CN111590469A - 轴状工件的表面处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供轴状工件的表面处理装置，其是以往没有的实用的轴状工件的表面处理装置。表面处理装置使轴状工件(50)一边以轴状工件(50)的轴心(P)为旋转轴线进行旋转一边沿轴长方向直线输送，并从设在上方的浆料喷射部(1)对该直线输送的轴状工件(50)喷射作为液体(40)和磨粒(41)的混合物的浆料(42)，来对该轴状工件(50)的表面进行喷砂处理，其中，所述浆料喷射部(1)是直线状的缝隙开口部(2)，所述浆料喷射部(1)被配设成：该缝隙开口部(2)的宽度方向喷射中心(M)处于所述轴状工件(50)的外周面，且处于从与所述轴心(P)对应的位置(A)偏移了规定量的位置(B)。

Description

轴状工件的表面处理装置
技术领域
本发明涉及轴状工件的表面处理装置。
背景技术
作为在例如用于工作机械或输送机械的滚珠丝杠中采用的丝杠轴(轴状工件)的表面处理装置，本申请人提出了日本特许第5965203号所公开的表面处理装置(以下，称作以往例)。
该以往例具有丝杠轴输送部，该丝杠轴输送部使通过热处理而在表面生成有氧化皮的丝杠轴一边进行轴转动，一边沿丝杠轴长度方向进行直线输送，另外，该以往例具有浆料喷射部，该浆料喷射部朝向通过该丝杠轴输送部输送的丝杠轴喷射作为液体和磨粒的混合物的浆料，对该丝杠轴的表面进行喷砂处理，构成浆料的磨粒通过液体输送而与丝杠轴的表面碰撞，通过该磨粒的碰撞来去除在该丝杠轴的表面生成的氧化皮。
因而，与目前为止进行的通过抛光轮或金属刷研磨来去除氧化皮的处理相比，能够迅速且良好地去除在丝杠轴的表面生成的氧化皮。
专利文献1：日本特许第5965203号公报
可是，根据前述的以往例，在去除生成于丝杠轴的表面的氧化皮之后，通过其他装置(抛光研磨装置)对该丝杠轴进行形成为具有光泽的表面的精加工处理，但是期望效率更高。
发明内容
本申请人对前述的轴状工件的表面处理进一步进行了研究开发，其结果是，开发出了以往没有的实用的轴状工件的表面处理装置。
参照附图对本发明的主旨进行说明。
本发明的第1方式涉及一种轴状工件的表面处理装置，其使轴状工件50一边以所述轴状工件50的轴心P为旋转轴线进行旋转一边沿轴长方向直线输送，并从设在上方的浆料喷射部1对该直线输送的轴状工件50喷射作为液体40和磨粒41的混合物的浆料42，来对该轴状工件50的表面进行喷砂处理，其特征在于，所述浆料喷射部1是直线状的缝隙开口部2，所述浆料喷射部1被配设成：该缝隙开口部2的宽度方向喷射中心M处于所述轴状工件50的外周面，且处于从与所述轴心P对应的位置A偏移了规定量的位置B。
本发明的第2方式涉及轴状工件的表面处理装置，其特征在于，在所述第1方式中，所述浆料喷射部1被配设成所述缝隙开口部2的长度方向为工件输送方向。
本发明的第3方式涉及轴状工件的表面处理装置，其特征在于，在所述第1方式中，通过所述位置A和所述轴心P的直线L1与通过所述位置B和所述轴心P的直线L2所成的角度为30～60度。
本发明的第4方式涉及轴状工件的表面处理装置，其特征在于，在所述第2方式中，通过所述位置A和所述轴心P的直线L1与通过所述位置B和所述轴心P的直线L2所成的角度为30～60度。
本发明的第5方式涉及轴状工件的表面处理装置，其特征在于，在所述第1方式至第4方式的任意一项中，所述轴状工件50是通过滚轧加工而形成的丝杠轴。
