JP2020032505A - Deburring device and deburring method - Google Patents

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JP2020032505A JP2018162148A JP2018162148A JP2020032505A JP 2020032505 A JP2020032505 A JP 2020032505A JP 2018162148 A JP2018162148 A JP 2018162148A JP 2018162148 A JP2018162148 A JP 2018162148A JP 2020032505 A JP2020032505 A JP 2020032505A
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敬一 渋谷
Keiichi Shibuya
敬一 渋谷
丈敏 小板
Taketoshi Koita
丈敏 小板
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Saitama Institute Of Tech
Saitama Institute Of Technology
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Saitama Institute Of Technology
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Abstract

To provide an efficient and low-cost deburring method.SOLUTION: In the deburring method, shock waves in liquid are generated by pulse discharge in a state where micro bubble is made to adhere to an object to be processed, a metal work-piece, then the shock waves in liquid are made to interfere with the micro bubble to generate rebound shock waves of the micro bubble, and burr of the object to be processed is removed by the rebound shock waves.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、マイクロバブルのリバウンド衝撃波を利用したバリ取り装置とバリ取り方法に関する。   The present invention relates to a deburring apparatus and a deburring method using rebound shock waves of microbubbles.

金属加工品は、その製造工程によっては、バリが付着する。従来、バリ取り方法として、手作業、ブラスト研磨、ウォータージェットや超音波による除去等が行われている。これらの方法は、いずれもバリ付着部以外の金属表面を過剰に傷つけてしまう、加工品を変形させてしまう、コストがかかるという問題がある。
短時間で広い範囲に亘ってバリ取り洗浄を行う方法として、特許文献1には、処理液に浸漬された被処理体の近傍でアーク放電を発生させ、アーク放電により発生する衝撃波によって被処理物に付着するバリを除去する方法が提案されている。
特許文献1に記載された方法は、アーク放電による衝撃波を直接的に被処理物に作用させるものであり、衝撃波圧力が強すぎると被処理物の形状が塑性変形してしまい、衝撃波圧力が弱すぎるとバリを除去できず、バリを除去できる放電電極からの被処理物の設置の距離範囲が狭いという問題がある。また、衝撃波が作用できる単純形状面のバリの除去に対応しているが、加工穴が複雑に交差する箇所に付着したバリの除去が困難である問題がある。
Burrs adhere to metal processed products depending on the manufacturing process. Conventionally, as a deburring method, manual work, blast polishing, removal with a water jet or ultrasonic waves, and the like have been performed. All of these methods have the problems of excessively damaging the metal surface other than the burr-attached portion, deforming the processed product, and increasing the cost.
As a method of performing deburring and cleaning over a wide range in a short time, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163873 discloses a method in which an arc discharge is generated in the vicinity of a processing object immersed in a processing liquid, and the object to be processed is generated by a shock wave generated by the arc discharge. There has been proposed a method for removing burrs adhering to the surface.
The method described in Patent Document 1 is to directly apply a shock wave due to an arc discharge to an object to be processed. If the shock wave pressure is too strong, the shape of the object to be processed is plastically deformed, and the shock wave pressure is weak. If it is too much, burrs cannot be removed, and there is a problem that the distance range of installation of the object to be processed from the discharge electrode capable of removing burrs is narrow. In addition, although it corresponds to the removal of burrs on a simple shape surface on which a shock wave can act, there is a problem that it is difficult to remove burrs attached to a place where a processing hole intersects in a complicated manner.

特開2006−150493号公報JP 2006-150493 A

本発明は、効率的で低コストなバリ取り方法を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide an efficient and low-cost deburring method.

