喷丸加工方法和喷丸加工装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及与压缩气体一起喷射研磨材料来对被加工物进行切削、表面研磨、去 除毛刺和去除涂膜等的喷丸加工方法和用于该喷丸加工方法的喷丸加工装置。
【背景技术】
[0002] 喷丸加工利用与压缩气体一起喷射的研磨材料与被加工物碰撞时发挥的切削力， 对被加工物进行加工，该喷丸加工广泛应用于切削加工、表面研磨、表面的无光化、除去毛 刺、除去涂I吴和除去镑等，等等。
[0003] 在这种喷丸加工中，如果与压缩气体一起向被加工物喷射研磨材料，则由于与被 加工物碰撞时的摩擦或与作为作业空间的机壳内壁的碰撞产生的摩擦，会产生静电，喷射 的研磨材料和切削被加工物产生的切削粉末等附着在被加工物、机壳的内壁、以及其它的 构成研磨材料的循环系统的管道、旋风分离器和研磨材料容器等的内壁上，其结果，不能顺 畅地进行研磨材料的回收和供给。
[0004] 特别是伴随对通过喷丸加工进行的微细加工的要求不断提高，使用的研磨材料的 微细化发展的结果，研磨材料因静电更容易附着在被加工物和机壳内壁等上，并且难以通 过风机等完全除去已经附着的研磨材料，所以需要设置用于在喷丸加工后除去附着在被加 工物上的研磨材料的清洗工序等，从而成为降低生产率的一个原因。
[0005] 为了防止因静电产生的研磨材料的附着，也可以考虑在喷丸加工装置上安装电压 施加式除电器（"离子产生器" ：ionizer)。
[0006] 但是，如果安装这种高价的装置，则提高了喷丸加工装置的价格，不仅失去了在市 场上的价格竞争力，而且使用于产生离子而设置于离子产生器的电极针容易产生污垢，需 要频繁地进行维护保养，并且由于在研磨材料附着在被处理对象等上的状态下进行除电 (中和)而造成在研磨材料被剥离的部位残留静电。
[0007]此外，由于进行用于产生离子的电晕放电，有可能成为粉尘爆炸等的引火源，所以 离子产生器在结构上不适合用于喷丸加工装置。
[0008] 因此，为了消除因这种静电产生的问题，提出了如下的方法:通过向作业空间和研 磨材料的循环路径内提供水分来除去静电。
[0009] 作为这种方法的一个例子，提出了如下的方案:通过将被加湿装置提供了水分的 压缩气体导入研磨材料喷射用的喷丸喷嘴，调节研磨材料的循环系统内的湿度，由此防止 产生静电（参照专利文献1的[0011]段落、图2)。
[0010]此外，提出了如下的方案:利用超声波加热器或加热，以水蒸气的形态向导入研磨 材料喷射用的喷丸喷嘴的压缩气体提供水分(专利文献2的[0026]段落）。
[0011]另外，提出了如下喷丸喷嘴:作为在将防止产生粉尘作为目的的湿式喷丸加工中 使用的喷丸喷嘴，在形成于内部的室内，将压缩气体、研磨材料(介质)和水按重量比计以大 体等量混合，喷射气体、液体、固体(研磨材料)的三相流体(参照专利文献3、[ 0006 ]、图1、图 2、表 1 的[3])。
[0012]以往的技术文献 [0013]专利文献
[0014]专利文献1:日本专利公报特許第3846842号 [0015] 专利文献2:日本专利公开公报特开2011-237378号 [0016] 专利文献3:日本专利公开公报特开2006-297568号
【发明内容】
[0017] 本发明要解决的技术问题
[0018] 在如上所述的以往的技术中，使用了专利文献3中记载的喷丸喷嘴的喷丸加工方 法，由于喷射160~200cc/min的大量的水(参照专利文献3、表1的[2]和[3])，所以一般来说 是被称为"湿式喷丸"或"液体喷丸"的湿式喷丸加工方法的一种。