本发明的第6方式涉及一种轴状工件的表面处理装置，其使轴状工件50一边以所述轴状工件50的轴心P为旋转轴线进行旋转一边沿轴长方向直线输送，并从设在上方的浆料喷射部对该直线输送的轴状工件50喷射作为液体40和磨粒41的混合物的浆料42，来对该轴状工件50的表面进行喷砂处理，其特征在于，所述浆料喷射部31具有圆形状的开口部32，所述浆料喷射部31被配设成：该圆形状的开口部32的喷射中心N处于所述轴状工件50的外周面，且处于从与所述轴心P对应的位置C偏移了规定量的位置D。
本发明的第7方式涉及轴状工件的表面处理装置，其特征在于，在所述第6方式中，通过所述位置C和所述轴心P的直线L3与通过所述位置D和所述轴心P的直线L4所成的角度为30～60度。
本发明的第8方式涉及轴状工件的表面处理装置，其特征在于，在所述第6或第7方式中，所述轴状工件50是通过滚轧加工而形成的丝杠轴。
由于本发明如上述那样构成，因此成为了能够迅速且良好地对轴状工件进行表面处理等、以往没有的划时代的轴状工件的表面处理装置。
附图说明
图1是示出实施例1的使用状态说明图。
图2是实施例1的主要部分的说明图。
图3是实施例1的主要部分的说明图。
图4是实施例1的主要部分的说明图。
图5是实施例1的主要部分的动作说明图。
图6是示出确认实施例1的有效性的试验结果的图。
图7是示出未处理的工件和在实施例1中处理过的工件的图。
图8是实施例2的主要部分的说明图。
图9是实施例2的主要部分的说明图。
图10是实施例2的主要部分的动作说明图。
具体实施方式
根据附图并示出本发明的作用，来对认为优选的本发明的实施方式进行简单说明。
例如在去除生成于轴状工件50的表面的氧化皮等杂质时，使轴状工件50一边以该轴状工件50的轴心P为旋转轴线进行旋转，一边沿长度方向直线输送，从浆料喷射部1对该直线输送的轴状工件50喷射作为液体40和磨粒41的混合物的浆料42，对该轴状工件50的表面进行喷砂处理。此时，构成浆料42的磨粒41通过液体40输送而与轴状工件50的表面碰撞，通过该磨粒41的碰撞来去除在该轴状工件50的表面生成的杂质。
可是，在浆料喷射部1是直线状的缝隙开口部2的情况下，在本发明中，该浆料喷射部1被配设成该缝隙开口部2的喷射中心M处于轴状工件50的外周面，且处于从与所述轴心P对应的位置A偏移了规定量的位置B，通过该结构，不仅能够去除轴状工件50的表面的氧化皮等杂质，而且还能够将轴状工件50的表面精加工成有光泽的干净的表面。
即，假设在缝隙开口部2的喷射中心M被配设于轴状工件50的外周面且与所述轴心P对应的位置A的情况下(通常的配设位置)，浆料42(磨粒41)垂直地与轴状工件50的表面碰撞而形成较深的凹部，成为容易发生漫反射的表面(所谓的消光表面)，但是与此相对，若设成前述的本发明的结构，则浆料42(磨粒41)带有倾斜角度地与轴状工件50的表面碰撞，由此使得凹部变浅，成为不易发生漫反射的面(所谓的有光泽的表面)。
因而，本发明仅仅通过适当地设定缝隙开口部2的喷射中心M的位置，就能够去除轴状工件50的表面的氧化皮等杂质，并且还能够简易地进行精加工处理。
[实施例]
＜实施例1＞
根据附图对本发明的具体的实施例1进行说明。
本实施例是如下这样的工件的表面处理装置：使截面为圆形状的轴状工件50一边进行绕轴旋转一边沿轴长方向直线输送，从浆料喷射部1对该直线输送的轴状工件50喷射作为液体40和磨粒41的混合物的浆料42，对该轴状工件50的表面进行喷砂处理。
在本实施例中，作为轴状工件50，采用了构成例如在工作机械或输送机械中使用的滚珠丝杠的丝杠轴，该丝杠轴通过滚轧加工而形成，并且在外周面形成有螺旋状的滚动槽50a。
该滚珠丝杠具有：前述的丝杠轴；套设于该丝杠轴且在内周面设置有螺旋状的滚动槽的螺母；以及配置在该丝杠轴与螺母的螺旋槽彼此之间的滚珠(钢球)，该滚珠丝杠将旋转运动转换为直线运动(或者将直线运动转换为旋转运动)。
以下，对本实施例所涉及的工件的表面处理装置进行详细说明。
