從所述高壓氣體導入ロ向所述高壓氣體噴射ロ的所述高壓氣體的流路，所述高壓氣體的流路在相同軸心上依次配置有圓筒形狀的直筒部，該直筒部在一端面配置高壓氣體導入口 ；氣體噴嘴壓縮部，該氣體噴嘴壓縮部自所述直筒部的另一端面朝縮徑端連續地縮徑；以及氣體噴嘴加速部，該氣體噴嘴加速部自所述縮徑端朝擴徑端連續地擴徑。另外，第二十六發明是ー種噴嘴，該噴嘴用于通過將噴丸介質導入噴嘴的內部，并且對高壓氣體與所述噴丸介質進行混合，并作為包含噴丸介質的高壓氣體而向被加工物噴射，由此進行被加工物的噴丸加工，其特征在于，所述噴嘴具備噴嘴支架；氣體噴嘴，該氣體噴嘴用于向噴嘴的內部導入高壓氣體；以及噴射噴嘴，該噴射噴嘴將混合后的所述高壓氣體與所述噴丸介質向噴嘴的外部進行噴射，所述氣體噴嘴為在兩端分別開ロ有高壓氣體導入口和高壓氣體噴射ロ的筒狀，并形成從所述高壓氣體導入ロ向所述高壓氣體噴射ロ的所述高壓氣體的流路，所述高壓氣體的流路在相同軸心上依次配置有圓筒形狀的直筒部，該直筒部在一端面配置高壓氣體導入口 ；氣體噴嘴壓縮部，該氣體噴嘴壓縮部自所述直筒部的另一端面向縮徑端連續地縮徑；氣體噴嘴整流部，該氣體噴嘴整流部與所述縮徑端連結，且具有與該縮徑端相同的直徑；以及氣體噴嘴加速部，該氣體噴嘴加速部與所述氣體噴嘴整流部的另一端面連結，且朝擴徑端連續地擴徑。通過形成為第二十五或第二十六的發明所記載的結構，由此能夠解決上述的課題。第二十七發明在第二十五或二十六發明所記載的噴嘴的基礎上，其特征在于，所述噴丸介質是將磨粒分散于液體的淤漿。即使噴丸介質是淤漿，也能夠得到至此所記載的發明的效果。根據本發明，能夠提供無論是濕式還是干式都能夠高效地進行噴丸加工的噴嘴，以及具備該噴嘴的噴丸加工裝置。本發明中的“向縮徑端連續地縮徑”是指直徑不增加而縮徑端的直徑最小，也可以是形成有直徑為恒定的區域、階梯差。另外，相同地，“向擴徑端連續地擴徑”是指直徑不減少而擴徑端的直徑最大，也可以是形成有直徑為恒定的區域、階梯差。、
在本發明中濕式以及干式的噴丸加工所使用的磨粒與干式以及濕式的噴丸加工無關，只要是一般使用的磨粒即可，材質、形狀、以及大小并沒有特別地限定。例如，能夠適宜地使用鐵以及非鐵制的硬丸、硬粒、鋼絲切丸、陶瓷類粒子、植物類粒子、樹脂類粒子等各種粒子。


圖I是用于對第一實施方式的噴嘴的一例進行說明的剖視圖。圖2是用于對第一實施方式的噴嘴的噴射噴嘴進行說明的剖視圖。圖3是用于對第一實施方式的噴嘴的氣體噴嘴進行說明的剖視圖。 圖4是用于對第一實施方式的噴嘴的氣體噴嘴的其它方式進行說明的剖視圖。圖5是用于對第一實施方式的氣體噴嘴與噴射噴嘴的位置關系進行說明的說明圖。圖6是用于對配置一個本發明的噴嘴的濕式噴丸加工裝置進行說明的示意圖。圖7是用于對配置多個本發明的噴嘴的濕式噴丸加工裝置進行說明的示意圖。圖8是用于對本發明的淤漿分支単元進行說明的示意圖。圖9是用于對配置一個本發明的噴嘴的干式噴丸加工裝置進行說明的示意圖。圖10是用于對配置一個本發明的噴嘴的濕式以及干式兩用的噴丸加工裝置進行說明的示意圖。圖11是用于對配置多個本發明的噴嘴的濕式以及干式兩用的噴丸加工裝置進行說明的示意圖。圖12是示出實施例3的結果的圖。圖13是示出現有的吸引式噴嘴的剖視圖。圖14是示出實施例4的結果的圖。圖15是用于對第二實施方式的噴嘴的一例進行說明的剖視圖。圖16是用于對第二實施方式的噴嘴的噴射噴嘴進行說明的剖視圖。圖17是用于對第二實施方式的噴嘴的氣體噴嘴進行說明的剖視圖。圖18是示出實施例6的結果的圖。圖19是示出實施例7的結果的圖。圖20是用于對本發明的噴嘴的其它方式進行說明的說明圖。附圖標記的說明10 :噴嘴；11 :噴嘴支架；lla :噴丸介質導入部件；llb :噴丸介質導入部；12 :氣體噴嘴；12a :氣體噴嘴直筒部；12b :氣體噴嘴壓縮部；12c :氣體噴嘴加速部；12d :氣體噴嘴整流部；12e :氣體噴嘴第二整流部；12f :高壓氣體導入部；12g :氣體噴嘴縮徑另一端；12h :氣體嗔嘴縮徑端；12i :氣體嗔嘴擴徑另一端；12j :氣體嗔嘴擴徑端；12k:聞壓氣體噴射ロ ；13 :噴射噴嘴；13a:噴射噴嘴壓縮部；13b :噴射噴嘴直筒部(噴射噴嘴整流部)；13c :噴'射嗔嘴擴徑部；13d :連結部(嗔射嗔嘴縮徑另一端)；13e :噴'射嗔嘴縮徑端；13f 噴射ロ ；20 :噴丸加工裝置；21 :噴丸加工室；22 :游漿槽；23 :淤漿分支単元；23a :游漿投入部件；23b :分支單元主體；23c :淤漿供給部件；23d :調整部件；23e :淤漿引導部件；23t 淤漿一次存積室；24 :壓縮空氣供給単元；25 :分級單元；26 :分類單元；27 :蓄液槽；28 :淤渣槽；29 :存積槽；110 :噴嘴；111 :噴嘴支架；llla :噴丸介質導入部件；lllb :噴丸介質導入部；112 :氣體噴嘴；112a :氣體噴嘴直筒部；112b :氣體噴嘴壓縮部；112c :氣體噴嘴加速部；112d :氣體噴嘴整流部；112f :高壓氣體導入部；112g :氣體噴嘴縮徑另一端；112h :氣體嗔嘴縮徑端；112i :氣體嗔嘴擴徑另一端；112j :氣體嗔嘴擴徑端；112k:聞壓氣體嗔射ロ； 112m :噴丸介質導入路徑；113 :噴射噴嘴；113b :噴射噴嘴直筒部(噴射噴嘴整流部)；113c :噴射噴嘴擴徑部；113d:連結部；113f :噴射ロ ；DC:吸引單元(集塵裝置)；M:混合室；P :泵；T :載置單元;W :被加工物。
