JP2000061897A - ウォータージェット用ノズル - Google Patents
ウォータージェット用ノズルInfo
- Publication number
- JP2000061897A JP2000061897A JP27420798A JP27420798A JP2000061897A JP 2000061897 A JP2000061897 A JP 2000061897A JP 27420798 A JP27420798 A JP 27420798A JP 27420798 A JP27420798 A JP 27420798A JP 2000061897 A JP2000061897 A JP 2000061897A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nozzle
- hole
- chipping
- coherence
- case
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
- Nozzles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 主として切断及び穿孔を目的とする超高圧ウ
ォータージェットノズルに於いて、良好で安定したコヒ
ーレントが得られることを可能にした。 【発明の構成】ノズル入口孔周縁のチッピングを１μｍ
以下すれば、コヒーレントが良好となることを見出し
た。更に、超音波加工により、孔周縁のチッピング除去
に伴い孔周縁外周に生じる窪みの幅と深さが特定範囲で
あれば、安定した完全なコヒーレントが得られる。
ォータージェットノズルに於いて、良好で安定したコヒ
ーレントが得られることを可能にした。 【発明の構成】ノズル入口孔周縁のチッピングを１μｍ
以下すれば、コヒーレントが良好となることを見出し
た。更に、超音波加工により、孔周縁のチッピング除去
に伴い孔周縁外周に生じる窪みの幅と深さが特定範囲で
あれば、安定した完全なコヒーレントが得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は主として切断及び穿孔を
目的とするウォータジェット用ノズルに関するものであ
る。
目的とするウォータジェット用ノズルに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ウォータジェット加工装置は水に数千ｋ
ｇ／ｃｍ２の圧力をかけ、直径３０〜５００μｍのノズ
ル孔より音速の２〜３倍のジェット水流として噴射さ
せ、これを直接被削材に吹き付けて切断又は穿孔加工を
行うものである。刃物による切断に比べ、切断面に塑性
変形を与えることが少なく、又、レーザ切断のように熱
的影響もないので、ダンボール、ゴム、ＦＲＰ、ガラ
ス、グリーン、石材、プリント基板、布、皮、食肉、等
々の硬脆材料から粘弾性体に至る迄広く使用されてい
る。
ｇ／ｃｍ２の圧力をかけ、直径３０〜５００μｍのノズ
ル孔より音速の２〜３倍のジェット水流として噴射さ
せ、これを直接被削材に吹き付けて切断又は穿孔加工を
行うものである。刃物による切断に比べ、切断面に塑性
変形を与えることが少なく、又、レーザ切断のように熱
的影響もないので、ダンボール、ゴム、ＦＲＰ、ガラ
ス、グリーン、石材、プリント基板、布、皮、食肉、等
々の硬脆材料から粘弾性体に至る迄広く使用されてい
る。
【０００３】このように超高圧、高速で水流が噴射され
て被削材を高精度でかつ効率よく加工するには、その液
束（コヒーレント）が常に一定で、拡大、飛散しないこ
とが望まれる。その上、数千ｋｇ／ｃｍ２の圧力水を音
速以上の速度エネルギに変換するノズルには極限の耐摩
耗性が要求され、超硬やサファイアでも数十分で孔径が
拡大してしまうため、単結晶ダイヤモンド又はダイヤモ
ンド焼結体が用いられる。又、かかる超高圧力水を微細
径孔のノズルから超高速で、一気に噴射させて、常に一
定のコヒーレントを保つ上で、ノズルの孔形状は極めて
大きな要素となる。
て被削材を高精度でかつ効率よく加工するには、その液
束（コヒーレント）が常に一定で、拡大、飛散しないこ
とが望まれる。その上、数千ｋｇ／ｃｍ２の圧力水を音
速以上の速度エネルギに変換するノズルには極限の耐摩
耗性が要求され、超硬やサファイアでも数十分で孔径が
拡大してしまうため、単結晶ダイヤモンド又はダイヤモ
ンド焼結体が用いられる。又、かかる超高圧力水を微細
径孔のノズルから超高速で、一気に噴射させて、常に一
定のコヒーレントを保つ上で、ノズルの孔形状は極めて
大きな要素となる。
【０００４】この為、ノズルの孔形状は種々研究がなさ
れてきた。例えば、図１（Ａ）の如く伸線ダイス孔形状
の如くして、ノズル中央部で液流を絞ったもの、（Ｂ）
の如く同径の長い孔径中を通過させることで、液束を安