上記課題を解決するための手段は以下のとおりである。
1.液体を入れる処理槽と、
前記処理槽中で、パルス放電による液中衝撃波を発生するパルス放電装置と、
前記液体の少なくとも一部を、マイクロバブル分散液とするマイクロバブル発生装置と、
を有し、
金属加工品である被処理物にマイクロバブルが付着した状態で、前記液中衝撃波を発生し、前記マイクロバブルのリバウンド衝撃波により、前記被処理物のバリを除去することを特徴とするバリ取り装置。
2.前記マイクロバブルの直径が、5μm以上45μm以下であることを特徴とする1.に記載のバリ取り装置。
3.前記マイクロバブル発生装置から前記マイクロバブル分散液を供給する供給口と、前記マイクロバブル分散液を前記処理槽の外へ移送する取込口とが、その間に前記被処理物が位置するように同軸上に配置されていることを特徴とする1.または2.に記載のバリ取り装置。
4.金属加工品である被処理物にマイクロバブルを付着させた状態で、パルス放電による液中衝撃波を発生させ、
前記マイクロバブルに、前記液中衝撃波を干渉させて、前記マイクロバブルのリバウンド衝撃波を発生させ、
前記リバウンド衝撃波により、前記被処理物のバリを除去することを特徴とするバリ取り方法。
5.前記マイクロバブルの直径が、5μm以上45μm以下であることを特徴とする4.に記載のバリ取り方法。
The means for solving the above problems are as follows.
1. A processing tank for storing the liquid,
In the treatment tank, a pulse discharge device that generates a shock wave in the liquid by pulse discharge,
A microbubble generating device that makes at least a part of the liquid a microbubble dispersion,
Has,
A deburring device, wherein the microbubble is attached to an object to be processed which is a metal workpiece, the shock wave in the liquid is generated, and a burr of the object is removed by a rebound shock wave of the microbubble. .
2. The diameter of the microbubbles is not less than 5 μm and not more than 45 μm. 3. The deburring device according to 1.
3. A supply port for supplying the microbubble dispersion from the microbubble generator and an intake for transferring the microbubble dispersion to the outside of the processing tank are coaxial so that the object is located therebetween. It is characterized by being arranged on the top. Or 2. 3. The deburring apparatus according to 1.
4. In the state where microbubbles are attached to the object to be processed, which is a metal workpiece, a shock wave in the liquid is generated by pulse discharge,
Causing the microbubbles to interfere with the shock wave in the liquid to generate a rebound shockwave of the microbubbles;
A deburring method, comprising: removing burrs on the object by using the rebound shock wave.
5. 3. The diameter of the microbubbles is not less than 5 μm and not more than 45 μm. Deburring method described in 1.

本発明のバリ取り装置は、被処理物に付着させたマイクロバブルのリバウンド衝撃波により、バリを除去することができる。本発明のバリ取り装置は、従来の方法ではバリ取りが困難である複雑な形状や狭小領域に付随するバリを、効率的に取り除くことができる。さらに、本発明のバリ取り装置は、バリを有さない部分に付着したマイクロバブルのリバウンド衝撃波により、その表面を研磨することができる。
本発明のバリ取り装置は、マイクロバブルが付着する大きさのバリを除去することができるため、マイクロバブルの直径を5μm以上45μm以下とすることにより、ミクロンオーダーの微細なバリを除去することができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION The deburring apparatus of this invention can remove a burr | burr by the rebound shock wave of the microbubble adhered to the to-be-processed object. ADVANTAGE OF THE INVENTION The deburring apparatus of this invention can remove | eliminate the burr | burr accompanying complicated shape and a narrow area | region which is difficult to deburr with a conventional method efficiently. Further, the deburring apparatus of the present invention can polish the surface of the deburring device by the rebound shock wave of the microbubbles attached to the portion having no burr.
The deburring apparatus of the present invention can remove burrs of a size to which microbubbles adhere. Therefore, by setting the diameter of microbubbles to 5 μm or more and 45 μm or less, it is possible to remove fine burrs on the order of microns. it can.

マイクロバブル分散液を供給する供給口と、マイクロバブル分散液を処理槽の外へ移送する取込口とを、その間に被処理物が位置するように同軸上に配置したバリ取り装置は、被処理物と放電電極との間に浮遊するマイクロバブルによる液中衝撃波の減衰が小さいため、液中衝撃波を効率的に被処理物表面に付着したマイクロバブルに干渉させることができる。この際、取込口から取り込んだマイクロバブル分散液の少なくとも一部を排水することにより、液体の導電率の増大を抑えることができるため、放電電圧を高く維持し、液中衝撃波の圧力を高く維持することができる。   A deburring apparatus in which a supply port for supplying a microbubble dispersion liquid and an intake port for transferring the microbubble dispersion liquid to the outside of the processing tank are coaxially arranged so that a substance to be processed is located therebetween, Since the attenuation of the shock wave in the liquid due to the microbubbles floating between the processing object and the discharge electrode is small, the shock wave in the liquid can efficiently interfere with the microbubbles attached to the surface of the processing object. At this time, by draining at least a part of the microbubble dispersion liquid taken in from the intake port, it is possible to suppress an increase in the conductivity of the liquid, so that the discharge voltage is maintained high and the pressure of the shock wave in the liquid is increased. Can be maintained.