具體實施例方式基于附圖作為第一實施方式對本發明中的噴嘴以及噴丸加工裝置的一例進行說明。此外，說明中的左右上下方向只要沒有特別地說明，則表示圖中的方向。另外，本發明并不局限于實施方式所記載的形狀，能夠根據需要而適當地進行變更。
圖I表示本實施方式中的噴嘴10的概略圖。首先，作為濕式噴丸加工用噴嘴進行說明。噴嘴10具備中空的四角柱形狀的噴嘴支架11，該噴嘴支架的兩端被開ロ為圓形狀；圓筒形狀的氣體噴嘴12，該氣體噴嘴12的兩端被開ロ為圓形狀；以及圓筒形狀的噴射噴嘴13，該噴射噴嘴13的兩端被開ロ為圓形狀。在噴嘴支架11的上方具備能夠供氣體噴嘴12嵌合的大小的開ロ部，在下方具備能夠供噴射噴嘴13嵌合的大小的開ロ部，并且上下的開ロ部經由噴嘴支架11的圓筒形的內部空間連通。另外，中空形狀的噴丸介質導入部件Ila的一端面與該噴嘴支架11的ー側面連結，另一端面的噴丸介質導入部Ilb與噴嘴支架11的內部的空間連通。同時參照圖2。噴射噴嘴13與噴嘴支架的下方嵌合，并利用螺釘(未圖示)與噴嘴支架11卡止。噴射噴嘴的上端的開ロ部(連結部13d)與噴嘴支架11的內部空間為相同的直徑，具備朝向位于下方的噴射噴嘴縮徑端13e縮徑的噴射噴嘴壓縮部13a。由該內部的空間與該噴射噴嘴壓縮部13a形成混合室M。如圖2(A)所示，在噴射噴嘴縮徑端13e連結有連續地具有與該噴射噴嘴縮徑端13e相同的圓形剖面的形狀的噴射噴嘴直筒部13b (噴射噴嘴整流部)。由所述噴射噴嘴壓縮部13a與所述噴射噴嘴直筒部13b形成固氣液三相流的流路。利用噴射噴嘴壓縮部而使固氣液三相流的流路逐漸變窄，由此能夠使固氣液三相流進行加速而不在混合室M的壁面發生反射。由于所述噴射噴嘴直筒部13b能夠對固氣液三相流進行整流而提高前進性，因此能夠防止固氣液三相流由噴射ロ 13f剛剛噴射之后急劇地膨脹而被減速。另外，由于磨粒、液體的真比重與氣體不同，因此需要比氣體更多的加速時間(距離)，故通過配置所述噴射噴嘴直筒部13b，由此使磨粒以及液體加速。但是，當噴射噴嘴直筒部13b的長度Y(參照圖5)過長時，管壁成為阻カ而進行減速。因此，通過對固氣三相流進行整流來提高前進性，并且得到對磨粒以及液體充分地加速的效果，并且為了不在管內減速，將噴射噴嘴直筒部13b的長度Y與該噴射噴嘴直筒部13b的截面積Ss之比(Y/Ss)在O. 2 2. Omm 1的范圍內進行選擇，優選在O. 3 I. SmnT1的范圍內進行選擇。此外，噴射噴嘴13在不對所要求的加工能力產生影響的范圍內，能夠任意地變更形狀。例如，如圖2(B)所示也可以僅配置噴射噴嘴直筒部13b，如圖2(C)所示也可以使噴射噴嘴擴徑部13c與噴射噴嘴縮徑端13e連結，如圖2(D)所示也可以僅配置噴射噴嘴壓縮部13a。優選噴射噴嘴13具備內壁的直徑比氣體噴嘴12的噴射ロ 12k的外壁的直徑小的位置。同時參照圖3。氣體噴嘴12以高壓氣體噴射ロ 12k位于混合室M的方式與噴嘴支架11嵌合。氣體噴嘴12能夠沿圖I的上下方向移動，利用螺釘(未圖示)而與噴嘴支架11卡止。當對氣體噴嘴12的設置位置進行調整時，在旋松所述螺釘之后，使該氣體噴嘴12沿上下方向移動來決定固定位置，并再次緊固螺釘而進行固定。自氣體噴嘴12的最上面的高壓氣體導入部12f導入高壓氣體(在本實施方式中為壓縮空氣)。被導入的高壓氣體自高壓氣體噴射ロ 12k噴射，而導入混合室M。根據高壓氣體的噴射，所述混合室M形成為負壓，噴丸介質亦即淤漿自所述噴丸介質導入部Ilb被吸 引到所述混合室M。被吸引的淤漿在混合室M與高壓氣體混合之后，作為淤漿與高壓氣體的固氣液三相流，自噴射噴嘴13的最下部的噴射ロ 13f噴射。若在噴嘴10的內部產生的吸引力(負壓)弱，則不能吸引噴丸加工所需的足夠的淤漿。負壓由被噴射的高壓氣體的噴射流在其邊界層卷入周圍的空氣的剪斷カ而產生。因此，如果氣體噴嘴12的前端(下端)側12j、與位于高壓氣體的噴射方向側前方的壁面、SP與噴射噴嘴壓縮部13a的壁面之間的距離L(參照圖5)短，則周圍的空氣少，因此能夠得到更強的吸引力。但是，當該距離L過短時，在氣體噴嘴12與噴射噴嘴壓縮部13a的壁面之間的間隙堆積淤漿，由于該間隙被閉止，因此可能不能吸引淤漿。本實施方式的氣體噴嘴，由于所述氣體噴嘴能夠沿上下方向移動地插入，因此能夠根據淤漿所含有的磨粒的粒子徑、含有率、以及淤漿的粘度，設定所述距離し如圖3(A)所示，氣體噴嘴12的內部具備氣體噴嘴直筒部12a，該氣體噴嘴直筒部12a的上端為高壓氣體導入部12f，且連續地具有與該高壓氣體導入部12f相同的圓形剖面；氣體噴嘴壓縮部12b，該氣體噴嘴壓縮部12b與上述高壓氣體直筒部12a的另一端連結，且朝向氣體噴嘴縮徑端12h連續地縮徑；以及氣體噴嘴加速部12c，該氣體噴嘴加速部12c與上述氣體噴嘴縮徑端12h連結，且朝向氣體噴嘴擴徑端12 j連續地擴徑，并且高壓氣體導入部12f、氣體噴嘴縮徑端12h、以及氣體噴嘴加速部12c被配置于相同軸心上。