喷丸加工用喷嘴以及具备该喷嘴的喷丸加工装置

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。

说明书

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”、 与在湿式的喷丸加工中所使用的“淤浆”两者。干式的喷丸加工与湿式的 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。另一方面，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。另一方面，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。

决定喷丸加工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，减小淤浆的流动阻力 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。进而当过度地增大直径时，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增大压缩空 气的压力，由于需要更强力的压缩空气供给源，因此牵涉到设备费用的 增大、压缩空气供给源的运转能量的增大。

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强化加工、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力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，参照日本特开平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力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，参照日本特开平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 工中加工能力强，能够在喷丸强化中将压缩残留应力施加至更深的位 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 产生压力损失，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力损 失的量，以加快喷射材料的喷射速度，但由于需要更强力的压缩空气供 给源，因此牵涉到设备费用的增大、压缩空气供给源的运转能量的增大。

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工的优点亦即高加工能力、和 湿式的喷丸加工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工方法。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 加工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口 的高压气体导入部向在另一端呈开口的高压气体喷射口来形成高压气 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口的连 结部向在另一端呈开口的喷射口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 嘴加速部被进一步加速。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一端相同形状的剖面。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口高速喷射时，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，由此能够增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， 其特征在于，所述喷射喷嘴为从在该喷射喷嘴的一端呈开口的连结部向 在另一端呈开口的喷射口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。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 体喷射口的直径D之比(L/D)为0.2～5.0。当所述距离L过长时，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，喷丸介质的流动阻力变大、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由与高压气体喷射口的直径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口的直径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。

第十一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 生更强力的吸引力。另外，即使增大小孔也能够得到足够的吸引力。因 此，由于能够增加磨粒的喷射量、或增大磨粒的粒子径，因此能够提高 喷丸加工的效率。

第十二发明在第十一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口的连结部向在另一端呈开 口的喷射口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口连结。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口喷射，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 口相同形状的剖面。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、十一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S_gm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S_gi之比 (S_gm/S_gi)为0.1～0.3，并且所述扩径端的面积S_go与所述扩径另一端的 面积S_gm之比(S_go/S_gm)为1.5～5.0。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一步加 速而言，气体喷嘴的缩径端的截面积S_gm、与缩径另一端的截面积S_gi、 以及扩径端的截面积S_go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1.2～5.0°。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、在由高压气体喷射口刚刚喷射之 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S_s之比(Y/S_s)为0.2～2.0mm^-1。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S_s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， 其特征在于，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 射的情况，还是对喷射材料进行喷射的情况，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；以及淤浆分支单元，该淤浆分支单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。通过使用淤浆分支单元， 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；以及吸引单元，该吸引单 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 引单元，该吸引单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，所述淤浆分支单元具备：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。

第二十五发明是一种喷嘴，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口有高 压气体导入口和高压气体喷射口的筒状，并形成从所述高压气体导入口 向所述高压气体喷射口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，第二十六发明是一种喷嘴，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 端分别开口有高压气体导入口和高压气体喷射口的筒状，并形成从所述 高压气体导入口向所述高压气体喷射口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。

附图说明

图1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单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；11a：喷丸介质导入部件；11b：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： 气体喷嘴缩径端；12i：气体喷嘴扩径另一端；12j：气体喷嘴扩径端； 12k：高压气体喷射口；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：喷射喷嘴扩径部；13d：连 结部(喷射喷嘴缩径另一端)；13e：喷射喷嘴缩径端；13f：喷射口； 20：喷丸加工装置；21：喷丸加工室；22：淤浆槽；23：淤浆分支单元； 23a：淤浆投入部件；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 供给单元；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；111a：喷丸介质导入部件； 111b：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：气体喷嘴缩径端； 112i：气体喷嘴扩径另一端；112j：气体喷嘴扩径端；112k：高压气体 喷射口；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：喷射口；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1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口为圆形状；圆筒形状的气体喷嘴12，该气体喷 嘴12的两端被开口为圆形状；以及圆筒形状的喷射喷嘴13，该喷射喷 嘴13的两端被开口为圆形状。在喷嘴支架11的上方具备能够供气体喷 嘴12嵌合的大小的开口部，在下方具备能够供喷射喷嘴13嵌合的大小 的开口部，并且上下的开口部经由喷嘴支架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11a的一端面与该喷嘴支架11 的一侧面连结，另一端面的喷丸介质导入部11b与喷嘴支架11的内部 的空间连通。