本発明の第一の実施態様であるバリ取り装置の模式図。FIG. 1 is a schematic view of a deburring apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第二の実施態様であるバリ取り装置の模式図。FIG. 4 is a schematic view of a deburring apparatus according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第三の実施態様であるバリ取り装置の模式図。FIG. 6 is a schematic view of a deburring apparatus according to a third embodiment of the present invention. 実施例1と比較例1における累積放電回数とバリの最大高さとの関係を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between the cumulative number of discharges and the maximum height of burrs in Example 1 and Comparative Example 1.

マイクロバブルに液中衝撃波を干渉させると、マイクロバブルは急激に収縮し、バブル内の気体が圧縮され、バブル崩壊時に、液中衝撃波圧力の10倍以上の高圧力であるリバウンド衝撃波が発生することが知られている。
本発明は、この高圧力なリバウンド衝撃波を金属加工品である被処理物のバリに作用させ、バリを破砕することにより、バリ取りを行うものである。すなわち、被処理物の表面にマイクロバブルを付着させると、バリは表面積が広いため、より多くのマイクロバブルが付着する。被処理物表面に付着したマイクロバブルからリバウンド衝撃波を発生させると、バリには、多くのマイクロバブルからのリバウンド衝撃波が作用するため、バリは、少しずつ破砕される。
When a microbubble interferes with a shock wave in liquid, the microbubble shrinks rapidly, the gas in the bubble is compressed, and when the bubble collapses, a rebound shock wave that is at least 10 times higher than the shock wave pressure in liquid is generated. It has been known.
In the present invention, the high-pressure rebound shock wave is applied to burrs of a workpiece to be processed, which is a metal workpiece, and the burrs are crushed to perform deburring. That is, when microbubbles are adhered to the surface of the object to be processed, more microbubbles adhere since the burr has a large surface area. When rebound shock waves are generated from microbubbles attached to the surface of the object to be processed, rebound shock waves from many microbubbles act on burrs, and the burrs are crushed little by little.

本発明において、バリ取りを行う被処理物は、バリを有する金属加工品であれば特に制限されない。本発明のバリ取り装置は、バリにマイクロバブルを付着させ、液中衝撃波をこのマイクロバブルに干渉させることにより、バリを破砕するため、従来の方法ではバリ取りが困難な箇所に位置するバリを除去することができる。そのため、被処理物としては、加工穴が複雑に交差する金属加工品、表面の平滑性が要求される金属加工品、精密加工品等が好適である。また、本発明のバリ取り装置は、後述するように全面を研磨することができるため、被処理物として、平滑な表面が要求される医療機器および部品、医療器具部品、医療用インプラント、分析器部品、半導体製造装置部品等が挙げられる。なお、本発明の被処理物は、金属加工品である。樹脂成形品は、撓むように変形することができるため、リバウンド衝撃波が変形のエネルギーとして消費されてしまい、バリの破砕が進みにくい。   In the present invention, the object to be deburred is not particularly limited as long as it is a metal processed product having burrs. The deburring apparatus of the present invention adheres microbubbles to burrs, and causes submerged shock waves to interfere with the microbubbles to crush the burrs. Can be removed. Therefore, as the object to be processed, a metal processed product in which processing holes intersect in a complicated manner, a metal processed product requiring surface smoothness, a precision processed product, and the like are preferable. Further, since the deburring apparatus of the present invention can polish the entire surface as described later, a medical device and a component, a medical instrument component, a medical implant, and an analyzer which require a smooth surface as an object to be processed are provided. Parts, semiconductor manufacturing equipment parts, and the like. The object to be treated according to the present invention is a metal workpiece. Since the resin molded product can be deformed so as to bend, the rebound shock wave is consumed as the energy of the deformation, and it is difficult for the burrs to break.