自高壓氣體導入部12f導入的高壓氣體，在氣體噴嘴壓縮部12b被壓縮而加速之后，在氣體噴嘴加速部12c逐漸膨脹而被進ー步加速，并自高壓氣體噴射ロ 12k (氣體噴嘴擴徑端12 j)噴射。由于高速噴射高壓氣體，因此自所述噴射ロ 13f噴射的固氣液三相流的噴射速度也快，故能夠高效地進行噴丸加工。另外，由于高壓氣體的噴射速度快，因此在噴射流的邊界層產生的剪斷力變強。因此，由于在混合室M產生的吸引カ變強，因此即使加長所述氣體噴嘴12的前端與所述噴射噴嘴壓縮部13a的壁面之間的距離L，也能夠得到用于吸引淤漿的足夠的負壓(吸引力)。即，通過使用本發明的氣體噴嘴12，能夠實現淤漿的噴射速度的提高與所噴射的淤漿量的増加，因此能夠提高噴丸加工的效率。為了防止在氣體噴嘴12的前端與噴射噴嘴壓縮部13a的間隙堆積淤漿，并且為了吸引噴丸加工所需的足夠的淤漿，所述氣體噴嘴12的前端與所述噴射噴嘴壓縮部13a的壁面之間的距離L、與所述高壓氣體噴射ロ 12k的直徑Dg(參照圖5)之比(L/Dg)尤為重要，發現該比在O. 2 5. O的范圍內設定是最優選的。當所述比(L/Dg)過小時，淤漿堆積，由此淤漿的吸引路徑被閉止。當所述比(L/Dg)過大時，不能得到用于吸引噴丸加工所需的足夠的量的淤漿的負壓。另外，在用于進行噴丸加工的最佳的高壓氣體的噴射壓カ為O. 2 I. OMPa的情況下，將氣體噴嘴縮徑端12h的面積Sgm(參照圖5)、與氣體噴嘴壓縮部12b中的與氣體噴嘴縮徑端12h相反的一側的氣體噴嘴縮徑另一端12g的面積Sgi (參照圖5)之比(Sgm/Sgi)在
0.I O. 3的范圍內進行選擇，優選在O. I O. 2的范圍內進行選擇，并且將氣體噴嘴擴徑端12 j的面積Sg。(參照圖5)、與所述氣體噴嘴縮徑端12h的面積Sgm之比(Sg()/Sgm)在I. 5 5. O的范圍內選擇，優選在2. O 4. O的范圍內選擇。如果高壓氣體的噴射壓カ為O. I
1.OMPa，則通過將所述氣體噴嘴縮徑端12h的面積Ssn,與所述氣體噴嘴縮徑另一端12g的面積Sgi之比(Sgm/Sgi)設為O. I O. 3，由此能夠利用氣體噴嘴壓縮部12b充分地加速高壓氣體。但是，當所述氣體噴嘴擴徑端12j的面積Sg。、與所述氣體噴嘴縮徑端12h的面積Sgm之比(SgtZS511)過小時，高壓氣體在所述氣體噴嘴加速部12c的膨脹不充分而不能充分地加速，在自氣體噴嘴噴射ロ 12k剛剛噴射之后急劇地膨脹，因此高壓氣體的流動變得不穩定。另外，當所述比(Sg()/Sgm)過大吋，高壓氣體的流動被所述氣體噴嘴加速部12c的壁面剝離而不能充分地加速。另外，當所述氣體噴嘴加速部12c的壁面的傾斜角度Θ過小時，高壓氣體在所述氣體噴嘴加速部12c的膨脹不充分而不能充分地加速，從高壓氣體噴射ロ 12k剛剛噴射之后膨脹而減速。另外，當所述傾斜角度Θ過大時，高壓氣體的流動被所述氣體噴嘴加速部12c的壁面剝離而不能充分地加速。優選所述傾斜角度Θ在I. 2 5.0°的范圍內選擇。另外，如圖3(B)所示，氣體噴嘴的內部也可以在氣體噴嘴縮徑端12h、與氣體噴嘴加速部12c中的與空氣擴徑端12j相反的一側的氣體噴嘴擴徑另一端12i之間配置氣體噴嘴整流部12d。氣體噴嘴整流部12d朝下方連續地具有與氣體噴嘴縮徑端12h相同的圓形剖面。由于氣體噴嘴整流部12d能夠使通過了氣體噴嘴縮徑端12h的高壓氣體的流動穩定，因此能夠減小在流入氣體噴嘴加速部12c時意欲急劇地膨脹的力。其結果是，高壓氣體能夠順暢地流過氣體噴嘴10。另外，如圖3(C)以及圖3(D)所示，也可以在氣體噴嘴擴徑端12 j連結具有與氣體噴嘴擴徑端12 j相同的剖面的氣體噴嘴第二整流部12e。在本實施方式中，使用圖3(B)所示的氣體噴嘴12。當氣體噴嘴整流部12d的長度X1 (參照圖5)過短吋，不能得到對高壓氣體進行整流的效果，當氣體噴嘴整流部12d的長度X1過長吋，在高壓氣體通過時成為阻カ而使高壓氣體減速。所述氣體噴嘴整流部12d的長度X1、與所述氣體噴嘴縮徑端12h的面積Sgm之比(X1Zsgm)在O. I I. OmnT1的范圍內選擇,優選在O. I O. 5mm_1的范圍內選擇。相同地，當氣體噴嘴第二整流部12e的長度X2過短時，不能得到對高壓氣體進行整流的效果，當氣體噴嘴第二整流部12e的長度X2過長時，在高壓氣體通過時成為阻カ而使高壓氣體減速。優選所述氣體噴嘴第二整流部12e的長度X2、與所述擴徑端12j的面-Sg。之比(X2/Sg。)在O. 02 O. 50mm 1的范圍內選擇，優選在O. 02 O. 30mm 1的范圍內選擇。另外，如圖4所示，優選將氣體噴嘴直筒部12a、氣體噴嘴壓縮部12b、氣體噴嘴加速部12c、以及氣體噴嘴整流部12d各自的邊界形成為平緩的曲線狀(倒角形狀)。通過去 掉角部，高壓氣體能夠順利地通過所述邊界。另外，噴嘴10也能夠應用于干式的噴丸加工裝置。即，向噴丸介質導入部Ilb供給噴射材料，利用來自高壓氣體噴射ロ 12k的高壓氣體的噴射，從高壓氣體噴丸介質導入部件Ila向混合室M吸引噴射材料，對高壓氣體與噴射材料進行混合而形成為固氣二相流。