如图1所图示，表面处理装置具有：输送轴状工件50的轴状工件输送部；以及对通过该轴状工件输送部输送的轴状工件50进行湿式喷砂处理以及其他处理的轴状工件处理部。
如图1所图示，轴状工件输送部构成为隔着间隔而并排设置有多个(三个)辊进给部20，轴状工件输送部将作为处理对象的轴状工件50从配设于基体3的一侧(上游侧)的导入部3a连续地沿水平方向输送至配设于基体3的另一侧(下游侧)的导出部3b，其中，该多个辊进给部20在箱状的基体3内将轴状工件50载置成架设状态。
如图1、图4、图5以及图8所图示，该各辊进给部20由一对圆盘状的辊20'、20"构成，该辊20'、20"彼此以竖立的状态并排设置于在轴状工件50的进给方向上错开的前后位置处，并构成为通过该辊20'、20"支承轴状工件50的下方左右位置。
并且，各辊20'、20"的侧板面并不是朝向与轴状工件50的轴向垂直的方向配置，而是朝向相对于轴状工件50的轴心线倾斜的方向(滚动槽50a的倾斜方向)配置，各辊20'、20"被设置成：通过驱动马达(驱动源)的工作而驱动该辊20'、20"中的一个辊20'自如地转动，在另一辊20"上未设置驱动源而自由地转动。
因而，对于载置架设于各辊进给部20彼此之间的轴状工件50来说，辊20'、20"卡定于滚动槽50a，通过驱动该辊20'、20"转动，由此该轴状工件50被沿轴状工件50的长度方向直线输送，此时，轴状工件50沿图4、图5以及图8中的箭头a方向进行绕轴旋转。
通过该轴状工件输送部输送的轴状工件50在其输送途中被轴状工件处理部进行湿式喷砂处理以及其他处理。
具体地说，该轴状工件处理部由湿式喷砂处理部4、清洗部5以及清洗液去除部6构成。
如图1所图示，湿式喷砂处理部4为如下结构：其配设在使轴状工件50通过的基体3内，具有浆料喷射部1、配设于下方位置的浆料积存部7、以及借助泵装置8从该浆料积存部7向浆料喷射部1输送浆料42的浆料输送部9，从浆料喷射部1喷射的浆料42输送到浆料积存部7而被再利用。
浆料喷射部1由本申请人提出的日本特许第3540713号所公开的喷射喷嘴构成。
具体地说是如下结构：在浆料积存室的附近设置有空气喷射通道，压缩空气通过该空气喷射通道，由此将浆料42从浆料积存室经由具有规定长度的导出通道而导出，该浆料42和压缩空气被输送到混合室而被混合，从而喷射出该浆料42，其中，液体40和磨粒41混合而成的浆料42导入并暂时积存于该浆料积存室内。
并且，如图1～图3所图示，浆料喷射部1构成为：喷射浆料42的开口部是直线状(横截面为长方形状)的缝隙开口部2，前述的浆料输送部9与该浆料喷射部1连接，并且压缩空气输送部10a与该浆料喷射部1连接，通过从压缩空气输送部10a供给的压缩空气对从浆料输送部9供给的浆料42进行加速，并从缝隙开口部2以规定的喷射速度喷射，其中，该压缩空气输送部10a以其他回路设置，并从压缩空气供给部10延伸设置。
图3中的单点划线X1是缝隙开口部2在宽度方向X上的喷射中心线，点划线Y1是缝隙开口部2在长度方向Y上的喷射中心线。
并且，如图1、图2所图示，浆料喷射部1构成为：其被设置于通过前述的轴状工件输送部输送的轴状工件50的上方，沿着与以水平状态输送的轴状工件50的轴心P垂直的面(垂直面)方向喷射浆料42。
并且，如图2、图3、图4所图示，浆料喷射部1被配设成缝隙开口部2的长度方向成为工件输送方向，并被配设成如下这样的偏移状态：该浆料喷射部1(缝隙开口部2)的宽度方向喷射中心M处于轴状工件50的外周面，且处于从与轴心P对应的位置A偏移了规定量的位置B。
具体地说，如图5所图示，浆料喷射部1被配设成：通过位置A和轴心P的直线L1与通过位置B和轴心P的直线L2所成的角度为30～60度(如后所述，最优的角度是45度)。
