专利名称：喷丸加工用喷嘴以及具备该喷嘴的喷丸加工装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于通过将喷丸介质向被加工物喷射来进行喷丸加工的喷嘴以及具备该喷嘴的喷丸加工装置。
背景技术：
以前，喷丸加工被使用在去飞边、除锈、表面粗糙度的调整、薄膜层除去、以及蚀刻等微细加工等中。喷丸加工被大致区分为干式的喷丸加工，该干式的喷丸加工利用压缩空气、旋转叶片的离心力而向被加工物 喷射(投射)硬丸、硬粒、钢丝切丸、以及陶瓷类粒子、植物类粒子、以及树脂类粒子等各种粒子(以下，记作“磨粒”)作为喷丸介质；以及湿式的喷丸加工，该湿式的喷丸加工将磨粒分散于水等液体的淤浆(slurry)作为喷丸介质而与压缩空气一起向被加工物进行喷射。在本说明书中，称作“磨粒”时意味着在干式的喷丸加工中所使用的硬丸、硬粒、钢丝切丸、以及陶瓷类粒子、植物类粒子、树脂类粒子等各种粒子、以及在湿式的喷丸加工中所使用的在淤浆中分散于液体的硬丸、硬粒、钢丝切丸、以及陶瓷类粒子、植物类粒子、树脂类粒子等各种粒子这两者，仅指在干式的喷丸加工中所使用的磨粒的情况称作“喷射材料”。另外，称作“喷丸介质”时包含在干式的喷丸加工中所使用的“喷射材料”、与在湿式的喷丸加エ中所使用的“淤浆”两者。干式的喷丸加エ与湿式的喷丸加工相比虽具有较大的加工能力，但在加工后的被加工物的表面牢固地附着有磨粒、由喷丸加工产生的切削粉，因此需要例如使用超声波的水洗。另ー方面，湿式的喷丸加工与干式的喷丸加工相比虽然加工能力低，但由于与被加工物碰撞的磨粒因淤浆而流动，因此在被加工物附着的磨粒较少或附着力较弱而容易清洗。作为用于进行湿式的喷丸加工的喷嘴，例如在日本特开平06-126628号公报公开有该喷嘴的结构。在该公报中，喷嘴具备淤浆存积室和供压缩空气流动的管体，该淤浆存积室与供压缩空气流动的管体由小孔而连通。淤浆由泵而压送至所述淤浆存积室。另ー方面，当在所述管体流入压缩空气时，在所述淤浆存积室侧的所述小孔附近产生负压，由此产生从所述淤浆存积室向所述管体的气流。由此，向所述淤浆存积室的内部压送的淤浆，向所述管体内流入并与压缩空气混合，之后与压缩空气一起向喷嘴外部喷射。日本特开2001-300363号公报也相同地，利用在设置于混合室附近的小孔附近产生的负压来对淤浆与压缩空气进行混合。决定喷丸加エ的效率的因素为淤浆的喷射量、喷射速度、淤浆的浓度，磨粒的粒子径等。为了提高喷丸加工的效率，减小淤浆的流动阻カ并增大淤浆的投入量，即喷射量，或使用大径的磨粒，因此需要增大所述小孔。但是，当增大所述小孔的直径时，用于将淤浆吸引到压缩空气的流动中的负压不会充分地产生。进而当过度地増大直径时，压缩空气自所述小孔向淤浆存积室侧流入。另外，在增大淤浆的浓度的情况下，担心所述小孔被淤浆闭止。另外，为了提高喷射速度而需要増大压缩空气的压力，由于需要更强カ的压缩空气供给源，因此牵涉到设备费用的増大、压缩空气供给源的运转能量的増大。自古以来知晓干式的加工具有将磨粒、硬丸作为喷射材料与高压气体一起进行喷射的喷丸加工以及喷丸強化加工、将金属粉末或金属化合物粉末作为喷射材料与高压气体一起进行喷射而在被加工物的表面形成基于该粉末的皮膜的皮膜形成加工。用于进行此类加工的喷嘴公知有利用高压气体等对装填有喷射材料的压カ容器进行加压而将该喷射材料送于高压气流而与该高压气体一起作为固气二相流进行喷射的加压式(例如，參照日本特开平02-160514号公报的附图)；以及利用由导入到喷嘴的高压气流产生的吸引カ对喷射材料进行吸引而与该高压气体一起作为固气二相流进行喷射的吸引式(例如，參照日本特开平08-267360号公报的图7)。加压式的喷嘴由于能够以高速对喷射材料进行喷射，因此在喷丸加工中加工能力強，能够在喷丸強化中将压缩残留应カ施加至更深的位置，并且能够在皮膜形成中形成紧贴强度以及硬度高的皮膜。然而，由于喷射材料的喷射量以及喷射时间被加压槽的容积限制，因此不能连续地进行喷射。吸引式的喷嘴由于对处于大气下的喷射材料进行吸引，因此对喷射材料进行存积的容器不需要密封。由此，能够对喷射材料连续地进行喷射。但是，由 于在对喷射材料进行吸引时因吸引周围的空气而产生压カ损失，因此与加压式相比喷射材料的喷射速度慢。虽考虑到为了提高喷射速度而增大压缩空气的压力，来弥补高压气体的所述压カ损失的量，以加快喷射材料的喷射速度，但由于需要更强カ的压缩空气供给源，因此牵涉到设备费用的増大、压缩空气供给源的运转能量的増大。另外，为了提高前述方式的加工的效率而增大喷射材料的喷射量、增大喷射材料的直径，则需要加大喷射材料的吸引路径。但是，当扩大该路径时，喷嘴内部产生的吸引力变弱而不能对喷射材料进行吸引。近年来，期望同时满足干式的喷丸加エ的优点亦即高加工能力、和湿式的喷丸加エ的优点亦即被加工物的清洗性两者的喷丸加工。例如，在日本特开2006-035394号公报中，公开有在干式的喷丸中进行了粗加工之后而在湿式的喷丸加工中进行精加工的喷丸加エ方法。虽然在该公报中的加工方法中所使用的加工装置没被特别地规定，但存在干式以及湿式的喷丸加工分别由各自的加工装置进行的启示。另外，在日本特开2010-280036号公报中公开有能够利用一个喷嘴来进行干式的喷丸加工与湿式的喷丸加工的喷丸加工装置。该公报所记载的喷丸加工装置是所谓的直压式。该喷丸加工装置构成为，通过对存积有磨粒的加压槽进行加压并输送到自压缩空气供给源流出的压缩空气的流动，由此从喷嘴作为固气二相流而进行喷射。由于能够连读地进行喷丸加工的时间被加压槽的容量限制，因此不能够连续地进行喷丸加工。另外，所述公报的喷丸加工装置由于构成为使水与该固气二相流的路径合流，因此与喷射淤浆的喷丸加工相比，被加工面的清洗效果差。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供能够高效地进行喷丸加工的、或能够不增加高压气体的流量便能高速对喷射材料进行喷射来对被加エ物的表面进行处理的、或能够进行干式的喷丸加工和湿式的喷丸加工这两者的喷嘴以及具备该喷嘴的喷丸加工装置。第一发明是用于将喷丸介质与高压气体一起进行喷射而进行喷丸加工的喷嘴，所述喷嘴具备喷嘴支架，该喷嘴支架具备喷丸介质导入部件；中空形状的气体喷嘴，该气体喷嘴从在该气体喷嘴的一端呈开ロ的高压气体导入部向在另一端呈开ロ的高压气体喷射ロ来形成高压气体流路；以及喷射喷嘴，该喷射喷嘴从在该喷射喷嘴的一端呈开ロ的连结部向在另一端呈开ロ的喷射ロ而形成有包含喷丸介质的高压气体的流路，所述高压气体的流路具备气体喷嘴压缩部，该气体喷嘴压缩部用于对从所述高压气体导入部导入的高压气体进行压缩；以及气体喷嘴加速部，该气体喷嘴加速部用于对通过了所述气体喷嘴压缩部的高压气体进行加速，所述喷嘴的特征在于，流过所述气体喷嘴的高压气体从所述喷丸介质导入部件对所述喷丸介质进行吸引而与该高压气体混合，并作为包含喷丸介质的高压气体被从所述喷射喷嘴喷射。自高压气体导入部导入的高压气体由气体喷嘴压缩部进行压缩而被加速，之后由气体喷嘴加速部被进ー步加速。因此，由于能够加快自喷射喷嘴喷射的包含喷丸介质的高压气体的喷射速度，因此能够高效地进行喷丸加工。第二发明在第一发明所记载的喷嘴的基础上，其特征在于，所述喷嘴还具备气体喷嘴整流部，该气体喷嘴整流部用于对通过了所述气体喷嘴压缩部的高压气体的流动进行整流。