將該固氣二相流從噴射口 13f噴射，從而進行噴丸加工。即使使用噴射材料來代替淤漿，也能夠利用噴嘴10吸引足夠的量的噴射材料，并且，能夠不堵塞噴射材料而高效地對固氣二相流進行加速，高壓氣體的流動不會在從氣體噴嘴噴射口 12k剛剛噴射之后膨脹而變得不穩定，而能夠高效地進行噴丸加工。接著，對配置了本實施方式的噴嘴的噴丸加工裝置進行說明。首先對使用淤漿的濕式的噴丸加工裝置20進行說明。如圖6所示，噴丸加工裝置20具備用于進行被加工物W的噴丸加工的噴丸加工室21和淤漿槽22。在噴丸加工室21內配置所述噴嘴10，在固氣液三相流的噴射方向(在圖6中為噴嘴10的下方)配置有供被加工物W載置的載置單元T。在淤漿槽22存積有向液體(在本實施方式中為水)混合了磨粒的淤漿作為噴丸介質。磨粒只要是鐵以及非鐵制的硬丸、硬粒、鋼絲切丸、陶瓷類粒子、植物類粒子、以及樹脂類粒子之類的、與干式以及濕式無關而一般能夠用于噴丸加工的磨粒即可，并沒有特別 地限定。所述磨粒以形成為淤漿整體的5 60體積％的方式被混入于水。為了防止淤漿中的磨粒的沉降，在所述淤漿槽22配置用于攪拌磨粒使磨粒分散的單元(未圖示)。淤漿經由軟管被泵P吸上來，并向噴嘴10的噴丸介質導入部件Ila以及分級單元25輸送。輸送到該噴丸介質導入部件Ila的淤漿，利用由與氣體噴嘴12的高壓氣體導入部12f 連結的壓縮空氣產生源24 (壓縮空氣供給單元)產生的壓縮空氣(高壓氣體)的噴射而被吸引到混合室M，并且在與壓縮空氣混合之后，作為固氣液三相流向被加工物W噴射，從而進行被加工物W的噴丸加工。自噴嘴10噴射的淤漿以及在噴丸加工中產生的被加工物W的切削物等流入到與噴丸加工室21連結的淤漿槽22。S卩，淤漿槽22的淤漿除了水與磨粒之外，還包含由噴丸加工磨損或粉碎而形成為不適于噴丸加工的大小的磨粒、以及由噴丸加工產生的切削物等(以下，將這些記作“不需要物”)。被泵P吸上來的淤漿的一部分被送至分級單元25，使適于噴丸加工的磨粒與所述不需要物分離。被分離的磨粒返回到淤漿槽22，從而再次在噴丸加工中使用。所述不需要物被送至分類單元26，使液體與固形部分分離，固形部分作為淤渣而被回收至淤渣槽28，液體被存積于蓄液槽27。存積于蓄液槽27的液體可以返回到淤漿槽22，也可以作為用于對噴丸加工后的被加工物W進行清洗的清洗液而使用。所述分級單元25根據所分離的不需要物的直徑或量，能夠使用濕式旋流式分級裝置、比重分類裝置等公知的手段。另外，所述分類單元26能夠根據被分類的物質的材質以及大小而適當地使用篩子、磁力分類裝置、離心分離裝置等公知的方法。例如，磨粒以及被加工物W是磁性體并且使用篩子難以分離的情況下，可以使用磁力分類機。作為一例，在使用鐵制硬粒等磨粒來除去鉻鑰鋼等鍛造品(熱軋、冷軋)的毛邊的情況下，適合使用磁力分類機。為了進行被加工物W整體的噴丸加工，也可以使移動單元(未圖示)與所述載置單元T或用于保持噴嘴的架臺(未圖示)連結，該移動單元用于使被加工物W相對于噴嘴10相對地掃描。在本實施方式中，移動單元構成為使被加工物以具有圓形表面的載置單元T的軸心為中心旋轉，并且使該移動單元與上述載置單元T連結。配置于噴丸加工室的噴嘴10的數量，能夠根據被加工物W的尺寸以及形狀而適當地進行選擇。例如，在被加工物的尺寸大的情況下，通過如圖7(A)所示連接多個噴嘴10而進行配置，由此能夠一次地進行加工。在被加工物W具有凹凸面的情況下，如圖7(B)所示使多個噴嘴10對應被加工物W的凹凸面而進行配置，由此能夠同時對凹凸面進行加工。在本實施方式中，如圖7(A)所示配置為平行地連接四個噴嘴10。在配置多個噴嘴10的情況下，為了均等地將淤漿供給到所有的噴嘴10，在淤漿供給源(在本實施方式中，為淤漿槽22以及泵P)與噴嘴10之間配置淤漿分支單元23。在本實施方式中，在泵P與噴嘴10之間配置淤漿分支單元23。如圖8所示，本實施 方式的淤漿分支單元23構成為包括圓筒狀的分支單元主體23b，該分支單元主體23b的兩端被閉止；淤漿投入部件23a，該淤漿投入部件23a配置于分支單元主體23b的一端面且經由軟管與泵P連結；淤漿供給部件23c，該淤漿供給部件23c配置于另一端面，且經由軟管與各個噴嘴10的噴丸介質導入部件12a連結，淤漿分支單元23在內部形成有淤漿一次存積室23t。所述淤漿供給部件23c能夠根據所配置的噴嘴10的數量來適當地選擇設置數量。在本實施方式中，配置四個淤漿供給部件23c。被泵P吸上來的淤漿自淤漿投入部件23b送至淤漿一次存積室23t。淤漿一次存積室23t內的淤漿，在自所有的淤漿供給部件23c排出之后，經由軟管送至噴嘴10。此時，由于淤漿一次存積室23t的內部被泵P的吐出壓力加壓，因此自所有的淤漿供給部件23c排出均等的量的淤漿。為了更高精度地自所有的淤漿供給部件23c均等地排出淤漿，也可以根據基于泵P的淤漿的投入壓力以及投入量，適當地選擇分支單元主體的淤漿一次存積室23t的長度。因此，如圖8(B)所示，通過在能夠沿著分支單元主體23a的內壁向圖中上下方向滑動的調整部件23d連結所述淤漿投入部件23b，由此也可以構成為適當地變更淤漿一次存積室的長度的結構。