JP2017001150A - Processing machine and processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、砥粒によって被加工物を加工する加工機および加工方法に関する。 The present invention relates to a processing machine and a processing method for processing a workpiece with abrasive grains.
被加工物を加工するための加工機として、ノズルから砥粒を吐出するブラスト加工機が従来から知られている。ブラスト加工機は、レーザ加工機に比べて初期費用を低く抑えることができる。ブラスト加工機による加工速度はレーザ加工機による加工速度に比べて遅い。 As a processing machine for processing a workpiece, a blasting machine that discharges abrasive grains from a nozzle is conventionally known. The blasting machine can keep the initial cost lower than the laser processing machine. The processing speed by the blast processing machine is slower than the processing speed by the laser processing machine.
加工機に用いるものではないが、ノズルの形状としては、たとえば特開平10−296407号(特許文献1)に示すものなどが挙げられる。特許文献1は、連続鋳造用ノズル内孔部に段差部を設け、該段差部の下面と該下面に連なるノズル孔周面から還元性または不活性ガス等のガスを吹き込むことを開示する。 Although not used for a processing machine, examples of the shape of the nozzle include those shown in JP-A-10-296407 (Patent Document 1). Patent Document 1 discloses that a step portion is provided in a nozzle inner hole portion for continuous casting, and a gas such as reducing gas or inert gas is blown from the lower surface of the step portion and the peripheral surface of the nozzle hole connected to the lower surface.
ブラスト加工機において、低硬度の研削砥粒を用いた場合には、ノズル毎の加工速度が遅くなる。また、低硬度の研削砥粒を用いて高硬度の被加工物(たとえばサファイア材)の切断を行なうことは難しい。他方、高硬度の研削砥粒を用いた場合には、研削砥粒がノズルの内壁に接触することによる磨耗が生じやすい。この結果、ノズルの寿命が短縮される。ノズルの摩耗を抑制するために低硬度の研削砥粒を使用した場合、研削砥粒が低硬度であるために粉砕しやすく、高硬度の研削砥粒に比べて交換頻度が上がり、ランニングコストを増大させる。 In a blasting machine, when low-hardness abrasive grains are used, the processing speed for each nozzle is slow. Further, it is difficult to cut a high-hardness workpiece (for example, sapphire material) using low-hardness abrasive grains. On the other hand, when a high-hardness abrasive grain is used, wear due to the abrasive grain coming into contact with the inner wall of the nozzle tends to occur. As a result, the life of the nozzle is shortened. If low-hardness abrasive grains are used to suppress nozzle wear, the abrasive grains are low in hardness, making it easier to grind, and the replacement frequency increases compared to high-hardness abrasive grains, reducing running costs. Increase.
上記とは異なる観点では、ノズル先端の噴射口から噴射される研削砥粒の噴射圧力が分散すると、被加工物の加工効率が低下する。 From a viewpoint different from the above, when the spray pressure of the abrasive grains sprayed from the spray nozzle at the tip of the nozzle is dispersed, the processing efficiency of the workpiece decreases.
本発明の目的は、加工効率および装置の耐久性が高く、ランニングコストが低い加工機および加工方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a processing machine and a processing method with high processing efficiency, high durability of the apparatus, and low running cost.
本発明に係る加工機は、被加工物を加工する加工機であって、砥粒を供給する砥粒供給部と、上記砥粒供給部から供給された砥粒を上記被加工物に向けて吐出するノズルとを備え、上記ノズルは、ガスとともに上記砥粒が供給される入口と、上記砥粒が吐出される出口と、上記入口と上記出口との間に位置する上記砥粒の通路の外周を形成する多孔質層とを含み、上記加工機は、上記多孔質層の外周に形成された空間に上記入口に供給される上記ガスよりも高い圧力を供給する圧力供給部をさらに備える。 A processing machine according to the present invention is a processing machine for processing a workpiece, and an abrasive grain supply unit that supplies abrasive grains, and the abrasive grains supplied from the abrasive grain supply unit are directed toward the workpiece. A nozzle for discharging, and the nozzle is provided with an inlet for supplying the abrasive grains together with gas, an outlet for discharging the abrasive grains, and a passage of the abrasive grains located between the inlet and the outlet. The processing machine further includes a pressure supply unit that supplies a pressure higher than the gas supplied to the inlet to a space formed on the outer periphery of the porous layer.