对通过了气体喷嘴压缩部的高压气体进行整流，由此能够防止流入到气体喷嘴加速部的高压气体的流动紊乱。第三发明在第一或第二发明所记载的喷嘴的基础上，其特征在于，所述气体喷嘴压缩部朝缩径端连续地缩径，所述气体喷嘴加速部朝扩径端连续地扩径。通过使高压气体 的流路连续地变窄，由此高压气体的速度变快。通过以使通过了缩径端的高压气体不会急剧地膨胀的方式加宽高压气体的流路，由此高压气体被加速。第四发明在第三发明所记载的喷嘴的基础上，其特征在于，所述气体喷嘴整流部连续地具有与所述缩径端以及所述气体喷嘴加速部的与所述缩径端相反一侧的扩径另ー端相同形状的剖面。通过将气体喷嘴整流部形成为此类形状，能够提高高压气体的流动的前进性。第五发明在第一至第四发明中任一个所记载的喷嘴的基础上，其特征在于，所述气体喷嘴压缩部与所述气体喷嘴加速部的边界为平缓的曲线形状。通过将所述气体喷嘴压缩部、所述气体喷嘴整流部、以及所述气体喷嘴加速部各自的边界形成为平缓的曲线形状，由此高压气体的流动能够在通过该边界时不紊乱而顺畅流通。第六发明在第一至第五发明中任一个所记载的喷嘴的基础上，其特征在于，所述喷嘴的内部形成吸引喷丸介质的混合室，所述气体喷嘴能够移动地与所述喷嘴支架嵌合以对该气体喷嘴与所述喷射喷嘴之间的距离进行调整。当高压气体自气体喷嘴喷射ロ高速喷射时，喷射流的外廓产生意欲获取周围的空气的剪断流。通过使所述气体喷嘴与所述喷射喷嘴之间的距离变窄，由此能够増大在混合室产生的吸引力(负压)，但所述气体喷嘴与所述喷射喷嘴之间的距离过于狭窄时，对喷丸介质通过所述气体喷嘴与所述喷射喷嘴之间的间隙时造成妨碍。根据本发明，能够对所述气体喷嘴与所述喷射喷嘴之间的距离进行调整，以使得能够充分地吸引喷丸介质，并且使喷丸介质通过。第七发明在第一至第六的发明中的任一个所记载的喷嘴的基础上，其特征在干，所述喷射喷嘴为从在该喷射喷嘴的一端呈开ロ的连结部向在另一端呈开ロ的喷射ロ而形成有包含喷丸介质的高压气体的流路的中空形状，包含所述喷丸介质的高压气体的流路具备喷射喷嘴压缩部，该喷射喷嘴压缩部用于对包含该喷丸介质的高压气体进行压縮；以及喷射喷嘴整流部，该喷射喷嘴整流部用于对通过了所述喷射喷嘴压缩部的包含喷丸介质的高压气体进行整流。包含由高压气体的喷射流、和与其合流的喷丸介质构成的喷丸介质的高压气体，在由喷射喷嘴压缩部加速之后，并由喷射喷嘴整流部整流。根据本发明，能够高速且稳定地对包含喷丸介质的高压气体进行喷射。第八发明在第七发明所记载的喷嘴的基础上，其特征在于，所述喷射喷嘴压缩部朝缩径端连续地缩径，所述喷射喷嘴整流部与所述缩径端连结，且连续地具有与该缩径端相同形状的剖面。通过使包含喷丸介质的高压气体的流路连续地变窄，由此包含喷丸介质的高压气体的速度变快。但是，包含喷丸介质的高 压气体所包含的磨粒或液体，与气体相比充分加速所需的时间长。通过将喷射喷嘴整流部形成为本发明那样的形状，由此充分地加速磨粒等，并且提高包含喷丸介质的高压气体的前进性，因此能够高速且稳定地对包含喷丸介质的高压气体进行喷射。第九发明在第七或第八发明所记载的喷嘴的基础上，其特征在于，由所述喷射喷嘴压缩部与所述喷嘴支架的内部的空间来形成吸引喷丸介质的混合室。混合室的维护能够通过卸下喷射喷嘴而容易地进行。另外，与混合室仅由喷嘴支架形成的情况相比易于制造。第十发明在第六至第九发明中的任一个所记载的喷嘴的基础上，其特征在于，所述气体喷嘴与所述喷射喷嘴之间的距离L、与所述高压气体喷射ロ的直径D之比(L/D)为O. 2 5. O。当所述距离L过长吋，喷丸介质的吸引力变弱而不能导入进行喷丸加工所需的足够的量的喷丸介质。当所述距离L过短时，喷丸介质的流动阻カ变大、或喷丸介质堆积于所述气体喷嘴与所述喷射喷嘴之间的空隙，喷丸介质被吸引到高压气体流的路径被闭止。所述距离L由与高压气体喷射ロ的直径D之间的关系决定，通过将所述距离L与所述高压气体喷射ロ的直径D之比(L/D)形成在所述的范围内，由此能够适宜地进行喷丸加工。第^^一发明在第一至第五发明所记载的喷嘴的基础上，其特征在于，所述喷丸介质导入部件与所述气体喷嘴加速部连通，利用由所述高压气体导入部导入的高压气体在所述气体喷嘴加速部被加速时所产生的吸引力，来将喷丸介质吸引到高压气体。当高压气体流动时，如果在管体配置喷丸介质导入路径亦即小孔，则在所述小径附近产生吸引力。在所述气体喷嘴加速部中，由于高压气体的流动为高速的，因此能够产生更強力的吸引力。另夕卜，即使增大小孔也能够得到足够的吸引力。因此，由于能够増加磨粒的喷射量、或増大磨粒的粒子径，因此能够提高喷丸加工的效率。第十二发明在第i^ 一发明所记载的喷嘴的基础上，其特征在于，所述喷射喷嘴为从在该喷射喷嘴的一端呈开ロ的连结部向在另一端呈开ロ的喷射ロ而形成有包含喷丸介质的高压气体的路径的中空形状，所述连结部与所述气体喷嘴喷射ロ连结。由于在喷丸介质被吸引到气体喷嘴的内部而与高压气体混合之后，通过喷射喷嘴而由喷射ロ喷射，因此在喷射之后喷射流不会急剧地膨胀而能够高速且稳定地进行喷射。第十三发明在第十二发明所记载的喷嘴的基础上，其特征在于，所述喷射喷嘴具备喷射喷嘴整流部，该喷射喷嘴整流部连续地具有与喷射ロ相同形状的剖面。包含喷丸介质的高压气体所含有的磨粒或液体，与气体相比充分加速所需要的时间长。通过将喷射喷嘴整流部形成为本发明那样的形状，由此磨粒或液体被充分地加速，并且包含喷丸介质的高压气体的流动的前进性提高，因此能够对包含喷丸介质的高压气体高速且稳定地进行喷射。第十四发明在第四、五、i^一的发明中任一个所记载的喷嘴的基础上，其特征在于，所述气体喷嘴中，所述缩径端的面积Sgm与所述气体喷嘴压缩部的与所述缩径端相反侧的缩径另一端的面积Sgi之比(S^Sgi)为O. I O. 3，并且所述扩径端的面积Sg。与所述扩径另一端的面积Sgm之比(SgtZSgm)为I. 5 5. O。对于利用所述气体喷嘴压缩部对高压气体进行加速，利用所述气体喷嘴加速部对高压气体进行进ー步加速而言，气体喷嘴的缩径端的截面积Sgm、与缩径另一端的截面积Sgi、以及扩径端的截面积Sg。之间的关系尤为重要，通过将它们的比根据所述的范围进行选择，由此能够充分地加速高压气体。第十五发明在第十四发明所记载的喷嘴的基础上，其特征在于，所述气体喷嘴加速部的壁面的倾斜角度为I. 2 5. 0°。由于能够防止通过气体喷嘴加速部的高压气体由壁面剥离、在由高压气体喷射ロ刚刚喷射之后急剧地膨胀，因此能够高速对包含喷丸介质的高压气体的流动进行喷射。第十六或十七的发明所记载的喷嘴在第八或第十三发明所记载的喷嘴的基础上，其特征在于，所述喷射喷嘴整流部的长度Y、与该喷射喷嘴整流部的截面积Ss之比(Y/Ss)为