另外，适当地设定浆料喷射部1(浆料喷射部32)的数量，例如可以分别设置于上游位置以及下游位置处，但由于是轴状工件50如前述那样一边进行绕轴旋转一边被输送的结构，因此即使其数量如本实施例这样为一个，也能够充分地发挥其作用效果。
并且，如前所述，在本实施例中是将浆料喷射部1设置于所输送的轴状工件50的上方的情况，但是即使设置于其他位置，也能够发挥发明的特性。
即，可以是如下结构：使轴状工件50一边以轴状工件50的轴心P为旋转轴线进行旋转，一边沿轴长方向进行直线输送，从设置于下方的浆料喷射部1对该直线输送的轴状工件50喷射作为液体40和磨粒41的混合物的浆料42，来对该轴状工件50的表面进行喷砂处理，除此之外，也可以是如下结构：使轴状工件50一边以轴状工件50的轴心P为旋转轴线进行旋转，一边沿轴长方向进行直线输送，从设置于侧方(水平方向的侧方)的浆料喷射部1对该直线输送的轴状工件50喷射作为液体40和磨粒41的混合物的浆料42，来对该轴状工件50的表面进行喷砂处理。
并且，湿式喷砂处理部4在浆料喷射部1的下游侧位置处设置有初步清洗部11，该初步清洗部11对刚刚被该浆料喷射部1处理后的轴状工件50喷射清洗液来进行初步清洗。
如图1所图示，从该初步清洗部11喷射的清洗液在清洗液制作部12中被制作，其中，一部分浆料42从浆料输送部9分支而被导入到该清洗液制作部12，所述清洗液是使浆料42呈涡卷状流动而与浓度高的浆料42分离(分级)而得到的水(包含有微细的磨粒或研磨粉的低浓度浆料)。
该清洗液制作部12由被从浆料输送部9导入浆料42的处理容纳体构成。
该处理容纳体是纵长的筒状体，并且是这样的结构：从设置于该处理容纳体的上部侧方位置处的浆料导入部12a导入的浆料42一边从上方朝向下方产生涡流一边通过，在该处理容纳体的上端部，设置有将通过离心分离作用而制作出的作为水的清洗液(低浓度浆料)导出的第一导出部12b，另一方面，在下端部设置有将高浓度的浆料42导出的第二导出部12c。
从第一导出部12b导出的清洗液经由清洗液输送管13而输送到初步清洗部11，另一方面，从第二导出部12c导出的浆料42经由浆料回流管14而输送到浆料积存部7。通过利用该浆料回流管14使浆料42返回到浆料积存部7，由此对该浆料积存部7内的浆料42进行搅拌，使得浆料浓度均匀。在本实施例中，还设置有使通过浆料输送部9输送的一部分浆料42返回到浆料积存部7的其他的浆料回流管15，在这一点上，也能够对浆料积存部7内的浆料42进行搅拌。
如图1所图示，清洗部5构成为在使轴状工件50通过的基体3内配设有喷出清洗液(清洗水)的清洗喷嘴16。
另外，该清洗部5借助清洗液积存部17以及泵装置18而使清洗液循环。
因而，通过该清洗部5进行如下的清洗处理：使通过湿式喷砂处理部4喷出到轴状工件50上的浆料42完全掉落。
如图1所图示，清洗液去除部6构成为：在前述的清洗部5的下游侧位置配设有压缩空气喷射喷嘴19，该压缩空气喷射喷嘴19将从压缩空气供给部10(压缩空气输送部10a)供给的压缩空气喷出。
因而，通过该清洗液去除部6进行将喷出到轴状工件50上的清洗液吹散的清洗液去除处理。
由以上结构构成的表面处理装置用于氧化皮的去除处理以及精加工处理，其中，所述氧化皮是在制造通过滚轧加工而形成的轴状工件50的工序中的热处理(高频淬火)之后在轴状工件50的表面上生成的。
具体地说，若从基体3的导入部3a导入热处理后的轴状工件50，则该轴状工件50通过轴状工件输送部输送。此时，轴状工件50一边以该轴状工件50的轴心P为旋转轴线进行转动，一边被沿长度方向直线输送。
通过该轴状工件输送部输送的轴状工件50被湿式喷砂处理部4的浆料喷射部1喷射作为液体40和磨粒41的混合物的浆料42，从而该轴状工件50的表面被实施喷砂处理。此时，构成浆料42的磨粒41通过液体40输送而与轴状工件50的表面碰撞，通过该磨粒41的碰撞来去除在该轴状工件50的表面上生成的氧化皮。
