噴丸加工方法和噴丸加工裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及與壓縮氣體一起噴射研磨材料來對(duì)被加工物進(jìn)行切削、表面研磨、去 除毛刺和去除涂膜等的噴丸加工方法和用于該噴丸加工方法的噴丸加工裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 噴丸加工利用與壓縮氣體一起噴射的研磨材料與被加工物碰撞時(shí)發(fā)揮的切削力， 對(duì)被加工物進(jìn)行加工，該噴丸加工廣泛應(yīng)用于切削加工、表面研磨、表面的無光化、除去毛 刺、除去涂I吳和除去鎊等，等等。
[0003] 在這種噴丸加工中，如果與壓縮氣體一起向被加工物噴射研磨材料，則由于與被 加工物碰撞時(shí)的摩擦或與作為作業(yè)空間的機(jī)殼內(nèi)壁的碰撞產(chǎn)生的摩擦，會(huì)產(chǎn)生靜電，噴射 的研磨材料和切削被加工物產(chǎn)生的切削粉末等附著在被加工物、機(jī)殼的內(nèi)壁、以及其它的 構(gòu)成研磨材料的循環(huán)系統(tǒng)的管道、旋風(fēng)分離器和研磨材料容器等的內(nèi)壁上，其結(jié)果，不能順 暢地進(jìn)行研磨材料的回收和供給。
[0004] 特別是伴隨對(duì)通過噴丸加工進(jìn)行的微細(xì)加工的要求不斷提高，使用的研磨材料的 微細(xì)化發(fā)展的結(jié)果，研磨材料因靜電更容易附著在被加工物和機(jī)殼內(nèi)壁等上，并且難以通 過風(fēng)機(jī)等完全除去已經(jīng)附著的研磨材料，所以需要設(shè)置用于在噴丸加工后除去附著在被加 工物上的研磨材料的清洗工序等，從而成為降低生產(chǎn)率的一個(gè)原因。
[0005] 為了防止因靜電產(chǎn)生的研磨材料的附著，也可以考慮在噴丸加工裝置上安裝電壓 施加式除電器（"離子產(chǎn)生器" ：ionizer)。
[0006] 但是，如果安裝這種高價(jià)的裝置，則提高了噴丸加工裝置的價(jià)格，不僅失去了在市 場(chǎng)上的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力，而且使用于產(chǎn)生離子而設(shè)置于離子產(chǎn)生器的電極針容易產(chǎn)生污垢，需 要頻繁地進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，并且由于在研磨材料附著在被處理對(duì)象等上的狀態(tài)下進(jìn)行除電 (中和)而造成在研磨材料被剝離的部位殘留靜電。
[0007]此外，由于進(jìn)行用于產(chǎn)生離子的電暈放電，有可能成為粉塵爆炸等的引火源，所以 離子產(chǎn)生器在結(jié)構(gòu)上不適合用于噴丸加工裝置。
[0008] 因此，為了消除因這種靜電產(chǎn)生的問題，提出了如下的方法:通過向作業(yè)空間和研 磨材料的循環(huán)路徑內(nèi)提供水分來除去靜電。
[0009] 作為這種方法的一個(gè)例子，提出了如下的方案:通過將被加濕裝置提供了水分的 壓縮氣體導(dǎo)入研磨材料噴射用的噴丸噴嘴，調(diào)節(jié)研磨材料的循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的濕度，由此防止 產(chǎn)生靜電（參照專利文獻(xiàn)1的[0011]段落、圖2)。