同时参照图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口部(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口13f刚刚喷射之后急剧地 膨胀而被减速。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(参 照图5)过长时，管壁成为阻力而进行减速。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， 并且为了不在管内减速，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S_s之比(Y/S_s)在0.2～2.0mm^-1的范围内进行选 择，优选在0.3～1.8mm^-1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的喷射口12k的外壁的 直径小的位置。

同时参照图3。气体喷嘴12以高压气体喷射口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1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口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11b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的最下部的喷射口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力而产生。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、即与喷射喷嘴压缩 部13a的壁面之间的距离L(参照图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L。

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12j 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逐渐膨胀而被进一步加速，并自高压气体喷射口12k(气体喷嘴 扩径端12j)喷射。由于高速喷射高压气体，因此自所述喷射口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产生的吸引力变强，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增 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 喷射口12k的直径D_g(参照图5)之比(L/D_g)尤为重要，发现该比在 0.2～5.0的范围内设定是最优选的。当所述比(L/D_g)过小时，淤浆堆 积，由此淤浆的吸引路径被闭止。当所述比(L/D_g)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力为0.2～ 1.0MPa的情况下，将气体喷嘴缩径端12h的面积S_gm(参照图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S_gi(参照图5)之比(S_gm/S_gi)在0.1～0.3的范 围内进行选择，优选在0.1～0.2的范围内进行选择，并且将气体喷嘴扩 径端12j的面积S_go(参照图5)、与所述气体喷嘴缩径端12h的面积S_gm之比(S_go/S_gm)在1.5～5.0的范围内选择，优选在2.0～4.0的范围内选 择。如果高压气体的喷射压力为0.1～1.0MPa，则通过将所述气体喷嘴 缩径端12h的面积S_gm、与所述气体喷嘴缩径另一端12g的面积S_gi之比 (S_gm/S_gi)设为0.1～0.3，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S_go、与所述气 体喷嘴缩径端12h的面积S_gm之比(S_go/S_gm)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 射口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(S_go/S_gm)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。

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 高压气体喷射口12k刚刚喷射之后膨胀而减速。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1.2～5.0°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12j连结具有与气体喷 嘴扩径端12j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(参照图5)过短时，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过长时， 在高压气体通过时成为阻力而使高压气体减速。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S_gm之比(X₁/S_gm) 在0.1～1.0mm^-1的范围内选择，优选在0.1～0.5mm^-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力而使高压气体减速。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的面积S_go之比(X₂/S_go)在 0.02～0.50mm^-1的范围内选择，优选在0.02～0.30mm^-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11b供给喷射材料，利用来自高压气体喷射口12k的高压气体 的喷射，从高压气体喷丸介质导入部件11a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11a 以及分级单元25输送。输送到该喷丸介质导入部件11a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。即，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钼钢等锻造品(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11b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1.0MPa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11b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5～1000μm 的范围内选择，优选在15～300μm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11b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5～1000μm 的范围内选择，优选在15～300μm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11a以及 湿式分级单元25b。送至该喷丸介质导入部件11a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。即，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1而进行说明。在本实施例中，如在表1所示那样设定有：气体喷嘴 缩径端12h的面积S_gm与气体喷嘴缩径另一端12g的面积S_gi之比 (S_gm/S_gi)、气体喷嘴扩径端12j的面积S_go与气体喷嘴缩径端12h的面 积S_gm之比(S_go/S_gm)、气体喷嘴加速部12c的倾斜角θ、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D_g之比(L/D_g)、气体喷嘴整流部12d的长度X₁与气体喷嘴 缩径端12h的面积S_gm之比(X₁/S_gm)、以及气体喷嘴第二整流部12e的 长度X₂与所述扩径端12j的面积S_go之比(X₂/S_go)。

表1

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；18μm)、铁制硬粒(GH-3(新东工业株 式会社制)：平均粒子径；300μm)、不锈钢制硬粒(GRITTAL GH- 20(金生机能材料株式会社制)：平均粒子径；200μm)、铁制硬丸(SB -3(新东工业株式会社制)：平均粒子径；300μm)、以及刚铝石(AF60 (新东工业株式会社制)：平均粒子径；250μm)，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(60×60×t6mm))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2

在实施例2-1的加工条件中，将改变喷射喷嘴直筒部13b的长度Y 与该喷射喷嘴直筒部13b的截面积S_s之比(Y/S_s)而进行喷丸加工的结 果作为实施例3而进行说明。如图12所示，对于所述比(Y/S_s)，如果 不足0.2，则加工深度浅，不能得到喷射喷嘴直筒部13b的效果。当所 述比(Y/S_s)超过0.3时，可以看出加工深度变深，利用喷射喷嘴直筒 部13b而使加工效率变高。但是，当喷射喷嘴直筒部的长度进一步变长 而使所述比(Y/S_s)超过2.0时，加工深度减小。由此，可知当喷嘴直 筒部过长时，由于喷射喷嘴直筒部的壁面成为阻力而阻碍固气液三相流 的流动，因此加工能力减弱。