并且，本实施例被配设成：该浆料喷射部1的缝隙开口部2的喷射中心M处于轴状工件50的外周面，且处于从与所述轴心P对应的位置A偏移了规定量的位置B，根据该结构，不仅能够在轴状工件50的表面上去除氧化皮等杂质，而且能够将轴状工件50的表面精加工成有光泽的干净的表面。
即，假设在缝隙开口部2的喷射中心M被配设于轴状工件50的外周面且与所述轴心P对应的位置A处的情况下(通常的配设位置)，浆料42(磨粒41)垂直地与轴状工件50的表面碰撞而形成较深的凹部，从而成为容易发生漫反射的表面(所谓的消光表面)，但是与此相对，若设成前述的本发明的结构，则浆料42(磨粒41)带有倾斜角度地与轴状工件50的表面碰撞而使凹部变浅，成为不易发生漫反射的面(所谓的有光泽的表面)。
因而，仅仅通过适当地设定缝隙开口部2的喷射中心M的位置，就能够去除轴状工件50的表面的氧化皮等杂质，还能够简易地进行精加工处理。
接着，该轴状工件50的被喷射浆料42的部位通过初步清洗部11被初步清洗，接着，该部位向下游侧移动，被清洗部5利用清洗液进行主清洗，接着，该部位向下游侧移动，清洗液通过清洗液去除部6被去除之后，该部位从导出部3b导出。
如以上那样进行在轴状工件50的表面生成的氧化皮的去除和精加工处理。
为了在前述结构的表面处理装置中确认使轴状工件50的表面的光泽和表面粗糙度Ra变得良好的设定(前述的、通过位置A和轴心P的直线L1与通过位置B和轴心P的直线L2所成的角度(以下，称作偏移角度。))，本申请人进行了以下试验。
该试验中的处理条件如下。
·轴状工件50的直径是15mm，长度是200mm。
·浆料喷射部1的数量是两个(在上游位置和下游位置各一个)。
·各浆料喷射部1的缝隙开口部2的开口尺寸是2.5mm(宽度方向尺寸)×90mm(长度方向尺寸)。
·浆料42是液体40(水)和磨粒41的混合物，磨粒41采用了平均粒径为70μm的不锈钢颗粒(不锈钢格子)。另外，在本说明书中所说的磨粒41的平均粒径由众数直径(在分布中出现频率最高的粒径)定义，利用对颗粒照射激光来测量的测量法而得到了该数值。
·轴状工件50的转速n是120rpm(推荐范围是60～180rpm)。
·滚珠丝杠进给速度v是25mm/s(推荐范围是10～40mm/s)。
首先，准备了如下这样得到的试验体(轴状工件50)：在上述的处理条件中，将各浆料喷射部1中的偏移角度设为45度，并将空气压力设为0.25MPa来进行一次处理，由此将氧化皮以一定程度去除。
接着，针对该试验体，上游位置的浆料喷射部1以去除氧化皮为目的进行不偏移并将空气压力固定成0.25Mpa的处理，下游位置的浆料喷射部1一边分别改变偏移角度和空气压力一边进行处理(处理1～9)，在图6中示出了该完成各处理的试验体各自的表面光泽以及表面粗糙度Ra。
由该图6可知，作为表面光泽和表面粗糙度Ra良好的偏移角度，最佳为45度(参照图7)。
顺便说一下，由本次实验可知，即使偏移角度是30～60度，也能够实施。
另外，也出现过由于空气压力而无法得到充分的光泽的情况(偏移角度为60度的情况)，但是由本次试验还可知，作为空气压力，适合为0.1～0.2MPa。
并且，各浆料喷射部1的缝隙开口部2的开口尺寸也不限于前述的2.5mm×90mm，例如考虑处理节奏或精加工质量或消耗空气量而适当地设定，例如：在轻微的处理中，将长度方向尺寸缩短到60mm，或者在欲争取处理时间的处理中，将长度方向尺寸加长到160mm。
由于本实施例如如上述那样构成，因此能够迅速且良好地进行在轴状工件50的热处理后所进行的针对该轴状工件50的表面处理。