定させるもの等がある。又、特開平８−６６９００には
（Ｃ）の如く逆漏斗状の孔にすれば、ノズル入口より送
り込まれた水流は層流のままノズルを通過するので、液
束が拡散しないと紹介している。
れてきた。例えば、図１（Ａ）の如く伸線ダイス孔形状
の如くして、ノズル中央部で液流を絞ったもの、（Ｂ）
の如く同径の長い孔径中を通過させることで、液束を安
定させるもの等がある。又、特開平８−６６９００には
（Ｃ）の如く逆漏斗状の孔にすれば、ノズル入口より送
り込まれた水流は層流のままノズルを通過するので、液
束が拡散しないと紹介している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】どのような孔形状にし
ょうが、少なくとも孔は真円度、円筒度、同芯度等が完
全であることが第一条件で、これらの精度が悪ければ孔
中を通過する際に、乱流が生じることになり、コヒーレ
ントが拡散又は飛散を起こすことの原因につながること
は容易に理解される。
ょうが、少なくとも孔は真円度、円筒度、同芯度等が完
全であることが第一条件で、これらの精度が悪ければ孔
中を通過する際に、乱流が生じることになり、コヒーレ
ントが拡散又は飛散を起こすことの原因につながること
は容易に理解される。
【０００６】本願は単結晶ダイヤモンドにて図２の如く
ノズル孔が同径のストレート部分に続き逆漏斗状部の孔
を持つノズルを多数製作し、テストを重ねてきたが、孔
形状の真円度、真直度、円筒度、同芯度等が完全であっ
ても、コヒーレントが良好な場合とそうでないものが発
生し、何故そうなるのか原因追究のため種々テストと観
察の結果、ノズルの製作上、ノズル入口側孔の外周周縁
部に微細なチッピングができるが、このチッピングの大
きさが微妙に影響することが判明した。チッピングが１
μｍ以下なら良好なコヒーレントになるが、それ以上の
大きさのチッピングが一つでもあると、コヒーレントが
拡散又は飛散につながる事を見出した。重ねて、前記、
Ａ，Ｂ，Ｃ形状のノズルで同様のテストを行ったとこ
ろ、ノズル孔の形状に関係なく同じ結果を得た。
ノズル孔が同径のストレート部分に続き逆漏斗状部の孔
を持つノズルを多数製作し、テストを重ねてきたが、孔
形状の真円度、真直度、円筒度、同芯度等が完全であっ
ても、コヒーレントが良好な場合とそうでないものが発
生し、何故そうなるのか原因追究のため種々テストと観
察の結果、ノズルの製作上、ノズル入口側孔の外周周縁
部に微細なチッピングができるが、このチッピングの大
きさが微妙に影響することが判明した。チッピングが１
μｍ以下なら良好なコヒーレントになるが、それ以上の
大きさのチッピングが一つでもあると、コヒーレントが
拡散又は飛散につながる事を見出した。重ねて、前記、
Ａ，Ｂ，Ｃ形状のノズルで同様のテストを行ったとこ
ろ、ノズル孔の形状に関係なく同じ結果を得た。
【０００７】単結晶ダイヤモンドは鋭利な部分の加工に
於いてはチッピングが生じ易く、ノズルの製作に於いて
は孔入口周縁部にチッピングが発生する。ノズル入口孔
周縁に生じたチッピングを取り除くには、ノズルの入口
側表面をダイヤモンド砥石で研磨することで取り除いて
いたが、この場合、十数μｍの大きなチッピングを除去
しきるまで研削するのは大変工数を要し、その上、研削
中に新たなチッピングを生じてしまうので、数μｍのチ
ッピングが残る状態で用いられ、１μｍ以下にすればコ
ヒーレントが特に良好になることは全く知られていなか
った。特に、ダイヤモンド焼結体の場合は単結晶ダイヤ
モンドに比べチッピングが発生しやすく、このような微
小なチッピングレベルに迄加工されることはなかった。
於いてはチッピングが生じ易く、ノズルの製作に於いて
は孔入口周縁部にチッピングが発生する。ノズル入口孔
周縁に生じたチッピングを取り除くには、ノズルの入口
側表面をダイヤモンド砥石で研磨することで取り除いて
いたが、この場合、十数μｍの大きなチッピングを除去
しきるまで研削するのは大変工数を要し、その上、研削
中に新たなチッピングを生じてしまうので、数μｍのチ
ッピングが残る状態で用いられ、１μｍ以下にすればコ
ヒーレントが特に良好になることは全く知られていなか
った。特に、ダイヤモンド焼結体の場合は単結晶ダイヤ
モンドに比べチッピングが発生しやすく、このような微
小なチッピングレベルに迄加工されることはなかった。
【０００８】本願は以下の実施例で示す如く、超音波加
工により孔周縁部のチッピングを取り除いた。チッピン
グが１μｍ以下であるとコヒーレントが特に良好になる
が、かかる加工で孔周縁外周部に特別な形状ができ、流
体力学的見地からの原因解明に至っていないが、形状寸
法が特定範囲にあればより以上の効果が発生することを
見出した。これはダイヤモンド焼結体であっても同じ結
果を示した。
工により孔周縁部のチッピングを取り除いた。チッピン