另外，如圖8 (C)所示，也可以將用于使淤漿有效地引導至各淤漿供給部件23c的淤漿引導部件23e配置于淤漿一次存積室23t。此外，淤漿分支單元23只要是能夠將淤漿供給到多個噴嘴10，則可以是公知的其它的結構。接著，對配置了本實施方式的噴嘴的干式噴丸加工裝置220進行說明。如圖9所示，噴丸加工裝置220具備用于進行被加工物W的噴丸加工的噴丸加工室21。在噴丸加工室21內配置所述噴嘴10，在固氣二相流的噴射方向(在圖9中，為噴嘴10的下方)配置有供被加工物W載置的載置單元T。另外，在噴嘴的上方配置有用于存積噴丸介質亦即噴射材料的存積槽29，該存積槽29經由軟管與所述噴嘴10的噴丸介質導入部Ilb連結。此處，也可以在所述存積槽29與所述噴嘴10之間的路徑配置用于定量供給噴射材料的定量供給單元(未圖示)。為了進行被加工物W整體的噴丸加工，也可以將移動單元(未圖示)與所述載置單元T或用于保持噴嘴的架臺(未圖示)連結，該移動單元用于使被加工物W相對于噴嘴10相對地掃描。在本實施方式中，該移動單元構成為使被加工物以具有圓形表面的載置單元T的軸心為中心而旋轉，并且使該移動單元與上述載置單元T連結。通過將在壓縮空氣供給單元24產生的壓縮空氣以0. 2至I. OMPa的壓力導入高壓氣體導入部12f，由此在混合室M產生吸引力。由于混合室M與噴射材料供給部Ilb連通，因此存積槽29內的噴射材料被吸引到混合室M。被吸引的噴射材料與壓縮空氣混合而自噴射口 13f向被加工物W噴射，從而進行噴丸加工。
被噴射的噴射材料以及在噴丸加工中產生的切削物等經由配置于噴丸加工室21的底部的軟管而送至分級單元25 (在本實施方式中旋流(cyclone))。在噴丸加工中產生的切削物以及因破裂、缺損而導致形成為不適于噴丸加工的直徑的噴射材料，由于與適于噴丸加工的噴射材料相比輕，因此回收到與分級單元25連結的吸引單元(集塵裝置)DC。適于噴丸加工的噴射材料被送至存積槽29，并再次在噴丸加工中使用。此外，分級單元25并不局限于旋流，只要是公知的裝置即可。本發明的噴嘴10由于對大徑的噴射材料也能夠良好地進行吸引，因此能夠根據加工目的、被加工物的材質、形狀等將直徑在5 IOOOiim的范圍內選擇，優選在15 300 的范圍內適當地進行選擇。另外，能夠從鐵類以及非鐵類的硬丸、鋼絲切丸、硬粒、陶瓷類粒子、植物類粒子、樹脂類粒子等一般能夠作為噴射材料而使用的物質適當地進行選擇。使用本發明的噴嘴10的噴丸加工，由于噴射材料的噴射速度快，因此切削力等加工能力高。另外，由于在進行相同程度的加工的情況下與現有的吸引式的噴嘴相比壓縮空氣的使用量少，因此能夠降低壓縮空氣供給源的能力。另外，本發明的噴嘴也能夠適宜地應用于噴丸強化處理。在噴丸強化中，由于以向被加工物朝深度方向施加壓縮殘留應力為目的，因此優選噴射材料的噴射速度快。由于現有的吸引式的噴嘴與加壓式的噴嘴相比噴射速度慢，因此一般使用加壓式的噴嘴。本發明的噴嘴得到與加壓式的噴嘴同等程度的噴射速度，并且由于是吸引式的噴嘴而能夠連續地對噴射材料進行噴射，因此能夠良好地進行噴丸強化。另外，對配置了本實施方式的噴嘴的、用于濕式以及干式兩者的噴丸加工裝置320進行說明。如圖10所示，噴丸加工裝置320具備用于進行被加工物W的噴丸加工的噴丸加工室21和淤漿槽22。在噴丸加工室21內配置有利用下方開口的箱狀的飛散防止罩C來覆蓋所述噴射口 13f的噴嘴10，在混合氣流的噴射方向(在圖10中，為噴嘴10的下方)配置有供被加工物W載置的載置單元T。另外，在噴嘴的上方配置有用于存積用于進行干式的噴丸加工的噴丸介質亦即噴射材料的存積槽29，在該存積槽29連結有干式分級單元25a (在本實施方式中為干式旋流分級裝置)。干式分級單元25a (在本實施方式中為干式旋流分級裝置)經由軟管與吸引單元DC(在本實施方式中集塵裝置)以及所述飛散防止罩C連結。淤漿槽22以及存積槽29分別經由軟管而與切換閥V連結。所述切換閥V經由軟管與所述噴嘴10連結，通過對該切換閥V進行切換，能夠使噴嘴10與淤漿槽22或存積槽29連結。在淤漿槽22存積有向液體(在本實施方式中為水)混合了磨粒的淤漿作為用于進行濕式的噴丸加工的噴丸介質。磨粒只要是鐵以及非鐵制的硬丸、硬粒、鋼絲切丸、陶瓷類粒子、植物類粒子、樹脂類粒子之類的、與干式以及濕式無關而一般能夠用于噴丸加工的磨粒即可，并沒有特別地限定。所述磨粒以形成為淤漿整體的5 60體積％的方式混合于水中。為了防止淤漿中的磨粒的沉降，在所述淤漿槽22配置用于攪拌磨粒而使磨粒分散的單元(未圖示)。為了進行被加工物W整體的噴丸加工，也可以將移動單元與所述載置單元T或用于保持噴嘴的架臺(未圖示)連結，該移動單元用于使被加工物W相對于噴嘴10相對地掃描。在本實施方式中，該移動單元構成為使被加工物以具有圓形表面的載置單元T的軸心為中心而旋轉，并且使該移動單元與上述載置單元T連結。首先,在利用切換閥V使存積槽29與噴嘴10連結之后，使吸引單元DC運轉。接著，通過使壓縮空氣供給單元24運轉，并將產生的壓縮空氣導入高壓氣體導入部12f，由此在混合室M產生吸引力。由于混合室M與噴丸介質導入部Ilb連通，因此存積槽29內的噴射材料被吸引到混合室M。