将使用实施例1-7、1-1、1-2的喷嘴10(以下，依次记作“喷嘴 A”、“喷嘴B”、“喷嘴C”)而进行干式喷丸加工的结果作为实施例3而 进行说明。喷射材料使用平均粒子径为20～80μm的白刚玉(新东工业 株式会社制)。将被加工物W与喷射口13f之间的距离设为100mm，将 所述喷射材料以0.2～0.6MPa的压缩空气的喷射压力向被加工物 (SS400制的板(60×60×t6mm))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)对所加工(切削)的最大深度(以下， 记作“加工深度”)进行测定。另外，作为比较例，使用具有相同的喷射 口的直径的加压式的喷嘴(比较例3-1)、和同样具有相同的喷射口的 直径的现有的吸引式的喷嘴(参照图13：比较例3-2)，在相同的条件 下进行加工。

如表3所示，可以看出本发明的喷嘴与现有的吸引式的喷嘴相比， 喷丸加工能力高，并具有与加压式的喷嘴同等程度的喷丸加工能力。另 外，可以看出与加压式的喷嘴以及现有的吸引式的喷嘴相比，压缩空气 的使用量也少。根据这些结果，可知本发明的喷嘴具有与加压式的喷嘴 同等程度的强加工能力，并且由于是吸引式的喷嘴，因而能够连续地进 行加工。另外，由于加工所需要的压缩空气量少也可，因此能够减少用 于使压缩空气供给源工作的能量。另外，由于能够减弱用于得到高压气 体的高压气体产生源的能力，因此能够使所述高压气体产生源小型化。

表3

在实施例3-10的加工条件中，将改变喷射喷嘴直筒部13b的长度 Y与该喷射喷嘴直筒部13b的截面积S_s之比(Y/S_s)而进行喷丸加工的 结果作为实施例4而进行说明。如图14所示，如果所述比(Y/S_s)不 足0.2，则加工深度浅，不能得到喷射喷嘴直筒部13b的效果。当所述 比(Y/S_s)超过0.3时，可以看出加工深度变深，利用喷射喷嘴直筒部 13b而使加工效率变高。但是，当喷射喷嘴直筒部13b的长度进一步变 长而使所述比(Y/S_s)超过2.0时，加工深度减小。由此，可知当喷嘴 直筒部13b过长时，由于喷嘴直筒部13b的壁面成为阻力而阻碍固气二 相流的流动，因此加工能力减弱。

接着，将在气体喷嘴加速部12c配置喷丸介质导入部11b的例子 作为第二实施方式而进行说明。此外，此处仅对与第一实施方式不同的 点进行说明，并作为湿式喷丸加工用喷嘴而进行说明。

如图15所示，第二实施方式的喷嘴110具备：中空的四角柱形状 的喷嘴支架111，该喷嘴支架111的两端被开口为圆形状；中空的圆筒 形状的气体喷嘴112，该气体喷嘴112的两端被开口为圆形状；以及中 空的圆筒形状的喷射喷嘴113，该喷射喷嘴113的两端被开口为圆形状。 在喷嘴支架111的上方具备能够供气体喷嘴112嵌合的大小的开口部， 并在下方具备能够供喷射喷嘴113嵌合的大小的开口部，并且上下的开 口部经由喷嘴支架111的圆筒形的内部的空间连通。另外，中空形状的 喷丸介质导入部件111a的一端面与该喷嘴支架111的一侧面连结，另 一端面的喷丸介质导入部111b与喷嘴支架111内部的空间连通。

喷射喷嘴113与喷嘴支架111的下方嵌合，利用螺钉(未图示) 而与喷嘴支架111卡止。如图16(A)所示，在喷射喷嘴113的上端配 置有能够嵌合气体喷嘴112的凹部。上端的开口部(喷嘴连结部113d) 是与气体喷嘴112的高压气体喷射口112k相同的形状，由朝向另一端 的喷射口113f连续地具有相同的直径的喷射喷嘴直筒部113b(喷射喷 嘴整流部)，形成固气液三相流的流动的路径。