1つの実施態様では、上記加工機において、上記多孔質層は、少なくとも上記ノズルの先端部に設けられている。 In one embodiment, in the processing machine, the porous layer is provided at least at the tip of the nozzle.
本発明に係る加工方法は、砥粒を吐出するノズルと被加工物とを対向させる工程と、上記ノズルの入口にガスとともに上記砥粒を供給し、上記ノズル内の通路の壁面上に上記入口に供給される上記ガスよりも高圧のガスを供給するとともに上記ノズルの出口から上記砥粒を吐出しながら、上記ノズルと上記被加工物とを相対移動させて上記被加工物を加工する工程とを備える。 The processing method according to the present invention includes a step of opposing a nozzle for discharging abrasive grains and a workpiece, supplying the abrasive grains together with a gas to the inlet of the nozzle, and the inlet on the wall surface of the passage in the nozzle. A step of processing the workpiece by relatively moving the nozzle and the workpiece while supplying a gas having a pressure higher than that of the gas supplied to the nozzle and discharging the abrasive grains from the outlet of the nozzle; Is provided.
1つの実施態様では、上記加工方法において、上記被加工物を加工する工程は、平面状の上記被加工物を表裏反転させずに上記被加工物を切断することを含む。 In one embodiment, in the processing method, the step of processing the workpiece includes cutting the workpiece without inverting the planar workpiece.
本発明によれば、加工効率および装置の耐久性が高く、ランニングコストが低い加工機および加工方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a processing machine and a processing method that have high processing efficiency, high durability of the apparatus, and low running cost.
以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。 Embodiments of the present invention will be described below. Note that the same or corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may not be repeated.
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。 Note that in the embodiments described below, when referring to the number, amount, and the like, the scope of the present invention is not necessarily limited to the number, amount, and the like unless otherwise specified. In the following embodiments, each component is not necessarily essential for the present invention unless otherwise specified.
図1は、本発明の1つの実施形態に係る加工装置の構成を示す図である。図1に示すように、本実施の形態に係る加工装置は、加工のための砥粒およびガスを供給する供給部100と、砥粒を被加工物であるワーク300に向けて噴射するためのノズル200とを備える。ノズル200は、典型的には、1台の加工機に複数設けられるが、ノズル200の設置数は特に限定されるものではない。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a processing apparatus according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the processing apparatus according to the present embodiment includes a
ノズル200から吐出された砥粒によってワーク300を切断するなどの加工が施される。後述のとおり、本実施の形態に係る加工機は、加工効率(単位時間あたりの加工量または加工深さ)が高いため、たとえば、平面状のワーク300を表裏反転させずにワーク300を切断することに用いられる。ノズル200から吐出された砥粒によって行なわれるワーク300の加工の態様は、切断に限定されるものではない。ワーク300を加工する際、ワーク300を表裏反転させて加工してもよい。
Processing such as cutting the