グが１μｍ以下であるとコヒーレントが特に良好になる
が、かかる加工で孔周縁外周部に特別な形状ができ、流
体力学的見地からの原因解明に至っていないが、形状寸
法が特定範囲にあればより以上の効果が発生することを
見出した。これはダイヤモンド焼結体であっても同じ結
果を示した。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本願は入口側のノズル孔
周縁部のチッピングが１μｍ以下であれば、良好なコヒ
ーレントになることを見出し、又、超音波加工で孔周縁
のチッピングを除去加工する際、ノズル孔外周縁にでき
たノズル表面の窪みが、より一層コヒーレントを良好な
らしめることを見出し、超高圧、高速下におけるジェッ
ト噴射で用いら範囲を特定した。
周縁部のチッピングが１μｍ以下であれば、良好なコヒ
ーレントになることを見出し、又、超音波加工で孔周縁
のチッピングを除去加工する際、ノズル孔外周縁にでき
たノズル表面の窪みが、より一層コヒーレントを良好な
らしめることを見出し、超高圧、高速下におけるジェッ
ト噴射で用いら範囲を特定した。
【００１０】
【発明の実施の形態】まず、入口側ノズル孔周縁部のチ
ッピングを１μｍ以下とすれば効果があった実施例を示
す。
ッピングを１μｍ以下とすれば効果があった実施例を示
す。
【００１１】
【実施例１】ノズル孔の形状は図２に示すストレート孔
と下方に７０〜９０°に開口する孔よりなる。ストレー
ト孔の長さは孔径の５０〜１００％とした。図３はノズ
ルを超高圧液体噴射装置に取り付けた際の断面図を示
す。１はノズル本体で、単結晶ダイヤモンドノズル２と
それを補強する金属焼結体３よりなる。ノズルはノズル
キヤップ１１とノズル筒１０の間のネジ止めによって固
定される。
と下方に７０〜９０°に開口する孔よりなる。ストレー
ト孔の長さは孔径の５０〜１００％とした。図３はノズ
ルを超高圧液体噴射装置に取り付けた際の断面図を示
す。１はノズル本体で、単結晶ダイヤモンドノズル２と
それを補強する金属焼結体３よりなる。ノズルはノズル
キヤップ１１とノズル筒１０の間のネジ止めによって固
定される。
【００１２】尚、コヒーレントの良否判定はノズル噴射
口から３０ｍｍの間でほとんど拡散及び飛散がない場合
を良好（○）とし、拡散が極僅かしか見受けられない場
合を（△）とし、拡散がある上に飛散又は噴霧が発生す
れば（×）とした。この結果、を表１に示す。
口から３０ｍｍの間でほとんど拡散及び飛散がない場合
を良好（○）とし、拡散が極僅かしか見受けられない場
合を（△）とし、拡散がある上に飛散又は噴霧が発生す
れば（×）とした。この結果、を表１に示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】表１の結果が示すように、２０００ｋｇ／
ｃｍ２以上の超高圧の液圧で、ノズル孔径が２００μｍ
以下の条件下で、入口側ノズル孔周縁部のチッピングが
コヒーレントに影響をし、特に１μｍ以下のチッピング
の場合、極めて、良好な結果につながることが分かっ
た。
ｃｍ２以上の超高圧の液圧で、ノズル孔径が２００μｍ
以下の条件下で、入口側ノズル孔周縁部のチッピングが
コヒーレントに影響をし、特に１μｍ以下のチッピング
の場合、極めて、良好な結果につながることが分かっ
た。
【００１５】しかし、前記のように単結晶ダイヤモンド
よりなるノズルのチッピングを入口側表面を研削するこ
とで除去するのは容易でない。
よりなるノズルのチッピングを入口側表面を研削するこ
とで除去するのは容易でない。
【００１６】
【実施例２】本願は図４に示す方法で超音波加工により
行った。ノズル１を０〜１／４μｍのダイヤモンドパウ
ダーとオイルの混合液２０に浸し、先端を研磨し角度を
つけた金属線２１をノズル孔周縁に接触させ、超音波振
動を与えることで研磨した。金属線は特に限定しない
が、耐摩性のあるピアノ線を用いた。ピアノ線のノズル
孔との接触加工部は数秒で摩耗するため、頻繁に修正研
磨をすべきである。又、加工中チッピングの除去状態を
知るには、ノズルを混合液中から取り出し、洗浄しなけ
れば観察できない。しかし、これらを行うのは極めて工
数を要し現実的でない。従って、数分単位でピアノ線先
端を修正研磨するのみで途中観察を行わない。このた
め、事実上、図５の状態で加工される。孔周縁部のチッ
ピングが除去又は微少にできるが、図６に示すように、
ノズル入口側表面に於いて孔周縁外周部にアールの付い
た幅ａ、深さｂの窪みが生じる。この窪みは加工条件と
加工時間によるが、特定範囲にあればコヒーレントを極
めて良好にすることを見出した。
行った。ノズル１を０〜１／４μｍのダイヤモンドパウ
ダーとオイルの混合液２０に浸し、先端を研磨し角度を
つけた金属線２１をノズル孔周縁に接触させ、超音波振
動を与えることで研磨した。金属線は特に限定しない