[0010]此外，提出了如下的方案:利用超聲波加熱器或加熱，以水蒸氣的形態(tài)向?qū)胙心?材料噴射用的噴丸噴嘴的壓縮氣體提供水分(專利文獻(xiàn)2的[0026]段落）。
[0011]另外，提出了如下噴丸噴嘴:作為在將防止產(chǎn)生粉塵作為目的的濕式噴丸加工中 使用的噴丸噴嘴，在形成于內(nèi)部的室內(nèi)，將壓縮氣體、研磨材料(介質(zhì))和水按重量比計(jì)以大 體等量混合，噴射氣體、液體、固體(研磨材料)的三相流體(參照專利文獻(xiàn)3、[ 0006 ]、圖1、圖 2、表 1 的[3])。
[0012]以往的技術(shù)文獻(xiàn) [0013]專利文獻(xiàn)
[0014]專利文獻(xiàn)1:日本專利公報(bào)特許第3846842號(hào) [0015] 專利文獻(xiàn)2:日本專利公開公報(bào)特開2011-237378號(hào) [0016] 專利文獻(xiàn)3:日本專利公開公報(bào)特開2006-297568號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0018] 在如上所述的以往的技術(shù)中，使用了專利文獻(xiàn)3中記載的噴丸噴嘴的噴丸加工方 法，由于噴射160~200cc/min的大量的水(參照專利文獻(xiàn)3、表1的[2]和[3])，所以一般來說 是被稱為"濕式噴丸"或"液體噴丸"的濕式噴丸加工方法的一種。
[0019] 在通過這種濕式噴丸加工方法對(duì)被加工物進(jìn)行加工的情況下，由于因噴射的水而 潤(rùn)濕被加工物的表面，所以能夠降低靜電的產(chǎn)生。
[0020] 但是，在通過這種濕式噴丸加工方法對(duì)被加工物進(jìn)行加工的情況下，由于肯定潤(rùn) 濕被加工物的表面，所以不能適用于容易生銹的材質(zhì)的被加工物等不適合與水接觸的被加 工物，此外，存在有在加工后需要進(jìn)行被加工物的清洗和干燥工序的情況，這些作業(yè)成為使 生產(chǎn)率降低的原因之一。
[0021] 此外，在這種與大量的水一起噴射研磨材料的濕式噴丸加工方法中，由于因與研 磨材料一起噴射的水的存在而造成研磨材料與被加工物的表面碰撞時(shí)的碰撞能量被吸收， 所以與干式噴丸加工相比，濕式噴丸加工的加工量(切削速度）降低了，在使用的研磨材料 的材質(zhì)、粒徑和噴射壓力等條件相同的情況下，與干式噴丸加工相比，濕式噴丸加工中的加 工量(切削量)下降到1/7~1/14的程度。
[0022] 作為一個(gè)例子，圖23和圖24是如下的圖：測(cè)量了干式噴丸加工和濕式噴丸加工中 的覆蓋范圍的不同，在干式和濕式中作為研磨材料都使用氧化鋁系的研磨材料(不二制作 所制"7 ^ y'AWA" #1000)，以0.3MPa的噴射壓力對(duì)150mm見方的玻璃板進(jìn)行了加工。
[0023]圖23表示相對(duì)于噴丸噴嘴的前端和被加工物間的距離(噴嘴距離)變化的、到覆蓋 范圍成為100%為止的處理時(shí)間的變化，圖24表示相對(duì)于研磨材料的粒徑變化的、到覆蓋范 圍成為100 %為止的處理時(shí)間的變化，判明了：在任意一種條件下，與干式噴丸加工相比，在 濕式噴丸加工中用于得到100%的覆蓋范圍的加工時(shí)間都變長(zhǎng)。
[0024] 在此，"覆蓋范圍"是指以％ (百分比）表示總壓痕面積與加工面積之比，由于根據(jù) 覆蓋范圍的大小能夠預(yù)測(cè)加工量的大小，所以根據(jù)圖23和圖24,能夠判明與干式噴丸相比， 在濕式的噴丸中加工量(切削速度)差。