O.2 2. OmnT1。对于利用喷射喷嘴整流部而充分地加速喷丸介质，并且提高包含喷丸介质的高压气体的前进性而言，喷射喷嘴整流部的长度Y与其截面积Ss之间的关系尤为重要， 优选该比形成在所述的范围内。第十八发明在第一至第十七发明中任一个所记载的喷嘴的基础上，其特征在干，所述喷丸介质是将磨粒分散于液体的淤浆。即使在对分散有磨粒的淤浆进行喷射的情况下，也能够得到至此所记载的发明的效果。第十九发明在第一至第十七发明中的任一个所记载的喷嘴的基础上，其特征在于，所述喷丸介质是干式喷丸加工所使用的喷射材料。即使在对喷射材料进行喷射的情况下，也能够得到至此所记载的发明的效果。第二十发明在第一至第十七发明中的任一个所记载的喷嘴的基础上，其特征在于，所述喷丸介质是将磨粒分散于液体的淤浆、与在干式喷丸加工中所使用的喷射材料两者。无论是对分散有磨粒的淤浆进行喷射的情況，还是对喷射材料进行喷射的情況，都能够得到至此所记载的发明的效果，喷嘴都能够针对两者的磨粒而有效地使用。第二十一发明是具备第一至第十七发明所记载的任一个喷嘴的湿式喷丸加工装置，其特征在于，所述湿式喷丸加工装置具备两个以上的所述喷嘴；淤浆供给源，该淤浆供给源向所述喷嘴供给将磨粒分散于液体的淤浆；以及淤浆分支単元，该淤浆分支単元配置于所述淤浆供给源与所述喷嘴的各个之间。通过在所述喷丸加工装置配置两个以上的所述喷嘴，由此能够缩短被加工物的加工时间。通过使用淤浆分支単元，由此能够向各个喷嘴均等地投入淤浆。第二十二发明是具备第一至第十七发明所记载的任一个喷嘴的干式喷丸加工装置，其特征在于，所述干式喷丸加工装置具备所述喷嘴；存积槽，该存积槽存积向所述喷嘴供给的喷射材料；分级单元，该分级单元对从所述喷嘴喷射的喷射材料进行分级；以及吸引単元，该吸引単元从所述分级单元对不适于喷丸加工的喷射材料进行回收。通过在所述喷丸加工装置配置所述喷嘴，由此能够不增加高压气体的流量便能高速地对喷射材料进行喷射并对被加工物的表面处理。第二十三发明是在具备第一至第十七发明所记载的任一个喷嘴的湿式以及干式两者中使用的喷丸加工装置，其特征在于，所述喷丸加工装置具备所述喷嘴；淤浆供给源，该淤浆供给源向所述喷嘴供给将磨粒分散于液体的淤浆；存积槽，该存积槽存积向所述喷嘴供给的喷射材料；分级单元，该分级单元对从所述喷嘴喷射的喷射材料进行分级；吸引単元，该吸引単元从所述分级单元对不适于喷丸加工的喷射材料进行回收；以及切换阀，该切换阀选择性地连结所述喷嘴、与所述淤浆供给源或所述存积槽。通过在所述喷丸加工装置配置所述喷嘴，能够进行干式的喷丸加工和湿式的喷丸加工这两者。第二十四发明在第二十一发明所记载的喷丸加工装置的基础上，其特征在于，所述淤浆分支単元具备圆筒形状的框体，该框体由顶板与底板闭止两端而成；中空形状的淤浆投入部件，该淤浆投入部件的一端与顶板连结；以及中空形状的淤浆供给部件，该淤浆供给部件的一端与底板连结，且另一端与所述喷嘴。由于自淤浆投入部件投入到框体内的淤浆在框体的底部附近均等地施加负载，因此从配置于框体的底部的各个淤浆供给部件排出相同的量的淤浆。由此，能够以非常简单的结构向各喷嘴均等地供给淤浆。第二十五发明是ー种喷嘴，该喷嘴用于将喷丸介质导入到喷嘴的内部并混合高压气体与所述喷丸介质，并作为包含喷丸介质的高压气体而向被加工物喷射，由此进行被加エ物的喷丸加工，其特征在于，所述喷嘴具备喷嘴支架；气体喷嘴，该气体喷嘴用于向喷嘴的内部导入高压气体；以及喷射喷嘴，该喷射喷嘴用于将混合后的所述高压气体与所述喷丸介质向喷嘴的外部进行喷射，所述气体喷嘴为在两端分别开ロ有高压气体导入口和高压气体喷射ロ的筒状，并形成从所述高压气体导入ロ向所述高压气体喷射ロ的所述高压气体的流路，所述高压气体的流路在相同轴心上依次配置有圆筒形状的直筒部，该直筒部在一端面配置高压气体导入口 ；气体喷嘴压缩部，该气体喷嘴压缩部自所述直筒部的另一端面朝缩径端连续地缩径；以及气体喷嘴加速部，该气体喷嘴加速部自所述缩径端朝扩径端连续地扩径。另外，第二十六发明是ー种喷嘴，该喷嘴用于通过将喷丸介质导入喷嘴的内部，并且对高压气体与所述喷丸介质进行混合，并作为包含喷丸介质的高压气体而向被加工物喷射，由此进行被加工物的喷丸加工，其特征在于，所述喷嘴具备喷嘴支架；气体喷嘴，该气体喷嘴用于向喷嘴的内部导入高压气体；以及喷射喷嘴，该喷射喷嘴将混合后的所述高压气体与所述喷丸介质向喷嘴的外部进行喷射，所述气体喷嘴为在两端分别开ロ有高压气体导入口和高压气体喷射ロ的筒状，并形成从所述高压气体导入ロ向所述高压气体喷射ロ的所述高压气体的流路，所述高压气体的流路在相同轴心上依次配置有圆筒形状的直筒部，该直筒部在一端面配置高压气体导入口 ；气体喷嘴压缩部，该气体喷嘴压缩部自所述直筒部的另一端面向缩径端连续地缩径；气体喷嘴整流部，该气体喷嘴整流部与所述缩径端连结，且具有与该缩径端相同的直径；以及气体喷嘴加速部，该气体喷嘴加速部与所述气体喷嘴整流部的另一端面连结，且朝扩径端连续地扩径。通过形成为第二十五或第二十六的发明所记载的结构，由此能够解决上述的课题。第二十七发明在第二十五或二十六发明所记载的喷嘴的基础上，其特征在于，所述喷丸介质是将磨粒分散于液体的淤浆。即使喷丸介质是淤浆，也能够得到至此所记载的发明的效果。根据本发明，能够提供无论是湿式还是干式都能够高效地进行喷丸加工的喷嘴，以及具备该喷嘴的喷丸加工装置。本发明中的“向缩径端连续地缩径”是指直径不增加而缩径端的直径最小，也可以是形成有直径为恒定的区域、阶梯差。另外，相同地，“向扩径端连续地扩径”是指直径不减少而扩径端的直径最大，也可以是形成有直径为恒定的区域、阶梯差。、
在本发明中湿式以及干式的喷丸加工所使用的磨粒与干式以及湿式的喷丸加工无关，只要是一般使用的磨粒即可，材质、形状、以及大小并没有特别地限定。例如，能够适宜地使用铁以及非铁制的硬丸、硬粒、钢丝切丸、陶瓷类粒子、植物类粒子、树脂类粒子等各种粒子。
图I是用于对第一实施方式的喷嘴的一例进行说明的剖视图。图2是用于对第一实施方式的喷嘴的喷射喷嘴进行说明的剖视图。图3是用于对第一实施方式的喷嘴的气体喷嘴进行说明的剖视图。 图4是用于对第一实施方式的喷嘴的气体喷嘴的其它方式进行说明的剖视图。图5是用于对第一实施方式的气体喷嘴与喷射喷嘴的位置关系进行说明的说明图。图6是用于对配置一个本发明的喷嘴的湿式喷丸加工装置进行说明的示意图。图7是用于对配置多个本发明的喷嘴的湿式喷丸加工装置进行说明的示意图。图8是用于对本发明的淤浆分支単元进行说明的示意图。图9是用于对配置一个本发明的喷嘴的干式喷丸加工装置进行说明的示意图。图10是用于对配置一个本发明的喷嘴的湿式以及干式两用的喷丸加工装置进行说明的示意图。图11是用于对配置多个本发明的喷嘴的湿式以及干式两用的喷丸加工装置进行说明的示意图。图12是示出实施例3的结果的图。图13是示出现有的吸引式喷嘴的剖视图。图14是示出实施例4的结果的图。图15是用于对第二实施方式的喷嘴的一例进行说明的剖视图。图16是用于对第二实施方式的喷嘴的喷射喷嘴进行说明的剖视图。图17是用于对第二实施方式的喷嘴的气体喷嘴进行说明的剖视图。图18是示出实施例6的结果的图。图19是示出实施例7的结果的图。图20是用于对本发明的喷嘴的其它方式进行说明的说明图。附图标记的说明10 :喷嘴；11 :喷嘴支架；lla :喷丸介质导入部件；llb :喷丸介质导入部；12 :气体喷嘴；12a :气体喷嘴直筒部；12b :气体喷嘴压缩部；12c :气体喷嘴加速部；12d :气体喷嘴整流部；12e :气体喷嘴第二整流部；12f :高压气体导入部；12g :气体喷嘴缩径另一端；12h :气体嗔嘴缩径端；12i :气体嗔嘴扩径另一端；12j :气体嗔嘴扩径端；12k:闻压气体喷射ロ ；13 :喷射喷嘴；13a:喷射喷嘴压缩部；13b :喷射喷嘴直筒部(喷射喷嘴整流部)；13c :噴'射嗔嘴扩径部；13d :连结部(嗔射嗔嘴缩径另一端)；13e :噴'射嗔嘴缩径端；13f 喷射ロ ；20 :喷丸加工装置；21 :喷丸加工室；22 :游浆槽；23 :淤浆分支単元；23a :游浆投入部件；23b :分支单元主体；23c :淤浆供给部件；23d :调整部件；23e :淤浆引导部件；23t 淤浆一次存积室；24 :压缩空气供给単元；25 :分级单元；26 :分类单元；27 :蓄液槽；28 :淤渣槽；29 :存积槽；110 :喷嘴；111 :喷嘴支架；llla :喷丸介质导入部件；lllb :喷丸介质导入部；112 :气体喷嘴；112a :气体喷嘴直筒部；112b :气体喷嘴压缩部；112c :气体喷嘴加速部；112d :气体喷嘴整流部；112f :高压气体导入部；112g :气体喷嘴缩径另一端；112h :气体嗔嘴缩径端；112i :气体嗔嘴扩径另一端；112j :气体嗔嘴扩径端；112k:闻压气体嗔射ロ； 112m :喷丸介质导入路径；113 :喷射喷嘴；113b :喷射喷嘴直筒部(喷射喷嘴整流部)；113c :喷射喷嘴扩径部；113d:连结部；113f :喷射ロ ；DC:吸引单元(集尘装置)；M:混合室；P :泵；T :载置单元;W :被加工物。