[0019] 在通过这种湿式喷丸加工方法对被加工物进行加工的情况下，由于因喷射的水而 润湿被加工物的表面，所以能够降低静电的产生。
[0020] 但是，在通过这种湿式喷丸加工方法对被加工物进行加工的情况下，由于肯定润 湿被加工物的表面，所以不能适用于容易生锈的材质的被加工物等不适合与水接触的被加 工物，此外，存在有在加工后需要进行被加工物的清洗和干燥工序的情况，这些作业成为使 生产率降低的原因之一。
[0021] 此外，在这种与大量的水一起喷射研磨材料的湿式喷丸加工方法中，由于因与研 磨材料一起喷射的水的存在而造成研磨材料与被加工物的表面碰撞时的碰撞能量被吸收， 所以与干式喷丸加工相比，湿式喷丸加工的加工量(切削速度）降低了，在使用的研磨材料 的材质、粒径和喷射压力等条件相同的情况下，与干式喷丸加工相比，湿式喷丸加工中的加 工量(切削量)下降到1/7~1/14的程度。
[0022] 作为一个例子，图23和图24是如下的图：测量了干式喷丸加工和湿式喷丸加工中 的覆盖范围的不同，在干式和湿式中作为研磨材料都使用氧化铝系的研磨材料(不二制作 所制"7 ^ y'AWA" #1000)，以0.3MPa的喷射压力对150mm见方的玻璃板进行了加工。
[0023]图23表示相对于喷丸喷嘴的前端和被加工物间的距离(喷嘴距离)变化的、到覆盖 范围成为100%为止的处理时间的变化，图24表示相对于研磨材料的粒径变化的、到覆盖范 围成为100 %为止的处理时间的变化，判明了：在任意一种条件下，与干式喷丸加工相比，在 湿式喷丸加工中用于得到100%的覆盖范围的加工时间都变长。
[0024] 在此，"覆盖范围"是指以％ (百分比）表示总压痕面积与加工面积之比，由于根据 覆盖范围的大小能够预测加工量的大小，所以根据图23和图24,能够判明与干式喷丸相比， 在湿式的喷丸中加工量(切削速度)差。
[0025] 相对于作为如上所述的湿式喷丸加工，在所述专利文献1记载的喷丸加工方法中， 通过在喷射研磨材料的压缩气体中添加水分，使作为作业空间的机壳内的湿度上升，由此 能够防止产生静电，并且能够防止因静电造成的研磨材料附着在被加工物的表面和机壳的 内表面上。
[0026] 但是，在专利文献1记载的喷丸加工装置中，向在设置于压缩空气供给源和喷丸喷 嘴之间的压缩空气的供给配管内流动的压缩空气添加水，由于与在喷丸喷嘴内的细直径的 流道内流动的压缩空气相比，在所述压缩空气供给配管内流动的压缩空气的流速慢，所以 即使在液体的状态下向压缩空气导入管内导入水，该水也以液体的状态导入喷丸喷嘴内而 不会因与压缩空气流的碰撞而产生喷雾等，由此使研磨材料凝聚等，产生喷丸喷嘴的堵塞， 导致喷丸加工装置变得不能正常动作。
[0027] 因此，虽然在专利文献1中未记载与水的添加方法有关的详细说明，但是当向在压 缩空气导入管内流动的压缩空气添加水的情况下，如专利文献2所记载的，需要以不会产生 因这种堵塞导致的动作不良的方式用超声波或加热等方法使水作为水蒸气的状态向压缩 气体中添加，因此需要另外设置水分赋予机构，该水分赋予机构具有用于使水成为水蒸气 的功能，由此使装置结构变得复杂并且价格变高。
[0028] 另外，在所述的专利文献1、2中记载的方法中，虽然向导入喷丸喷嘴前的压缩气体 添加水分，但是由于以水蒸气(气体）的状态添加水分，所以通过喷丸喷嘴喷射的流体不包 含"液体"，因此，专利文献1、2中记载的发明即使添加了水，也维持"干式"喷丸加工。
[0029] 因此，在专利文献1、2中记载的方法中，能够不润湿被加工物的表面地进行加工， 能够应用于不适合与水接触的被加工物，并且具有与湿式喷丸加工相比加工量(切削速度） 大的优点。