[0025] 相對(duì)于作為如上所述的濕式噴丸加工，在所述專利文獻(xiàn)1記載的噴丸加工方法中， 通過在噴射研磨材料的壓縮氣體中添加水分，使作為作業(yè)空間的機(jī)殼內(nèi)的濕度上升，由此 能夠防止產(chǎn)生靜電，并且能夠防止因靜電造成的研磨材料附著在被加工物的表面和機(jī)殼的 內(nèi)表面上。
[0026] 但是，在專利文獻(xiàn)1記載的噴丸加工裝置中，向在設(shè)置于壓縮空氣供給源和噴丸噴 嘴之間的壓縮空氣的供給配管內(nèi)流動(dòng)的壓縮空氣添加水，由于與在噴丸噴嘴內(nèi)的細(xì)直徑的 流道內(nèi)流動(dòng)的壓縮空氣相比，在所述壓縮空氣供給配管內(nèi)流動(dòng)的壓縮空氣的流速慢，所以 即使在液體的狀態(tài)下向壓縮空氣導(dǎo)入管內(nèi)導(dǎo)入水，該水也以液體的狀態(tài)導(dǎo)入噴丸噴嘴內(nèi)而 不會(huì)因與壓縮空氣流的碰撞而產(chǎn)生噴霧等，由此使研磨材料凝聚等，產(chǎn)生噴丸噴嘴的堵塞， 導(dǎo)致噴丸加工裝置變得不能正常動(dòng)作。
[0027] 因此，雖然在專利文獻(xiàn)1中未記載與水的添加方法有關(guān)的詳細(xì)說明，但是當(dāng)向在壓 縮空氣導(dǎo)入管內(nèi)流動(dòng)的壓縮空氣添加水的情況下，如專利文獻(xiàn)2所記載的，需要以不會(huì)產(chǎn)生 因這種堵塞導(dǎo)致的動(dòng)作不良的方式用超聲波或加熱等方法使水作為水蒸氣的狀態(tài)向壓縮 氣體中添加，因此需要另外設(shè)置水分賦予機(jī)構(gòu)，該水分賦予機(jī)構(gòu)具有用于使水成為水蒸氣 的功能，由此使裝置結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜并且價(jià)格變高。
[0028] 另外，在所述的專利文獻(xiàn)1、2中記載的方法中，雖然向?qū)雵娡鑷娮烨暗膲嚎s氣體 添加水分，但是由于以水蒸氣(氣體）的狀態(tài)添加水分，所以通過噴丸噴嘴噴射的流體不包 含"液體"，因此，專利文獻(xiàn)1、2中記載的發(fā)明即使添加了水，也維持"干式"噴丸加工。
[0029] 因此，在專利文獻(xiàn)1、2中記載的方法中，能夠不潤(rùn)濕被加工物的表面地進(jìn)行加工， 能夠應(yīng)用于不適合與水接觸的被加工物，并且具有與濕式噴丸加工相比加工量(切削速度） 大的優(yōu)點(diǎn)。
[0030] 但是，在專利文獻(xiàn)1、2中記載的噴丸加工方法中，如果供給的水的量變小，則不能 充分地對(duì)加工室內(nèi)進(jìn)行加濕，不能充分地防止靜電的產(chǎn)生，另一方面，如果提供超過了飽和 水蒸氣量的水，則在作業(yè)空間內(nèi)冷凝而潤(rùn)濕被加工物的表面和機(jī)殼的內(nèi)壁，雖然能夠防止 靜電的產(chǎn)生，但是失去了作為干式噴丸加工的優(yōu)點(diǎn)。
[0031] 因此，在專利文獻(xiàn)1中記載的噴丸加工方法中，檢測(cè)加工室內(nèi)的濕度并計(jì)算必要的 水分量后進(jìn)行水分的供給，由于控制非常復(fù)雜，所以裝置結(jié)構(gòu)也變得復(fù)雜且價(jià)格變高。
[0032] 如上所述，在專利文獻(xiàn)1、2中記載的發(fā)明中，維持干式噴丸加工，因此，雖然與濕式 噴丸加工相比能夠維持大加工量(高切削速度），并且能夠解決防止靜電產(chǎn)生的問題，但是 由此需要采用特別的裝置結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的控制。