具体实施例方式基于附图作为第一实施方式对本发明中的喷嘴以及喷丸加工装置的一例进行说明。此外，说明中的左右上下方向只要没有特别地说明，则表示图中的方向。另外，本发明并不局限于实施方式所记载的形状，能够根据需要而适当地进行变更。
图I表示本实施方式中的喷嘴10的概略图。首先，作为湿式喷丸加工用喷嘴进行说明。喷嘴10具备中空的四角柱形状的喷嘴支架11，该喷嘴支架的两端被开ロ为圆形状；圆筒形状的气体喷嘴12，该气体喷嘴12的两端被开ロ为圆形状；以及圆筒形状的喷射喷嘴13，该喷射喷嘴13的两端被开ロ为圆形状。在喷嘴支架11的上方具备能够供气体喷嘴12嵌合的大小的开ロ部，在下方具备能够供喷射喷嘴13嵌合的大小的开ロ部，并且上下的开ロ部经由喷嘴支架11的圆筒形的内部空间连通。另外，中空形状的喷丸介质导入部件Ila的一端面与该喷嘴支架11的ー侧面连结，另一端面的喷丸介质导入部Ilb与喷嘴支架11的内部的空间连通。同时參照图2。喷射喷嘴13与喷嘴支架的下方嵌合，并利用螺钉(未图示)与喷嘴支架11卡止。喷射喷嘴的上端的开ロ部(连结部13d)与喷嘴支架11的内部空间为相同的直径，具备朝向位于下方的喷射喷嘴缩径端13e缩径的喷射喷嘴压缩部13a。由该内部的空间与该喷射喷嘴压缩部13a形成混合室M。如图2(A)所示，在喷射喷嘴缩径端13e连结有连续地具有与该喷射喷嘴缩径端13e相同的圆形剖面的形状的喷射喷嘴直筒部13b (喷射喷嘴整流部)。由所述喷射喷嘴压缩部13a与所述喷射喷嘴直筒部13b形成固气液三相流的流路。利用喷射喷嘴压缩部而使固气液三相流的流路逐渐变窄，由此能够使固气液三相流进行加速而不在混合室M的壁面发生反射。由于所述喷射喷嘴直筒部13b能够对固气液三相流进行整流而提高前进性，因此能够防止固气液三相流由喷射ロ 13f刚刚喷射之后急剧地膨胀而被減速。另外，由于磨粒、液体的真比重与气体不同，因此需要比气体更多的加速时间(距离)，故通过配置所述喷射喷嘴直筒部13b，由此使磨粒以及液体加速。但是，当喷射喷嘴直筒部13b的长度Y(參照图5)过长时，管壁成为阻カ而进行減速。因此，通过对固气三相流进行整流来提高前进性，并且得到对磨粒以及液体充分地加速的效果，并且为了不在管内減速，将喷射喷嘴直筒部13b的长度Y与该喷射喷嘴直筒部13b的截面积Ss之比(Y/Ss)在O. 2 2. Omm 1的范围内进行选择，优选在O. 3 I. SmnT1的范围内进行选择。此外，喷射喷嘴13在不对所要求的加工能力产生影响的范围内，能够任意地变更形状。例如，如图2(B)所示也可以仅配置喷射喷嘴直筒部13b，如图2(C)所示也可以使喷射喷嘴扩径部13c与喷射喷嘴缩径端13e连结，如图2(D)所示也可以仅配置喷射喷嘴压缩部13a。优选喷射喷嘴13具备内壁的直径比气体喷嘴12的喷射ロ 12k的外壁的直径小的位置。同时參照图3。气体喷嘴12以高压气体喷射ロ 12k位于混合室M的方式与喷嘴支架11嵌合。气体喷嘴12能够沿图I的上下方向移动，利用螺钉(未图示)而与喷嘴支架11卡止。当对气体喷嘴12的设置位置进行调整时，在旋松所述螺钉之后，使该气体喷嘴12沿上下方向移动来决定固定位置，并再次紧固螺钉而进行固定。自气体喷嘴12的最上面的高压气体导入部12f导入高压气体(在本实施方式中为压缩空气)。被导入的高压气体自高压气体喷射ロ 12k喷射，而导入混合室M。根据高压气体的喷射，所述混合室M形成为负压，喷丸介质亦即淤浆自所述喷丸介质导入部Ilb被吸 引到所述混合室M。被吸引的淤浆在混合室M与高压气体混合之后，作为淤浆与高压气体的固气液三相流，自喷射喷嘴13的最下部的喷射ロ 13f喷射。若在喷嘴10的内部产生的吸引力(负压)弱，则不能吸引喷丸加工所需的足够的淤浆。负压由被喷射的高压气体的喷射流在其边界层卷入周围的空气的剪断カ而产生。因此，如果气体喷嘴12的前端(下端)侧12j、与位于高压气体的喷射方向侧前方的壁面、SP与喷射喷嘴压缩部13a的壁面之间的距离L(參照图5)短，则周围的空气少，因此能够得到更强的吸引力。但是，当该距离L过短时，在气体喷嘴12与喷射喷嘴压缩部13a的壁面之间的间隙堆积淤浆，由于该间隙被闭止，因此可能不能吸引淤浆。本实施方式的气体喷嘴，由于所述气体喷嘴能够沿上下方向移动地插入，因此能够根据淤浆所含有的磨粒的粒子径、含有率、以及淤浆的粘度，设定所述距离し如图3(A)所示，气体喷嘴12的内部具备气体喷嘴直筒部12a，该气体喷嘴直筒部12a的上端为高压气体导入部12f，且连续地具有与该高压气体导入部12f相同的圆形剖面；气体喷嘴压缩部12b，该气体喷嘴压缩部12b与上述高压气体直筒部12a的另一端连结，且朝向气体喷嘴缩径端12h连续地缩径；以及气体喷嘴加速部12c，该气体喷嘴加速部12c与上述气体喷嘴缩径端12h连结，且朝向气体喷嘴扩径端12 j连续地扩径，并且高压气体导入部12f、气体喷嘴缩径端12h、以及气体喷嘴加速部12c被配置于相同轴心上。自高压气体导入部12f导入的高压气体，在气体喷嘴压缩部12b被压缩而加速之后，在气体喷嘴加速部12c逐渐膨胀而被进ー步加速，并自高压气体喷射ロ 12k (气体喷嘴扩径端12 j)喷射。由于高速喷射高压气体，因此自所述喷射ロ 13f喷射的固气液三相流的喷射速度也快，故能够高效地进行喷丸加工。另外，由于高压气体的喷射速度快，因此在喷射流的边界层产生的剪断力变强。因此，由于在混合室M产生的吸引カ变强，因此即使加长所述气体喷嘴12的前端与所述喷射喷嘴压缩部13a的壁面之间的距离L，也能够得到用于吸引淤浆的足够的负压(吸引力)。即，通过使用本发明的气体喷嘴12，能够实现淤浆的喷射速度的提高与所喷射的淤浆量的増加，因此能够提高喷丸加工的效率。为了防止在气体喷嘴12的前端与喷射喷嘴压缩部13a的间隙堆积淤浆，并且为了吸引喷丸加工所需的足够的淤浆，所述气体喷嘴12的前端与所述喷射喷嘴压缩部13a的壁面之间的距离L、与所述高压气体喷射ロ 12k的直径Dg(參照图5)之比(L/Dg)尤为重要，发现该比在O. 2 5. O的范围内设定是最优选的。当所述比(L/Dg)过小时，淤浆堆积，由此淤浆的吸引路径被闭止。当所述比(L/Dg)过大时，不能得到用于吸引喷丸加工所需的足够的量的淤浆的负压。另外，在用于进行喷丸加工的最佳的高压气体的喷射压カ为O. 2 I. OMPa的情况下，将气体喷嘴缩径端12h的面积Sgm(參照图5)、与气体喷嘴压缩部12b中的与气体喷嘴缩径端12h相反的一侧的气体喷嘴缩径另一端12g的面积Sgi (參照图5)之比(Sgm/Sgi)在