[0030] 但是，在专利文献1、2中记载的喷丸加工方法中，如果供给的水的量变小，则不能 充分地对加工室内进行加湿，不能充分地防止静电的产生，另一方面，如果提供超过了饱和 水蒸气量的水，则在作业空间内冷凝而润湿被加工物的表面和机壳的内壁，虽然能够防止 静电的产生，但是失去了作为干式喷丸加工的优点。
[0031] 因此，在专利文献1中记载的喷丸加工方法中，检测加工室内的湿度并计算必要的 水分量后进行水分的供给，由于控制非常复杂，所以装置结构也变得复杂且价格变高。
[0032] 如上所述，在专利文献1、2中记载的发明中，维持干式喷丸加工，因此，虽然与湿式 喷丸加工相比能够维持大加工量(高切削速度），并且能够解决防止静电产生的问题，但是 由此需要采用特别的装置结构和复杂的控制。
[0033] 另一方面，如专利文献3所记载的，在湿式喷丸加工中，虽然能够通过比较简单的 装置结构，大幅度地降低静电的产生而不用进行复杂的控制，但是由于润湿被加工物，所以 需要加工后的清洗和干燥，由于追加这些工序不仅使生产率下降，而且在湿式喷丸加工中， 与干式喷丸加工相比产生加工量(切削速度)的大幅度下降，所以这方面也使加工性和生产 率大幅度变差，在采用任意一种方法的情况下都即存在缺点又存在优点。
[0034] 鉴于所述的问题，本发明的发明人反复进行了专心的研究，目的是实现能够不降 低加工量地防止静电产生的喷丸加工，其结果发现了：通过在紧靠喷丸喷嘴的喷射口前以 微粒化的状态进行水的供给，并且将添加的水的量限制在与已知的湿式喷丸相比大幅度减 少的规定的范围内，不仅能够抑制静电的产生，而且能够大幅度提高加工量。
[0035] 而且，确认到：通过该加工方法得到的加工量的增加不仅与湿式喷丸加工相比增 加了，而且与干式喷丸加工相比也令人震惊地大幅度提高了，此外，不仅能够提高加工量， 而且能够同时重叠得到从专利文献1所不能预期到的其它各种效果。
[0036] 本发明是基于专心研究的结果得到的、本发明人的所述认识而做出的发明，本发 明的目的在于提供喷丸加工方法和喷丸加工装置，其仅通过对以往的干式喷丸加工装置进 行稍许的结构变更就能够进行应用，不仅能够防止喷丸加工中的静电产生，而且在与以往 的湿式喷丸和干式喷丸的比较中，都能够提高加工量(切削速度）。
[0037] 解决技术问题的技术方案
[0038] 下面，与在用于实施发明的实施方式下使用的附图标记一起记载用于解决问题的 方法和装置。所述附图标记用于明确权利要求的记载与用于实施发明的实施方式的记载的 对应，当然并不是用于限制本发明的技术范围的解释。
[0039] 用于达成所述目的的本发明的喷丸加工方法，其通过喷丸喷嘴8对被加工物与压 缩气体一起喷射研磨材料，针对所述喷丸喷嘴8导入水等液体，使所述液体与在所述喷丸喷 嘴8内流动的压缩气体或从所述喷丸喷嘴喷射出的压缩气体碰撞而微粒化，与所述压缩气 体和研磨材料一起喷射微粒化了的所述液体，并且使针对所述喷丸喷嘴8的所述液体的导 入量为〇.〇6cc/min~150cc/min(技术方案1)。
[0040] 另外，作为所述的液体，除了自来水、纯水、精致水、碱离子水等所谓的"水"以外， 也可以包含在纯水、硬水中添加以水垢除去为目的的水垢除去剂而得到的水、以及添加对 已加工部分进行标记等为目的的涂料、荧光涂料而得到的水，等等。
[0041] 此外，在所述喷丸加工方法中使用的本发明的喷丸加工装置1，其将从压缩气体供 给源(未图示)提供的压缩气流作为与研磨材料混合的混合流体，从喷丸喷嘴8喷射，在所述 喷丸喷嘴8设