本発明のバリ取り装置において、除去するバリの大きさは特に制限されないが、本発明のバリ取り装置は、マイクロバブルが付着できる大きさのバリを除去するため、マイクロバブルと同等の大きさであるマイクロオーダーの微細なバリ取りに好適に用いることができる。具体的には、加工品表面からのバリの最大高さが100μm以下であることが好ましく、50μm以下であることがより好ましく、30μm以下であることがさらに好ましく、20μm以下であることが最も好ましい。   In the deburring apparatus of the present invention, the size of the burrs to be removed is not particularly limited, but the deburring apparatus of the present invention has a size equivalent to that of the microbubbles in order to remove burrs of a size to which microbubbles can adhere. It can be suitably used for fine deburring of a certain micro order. Specifically, the maximum height of the burr from the surface of the processed product is preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less, further preferably 30 μm or less, and most preferably 20 μm or less. .

以下、本発明のバリ取り装置とバリ取り方法を、実施態様を例に説明する。
「第一の実施態様」
本発明の第一の実施態様であるバリ取り装置を図1に示す。
第一の実施態様であるバリ取り装置は、処理槽1と、パルス放電装置2と、マイクロバブル発生装置3とを有し、処理槽1とマイクロバブル発生装置3との間で液体4が循環している。
Hereinafter, a deburring apparatus and a deburring method of the present invention will be described by taking an embodiment as an example.
"First embodiment"
FIG. 1 shows a deburring apparatus according to a first embodiment of the present invention.
The deburring apparatus according to the first embodiment includes a processing tank 1, a pulse discharge device 2, and a microbubble generator 3, and a liquid 4 circulates between the processing tank 1 and the microbubble generator 3. are doing.

処理槽1は、液体4を入れ、この液体に被処理物5を浸漬するものである。処理槽の大きさは、被処理物のバリ取りを行う部分を、液体中に浸漬できるものであれば、特に制限されない。また、その材質も特に制限されず、金属製、ガラス製、プラスチック製、セラミック製等のものを用いることができる。   The processing tank 1 is for storing a liquid 4 and immersing the object 5 in the liquid. The size of the processing tank is not particularly limited as long as the part for deburring the processing object can be immersed in the liquid. The material is not particularly limited, and a metal, glass, plastic, ceramic, or the like can be used.

パルス放電装置2は、パルス電源21、放電電極22、リード線23、アース線を有し、液体中に配置された放電電極22間に高電圧パルスを印加し、アーク放電を誘起させるものである。そして、液体中でアーク放電が誘起されると、放電点からプラズマが発生し、液中衝撃波が発生し、さらに、高温のプラズマで液体が蒸発して単一気泡が生じる。   The pulse discharge device 2 has a pulse power source 21, a discharge electrode 22, a lead wire 23, and a ground wire, and applies a high-voltage pulse between the discharge electrodes 22 arranged in a liquid to induce arc discharge. . When an arc discharge is induced in the liquid, plasma is generated from the discharge point, a shock wave is generated in the liquid, and the liquid is evaporated by the high-temperature plasma to generate a single bubble.

本発明において、パルス放電装置は、特に制限されず、市販されているものを適宜用いることができる。ここで、放電エネルギーが大きくなると、液中衝撃波が強くなるため、被処理物が塑性変形してしまう場合がある。本発明のバリ取り装置は、液中衝撃波ではなく、この液中衝撃波の10倍以上の圧力を有するリバウンド衝撃波によりバリを破砕するものであるため、強力な放電エネルギーは不要であり、20J/pulse以下で十分である。そのため、パルス放電装置としては、家庭用の100V電源で作動する、放電電圧が50kV以下、かつ、放電電流値が5kA以下であるパルス放電装置を、好適に利用することができる。   In the present invention, the pulse discharge device is not particularly limited, and a commercially available pulse discharge device can be appropriately used. Here, when the discharge energy becomes large, the shock wave in the liquid becomes strong, so that the workpiece may be plastically deformed. Since the deburring apparatus of the present invention breaks burrs not by a shock wave in liquid but by a rebound shock wave having a pressure of 10 times or more the shock wave in liquid, strong discharge energy is not required and 20 J / pulse. The following is sufficient. Therefore, as the pulse discharge device, a pulse discharge device that operates with a household 100V power supply and has a discharge voltage of 50 kV or less and a discharge current value of 5 kA or less can be suitably used.