0.I O. 3的范围内进行选择，优选在O. I O. 2的范围内进行选择，并且将气体喷嘴扩径端12 j的面积Sg。(參照图5)、与所述气体喷嘴缩径端12h的面积Sgm之比(Sg()/Sgm)在I. 5 5. O的范围内选择，优选在2. O 4. O的范围内选择。如果高压气体的喷射压カ为O. I
1.OMPa，则通过将所述气体喷嘴缩径端12h的面积Ssn,与所述气体喷嘴缩径另一端12g的面积Sgi之比(Sgm/Sgi)设为O. I O. 3，由此能够利用气体喷嘴压缩部12b充分地加速高压气体。但是，当所述气体喷嘴扩径端12j的面积Sg。、与所述气体喷嘴缩径端12h的面积Sgm之比(SgtZS511)过小时，高压气体在所述气体喷嘴加速部12c的膨胀不充分而不能充分地加速，在自气体喷嘴喷射ロ 12k刚刚喷射之后急剧地膨胀，因此高压气体的流动变得不稳定。另外，当所述比(Sg()/Sgm)过大吋，高压气体的流动被所述气体喷嘴加速部12c的壁面剥离而不能充分地加速。另外，当所述气体喷嘴加速部12c的壁面的倾斜角度Θ过小时，高压气体在所述气体喷嘴加速部12c的膨胀不充分而不能充分地加速，从高压气体喷射ロ 12k刚刚喷射之后膨胀而減速。另外，当所述倾斜角度Θ过大时，高压气体的流动被所述气体喷嘴加速部12c的壁面剥离而不能充分地加速。优选所述倾斜角度Θ在I. 2 5.0°的范围内选择。另外，如图3(B)所示，气体喷嘴的内部也可以在气体喷嘴缩径端12h、与气体喷嘴加速部12c中的与空气扩径端12j相反的一侧的气体喷嘴扩径另一端12i之间配置气体喷嘴整流部12d。气体喷嘴整流部12d朝下方连续地具有与气体喷嘴缩径端12h相同的圆形剖面。由于气体喷嘴整流部12d能够使通过了气体喷嘴缩径端12h的高压气体的流动稳定，因此能够减小在流入气体喷嘴加速部12c时意欲急剧地膨胀的力。其结果是，高压气体能够顺畅地流过气体喷嘴10。另外，如图3(C)以及图3(D)所示，也可以在气体喷嘴扩径端12 j连结具有与气体喷嘴扩径端12 j相同的剖面的气体喷嘴第二整流部12e。在本实施方式中，使用图3(B)所示的气体喷嘴12。当气体喷嘴整流部12d的长度X1 (參照图5)过短吋，不能得到对高压气体进行整流的效果，当气体喷嘴整流部12d的长度X1过长吋，在高压气体通过时成为阻カ而使高压气体减速。所述气体喷嘴整流部12d的长度X1、与所述气体喷嘴缩径端12h的面积Sgm之比(X1Zsgm)在O. I I. OmnT1的范围内选择,优选在O. I O. 5mm_1的范围内选择。相同地，当气体喷嘴第二整流部12e的长度X2过短时，不能得到对高压气体进行整流的效果，当气体喷嘴第二整流部12e的长度X2过长时，在高压气体通过时成为阻カ而使高压气体減速。优选所述气体喷嘴第二整流部12e的长度X2、与所述扩径端12j的面-Sg。之比(X2/Sg。)在O. 02 O. 50mm 1的范围内选择，优选在O. 02 O. 30mm 1的范围内选择。另外，如图4所示，优选将气体喷嘴直筒部12a、气体喷嘴压缩部12b、气体喷嘴加速部12c、以及气体喷嘴整流部12d各自的边界形成为平缓的曲线状(倒角形状)。通过去 掉角部，高压气体能够顺利地通过所述边界。另外，喷嘴10也能够应用于干式的喷丸加工装置。即，向喷丸介质导入部Ilb供给喷射材料，利用来自高压气体喷射ロ 12k的高压气体的喷射，从高压气体喷丸介质导入部件Ila向混合室M吸引喷射材料，对高压气体与喷射材料进行混合而形成为固气二相流。将该固气二相流从喷射口 13f喷射，从而进行喷丸加工。即使使用喷射材料来代替淤浆，也能够利用喷嘴10吸引足够的量的喷射材料，并且，能够不堵塞喷射材料而高效地对固气二相流进行加速，高压气体的流动不会在从气体喷嘴喷射口 12k刚刚喷射之后膨胀而变得不稳定，而能够高效地进行喷丸加工。接着，对配置了本实施方式的喷嘴的喷丸加工装置进行说明。首先对使用淤浆的湿式的喷丸加工装置20进行说明。如图6所示，喷丸加工装置20具备用于进行被加工物W的喷丸加工的喷丸加工室21和淤浆槽22。在喷丸加工室21内配置所述喷嘴10，在固气液三相流的喷射方向(在图6中为喷嘴10的下方)配置有供被加工物W载置的载置单元T。在淤浆槽22存积有向液体(在本实施方式中为水)混合了磨粒的淤浆作为喷丸介质。磨粒只要是铁以及非铁制的硬丸、硬粒、钢丝切丸、陶瓷类粒子、植物类粒子、以及树脂类粒子之类的、与干式以及湿式无关而一般能够用于喷丸加工的磨粒即可，并没有特别 地限定。所述磨粒以形成为淤浆整体的5 60体积％的方式被混入于水。为了防止淤浆中的磨粒的沉降，在所述淤浆槽22配置用于搅拌磨粒使磨粒分散的单元(未图示)。淤浆经由软管被泵P吸上来，并向喷嘴10的喷丸介质导入部件Ila以及分级单元25输送。输送到该喷丸介质导入部件Ila的淤浆，利用由与气体喷嘴12的高压气体导入部12f 连结的压缩空气产生源24 (压缩空气供给单元)产生的压缩空气(高压气体)的喷射而被吸引到混合室M，并且在与压缩空气混合之后，作为固气液三相流向被加工物W喷射，从而进行被加工物W的喷丸加工。自喷嘴10喷射的淤浆以及在喷丸加工中产生的被加工物W的切削物等流入到与喷丸加工室21连结的淤浆槽22。S卩，淤浆槽22的淤浆除了水与磨粒之外，还包含由喷丸加工磨损或粉碎而形成为不适于喷丸加工的大小的磨粒、以及由喷丸加工产生的切削物等(以下，将这些记作“不需要物”)。被泵P吸上来的淤浆的一部分被送至分级单元25，使适于喷丸加工的磨粒与所述不需要物分离。被分离的磨粒返回到淤浆槽22，从而再次在喷丸加工中使用。所述不需要物被送至分类单元26，使液体与固形部分分离，固形部分作为淤渣而被回收至淤渣槽28，液体被存积于蓄液槽27。存积于蓄液槽27的液体可以返回到淤浆槽22，也可以作为用于对喷丸加工后的被加工物W进行清洗的清洗液而使用。所述分级单元25根据所分离的不需要物的直径或量，能够使用湿式旋流式分级装置、比重分类装置等公知的手段。另外，所述分类单元26能够根据被分类的物质的材质以及大小而适当地使用筛子、磁力分类装置、离心分离装置等公知的方法。例如，磨粒以及被加工物W是磁性体并且使用筛子难以分离的情况下，可以使用磁力分类机。作为一例，在使用铁制硬粒等磨粒来除去铬钥钢等锻造品(热轧、冷轧)的毛边的情况下，适合使用磁力分类机。为了进行被加工物W整体的喷丸加工，也可以使移动单元(未图示)与所述载置单元T或用于保持喷嘴的架台(未图示)连结，该移动单元用于使被加工物W相对于喷嘴10相对地扫描。在本实施方式中，移动单元构成为使被加工物以具有圆形表面的载置单元T的轴心为中心旋转，并且使该移动单元与上述载置单元T连结。配置于喷丸加工室的喷嘴10的数量，能够根据被加工物W的尺寸以及形状而适当地进行选择。例如，在被加工物的尺寸大的情况下，通过如图7(A)所示连接多个喷嘴10而进行配置，由此能够一次地进行加工。在被加工物W具有凹凸面的情况下，如图7(B)所示使多个喷嘴10对应被加工物W的凹凸面而进行配置，由此能够同时对凹凸面进行加工。在本实施方式中，如图7(A)所示配置为平行地连接四个喷嘴10。