由于所述喷射喷嘴直筒部113b能够对固气液三相流进行整流而 提高前进性，因此能够防止在由喷射口113f刚刚喷射之后急剧地膨胀 而被减速。另外，由于磨粒、液体与气体真比重不同，因此需要比气体 更多的加速时间(距离)，故能够使磨粒以及液体加速。但是，当喷射 喷嘴直筒部113b的长度Y过长时，管壁成为阻力而进行减速。因此， 得到所述的效果，并且为了不在管内减速，将喷射喷嘴直筒部113b的 长度Y与该喷射喷嘴直筒部113b的截面积S_s之比(Y/S_s)在0.2～2.0 的范围内进行选择，优选在0.3～1.8的范围内进行选择。

如图17(A)所示，气体喷嘴112的内部具备：气体喷嘴直筒部 112a，该气体喷嘴直筒部112a的上端为高压气体导入部112f，且连续 地具有与该高压气体导入部112f相同的圆形剖面；气体喷嘴压缩部 112b，该气体喷嘴压缩部112b与上述高压气体直筒部112a的另一端连 结，且朝向气体喷嘴缩径端112h连续地缩径；气体喷嘴加速部112c， 该气体喷嘴加速部112c与上述气体喷嘴缩径端112h连结，且朝向气体 喷嘴扩径端112j连续地扩径，并且高压气体导入部112f、气体喷嘴缩 径端112h、以及气体喷嘴加速部112c被配置于相同轴心上。另外，以 与所述气体喷嘴加速部112c连通的方式配置有圆筒形的开口部(喷丸 介质导入路径112m)。

气体喷嘴112以高压气体喷射口112k与喷射喷嘴113的连结部 (113d)连结的方式与喷嘴支架111嵌合，利用螺钉(未图示)而与喷 嘴支架111卡止。此时，所述喷丸介质导入路径112m的一端位于混合 室M内。

自高压气体导入部112f导入的高压气体，在被气体喷嘴压缩部 112b压缩而被加速之后，通过在气体喷嘴加速部12c逐渐膨胀而被加 速，自高压气体喷射口112k(气体喷嘴扩径端112j)喷射。当高压气 体流过气体喷嘴加速部112c时，利用在高压气流的边界层产生的剪断 力而产生自喷丸介质导入路径112m向高压气体的流动吸引的负压。自 喷丸介质导入部111b导入混合室M的淤浆，自喷丸介质导入路径112m 被吸引到高压气体的流动，从而形成固气液三相流。固气液三相流通过 喷射喷嘴113自喷射口113f喷射。与高压气体的路径仅由直筒部112a 构成的气体喷嘴相比，由于在气体喷嘴110内流动的速度快，因此即使 增大喷丸介质导入路径112m的直径，也能够吸引淤浆所需的足够的吸 引力(负压)。即，通过使用本发明的气体喷嘴112，由于能够实现淤浆 的喷射速度的提高与喷射的淤浆量的增加，因此能够提高喷丸加工的效 率。

喷丸介质导入路径112m，优选配置为将相对于气体喷嘴112的轴 心的角度α在15～45°的范围内选择。只要角度α在所述的范围内，则 导入到气体喷嘴112内的淤浆能够均匀地分散到高压气体的流动，因此 能够进行稳定的喷丸加工。

气体喷嘴喷射口112k与喷射喷嘴连结部113d连结，通过了气体 喷嘴喷射口112k的固气液三相流，通过喷射喷嘴直筒部113b而自喷射 口113f喷射。由于所述喷射喷嘴直筒部113b对固气液三相流的流动进 行整流而能够提高前进性，因此能够防止在由喷射口113f刚刚喷射之 后急剧地膨胀而被减速。但是，当喷射喷嘴直筒部113b的长度Y过长 时，管壁成为阻力而进行减速。因此，为了能够对固气液三相流进行整 流，并且不在管内减速，将喷射喷嘴直筒部113b的长度Y与该喷射喷 嘴直筒部113b的截面积S_s之比(Y/S_s)在0.2～2.0范围内进行选择， 优选在0.3～1.8的范围内进行选择。只要喷射喷嘴113能够在喷射口 113f中被整流，则例如可以如图16(B)所示使连续地扩径的喷射喷嘴 扩径部113c与所述喷射喷嘴直筒部113b的一端连结，也可以图16(C) 所示仅配置缓慢且连续地扩径的喷射喷嘴扩径部113c。

另外，与第一实施方式相同地，气体喷嘴的内部也可以在气体喷 嘴缩径端112h与气体喷嘴扩径另一端112i之间配置气体喷嘴整流部 112d(参照图17(B))。气体喷嘴整流部112d朝下方连续地具有与气 体喷嘴缩径端112h相同的圆形剖面。气体喷嘴整流部112d由于能够使 通过了气体喷嘴缩径端112h的高压气体的流动稳定，因此能够减少在 流入到气体喷嘴加速部112c时意欲急剧地膨胀的力。其结果是，高压 气体能够顺畅地在气体喷嘴110流动。