パルス幅は、狭いほど放電誘起の液中衝撃波の圧力が増加し、液中衝撃波の負荷を受けたマイクロバブル崩壊時のリバウンド衝撃波の圧力が大きくなるため、10nsec以上10μsec以下であることが好ましく、1μsec以上5μsec以下であることがより好ましい。パルス回数、パルス周波数は、バリを破砕するだけの圧力を作用できればよく特に制限されないが、処理時間を短くするために、パルス周波数は1Hz以上100Hz以下であることが好ましい。周波数が1Hzより低いと、処理時間が長くなりすぎる。周波数が100Hzより高いと、マイクロバブルが被処理物に付着する前に、液中衝撃波により崩壊してしまう場合がある。   The pulse width is preferably 10 nsec or more and 10 μsec or less because the narrower the pressure of the discharge-induced shock wave in the liquid increases, and the pressure of the rebound shock wave when the microbubbles collapse under the load of the liquid shock wave increases. More preferably, it is 1 μsec or more and 5 μsec or less. The number of pulses and the pulse frequency are not particularly limited as long as they can apply pressure enough to crush the burrs, but the pulse frequency is preferably 1 Hz or more and 100 Hz or less in order to shorten the processing time. If the frequency is lower than 1 Hz, the processing time becomes too long. If the frequency is higher than 100 Hz, the microbubbles may be broken by a shock wave in the liquid before adhering to the object.

本発明において、放電電極の材質、形状、配置は、特に制限されない。ただし、本発明のバリ取り装置は、放電電極間で生じた液中衝撃波を被処理物表面に付着したマイクロバブルに干渉させるものであり、被処理物の位置を液中衝撃波が届く範囲内で調整することを容易にするために、放電電極は、被処理物の下方に水平に配置することが好ましい。   In the present invention, the material, shape, and arrangement of the discharge electrode are not particularly limited. However, the deburring apparatus of the present invention is to cause the shock wave in the liquid generated between the discharge electrodes to interfere with the microbubbles adhered to the surface of the object to be processed, and to move the position of the object to be processed within a range where the shock wave in the liquid reaches. In order to facilitate the adjustment, it is preferable that the discharge electrode is disposed horizontally below the workpiece.

マイクロバブル発生装置3は、マイクロバブル発生器31とポンプ32とを備え、液体4の少なくとも一部を、マイクロバブル分散液41とするものである。
マイクロバブルを発生させる機構は特に制限されず、加圧溶解式、旋回液流式、スタティックミキサー式、エゼクター式、ベンチュリ式、極微細孔式、超音波付加中空針状ノズル式、蒸気凝縮式、加圧・旋回式、キャビテーション式等により、マイクロバブルを発生させることができる。なお、ポンプは、必須の構成ではなく、マイクロバブルを発生させる機構によっては、不要である。また、マイクロバブルを分散させる液体は、液体中でパルス放電が可能なものであれば特に制限されず、純水、蒸留水、精製水、水道水、工業用水、油、放電加工油、シリコーンオイル等を用いることができる。これらの中で、低コストであるため、水道水、または、工業用水が好ましい。
The microbubble generating device 3 includes a microbubble generator 31 and a pump 32, and makes at least a part of the liquid 4 a microbubble dispersion liquid 41.
The mechanism for generating the microbubbles is not particularly limited, and is a pressure dissolution type, a swirling liquid flow type, a static mixer type, an ejector type, a venturi type, an ultra-fine hole type, an ultrasonic addition hollow needle nozzle type, a vapor condensation type, Microbubbles can be generated by a pressurizing / swirl type, a cavitation type, or the like. Note that the pump is not an essential component and is unnecessary depending on the mechanism for generating microbubbles. The liquid in which the microbubbles are dispersed is not particularly limited as long as pulse discharge can be performed in the liquid. Pure water, distilled water, purified water, tap water, industrial water, oil, electric discharge machining oil, silicone oil Etc. can be used. Of these, tap water or industrial water is preferable because of its low cost.