在配置多个喷嘴10的情况下，为了均等地将淤浆供给到所有的喷嘴10，在淤浆供给源(在本实施方式中，为淤浆槽22以及泵P)与喷嘴10之间配置淤浆分支单元23。在本实施方式中，在泵P与喷嘴10之间配置淤浆分支单元23。如图8所示，本实施 方式的淤浆分支单元23构成为包括圆筒状的分支单元主体23b，该分支单元主体23b的两端被闭止；淤浆投入部件23a，该淤浆投入部件23a配置于分支单元主体23b的一端面且经由软管与泵P连结；淤浆供给部件23c，该淤浆供给部件23c配置于另一端面，且经由软管与各个喷嘴10的喷丸介质导入部件12a连结，淤浆分支单元23在内部形成有淤浆一次存积室23t。所述淤浆供给部件23c能够根据所配置的喷嘴10的数量来适当地选择设置数量。在本实施方式中，配置四个淤浆供给部件23c。被泵P吸上来的淤浆自淤浆投入部件23b送至淤浆一次存积室23t。淤浆一次存积室23t内的淤浆，在自所有的淤浆供给部件23c排出之后，经由软管送至喷嘴10。此时，由于淤浆一次存积室23t的内部被泵P的吐出压力加压，因此自所有的淤浆供给部件23c排出均等的量的淤浆。为了更高精度地自所有的淤浆供给部件23c均等地排出淤浆，也可以根据基于泵P的淤浆的投入压力以及投入量，适当地选择分支单元主体的淤浆一次存积室23t的长度。因此，如图8(B)所示，通过在能够沿着分支单元主体23a的内壁向图中上下方向滑动的调整部件23d连结所述淤浆投入部件23b，由此也可以构成为适当地变更淤浆一次存积室的长度的结构。另外，如图8 (C)所示，也可以将用于使淤浆有效地引导至各淤浆供给部件23c的淤浆引导部件23e配置于淤浆一次存积室23t。此外，淤浆分支单元23只要是能够将淤浆供给到多个喷嘴10，则可以是公知的其它的结构。接着，对配置了本实施方式的喷嘴的干式喷丸加工装置220进行说明。如图9所示，喷丸加工装置220具备用于进行被加工物W的喷丸加工的喷丸加工室21。在喷丸加工室21内配置所述喷嘴10，在固气二相流的喷射方向(在图9中，为喷嘴10的下方)配置有供被加工物W载置的载置单元T。另外，在喷嘴的上方配置有用于存积喷丸介质亦即喷射材料的存积槽29，该存积槽29经由软管与所述喷嘴10的喷丸介质导入部Ilb连结。此处，也可以在所述存积槽29与所述喷嘴10之间的路径配置用于定量供给喷射材料的定量供给单元(未图示)。为了进行被加工物W整体的喷丸加工，也可以将移动单元(未图示)与所述载置单元T或用于保持喷嘴的架台(未图示)连结，该移动单元用于使被加工物W相对于喷嘴10相对地扫描。在本实施方式中，该移动单元构成为使被加工物以具有圆形表面的载置单元T的轴心为中心而旋转，并且使该移动单元与上述载置单元T连结。通过将在压缩空气供给单元24产生的压缩空气以0. 2至I. OMPa的压力导入高压气体导入部12f，由此在混合室M产生吸引力。由于混合室M与喷射材料供给部Ilb连通，因此存积槽29内的喷射材料被吸引到混合室M。被吸引的喷射材料与压缩空气混合而自喷射口 13f向被加工物W喷射，从而进行喷丸加工。
被喷射的喷射材料以及在喷丸加工中产生的切削物等经由配置于喷丸加工室21的底部的软管而送至分级单元25 (在本实施方式中旋流(cyclone))。在喷丸加工中产生的切削物以及因破裂、缺损而导致形成为不适于喷丸加工的直径的喷射材料，由于与适于喷丸加工的喷射材料相比轻，因此回收到与分级单元25连结的吸引单元(集尘装置)DC。适于喷丸加工的喷射材料被送至存积槽29，并再次在喷丸加工中使用。此外，分级单元25并不局限于旋流，只要是公知的装置即可。本发明的喷嘴10由于对大径的喷射材料也能够良好地进行吸引，因此能够根据加工目的、被加工物的材质、形状等将直径在5 IOOOiim的范围内选择，优选在15 300 的范围内适当地进行选择。另外，能够从铁类以及非铁类的硬丸、钢丝切丸、硬粒、陶瓷类粒子、植物类粒子、树脂类粒子等一般能够作为喷射材料而使用的物质适当地进行选择。使用本发明的喷嘴10的喷丸加工，由于喷射材料的喷射速度快，因此切削力等加工能力高。另外，由于在进行相同程度的加工的情况下与现有的吸引式的喷嘴相比压缩空气的使用量少，因此能够降低压缩空气供给源的能力。另外，本发明的喷嘴也能够适宜地应用于喷丸强化处理。在喷丸强化中，由于以向被加工物朝深度方向施加压缩残留应力为目的，因此优选喷射材料的喷射速度快。由于现有的吸引式的喷嘴与加压式的喷嘴相比喷射速度慢，因此一般使用加压式的喷嘴。本发明的喷嘴得到与加压式的喷嘴同等程度的喷射速度，并且由于是吸引式的喷嘴而能够连续地对喷射材料进行喷射，因此能够良好地进行喷丸强化。另外，对配置了本实施方式的喷嘴的、用于湿式以及干式两者的喷丸加工装置320进行说明。如图10所示，喷丸加工装置320具备用于进行被加工物W的喷丸加工的喷丸加工室21和淤浆槽22。在喷丸加工室21内配置有利用下方开口的箱状的飞散防止罩C来覆盖所述喷射口 13f的喷嘴10，在混合气流的喷射方向(在图10中，为喷嘴10的下方)配置有供被加工物W载置的载置单元T。另外，在喷嘴的上方配置有用于存积用于进行干式的喷丸加工的喷丸介质亦即喷射材料的存积槽29，在该存积槽29连结有干式分级单元25a (在本实施方式中为干式旋流分级装置)。干式分级单元25a (在本实施方式中为干式旋流分级装置)经由软管与吸引单元DC(在本实施方式中集尘装置)以及所述飞散防止罩C连结。淤浆槽22以及存积槽29分别经由软管而与切换阀V连结。所述切换阀V经由软管与所述喷嘴10连结，通过对该切换阀V进行切换，能够使喷嘴10与淤浆槽22或存积槽29连结。在淤浆槽22存积有向液体(在本实施方式中为水)混合了磨粒的淤浆作为用于进行湿式的喷丸加工的喷丸介质。磨粒只要是铁以及非铁制的硬丸、硬粒、钢丝切丸、陶瓷类粒子、植物类粒子、树脂类粒子之类的、与干式以及湿式无关而一般能够用于喷丸加工的磨粒即可，并没有特别地限定。所述磨粒以形成为淤浆整体的5 60体积％的方式混合于水中。为了防止淤浆中的磨粒的沉降，在所述淤浆槽22配置用于搅拌磨粒而使磨粒分散的单元(未图示)。为了进行被加工物W整体的喷丸加工，也可以将移动单元与所述载置单元T或用于保持喷嘴的架台(未图示)连结，该移动单元用于使被加工物W相对于喷嘴10相对地扫描。在本实施方式中，该移动单元构成为使被加工物以具有圆形表面的载置单元T的轴心为中心而旋转，并且使该移动单元与上述载置单元T连结。首先,在利用切换阀V使存积槽29与喷嘴10连结之后，使吸引单元DC运转。接着，通过使压缩空气供给单元24运转，并将产生的压缩空气导入高压气体导入部12f，由此在混合室M产生吸引力。由于混合室M与喷丸介质导入部Ilb连通，因此存积槽29内的喷射材料被吸引到混合室M。被吸引的喷射材料与压缩空气混合而自喷射口 13f向被加工物W喷射，从而进行喷丸加工。利用由吸引单元DC产生的吸引力，在飞散防止罩C内产生吸引力。被喷射的喷射材料以及在喷丸加工中产生的切削物等不朝飞散防止罩C之外飞散而被吸引，从而向干式分级单元25a移动。在喷丸加工中产生的切削物以及因破裂、缺损而导致形 成为不适于喷丸加工的直径的喷射材料，由于与适于喷丸加工的喷射材料相比轻，因此被回收到与干式分级单元25a连结的吸引单元DC。另一方面，适于喷丸加工的喷射材料朝存积槽29移动，并再次在喷丸加工中使用。