并且，由于本实施例对轴状工件50的损伤较少，因此能够在不降低精度的情况下迅速地进行氧化皮的去除以及表面精加工。
并且，由于本实施例构成为：具有将轴状工件50沿着该轴状工件50的长度方向直线输送的轴状工件输送部，该轴状工件输送部一边使轴状工件50进行绕轴旋转一边输送，因此能够尽可能地减少浆料喷射部1的数量，从而能够使装置自身的成本廉价。
＜实施例2＞
根据附图对本发明的具体的实施例2进行说明。
如图8、图9、图10所图示，本实施例是设成具有圆形状的开口部32的类型的浆料喷射部32的情况。
即，浆料喷射部32被配设成，圆形状的开口部32的喷射中心N处于轴状工件50的外周面，且处于从与轴心P对应的位置C偏移了规定量的位置D，并且，浆料喷射部32被配设成，通过位置C和轴心P的直线L3与通过位置D和轴心P的直线L4所成的角度为30～60度(如后所述，最优角度是45度)。
另外，对于浆料喷射部32来说，由于所喷射的浆料42(磨粒41)的轨迹的末端变宽，容易产生垂直地与轴状工件50的表面碰撞的部分，因此，前述的具有缝隙开口部2的类型(实施例1的类型)的浆料喷射部1被认为是更适合于本发明的结构。
其余与实施例1相同。
另外，本发明并不限于实施例1、2，各构成要素的具体结构能够适当地设计。
标号说明
A：位置
B：位置
C：位置
D：位置
L1：直线
L2：直线
L3：直线
L4：直线
M：宽度方向喷射中心
N：喷射中心
1：浆料喷射部
2：缝隙开口部
31：浆料喷射部
32：圆形状的开口部
40：液体
41：磨粒
42：浆料
50：轴状工件

Claims (8)

1.一种轴状工件的表面处理装置，其使轴状工件一边以所述轴状工件的轴心为旋转轴线进行旋转一边沿轴长方向直线输送，并从设在上方的浆料喷射部对该直线输送的轴状工件喷射作为液体和磨粒的混合物的浆料，来对该轴状工件的表面进行喷砂处理，
其特征在于，
所述浆料喷射部是直线状的缝隙开口部，所述浆料喷射部被配设成：该缝隙开口部的宽度方向喷射中心处于所述轴状工件的外周面，且处于从与所述轴心对应的位置A偏移了规定量的位置B。
2.根据权利要求1所述的轴状工件的表面处理装置，其特征在于，
所述浆料喷射部被配设成所述缝隙开口部的长度方向为工件输送方向。
3.根据权利要求1所述的轴状工件的表面处理装置，其特征在于，
通过所述位置A和所述轴心的直线与通过所述位置B和所述轴心的直线所成的角度为30度～60度。
4.根据权利要求2所述的轴状工件的表面处理装置，其特征在于，
通过所述位置A和所述轴心的直线与通过所述位置B和所述轴心的直线所成的角度为30～60度。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的轴状工件的表面处理装置，其特征在于，
所述轴状工件是通过滚轧加工而形成的丝杠轴。
6.一种轴状工件的表面处理装置，其使轴状工件一边以所述轴状工件的轴心为旋转轴线进行旋转一边沿轴长方向直线输送，并从设在上方的浆料喷射部对该直线输送的轴状工件喷射作为液体和磨粒的混合物的浆料，来对该轴状工件的表面进行喷砂处理，
其特征在于，
所述浆料喷射部具有圆形状的开口部，所述浆料喷射部被配设成：该圆形状的开口部的喷射中心处于所述轴状工件的外周面，且处于从与所述轴心对应的位置C偏移了规定量的位置D。
7.根据权利要求6所述的轴状工件的表面处理装置，其特征在于，
通过所述位置C和所述轴心的直线与通过所述位置D和所述轴心的直线所成的角度为30度～60度。
8.根据权利要求6或7所述的轴状工件的表面处理装置，其特征在于，
所述轴状工件是通过滚轧加工而形成的丝杠轴。
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