ここで、マイクロバブルとは、直径がおよそ1μm〜100μmの気泡を意味する(ISO/TC281参照)。本発明において、マイクロバブルの直径は、特に制限されないが、被処理物の微細なバリの表面に付着するためには、マイクロバブルの直径は小さい方が好ましく、45μm以下であることが好ましく、40μm以下であることがより好ましい。マイクロバブルの直径は、小さい方が好ましいが、微細なマイクロバブルを発生させる装置は高価であり、また、その気泡径を維持するためのメンテナンスの手間がかかるため、マイクロバブルの直径は5μm以上であることが好ましく、10μm以上であることがより好ましい。
なお、本発明において、マイクロバブルの直径は、マイクロバブル分散液を粒度分布測定装置により測定した主含有気泡の直径を意味する。
Here, a microbubble means a bubble having a diameter of about 1 μm to 100 μm (see ISO / TC281). In the present invention, the diameter of the microbubbles is not particularly limited, but the diameter of the microbubbles is preferably smaller, more preferably 45 μm or less, and preferably 40 μm or less, in order to adhere to the surface of the fine burrs of the processing object. It is more preferred that: It is preferable that the diameter of the microbubbles is small, but a device for generating fine microbubbles is expensive, and maintenance work for maintaining the bubble diameter is troublesome. Therefore, the diameter of the microbubbles is 5 μm or more. Preferably, it is not less than 10 μm.
In the present invention, the diameter of a microbubble means the diameter of a main-bubble contained in a microbubble dispersion measured by a particle size distribution analyzer.

ここで、マイクロバブルの直径が小さいほど、リバウンド衝撃波のピーク圧力は強くなるが、リバウンド衝撃波の作用する時間は短くなり、一つのマイクロバブルに由来する力積は小さくなる。本発明のバリ取り装置は、マイクロバブルを連続的に供給し、パルス放電により繰り返しリバウンド衝撃波を作用させるため、マイクロバブル一つの力積は小さくとも、ピーク圧力が大きいリバウンド衝撃波を繰り返し作用させることにより、効率的にバリを除去することができる。   Here, as the diameter of the microbubble is smaller, the peak pressure of the rebound shock wave is stronger, but the time during which the rebound shock wave acts is shorter, and the impulse derived from one microbubble is smaller. The deburring device of the present invention continuously supplies microbubbles and repeatedly applies rebound shock waves by pulse discharge.Thus, even if the impulse of one microbubble is small, the rebound shock wave having a large peak pressure is repeatedly applied. It is possible to efficiently remove burrs.

本発明において、マイクロバブルは、被処理物の表面に付着して、液中衝撃波が干渉することにより圧縮し、バブル崩壊時に高圧力なリバウンド衝撃波を発生する。バリは、その表面積が大きいため、多くのマイクロバブルが付着する。そして、多くのマイクロバブルが付着するほど、多数回のリバウンド衝撃波が作用するため、バリは少しずつ破砕される。なお、被処理物のバリ以外の部分にも、付着したマイクロバブルのリバウンド衝撃波が作用する。そのため、被処理物の表面は、リバウンド衝撃波により、いわば研磨されたように、均一に平滑化される。   In the present invention, the microbubbles adhere to the surface of the object to be treated and are compressed by interference of a shock wave in the liquid to generate a high-pressure rebound shock wave when the bubble collapses. Since burrs have a large surface area, many microbubbles adhere thereto. Then, as more microbubbles adhere, more rebound shock waves act, so burrs are crushed little by little. Note that the rebound shock wave of the attached microbubbles also acts on portions other than the burrs of the object to be processed. Therefore, the surface of the object to be processed is uniformly smoothed by the rebound shock wave, as if polished.

