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”、與在濕式的噴丸加工中所使用的“淤漿”兩者。干式的噴丸加工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。另一方面，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。另一方面，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。

決定噴丸加工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，減小淤漿的流動阻力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。進而當過度地增大直徑時，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增大壓縮空氣的壓力，由于需要更強力的壓縮空氣供給源，因此牽涉到設備費用的增大、壓縮空氣供給源的運轉能量的增大。

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力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力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力施加至更深的位置，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力損失，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力損失的量，以加快噴射材料的噴射速度，但由于需要更強力的壓縮空氣供給源，因此牽涉到設備費用的增大、壓縮空氣供給源的運轉能量的增大。

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。