ノズル200から吐出される砥粒としては、加工対象であるワーク300よりも高硬度のものが用いられる。砥粒の材質は特に限定されるものではない。砥粒の材質を例示すれば、たとえば、白色アルミナ、炭化ケイ素、ステンレスなどからなるものが使用可能である。
As the abrasive grains discharged from the
供給部100は、砥粒供給部110とガス供給部120とを含む。砥粒供給部110は、上述の砥粒を供給する。ガス供給部120は、砥粒を噴射するために高圧にされたガスを供給する。ガス供給部120から供給されるガスの典型例として圧縮空気が挙げられるが、ガス供給部120から供給されるガスは圧縮空気に限定されるものではない。砥粒供給部110から供給される砥粒とガス供給部120から供給されるガスとが混合された状態でノズル200に供給される。
図2は、ノズル200の構造を示す図である。図2に示すように、ノズル200は、吸気口210と、吐出口220と、吸気口210と吐出口220との間に形成される通路215と、通路215の一部の壁面を構成する多孔質層230と、ノズル本体に接続されたポート240と、多孔質層230の外周に形成された空間250と、ポート240を介して空間250に圧力を供給する圧力供給部260とを含む。
FIG. 2 is a diagram illustrating the structure of the
吸気口210には、砥粒供給部110からの砥粒と、ガス供給部120からのガスとが混合された状態で供給される(図2中の矢印A)。吸気口210に供給された砥粒およびガスは、通路215内を通過した後、吐出口220からワーク300に向けて吐出される。
The
多孔質層230は、ポーラス材から構成される。ここでいうポーラス材とは、たとえば、連続多孔質体(開気孔)であるセラミック(アルミナ、炭化ケイ素等)、金属(ステンレス等)、ガラス(石英ガラス等)、樹脂(ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン等)、またはカーボンからなるものである。ポーラス材の気孔径は、砥粒の粒径よりも小さく、たとえば、3μm以上30μm以下程度のものが使用される。また、ポーラス材の気孔率は30%以上80%以下程度である。
The
多孔質層230は、通路215の壁面を構成する。図2の例において、多孔質層230は、ノズル200の先端部側にのみ設けられているが、通路215の全長にわたって多孔質層230が設けられていてもよい。多孔質層230は、典型的には、通路215を全周取り囲むように設けられるが、通路215の通路の周方向の一部分のみ(たとえば、多孔質層230が無ければ特に砥粒が衝突しやすい場所のみ)を構成するように多孔質層230を形成してもよい。
The
多孔質層230の外周には空間250が形成されている。空間250には、圧力供給部260からポート240を介して圧力が供給されている(図2中の矢印B)。圧力供給部260から空間250に供給される圧力は、吸気口210に供給されるガスの圧力よりも高圧である。
A
図2の例では、多孔質層230はノズル200の先端に向かうにつれて通路215を縮径させるテーパ形状を有しているが、多孔質層230の形状はこれに限定されない。多孔質層230は、内径が長さ方向に一定となるような円筒形状を有していてもよい。多孔質層230は、内径が長さ方向に一定となるようなスリット形状を有していてもよい。
In the example of FIG. 2, the
加工機による加工効率を向上させる観点からは、砥粒の硬度を高くすることが好ましい。一方で、ノズル200の耐久性を向上させることにより、ノズル200の交換頻度を減らし、ランニングコストを低減できる。ノズル200の耐久性を向上させる観点からは、ノズル内壁の摩耗を抑制することが望ましく、単純に砥粒の硬度を高くすることが好ましいとはいえない。
From the viewpoint of improving the processing efficiency by the processing machine, it is preferable to increase the hardness of the abrasive grains. On the other hand, by improving the durability of the
本実施の形態に係る加工機では、多孔質層230の外周に高圧を供給することで上記の問題を解消している。すなわち、本実施の形態に係る加工機においては、多孔質層230の外周空間250に高圧を供給することにより、多孔質層230の内周面上に高圧のガス層が形成される。これにより、砥粒がノズルの内壁に衝突することを抑制することができるので、ノズル内壁の摩耗を抑制することができる。このため、本実施の形態に係る加工機では、高硬度の砥粒を用いることができ、加工効率を向上させることができる。
In the processing machine according to the present embodiment, the above problem is solved by supplying high pressure to the outer periphery of the
また、本実施の形態に係る加工機では、上述のとおり、砥粒がノズルの内壁に衝突することが抑制されているため、摩擦による減速が生じにくく、加工効率がさらに向上する。 Moreover, in the processing machine which concerns on this Embodiment, since it is suppressed that an abrasive grain collides with the inner wall of a nozzle as above-mentioned, the deceleration by friction does not arise easily and processing efficiency further improves.