[0033] 另一方面，如專利文獻(xiàn)3所記載的，在濕式噴丸加工中，雖然能夠通過比較簡(jiǎn)單的 裝置結(jié)構(gòu)，大幅度地降低靜電的產(chǎn)生而不用進(jìn)行復(fù)雜的控制，但是由于潤(rùn)濕被加工物，所以 需要加工后的清洗和干燥，由于追加這些工序不僅使生產(chǎn)率下降，而且在濕式噴丸加工中， 與干式噴丸加工相比產(chǎn)生加工量(切削速度)的大幅度下降，所以這方面也使加工性和生產(chǎn) 率大幅度變差，在采用任意一種方法的情況下都即存在缺點(diǎn)又存在優(yōu)點(diǎn)。
[0034] 鑒于所述的問題，本發(fā)明的發(fā)明人反復(fù)進(jìn)行了專心的研究，目的是實(shí)現(xiàn)能夠不降 低加工量地防止靜電產(chǎn)生的噴丸加工，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)了：通過在緊靠噴丸噴嘴的噴射口前以 微?；臓顟B(tài)進(jìn)行水的供給，并且將添加的水的量限制在與已知的濕式噴丸相比大幅度減 少的規(guī)定的范圍內(nèi)，不僅能夠抑制靜電的產(chǎn)生，而且能夠大幅度提高加工量。
[0035] 而且，確認(rèn)到：通過該加工方法得到的加工量的增加不僅與濕式噴丸加工相比增 加了，而且與干式噴丸加工相比也令人震驚地大幅度提高了，此外，不僅能夠提高加工量， 而且能夠同時(shí)重疊得到從專利文獻(xiàn)1所不能預(yù)期到的其它各種效果。
[0036] 本發(fā)明是基于專心研究的結(jié)果得到的、本發(fā)明人的所述認(rèn)識(shí)而做出的發(fā)明，本發(fā) 明的目的在于提供噴丸加工方法和噴丸加工裝置，其僅通過對(duì)以往的干式噴丸加工裝置進(jìn) 行稍許的結(jié)構(gòu)變更就能夠進(jìn)行應(yīng)用，不僅能夠防止噴丸加工中的靜電產(chǎn)生，而且在與以往 的濕式噴丸和干式噴丸的比較中，都能夠提高加工量(切削速度）。
[0037] 解決技術(shù)問題的技術(shù)方案
[0038] 下面，與在用于實(shí)施發(fā)明的實(shí)施方式下使用的附圖標(biāo)記一起記載用于解決問題的 方法和裝置。所述附圖標(biāo)記用于明確權(quán)利要求的記載與用于實(shí)施發(fā)明的實(shí)施方式的記載的 對(duì)應(yīng)，當(dāng)然并不是用于限制本發(fā)明的技術(shù)范圍的解釋。
[0039] 用于達(dá)成所述目的的本發(fā)明的噴丸加工方法，其通過噴丸噴嘴8對(duì)被加工物與壓 縮氣體一起噴射研磨材料，針對(duì)所述噴丸噴嘴8導(dǎo)入水等液體，使所述液體與在所述噴丸噴 嘴8內(nèi)流動(dòng)的壓縮氣體或從所述噴丸噴嘴噴射出的壓縮氣體碰撞而微?；c所述壓縮氣 體和研磨材料一起噴射微?；说乃鲆后w，并且使針對(duì)所述噴丸噴嘴8的所述液體的導(dǎo) 入量為〇.〇6cc/min~150cc/min(技術(shù)方案1)。
[0040] 另外，作為所述的液體，除了自來水、純水、精致水、堿離子水等所謂的"水"以外， 也可以包含在純水、硬水中添加以水垢除去為目的的水垢除去劑而得到的水、以及添加對(duì) 已加工部分進(jìn)行標(biāo)記等為目的的涂料、熒光涂料而得到的水，等等。
[0041] 此外，在所述噴丸加工方法中使用的本發(fā)明的噴丸加工裝置1，其將從壓縮氣體供 給源(未圖示)提供的壓縮氣流作為與研磨材料混合的混合流體，從噴丸噴嘴8噴射，在所述 噴丸噴嘴8設(shè)