本发明的喷嘴10由于对大径的喷射材料也能够良好地进行吸引，因此能够根据加工目的、被加工物的材质、形状等将直径从5 IOOOii m的范围内选择，优选在15 300 的范围内适当地进行选择。另外，能够从铁类以及非铁类的硬丸、钢丝切丸、硬粒、陶瓷类粒子、植物类粒子、树脂类粒子等一般能够作为喷射材料而使用的物质适当地进行选择。当干式的喷丸加工结束时，停止吸引单元DC的运转，之后利用切换阀V切换为淤浆槽22与喷嘴10的连结。接着，使泵P运转。淤浆经由软管被泵P吸上来，并送至喷嘴10的喷丸介质导入部件Ila以及湿式分级单元25b。送至该喷丸介质导入部件Ila的淤浆，利用由与气体喷嘴12的高压气体导入部12f连结的压缩空气产生源24产生的压缩空气(高压气体)的喷射而被吸引到混合室M，并且与压缩空气混合之后，作为固气液三相流而向被加工物W喷射，从而进行被加工物W的喷丸加工。自喷嘴10喷射的淤浆以及在喷丸加工中产生的被加工物W的切削物等流入到与喷丸加工室21连结的淤浆槽22。S卩，淤浆槽22的淤浆除了水与磨粒之外，还包含因喷丸加工磨损或粉碎而形成为不适于喷丸加工的大小的磨粒、喷丸加工中产生的切削物等(以下，将这些记作“不需要物”)。被泵P吸上来的淤浆的一部分被送至湿式分级单元25b，并使适于喷丸加工的磨粒与所述不需要物分离。被分离的磨粒返回到淤浆槽，并再次在喷丸加工中使用。所述不需要物被送至分类单元26，使液体与固形部分分离，固形部分作为淤渣而被回收到淤渣槽28，液体存积于蓄液槽27。存积于蓄液槽27的液体可以返回到淤浆槽，也可以作为用于对喷丸加工后的被加工物W进行清洗的清洗液而使用。所述湿式分级单元25b能够根据分离的不需要物的直径或量而使用湿式旋流式分级装置、比重分类装置等公知的手段。另外，所述分类单元26能够根据分类的物质的材质以及大小而适当地使用筛子、磁力分类装置、离心分离装置等公知的方法。例如，磨粒以及被加工物W为磁性体并且用筛子难以分离的情况下，可以使用磁力分类机。配置于喷丸加工室的喷嘴10的数量能够根据被加工物W的尺寸以及形状而适当地进行选择。例如，在被加工物的尺寸大的情况下，通过如图11所示连接配置多个喷嘴10，由此能够一次地进行加工，在被加工物W具有凹凸面的情况下，虽未图示，但通过将多个喷嘴10对应被加工物W的凹凸面而进行配置，由此能够同时对凹凸面进行加工。在本实施方式中，配置为使四个喷嘴10平行地连接。在配置多个喷嘴10的情况下，为了需要均等地向所有的喷嘴10供给淤浆，而配置淤浆分支单元23。在本实施方式中，在泵P与喷嘴10之间配置淤浆分支单元23。本实施方式的淤浆分支单元23如使用图8而说明的那样。使用第一实施方式的喷嘴，并以0.4MPa自高压气体导入部12f导入压缩空气，将对在混合室M产生的吸引力进行测定的结 果作为实施例I而进行说明。在本实施例中，如在表I所示那样设定有气体喷嘴缩径端12h的面积Sgm与气体喷嘴缩径另一端12g的面积Sgi之比(S51ZSgi)、气体喷嘴扩径端12j的面积Sg。与气体喷嘴缩径端12h的面积S511之比(Sg0/Sj、气体喷嘴加速部12c的倾斜角0、从气体喷嘴12的前端到喷射喷嘴压缩部13a的壁面的距离L与所述高压气体喷射口 12k的直径Dg之比(L/Dg)、气体喷嘴整流部12d的长度X1与气体喷嘴缩径端12h的面积Sgm之比(X1Agm)、以及气体喷嘴第二整流部12e的长度X2与所述扩径端12 j的面积Sg。之比(X2/Sg。)。表I
截面积比整流部比倾斜角间隔比负压
_ (SemZSgi) (SeoZSeni) X1ZSgm9(L/Dg) RPa
实施例 1-~T~0.1__40__05__4￡__2.0-85.0
实施例 1- 2~~ 0.14:0~~~0.54.0 3.0— -85.0
实施例 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
实施例 I- 50.23.40.44.0__01__-74.0
实施例 1一 60.23.40.44.0 0.9-63.0
实施例 1-7— 0.23.40.4 一4.0 — 1.9-73.0
实施例 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内的负压为-40kPa以下，就能够吸引喷丸加工所需的足够的淤浆，因此实施例1-1 9的喷嘴10都能够良好地将淤浆吸引到混合室M。将使用实施例1-6所记载的喷嘴10而进行湿式喷丸加工的结果作为实施例2而进行说明。作为磨粒而使用白刚玉(WA#800(新东工业株式会社制)平均粒子径；ISiim)、铁制硬粒(GH-3(新东工业株式会社制)平均粒子径；300 iim)、不锈钢制硬粒(GRITTALGH-20 (金生机能材料株式会社制):平均粒子径；200 u m)、铁制硬丸(SB-3 (新东工业株式会社制)平均粒子径；300 Pm)、以及刚铝石(AF60(新东工业株式会社制)平均粒子径；250 pm)，以形成为10 40体积％的方式分别分散于水而作成淤浆。将与喷射口 13f之间的距离设为100mm，将该淤浆以0. 4MPa的压缩空气的喷射压力朝被加工物(SS400制的板(60X60Xt6mm))喷射一分钟。在加工后，利用表面粗糙度计(株式会社东京精密制)来对被加工(切削)的最大深度(以下，仅记作“加工深度”)进行测定。如表2所示，即使在任意的淤浆中都能够在加工过程中连续地喷射磨粒，而不会在喷嘴10的混合室M的内部堆积淤浆而闭止。另外，可以看出通过被加工物W被切削，能够良好地进行喷丸加工。使用用于比较的以往技术的、日本特开平06-126628号公报所公开的结构的喷嘴，在喷射所述淤浆的加工过程中，小孔被磨粒闭止而不能连续地进行磨粒的喷射。由此，可以确认本发明的喷嘴与磨粒的粒子径以及淤浆的性状无关而良好地进行喷丸加工。
表 权利要求
1.一种喷嘴，该喷嘴用于将喷丸介质与高压气体一起喷射而进行喷丸加工，其特征在于， 所述喷嘴具备 喷嘴支架，该喷嘴支架具备喷丸介质导入部件； 中空形状的气体喷嘴，该气体喷嘴从在该气体喷嘴的一端呈开ロ的高压气体导入部向在另一端呈开ロ的高压气体喷射ロ来形成高压气体流路；以及 喷射喷嘴，该喷射喷嘴从在该喷射喷嘴的一端呈开ロ的连结部向在另一端呈开ロ的喷射ロ而形成有包含喷丸介质的高压气体的流路； 所述高压气体的流路具备 气体喷嘴压缩部，该气体喷嘴压缩部用于对从所述高压气体导入部导入的高压气体进行压缩；以及 气体喷嘴加速部，该气体喷嘴加速部用于对通过了所述气体喷嘴压缩部的高压气体进行加速； 流过所述气体喷嘴的高压气体从所述喷丸介质导入部件吸引所述喷丸介质并使所述喷丸介质与该高压气体混合，并作为包含喷丸介质的高压气体被从所述喷射喷嘴喷射。
2.根据权利要求I所述的喷嘴，其特征在干， 所述喷嘴还具备气体喷嘴整流部，该气体喷嘴整流部用于对通过了所述气体喷嘴压缩部的高压气体的流动进行整流。
3.根据权利要求I或2所述的喷嘴，其特征在干， 所述气体喷嘴压缩部朝缩径端连续地缩径， 所述气体喷嘴加速部朝扩径端连续地扩径。
4.根据权利要求3所述的喷嘴，其特征在干， 所述气体喷嘴整流部连续地具有与所述缩径端以及所述气体喷嘴加速部的与所述扩径端相反侧的扩径另一端相同形状的剖面。
5.根据权利要求3所述的喷嘴，其特征在干， 所述气体喷嘴压缩部与所述气体喷嘴加速部的边界为平缓的曲线形状。