被処理物は、アーク放電による液中衝撃波が届く範囲内に設置する。被処理物は、一個に限定されず、液中衝撃波が届く範囲内に複数個の被処理物を設置し、同時にバリ取りを行うこともできる。
被処理物は、放電電極との距離が、放電電極間の距離よりも長くなるように設置する。被処理物と放電電極との距離が、放電電極間距離よりも短いと、アーク放電が、放電電極と被処理物の間で起きてしまい、被処理物が損傷してしまう。被処理物と放電電極との距離は、放電電極間距離の2倍以上であることが好ましく、3倍以上であることがより好ましい。また、被処理物と放電電極間との距離は、液中衝撃波の発生後に生じる単一気泡の気泡径の範囲内であることが好ましい。この範囲内とすることで、単一気泡の衝突による直接的な圧力を被処理物に作用させることができ、より効率的にバリ取りを行うことができる。
The object to be processed is placed within a range where shock waves in the liquid due to the arc discharge reach. The number of objects to be processed is not limited to one, and a plurality of objects to be processed can be set within a range where a shock wave in the liquid reaches, and deburring can be performed simultaneously.
The object to be processed is installed such that the distance from the discharge electrodes is longer than the distance between the discharge electrodes. If the distance between the workpiece and the discharge electrode is shorter than the distance between the discharge electrodes, an arc discharge occurs between the discharge electrode and the workpiece, and the workpiece is damaged. The distance between the workpiece and the discharge electrode is preferably at least twice the distance between the discharge electrodes, more preferably at least three times. Further, the distance between the object to be processed and the discharge electrode is preferably within the range of the diameter of a single bubble generated after the generation of the shock wave in the liquid. Within this range, a direct pressure due to the collision of a single bubble can be applied to the object to be processed, and deburring can be performed more efficiently.

「第二の実施態様」
第二の実施態様であるバリ取り装置を、図2に示す。なお、図2において、第一の実施態様と同一部材には、同一の符号を付す。
第二の実施態様であるバリ取り装置は、マイクロバブル発生器31から供給されるマイクロバブル分散液41の供給口33と、マイクロバブル分散液41を処理槽1の外へ移送する取込口34とを、その間に被処理物5が位置するように同軸上に配置し、取込口34から取り込んだマイクロバブル分散液41をマイクロバブル発生器31に戻して循環させる以外は、第一の実施態様と同一である。
"Second embodiment"
FIG. 2 shows a deburring apparatus according to a second embodiment. In FIG. 2, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
The deburring apparatus according to the second embodiment includes a supply port 33 for the microbubble dispersion liquid 41 supplied from the microbubble generator 31 and an intake port 34 for transferring the microbubble dispersion liquid 41 out of the processing tank 1. Are arranged coaxially so that the object 5 is located therebetween, and the microbubble dispersion liquid 41 taken in from the intake port 34 is returned to the microbubble generator 31 and circulated. Same as the embodiment.

パルス放電による液中衝撃波は、被処理物の表面に付着したマイクロバブルのみならず、液体中に浮遊するマイクロバブルにも干渉する。そして、気体の音響インピーダンスは、液体の音響インピーダンスより小さいため、バブル内の気体を透過した衝撃波の圧力は減衰する。そのため、第一の実施態様であるバリ取り装置では、電極と被処理物の間に浮遊するマイクロバブルによる圧力減衰作用により、被処理物表面に付着するマイクロバブルに干渉する液中衝撃波の圧力が弱くなってしまう。   The shock wave in the liquid due to the pulse discharge interferes not only with the microbubbles attached to the surface of the object to be processed but also with the microbubbles floating in the liquid. Since the acoustic impedance of the gas is smaller than the acoustic impedance of the liquid, the pressure of the shock wave transmitted through the gas in the bubble is attenuated. Therefore, in the deburring apparatus of the first embodiment, the pressure of the shock wave in the liquid that interferes with the microbubbles attached to the surface of the object to be processed is reduced by the pressure damping effect of the microbubbles floating between the electrode and the object. It will be weak.

それに対し、第二の実施態様であるバリ取り装置は、電極と被処理物の間に浮遊するマイクロバブルが少なく、液中衝撃波の減衰が小さいため、液中衝撃波を効率的に被処理物表面に付着したマイクロバブルに干渉させることができる。そのため、第二の実施態様であるバリ取り装置は、より低いエネルギー量で、第一の実施態様と同一圧力のリバウンド衝撃波を発生させることができる。   On the other hand, the deburring apparatus of the second embodiment is characterized in that the number of microbubbles floating between the electrode and the object to be treated is small, and the attenuation of the shock wave in the liquid is small, so that the shock wave in the liquid is efficiently transferred to the surface of the object to be treated. Can be caused to interfere with the microbubbles attached to the surface. Therefore, the deburring apparatus of the second embodiment can generate a rebound shock wave having the same pressure as that of the first embodiment with a lower energy amount.