另外，与第一实施方式相同地，优选将气体喷嘴直筒部112a、气 体喷嘴压缩部112b、气体喷嘴加速部112c、以及气体喷嘴整流部112d 各自的边界形成为平缓的曲线状(倒角形状)。通过去掉角部，能够使 高压气体顺利地通过所述边界。

喷嘴110与第一实施方式相同地，也能够作为干式喷丸加工用喷 嘴而使用。

另外，能够与第一实施方式相同地将本实施方式的喷嘴配置于喷 丸加工装置。

将使用第二实施方式的喷嘴110，自高压气体导入部112f以 0.4MPa导入压缩空气，并对在混合室M产生的吸引力进行测定的结果 作为实施例5而进行说明。在本实施例中，如表4所示设定有：气体喷 嘴缩径端112h的面积S_gm与气体喷嘴缩径另一端112g的面积S_gi之比 (S_gm/S_gi)、气体喷嘴扩径端112j的面积S_go与气体喷嘴缩径端112h的 面积S_gm之比(S_go/S_gm)、气体喷嘴加速部112c的倾斜角θ、以及气体 喷嘴整流部112d的长度X₁与气体喷嘴缩径端112h的面积S_gm之比 (X₁/S_gm)。

表4

由于只要混合室M内的负压为-40kPa以下，则能够吸引喷丸加 工所需的足够的淤浆，因此实施例5-1～10的喷嘴110都能够良好地 将淤浆吸引到混合室M。

在实施例5-6所记载的喷嘴110中，将改变喷射喷嘴直筒部113b 的长度Y与该喷射喷嘴直筒部113b的截面积S_s之比(Y/S_s)而进行喷 丸加工的结果作为实施例6而进行说明。作为磨粒而使用铁制硬粒(GH -3(新东工业株式会社制)：平均粒子径；300μm)，以形成为30体积 ％的方式分散于水而作成喷丸加工所使用的淤浆。将喷射口113f与被 加工物(60×60×t6mm的SS400的板)之间的距离形成为100mm，使 用0.4MPa的压缩空气，将该淤浆朝被加工物喷射。如图18所示，如 果所述比(Y/S_s)不足0.2，则加工深度浅，不能得到喷射喷嘴直筒部 113b的效果。当所述比(Y/S_s)超过0.3时，可以看出加工深度变深， 利用喷射喷嘴直筒部113b而使加工效率变高。但是，当喷射喷嘴直筒 部的长度进一步变长而使所述比(Y/S_s)超过2.0时，加工深度减小。 由此，可知当喷射喷嘴直筒部过长时，由于喷射喷嘴直筒部的壁面成为 阻力而阻碍固气液三相流的流动，因此加工能力减弱。

在实施例4-6所记载的喷嘴110中，将改变喷射喷嘴直筒部113b 的长度Y与该喷射喷嘴直筒部113b的截面积S_s之比(Y/S_s)而进行干 式喷丸加工的结果作为实施例7而进行说明。喷丸加工所使用的喷射材 料使用平均粒子径80μm的夏威夷刚铝石(ハヮィァランダム)(新东 工业株式会社制)。将喷射口113f与被加工物(60×60×t6mm的SS400 的板)之间的距离形成为100mm，使用0.4MPa的压缩空气，并将该喷 射材料朝向被加工物喷射。如图19所示，如果所述比(Y/S_s)不足0.2， 则加工深度浅，不能得到喷射喷嘴直筒部113b的效果。当所述比(Y/S_s) 超过0.3时，可以看出加工深度变深，利用喷射喷嘴直筒部113b而使加 工效率变高。但是，当喷射喷嘴直筒部113b的长度进一步变长而使所 述比(Y/S_s)超过2.0时，加工深度减小。由此，可知当喷嘴直筒部过 长时，由于喷嘴直筒部的壁面成为阻力而阻碍固气二相流的流动，因此 加工能力减弱。

(变更例)

例如，如图20(A)所示的第一实施方式的变更例、图20(B)所 示的第二实施方式的变更例，能够使用圆筒形的喷嘴支架。除此之外， 在不损害喷嘴的功能的范围内，能够适当地变更形状以及结构。

不仅能够进行实施方式以及实施例所记载的喷丸加工，例如还能 够使防锈材料、脱脂材料等与淤浆混合而进行复合的加工。