6.根据权利要求I或2所述的喷嘴，其特征在干， 所述喷嘴的内部形成有吸引喷丸介质的混合室， 所述气体喷嘴能够移动地与所述喷嘴支架嵌合，以对该气体喷嘴与所述喷射喷嘴的距离进行调整。
7.根据权利要求I或2所述的喷嘴，其特征在干， 所述喷射喷嘴为从在该喷射喷嘴的一端呈开ロ的连结部向在另一端呈开ロ的喷射ロ而形成有包含喷丸介质的高压气体的流路的中空形状， 所述包含喷丸介质的高压气体的流路具备 喷射喷嘴压缩部，该喷射喷嘴压缩部用于对包含该喷丸介质的高压气体进行压缩；以及 喷射喷嘴整流部，该喷射喷嘴整流部用于对通过了所述喷射喷嘴压缩部的包含喷丸介质的高压气体进行整流。
8.根据权利要求7所述的喷嘴，其特征在干，所述喷射喷嘴压缩部朝缩径端连续地缩径， 所述喷射喷嘴整流部与所述缩径端连结，且连续地具有与该缩径端相同形状的剖面。
9.根据权利要求7所述的喷嘴，其特征在干， 由所述喷射喷嘴压缩部与所述喷嘴支架的内部的空间来形成吸引喷丸介质的混合室。
10.根据权利要求6所述的喷嘴，其特征在干， 所述气体喷嘴与所述喷射喷嘴的距离L、与所述高压气体喷射ロ的直径D之比(L/D)为O. 2 5. O。
11.根据权利要求I或2所述的喷嘴，其特征在干， 所述喷丸介质导入部件与所述气体喷嘴加速部连通，利用由所述高压气体导入部导入的高压气体在所述气体喷嘴加速部被加速时所产生的吸引力，来将喷丸介质吸引到高压气体。
12.根据权利要求11所述的喷嘴，其特征在干， 所述喷射喷嘴为从在该喷射喷嘴的一端呈开ロ的连结部向在另一端呈开ロ的喷射ロ而形成有包含喷丸介质的高压气体的路径的中空形状， 所述连结部与所述气体喷嘴喷射ロ连结。
13.根据权利要求12所述的喷嘴，其特征在干， 所述喷射喷嘴具备喷射喷嘴整流部，该喷射喷嘴整流部连续地具有与喷射ロ相同形状的剖面。
14.根据权利要求4或5所述的喷嘴，其特征在干， 所述气体喷嘴中，所述缩径端的面积Sgm与所述气体喷嘴压缩部的与所述缩径端相反ー侧的缩径另一端的面积Sgi之比(SgnZSgi)为O. I O. 3，并且 所述扩径端的面积Sg。与所述扩径另一端的面积Sgm之比(SgtZSgm)为I. 5 5. O。
15.根据权利要求14所述的喷嘴，其特征在干， 所述气体喷嘴加速部的壁面的倾斜角度为I. 2 5. 0°。
16.根据权利要求8所述的喷嘴，其特征在干， 所述喷射喷嘴整流部的长度Y与该喷射喷嘴整流部的截面积Ss之比(Y/Ss)为O. 2 2.Omm 1O
17.根据权利要求13所述的喷嘴，其特征在干， 所述喷射喷嘴整流部的长度Y与该喷射喷嘴整流部的截面积Ss之比(Y/Ss)为O. 2 2.Omm 1O
18.根据权利要求I或2所述的喷嘴，其特征在干， 所述喷丸介质为将磨粒分散于液体的淤浆。
19.根据权利要求I或2所述的喷嘴，其特征在干， 所述喷丸介质是干式喷丸加工所使用的喷射材料。
20.根据权利要求I或2所述的喷嘴，其特征在干， 所述喷丸介质是将磨粒分散于液体的淤浆、与在干式喷丸加工中所使用的喷射材料两者。
21.—种湿式喷丸加工装置，该湿式喷丸加工装置具备权利要求I或2所述的喷嘴，其特征在干，所述湿式喷丸加工装置具备 两个以上的所述喷嘴； 淤浆供给源，该淤浆供给源向所述喷嘴供给将磨粒分散于液体的淤浆；以及 淤浆分支単元，该淤浆分支単元配置于所述淤浆供给源与所述喷嘴的各个之间。
22.—种干式喷丸加工装置，该干式喷丸加工装置具备权利要求I或权利要求2所述的喷嘴，其特征在干， 所述干式喷丸加工装置具备 所述喷嘴； 存积槽，该存积槽存积向所述喷嘴供给的喷射材料； 分级单元，该分级单元对从所述喷嘴喷射的喷射材料进行分级；以及 吸引単元，该吸引単元从所述分级单元对不适于喷丸加工的喷射材料进行回收。
23.一种喷丸加工装置，该喷丸加工装置用于湿式以及干式喷丸加工这两者，具备权利要求I或2所述的喷嘴，其特征在干， 所述喷丸加工装置具备 所述喷嘴； 淤浆供给源，该淤浆供给源向所述喷嘴供给将磨粒分散于液体的淤浆； 存积槽，该存积槽存积向所述喷嘴供给的喷射材料； 分级单元，该分级单元对从所述喷嘴喷射的喷射材料进行分级； 吸引単元，该吸引単元从所述分级单元对不适于喷丸加工的喷射材料进行回收；以及 切换阀，该切換阀选择性地连结所述喷嘴、与所述淤浆供给源或所述存积槽。
24.根据权利要求21所述的喷丸加工装置，其特征在干， 所述淤浆分支単元具备 圆筒形状的框体，该框体由顶板与底板闭止两端而成； 中空形状的淤浆投入部件，该淤浆投入部件的一端与顶板连结；以及中空形状的淤浆供给部件，该淤浆供给部件的一端与底板连结，且另一端与所述喷嘴连结。
25.ー种喷嘴，该喷嘴用于通过将喷丸介质导入喷嘴的内部，并且对高压气体与所述喷丸介质进行混合，并作为包含喷丸介质的高压气体而向被加工物喷射，由此进行被加工物的喷丸加工，其特征在干， 所述喷嘴具备喷嘴支架；气体喷嘴，该气体喷嘴用于向喷嘴的内部导入高压气体；以及喷射喷嘴，该喷射喷嘴用于将混合后的所述高压气体和所述喷丸介质向喷嘴的外部进行喷射， 所述气体喷嘴为在两端分别开ロ有高压气体导入口和高压气体喷射ロ的筒状， 并形成从所述高压气体导入ロ向所述高压气体喷射ロ的所述高压气体的流路， 所述高压气体的流路在相同轴心上依次配置有圆筒形状的直筒部，该直筒部在一端面配置高压气体导入口 ；气体喷嘴压缩部，该气体喷嘴压缩部自所述直筒部的另一端面朝缩径端连续地缩径；以及气体喷嘴加速部，该气体喷嘴加速部自所述缩径端朝扩径端连续地扩径。
26.ー种喷嘴，该喷嘴用于通过将喷丸介质导入喷嘴的内部，并且对高压气体与所述喷丸介质进行混合，并作为包含喷丸介质的高压气体而向被加工物喷射，由此进行被加工物的喷丸加工，其特征在于 所述喷嘴具备喷嘴支架；气体喷嘴，该气体喷嘴用于向喷嘴的内部导入高压气体；以及喷射喷嘴，该喷射喷嘴用于将混合后的所述高压气体和所述喷丸介质向喷嘴的外部进行喷射， 所述气体喷嘴为在两端分别开ロ有高压气体导入口和高压气体喷射ロ的筒状， 并形成从所述高压气体导入ロ向所述高压气体喷射ロ的所述高压气体的流路， 所述高压气体的流路在相同轴心上依次配置有圆筒形状的直筒部，该直筒部在一端面配置高压气体导入口 ；气体喷嘴压缩部，该气体喷嘴压缩部自所述直筒部的另一端面朝缩径端连续地缩径；气体喷嘴整流部，该气体喷嘴整流部与所述缩径端连结，并具有与该缩径端相同的直径；以及气体喷嘴加速部，该气体喷嘴加速部与所述整流部的另一 端面连结，且朝扩径端连续地扩径。
27.根据权利要求25或26所记载的喷嘴，其特征在干， 所述喷丸介质是将磨粒分散于液体的淤浆。
全文摘要
本发明提供一种喷嘴以及喷丸加工装置，在将包含磨粒的喷丸介质与高压气体一起向被加工物喷射而进行喷丸加工时，即使增大磨粒、在形成为将磨粒分散于液体的淤浆时增大淤浆的浓度，也能够稳定地进行喷射而不会使磨粒堆积于喷嘴内部。喷嘴具备喷嘴支架、气体喷嘴、以及喷射喷嘴。所述气体喷嘴是从高压气体导入部向高压气体喷射口形成有高压气体的流路的中空形状，朝向所述高压气体喷射口具备圆筒形的直筒部；朝缩径端连续地缩径的气体喷嘴压缩部；以及自所述缩径端连续地扩径的气体喷嘴加速部。另外，所述气体喷嘴能够移动地插入所述喷嘴支架。
文档编号B24C3/02GK102672625SQ20121006723
公开日2012年9月19日 申请日期2012年3月14日 优先权日2011年3月17日
发明者日比野一路, 涩谷纪仁, 薄木英二, 铃木幸德 申请人:新东工业株式会社