被吸引的噴射材料與壓縮空氣混合而自噴射口 13f向被加工物W噴射，從而進行噴丸加工。利用由吸引單元DC產生的吸引力，在飛散防止罩C內產生吸引力。被噴射的噴射材料以及在噴丸加工中產生的切削物等不朝飛散防止罩C之外飛散而被吸引，從而向干式分級單元25a移動。在噴丸加工中產生的切削物以及因破裂、缺損而導致形 成為不適于噴丸加工的直徑的噴射材料，由于與適于噴丸加工的噴射材料相比輕，因此被回收到與干式分級單元25a連結的吸引單元DC。另一方面，適于噴丸加工的噴射材料朝存積槽29移動，并再次在噴丸加工中使用。本發明的噴嘴10由于對大徑的噴射材料也能夠良好地進行吸引，因此能夠根據加工目的、被加工物的材質、形狀等將直徑從5 IOOOii m的范圍內選擇，優選在15 300 的范圍內適當地進行選擇。另外，能夠從鐵類以及非鐵類的硬丸、鋼絲切丸、硬粒、陶瓷類粒子、植物類粒子、樹脂類粒子等一般能夠作為噴射材料而使用的物質適當地進行選擇。當干式的噴丸加工結束時，停止吸引單元DC的運轉，之后利用切換閥V切換為淤漿槽22與噴嘴10的連結。接著，使泵P運轉。淤漿經由軟管被泵P吸上來，并送至噴嘴10的噴丸介質導入部件Ila以及濕式分級單元25b。送至該噴丸介質導入部件Ila的淤漿，利用由與氣體噴嘴12的高壓氣體導入部12f連結的壓縮空氣產生源24產生的壓縮空氣(高壓氣體)的噴射而被吸引到混合室M，并且與壓縮空氣混合之后，作為固氣液三相流而向被加工物W噴射，從而進行被加工物W的噴丸加工。自噴嘴10噴射的淤漿以及在噴丸加工中產生的被加工物W的切削物等流入到與噴丸加工室21連結的淤漿槽22。S卩，淤漿槽22的淤漿除了水與磨粒之外，還包含因噴丸加工磨損或粉碎而形成為不適于噴丸加工的大小的磨粒、噴丸加工中產生的切削物等(以下，將這些記作“不需要物”)。被泵P吸上來的淤漿的一部分被送至濕式分級單元25b，并使適于噴丸加工的磨粒與所述不需要物分離。被分離的磨粒返回到淤漿槽，并再次在噴丸加工中使用。所述不需要物被送至分類單元26，使液體與固形部分分離，固形部分作為淤渣而被回收到淤渣槽28，液體存積于蓄液槽27。存積于蓄液槽27的液體可以返回到淤漿槽，也可以作為用于對噴丸加工后的被加工物W進行清洗的清洗液而使用。所述濕式分級單元25b能夠根據分離的不需要物的直徑或量而使用濕式旋流式分級裝置、比重分類裝置等公知的手段。另外，所述分類單元26能夠根據分類的物質的材質以及大小而適當地使用篩子、磁力分類裝置、離心分離裝置等公知的方法。例如，磨粒以及被加工物W為磁性體并且用篩子難以分離的情況下，可以使用磁力分類機。配置于噴丸加工室的噴嘴10的數量能夠根據被加工物W的尺寸以及形狀而適當地進行選擇。例如，在被加工物的尺寸大的情況下，通過如圖11所示連接配置多個噴嘴10，由此能夠一次地進行加工，在被加工物W具有凹凸面的情況下，雖未圖示，但通過將多個噴嘴10對應被加工物W的凹凸面而進行配置，由此能夠同時對凹凸面進行加工。在本實施方式中，配置為使四個噴嘴10平行地連接。在配置多個噴嘴10的情況下，為了需要均等地向所有的噴嘴10供給淤漿，而配置淤漿分支單元23。在本實施方式中，在泵P與噴嘴10之間配置淤漿分支單元23。本實施方式的淤漿分支單元23如使用圖8而說明的那樣。使用第一實施方式的噴嘴，并以0.4MPa自高壓氣體導入部12f導入壓縮空氣，將對在混合室M產生的吸引力進行測定的結 果作為實施例I而進行說明。在本實施例中，如在表I所示那樣設定有氣體噴嘴縮徑端12h的面積Sgm與氣體噴嘴縮徑另一端12g的面積Sgi之比(S51ZSgi)、氣體噴嘴擴徑端12j的面積Sg。與氣體噴嘴縮徑端12h的面積S511之比(Sg0/Sj、氣體噴嘴加速部12c的傾斜角0、從氣體噴嘴12的前端到噴射噴嘴壓縮部13a的壁面的距離L與所述高壓氣體噴射口 12k的直徑Dg之比(L/Dg)、氣體噴嘴整流部12d的長度X1與氣體噴嘴縮徑端12h的面積Sgm之比(X1Agm)、以及氣體噴嘴第二整流部12e的長度X2與所述擴徑端12 j的面積Sg。之比(X2/Sg。)。表I
截面積比整流部比傾斜角間隔比負壓
_ (SemZSgi) (SeoZSeni) X1ZSgm9(L/Dg) RPa
實施例 1-~T~0.1__40__05__4￡__2.0-85.0
實施例 1- 2~~ 0.14:0~~~0.54.0 3.0— -85.0
實施例 1- 30.14.00.5 —4.0 4.0-87.0窀旅例 I- 40.2一 2:0~ 0.4 '1.8 " 3.5-53:0
實施例 I- 50.23.40.44.0__01__-74.0
實施例 1一 60.23.40.44.0 0.9-63.0
實施例 1-7— 0.23.40.4 一4.0 — 1.9-73.0
實施例 1- 80.2— 3.40.44.0 2.7— -65.0 ~