が、耐摩性のあるピアノ線を用いた。ピアノ線のノズル
孔との接触加工部は数秒で摩耗するため、頻繁に修正研
磨をすべきである。又、加工中チッピングの除去状態を
知るには、ノズルを混合液中から取り出し、洗浄しなけ
れば観察できない。しかし、これらを行うのは極めて工
数を要し現実的でない。従って、数分単位でピアノ線先
端を修正研磨するのみで途中観察を行わない。このた
め、事実上、図５の状態で加工される。孔周縁部のチッ
ピングが除去又は微少にできるが、図６に示すように、
ノズル入口側表面に於いて孔周縁外周部にアールの付い
た幅ａ、深さｂの窪みが生じる。この窪みは加工条件と
加工時間によるが、特定範囲にあればコヒーレントを極
めて良好にすることを見出した。
【００１７】ノズルの噴射口から１００ｍｍの間で、測
定時間２０分間に於いて、コヒーレントに飛散及び拡散
が全く生じず安定した噴射を続けた場合を◎で示し、僅
かでも拡散がある場合やこの間に瞬間的であっても飛散
が生じた場合は除く。この結果を表２に示す。
定時間２０分間に於いて、コヒーレントに飛散及び拡散
が全く生じず安定した噴射を続けた場合を◎で示し、僅
かでも拡散がある場合やこの間に瞬間的であっても飛散
が生じた場合は除く。この結果を表２に示す。
【００１８】
【表２】
【００１９】このように、幅ａが２５〜１００μｍ、深
さｂが０、３〜１、５μｍである場合に限って、特に、
効果があることを見出した。
さｂが０、３〜１、５μｍである場合に限って、特に、
効果があることを見出した。
【００２０】
【発明の効果】超高圧ウオータージェツトノズルに於い
て、孔の形状に関わらず、ノズル入口孔周縁のチッピン
グが１μｍ以下であれば、コヒーレントが良好となるこ
とを見出した。又、金属線による超音波加工によってノ
ズル入口側表面に於いて、ノズル孔外周部に生じた窪み
が特定の範囲寸法以下であれば、完璧なコヒーレントに
なることを見出した。
て、孔の形状に関わらず、ノズル入口孔周縁のチッピン
グが１μｍ以下であれば、コヒーレントが良好となるこ
とを見出した。又、金属線による超音波加工によってノ
ズル入口側表面に於いて、ノズル孔外周部に生じた窪み
が特定の範囲寸法以下であれば、完璧なコヒーレントに
なることを見出した。
【図１】従来から用いられているウォータジェットノズ
ルの断面図
ルの断面図
【図２】実施例のノズルの断面図
【図３】実施例のノズルを装置に取り付けた図
【図４】ノズル孔周縁のチッピング除去の超音波加工説
明図
明図
【図５】同上の加工途中図
【図６】同上加工によりノズル入口側表面の摩耗状態図
Claims (3)
- 【請求項１】 ノズル入口側孔周縁部のチッピングを１
μｍ以下とするウォータージェットノズル - 【請求項２】 超音波加工により生じたノズル入口孔の
外周表面部の窪みの幅ａが２５〜１００μｍ、深さｂが
０、３〜１、５μｍの範囲にあることを特徴とするウォ
ータージェットノズル - 【請求項３】 ノズル孔形成体が単結晶ダイヤモンドよ
りなる請求項１又は２記載のウォータージェットノズル
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27420798A JP2000061897A (ja) | 1998-08-20 | 1998-08-20 | ウォータージェット用ノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27420798A JP2000061897A (ja) | 1998-08-20 | 1998-08-20 | ウォータージェット用ノズル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000061897A true JP2000061897A (ja) | 2000-02-29 |
Family
ID=17538536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27420798A Pending JP2000061897A (ja) | 1998-08-20 | 1998-08-20 | ウォータージェット用ノズル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000061897A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006124892A (ja) * | 2004-11-01 | 2006-05-18 | Ikeuchi:Kk | 棒流噴射用の一流体ノズル |
| WO2009099130A1 (ja) | 2008-02-06 | 2009-08-13 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | ダイヤモンド多結晶体 |