さらに、本実施の形態に係る加工機では、多孔質層230がテーパ形状を有し、さらに、多孔質層230上に高圧のガス層が形成されることにより、砥粒流れが通路215の中心に集められる。すなわち、吐出口220において砥粒の流路断面積が小さい。この結果、砥粒の噴射圧力が増大し、加工効率がさらに向上する。
Furthermore, in the processing machine according to the present embodiment, the
また、本実施の形態に係る加工機では、上述のとおり、砥粒がノズルの内壁に衝突することが抑制されているため、ノズル200の耐久性が向上する。この結果、ノズル200の交換頻度が低下し、ランニングコストが低減される。
Moreover, in the processing machine which concerns on this Embodiment, since the abrasive grain is suppressed from colliding with the inner wall of a nozzle as above-mentioned, durability of the
このように、本実施に係る加工機によれば、加工効率を向上させつつ、装置の耐久性も向上させることができる。本実施に係る加工機によれば、高硬度のワークを切断、加工することが可能である。なお、ワーク300を構成する材料としては、炭化ケイ素(SiC、セラミックス)、サファイア(A1203)、サファイアガラス、石英(SiO2、水晶)、石英ガラス、強化ガラス、耐熱ガラス、アルミナ等が挙げられる。
Thus, according to the processing machine which concerns on this implementation, durability of an apparatus can also be improved, improving a processing efficiency. According to the processing machine according to the present embodiment, it is possible to cut and process a high-hardness workpiece. As the material constituting the
上述した内容について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る加工機は、「被加工物」としてのワーク300に対して切断などの加工を行なうものであって、砥粒を供給する砥粒供給部110と、砥粒供給部110から供給された砥粒をワーク300に向けて吐出するノズル200とを備える。ノズル200は、「ガス」としての圧縮空気とともに砥粒が供給される「入口」としての吸気口210と、砥粒が吐出される「出口」としての吐出口220と、吸気口210と吐出口220との間に位置する砥粒の通路215の外周を形成する多孔質層230とを含む。加工機は、多孔質層230の外周に形成された空間250に吸気口210に供給される圧縮空気よりも高い圧力を供給する圧力供給部260をさらに備える。
The above contents are summarized as follows. That is, the processing machine according to the present embodiment performs processing such as cutting on the
本発明に係る加工方法は、砥粒を吐出するノズル200とワーク300とを対向させる工程と、ノズル200の吸気口210に圧縮空気とともに砥粒を供給し、ノズル200内の通路215の壁面上に吸気口210に供給される圧縮空気よりも高圧の圧縮空気を供給するとともにノズル200の吐出口220から砥粒を吐出しながら、ノズル200とワーク300とを相対移動させてワーク300を加工する工程とを備える。
In the processing method according to the present invention, the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
100 供給部、110 砥粒供給部、120 ガス供給部、200 ノズル、210 吸気口、215 通路、220 吐出口、230 多孔質層、240 ポート、250 空間、260 圧力供給部、300 ワーク。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
砥粒を供給する砥粒供給部と、
前記砥粒供給部から供給された砥粒を前記被加工物に向けて吐出するノズルとを備え、
前記ノズルは、
ガスとともに前記砥粒が供給される入口と、
前記砥粒が吐出される出口と、
前記入口と前記出口との間に位置する前記砥粒の通路の外周を形成する多孔質層とを含み、
前記加工機は、前記多孔質層の外周に形成された空間に前記入口に供給される前記ガスよりも高い圧力を供給する圧力供給部をさらに備える、加工機。 A processing machine for processing a workpiece,
An abrasive supply unit for supplying abrasive grains;
A nozzle that discharges abrasive grains supplied from the abrasive grain supply unit toward the workpiece;
The nozzle is
An inlet to which the abrasive grains are supplied together with a gas;
An outlet from which the abrasive grains are discharged;
A porous layer forming an outer periphery of the passage of the abrasive grains located between the inlet and the outlet;
The said processing machine is further provided with the pressure supply part which supplies the pressure higher than the said gas supplied to the said inlet into the space formed in the outer periphery of the said porous layer.
前記ノズルの入口にガスとともに前記砥粒を供給し、前記ノズル内の通路の壁面上に前記入口に供給される前記ガスよりも高圧のガスを供給するとともに前記ノズルの出口から前記砥粒を吐出しながら、前記ノズルと前記被加工物とを相対移動させて前記被加工物を加工する工程とを備えた、加工方法。 A process of facing the nozzle that discharges abrasive grains and the workpiece;
The abrasive grains are supplied to the inlet of the nozzle together with the gas, the gas higher than the gas supplied to the inlet is supplied onto the wall surface of the passage in the nozzle, and the abrasive grains are discharged from the outlet of the nozzle. And a step of processing the workpiece by moving the nozzle and the workpiece relative to each other.
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