$ 施令il- 9I 0.23.4I 0.46.0 2.7-60.0只要混合室M內的負壓為-40kPa以下，就能夠吸引噴丸加工所需的足夠的淤漿，因此實施例1-1 9的噴嘴10都能夠良好地將淤漿吸引到混合室M。將使用實施例1-6所記載的噴嘴10而進行濕式噴丸加工的結果作為實施例2而進行說明。作為磨粒而使用白剛玉(WA#800(新東工業株式會社制)平均粒子徑；ISiim)、鐵制硬粒(GH-3(新東工業株式會社制)平均粒子徑；300 iim)、不銹鋼制硬粒(GRITTALGH-20 (金生機能材料株式會社制):平均粒子徑；200 u m)、鐵制硬丸(SB-3 (新東工業株式會社制)平均粒子徑；300 Pm)、以及剛鋁石(AF60(新東工業株式會社制)平均粒子徑；250 pm)，以形成為10 40體積％的方式分別分散于水而作成淤漿。將與噴射口 13f之間的距離設為100mm，將該淤漿以0. 4MPa的壓縮空氣的噴射壓力朝被加工物(SS400制的板(60X60Xt6mm))噴射一分鐘。在加工后，利用表面粗糙度計(株式會社東京精密制)來對被加工(切削)的最大深度(以下，僅記作“加工深度”)進行測定。如表2所示，即使在任意的淤漿中都能夠在加工過程中連續地噴射磨粒，而不會在噴嘴10的混合室M的內部堆積淤漿而閉止。另外，可以看出通過被加工物W被切削，能夠良好地進行噴丸加工。使用用于比較的以往技術的、日本特開平06-126628號公報所公開的結構的噴嘴，在噴射所述淤漿的加工過程中，小孔被磨粒閉止而不能連續地進行磨粒的噴射。由此，可以確認本發明的噴嘴與磨粒的粒子徑以及淤漿的性狀無關而良好地進行噴丸加工。
表 權利要求
1.一種噴嘴，該噴嘴用于將噴丸介質與高壓氣體一起噴射而進行噴丸加工，其特征在于， 所述噴嘴具備 噴嘴支架，該噴嘴支架具備噴丸介質導入部件； 中空形狀的氣體噴嘴，該氣體噴嘴從在該氣體噴嘴的一端呈開ロ的高壓氣體導入部向在另一端呈開ロ的高壓氣體噴射ロ來形成高壓氣體流路；以及 噴射噴嘴，該噴射噴嘴從在該噴射噴嘴的一端呈開ロ的連結部向在另一端呈開ロ的噴射ロ而形成有包含噴丸介質的高壓氣體的流路； 所述高壓氣體的流路具備 氣體噴嘴壓縮部，該氣體噴嘴壓縮部用于對從所述高壓氣體導入部導入的高壓氣體進行壓縮；以及 氣體噴嘴加速部，該氣體噴嘴加速部用于對通過了所述氣體噴嘴壓縮部的高壓氣體進行加速； 流過所述氣體噴嘴的高壓氣體從所述噴丸介質導入部件吸引所述噴丸介質并使所述噴丸介質與該高壓氣體混合，并作為包含噴丸介質的高壓氣體被從所述噴射噴嘴噴射。
2.根據權利要求I所述的噴嘴，其特征在干， 所述噴嘴還具備氣體噴嘴整流部，該氣體噴嘴整流部用于對通過了所述氣體噴嘴壓縮部的高壓氣體的流動進行整流。
3.根據權利要求I或2所述的噴嘴，其特征在干， 所述氣體噴嘴壓縮部朝縮徑端連續地縮徑， 所述氣體噴嘴加速部朝擴徑端連續地擴徑。
4.根據權利要求3所述的噴嘴，其特征在干， 所述氣體噴嘴整流部連續地具有與所述縮徑端以及所述氣體噴嘴加速部的與所述擴徑端相反側的擴徑另一端相同形狀的剖面。
5.根據權利要求3所述的噴嘴，其特征在干， 所述氣體噴嘴壓縮部與所述氣體噴嘴加速部的邊界為平緩的曲線形狀。
6.根據權利要求I或2所述的噴嘴，其特征在干， 所述噴嘴的內部形成有吸引噴丸介質的混合室， 所述氣體噴嘴能夠移動地與所述噴嘴支架嵌合，以對該氣體噴嘴與所述噴射噴嘴的距離進行調整。
7.根據權利要求I或2所述的噴嘴，其特征在干， 所述噴射噴嘴為從在該噴射噴嘴的一端呈開ロ的連結部向在另一端呈開ロ的噴射ロ而形成有包含噴丸介質的高壓氣體的流路的中空形狀， 所述包含噴丸介質的高壓氣體的流路具備 噴射噴嘴壓縮部，該噴射噴嘴壓縮部用于對包含該噴丸介質的高壓氣體進行壓縮；以及 噴射噴嘴整流部，該噴射噴嘴整流部用于對通過了所述噴射噴嘴壓縮部的包含噴丸介質的高壓氣體進行整流。
8.根據權利要求7所述的噴嘴，其特征在干，所述噴射噴嘴壓縮部朝縮徑端連續地縮徑， 所述噴射噴嘴整流部與所述縮徑端連結，且連續地具有與該縮徑端相同形狀的剖面。
9.根據權利要求7所述的噴嘴，其特征在干， 由所述噴射噴嘴壓縮部與所述噴嘴支架的內部的空間來形成吸引噴丸介質的混合室。
10.根據權利要求6所述的噴嘴，其特征在干， 所述氣體噴嘴與所述噴射噴嘴的距離L、與所述高壓氣體噴射ロ的直徑D之比(L/D)為O. 2 5. O。
11.根據權利要求I或2所述的噴嘴，其特征在干， 所述噴丸介質導入部件與所述氣體噴嘴加速部連通，利用由所述高壓氣體導入部導入的高壓氣體在所述氣體噴嘴加速部被加速時所產生的吸引力，來將噴丸介質吸引到高壓氣體。
12.根據權利要求11所述的噴嘴，其特征在干， 所述噴射噴嘴為從在該噴射噴嘴的一端呈開ロ的連結部向在另一端呈開ロ的噴射ロ而形成有包含噴丸介質的高壓氣體的路徑的中空形狀， 所述連結部與所述氣體噴嘴噴射ロ連結。
13.根據權利要求12所述的噴嘴，其特征在干， 所述噴射噴嘴具備噴射噴嘴整流部，該噴射噴嘴整流部連續地具有與噴射ロ相同形狀的剖面。
14.根據權利要求4或5所述的噴嘴，其特征在干， 所述氣體噴嘴中，所述縮徑端的面積Sgm與所述氣體噴嘴壓縮部的與所述縮徑端相反ー側的縮徑另一端的面積Sgi之比(SgnZSgi)為O. I O. 3，并且 所述擴徑端的面積Sg。與所述擴徑另一端的面積Sgm之比(SgtZSgm)為I. 5 5. O。
15.根據權利要求14所述的噴嘴，其特征在干， 所述氣體噴嘴加速部的壁面的傾斜角度為I. 2 5. 0°。