| CN113385356A (zh) * | 2021-05-17 | 2021-09-14 | 唐珊 | 一种用于木板刷漆装置 |
-
1998
- 1998-08-20 JP JP27420798A patent/JP2000061897A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006124892A (ja) * | 2004-11-01 | 2006-05-18 | Ikeuchi:Kk | 棒流噴射用の一流体ノズル |
| JP4587779B2 (ja) * | 2004-11-01 | 2010-11-24 | 株式会社いけうち | 棒流噴射用の一流体ノズル |
| WO2009099130A1 (ja) | 2008-02-06 | 2009-08-13 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | ダイヤモンド多結晶体 |
| TWI455881B (zh) * | 2008-02-06 | 2014-10-11 | 住友電氣工業股份有限公司 | 鑽石多晶體 |
| US9630853B2 (en) | 2008-02-06 | 2017-04-25 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of preparing polycrystalline diamond |
| CN113385356A (zh) * | 2021-05-17 | 2021-09-14 | 唐珊 | 一种用于木板刷漆装置 |
| CN113385356B (zh) * | 2021-05-17 | 2023-07-07 | 广东科纳建筑装饰工程有限公司 | 一种用于木板刷漆装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bhaduri et al. | A study on ultrasonic assisted creep feed grinding of nickel based superalloys | |
| Chen et al. | The effect of cutting jet variation on surface striation formation in abrasive water jet cutting | |
| US5187899A (en) | High frequency vibrational polishing | |
| JP5982693B2 (ja) | 研削液供給装置 | |
| US20120184184A1 (en) | Tool for machining a cmc by milling and ultrasonic abrasion | |
| JP2003048160A (ja) | 微細溝加工方法及びその装置 | |
| CN108838890B (zh) | 一种金刚石砂轮修整方法 | |
| JP2000061897A (ja) | ウォータージェット用ノズル | |
| JP2808501B2 (ja) | 放電加工変質層の除去方法 | |
| KR930012261B1 (ko) | 초음파 연마방법 | |
| JP3088537B2 (ja) | 高硬度材の孔の仕上げ加工方法及び加工装置 | |
| US20220105525A1 (en) | Fan jet nozzle assembly | |
| JP5903689B2 (ja) | 高周波数振動内面研削盤 | |
| JP5352892B2 (ja) | 研削方法及び研削加工装置 | |
| JPH11347942A (ja) | 微細形状の形成方法 | |
| JP4759929B2 (ja) | コーティング用ダイヘッド | |
| JPH09320994A (ja) | ダイシング装置 | |
| US11618127B2 (en) | Method for surface treatment of DLC coated member | |
| KR100980750B1 (ko) | 파우더 블라스팅을 이용한 난삭재의 미세 패턴 가공 | |
| JP2000033573A (ja) | 針状砥石 | |
| Kumar et al. | Mechanical Machining | |
| JPS59142059A (ja) | 平面研摩方法 | |
| CA1329988C (en) | Ultrasonic polishing | |
| JPH0663866A (ja) | パウダービームエッチングとデポジションの方法及びその装置 | |
| JPS61125759A (ja) | 非球面等の研磨方法 |