16.根據權利要求8所述的噴嘴，其特征在干， 所述噴射噴嘴整流部的長度Y與該噴射噴嘴整流部的截面積Ss之比(Y/Ss)為O. 2 2.Omm 1O
17.根據權利要求13所述的噴嘴，其特征在干， 所述噴射噴嘴整流部的長度Y與該噴射噴嘴整流部的截面積Ss之比(Y/Ss)為O. 2 2.Omm 1O
18.根據權利要求I或2所述的噴嘴，其特征在干， 所述噴丸介質為將磨粒分散于液體的淤漿。
19.根據權利要求I或2所述的噴嘴，其特征在干， 所述噴丸介質是干式噴丸加工所使用的噴射材料。
20.根據權利要求I或2所述的噴嘴，其特征在干， 所述噴丸介質是將磨粒分散于液體的淤漿、與在干式噴丸加工中所使用的噴射材料兩者。
21.—種濕式噴丸加工裝置，該濕式噴丸加工裝置具備權利要求I或2所述的噴嘴，其特征在干，所述濕式噴丸加工裝置具備 兩個以上的所述噴嘴； 淤漿供給源，該淤漿供給源向所述噴嘴供給將磨粒分散于液體的淤漿；以及 淤漿分支単元，該淤漿分支単元配置于所述淤漿供給源與所述噴嘴的各個之間。
22.—種干式噴丸加工裝置，該干式噴丸加工裝置具備權利要求I或權利要求2所述的噴嘴，其特征在干， 所述干式噴丸加工裝置具備 所述噴嘴； 存積槽，該存積槽存積向所述噴嘴供給的噴射材料； 分級單元，該分級單元對從所述噴嘴噴射的噴射材料進行分級；以及 吸引単元，該吸引単元從所述分級單元對不適于噴丸加工的噴射材料進行回收。
23.一種噴丸加工裝置，該噴丸加工裝置用于濕式以及干式噴丸加工這兩者，具備權利要求I或2所述的噴嘴，其特征在干， 所述噴丸加工裝置具備 所述噴嘴； 淤漿供給源，該淤漿供給源向所述噴嘴供給將磨粒分散于液體的淤漿； 存積槽，該存積槽存積向所述噴嘴供給的噴射材料； 分級單元，該分級單元對從所述噴嘴噴射的噴射材料進行分級； 吸引単元，該吸引単元從所述分級單元對不適于噴丸加工的噴射材料進行回收；以及 切換閥，該切換閥選擇性地連結所述噴嘴、與所述淤漿供給源或所述存積槽。
24.根據權利要求21所述的噴丸加工裝置，其特征在干， 所述淤漿分支単元具備 圓筒形狀的框體，該框體由頂板與底板閉止兩端而成； 中空形狀的淤漿投入部件，該淤漿投入部件的一端與頂板連結；以及中空形狀的淤漿供給部件，該淤漿供給部件的一端與底板連結，且另一端與所述噴嘴連結。
25.ー種噴嘴，該噴嘴用于通過將噴丸介質導入噴嘴的內部，并且對高壓氣體與所述噴丸介質進行混合，并作為包含噴丸介質的高壓氣體而向被加工物噴射，由此進行被加工物的噴丸加工，其特征在干， 所述噴嘴具備噴嘴支架；氣體噴嘴，該氣體噴嘴用于向噴嘴的內部導入高壓氣體；以及噴射噴嘴，該噴射噴嘴用于將混合后的所述高壓氣體和所述噴丸介質向噴嘴的外部進行噴射， 所述氣體噴嘴為在兩端分別開ロ有高壓氣體導入口和高壓氣體噴射ロ的筒狀， 并形成從所述高壓氣體導入ロ向所述高壓氣體噴射ロ的所述高壓氣體的流路， 所述高壓氣體的流路在相同軸心上依次配置有圓筒形狀的直筒部，該直筒部在一端面配置高壓氣體導入口 ；氣體噴嘴壓縮部，該氣體噴嘴壓縮部自所述直筒部的另一端面朝縮徑端連續地縮徑；以及氣體噴嘴加速部，該氣體噴嘴加速部自所述縮徑端朝擴徑端連續地擴徑。
26.ー種噴嘴，該噴嘴用于通過將噴丸介質導入噴嘴的內部，并且對高壓氣體與所述噴丸介質進行混合，并作為包含噴丸介質的高壓氣體而向被加工物噴射，由此進行被加工物的噴丸加工，其特征在于 所述噴嘴具備噴嘴支架；氣體噴嘴，該氣體噴嘴用于向噴嘴的內部導入高壓氣體；以及噴射噴嘴，該噴射噴嘴用于將混合后的所述高壓氣體和所述噴丸介質向噴嘴的外部進行噴射， 所述氣體噴嘴為在兩端分別開ロ有高壓氣體導入口和高壓氣體噴射ロ的筒狀， 并形成從所述高壓氣體導入ロ向所述高壓氣體噴射ロ的所述高壓氣體的流路， 所述高壓氣體的流路在相同軸心上依次配置有圓筒形狀的直筒部，該直筒部在一端面配置高壓氣體導入口 ；氣體噴嘴壓縮部，該氣體噴嘴壓縮部自所述直筒部的另一端面朝縮徑端連續地縮徑；氣體噴嘴整流部，該氣體噴嘴整流部與所述縮徑端連結，并具有與該縮徑端相同的直徑；以及氣體噴嘴加速部，該氣體噴嘴加速部與所述整流部的另一 端面連結，且朝擴徑端連續地擴徑。
27.根據權利要求25或26所記載的噴嘴，其特征在干， 所述噴丸介質是將磨粒分散于液體的淤漿。
全文摘要
本發明提供一種噴嘴以及噴丸加工裝置，在將包含磨粒的噴丸介質與高壓氣體一起向被加工物噴射而進行噴丸加工時，即使增大磨粒、在形成為將磨粒分散于液體的淤漿時增大淤漿的濃度，也能夠穩定地進行噴射而不會使磨粒堆積于噴嘴內部。噴嘴具備噴嘴支架、氣體噴嘴、以及噴射噴嘴。所述氣體噴嘴是從高壓氣體導入部向高壓氣體噴射口形成有高壓氣體的流路的中空形狀，朝向所述高壓氣體噴射口具備圓筒形的直筒部；朝縮徑端連續地縮徑的氣體噴嘴壓縮部；以及自所述縮徑端連續地擴徑的氣體噴嘴加速部。另外，所述氣體噴嘴能夠移動地插入所述噴嘴支架。
文檔編號B24C3/02GK102672625SQ20121006723
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月14日 優先權日2011年3月17日
發明者日比野一路, 澀谷紀仁, 薄木英二, 鈴木幸德 申請人:新東工業株式會社