「第三の実施態様」
第三の実施態様であるバリ取り装置を、図3に示す。なお、図3において、第一の実施態様と同一部材には、同一の符号を付す。
第三の実施態様であるバリ取り装置は、マイクロバブル発生器31に外部から水道水、工業用水等を供給し、取込口34から取り込んだマイクロバブル分散液を循環させることなく処理槽1の外に排水する以外は、第二の実施態様と同一である。
"Third embodiment"
FIG. 3 shows a deburring apparatus according to a third embodiment. In FIG. 3, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
The deburring apparatus according to the third embodiment supplies tap water, industrial water, and the like to the microbubble generator 31 from the outside, and circulates the microbubble dispersion liquid taken in from the inlet port 34 of the processing tank 1 without circulating. This is the same as the second embodiment except that the water is drained out.

放電電極は、アーク放電の際に僅かずつ溶出してイオン化するため、アーク放電を繰り返すと液体の導電率が大きくなる。液体の導電率が大きくなると、アーク放電が誘起される放電電圧が低くなるため、アーク放電により生じる液中衝撃波の圧力が弱くなる。
第三の実施態様は、放電電極の近傍から液体を排水することにより、放電電極が溶出して生じるイオンを処理槽内から取り除き、液体の導電率の増大を抑えることができるため、アーク放電により生じる液中衝撃波の圧力を強く維持することができる。
Since the discharge electrode is eluted and ionized little by little during arc discharge, the conductivity of the liquid increases when the arc discharge is repeated. When the conductivity of the liquid increases, the discharge voltage at which the arc discharge is induced decreases, so that the pressure of the shock wave in the liquid caused by the arc discharge decreases.
In the third embodiment, by discharging the liquid from the vicinity of the discharge electrode, ions generated by elution of the discharge electrode are removed from the processing tank, and an increase in the conductivity of the liquid can be suppressed. The pressure of the generated shock wave in the liquid can be strongly maintained.

「他の実施態様」
本発明のバリ取り装置は、上記第一〜三の実施態様に限定されない。
例えば、第二の実施態様のバリ取り装置において、取込口34から取り込んだマイクロバブル分散液41を分岐し、一方をマイクロバブル発生器31に循環させ、他方を処理槽1の外部に排水することもできる。この際、排水した液体と同量の液体を、処理槽1またはマイクロバブル発生器31に供給する。
"Other embodiments"
The deburring device of the present invention is not limited to the first to third embodiments.
For example, in the deburring apparatus of the second embodiment, the microbubble dispersion liquid 41 taken in from the intake port 34 is branched, one of which is circulated to the microbubble generator 31, and the other is drained out of the processing tank 1. You can also. At this time, the same amount of liquid as the drained liquid is supplied to the processing tank 1 or the microbubble generator 31.

「実施例1」
第一の実施態様であるバリ取り装置を用い、被処理物である医療用インプラントのバリ取りを行った。
被処理物であるインプラントは、直径2.1mm、長さ120mmのSUS製の円柱であり、その先端は、三角錐となっている。そして、SUS製の丸棒材の先端を三角錐形状とする旋盤加工に伴い、三角錐部分には最大高さ(Hz)が20μm程度のバリが付着している。
"Example 1"
Using the deburring apparatus according to the first embodiment, a medical implant as an object to be processed was deburred.
The implant to be processed is a SUS cylinder having a diameter of 2.1 mm and a length of 120 mm, and the tip is a triangular pyramid. Along with turning the SUS round bar into a triangular pyramid shape, burrs having a maximum height (Hz) of about 20 μm adhere to the triangular pyramid portion.

処理槽(アクリル製、内寸:300×300×300mm)内に、精製水を満たし、マイクロバブル発生装置(関西オートメ機器株式会社製、装置名:MBLL−102V−S)を用いて、直径40μmのマイクロバブルを発生させ、マイクロバブル分散液を処理槽とマイクロバブル発生装置との間で循環させた。   A treatment tank (made of acrylic, inner size: 300 × 300 × 300 mm) is filled with purified water, and the diameter is 40 μm using a microbubble generator (manufactured by Kansai Automated Equipment Co., Ltd., device name: MBLL-102V-S). Was generated, and the microbubble dispersion was circulated between the processing tank and the microbubble generator.

パルス電源(株式会社末松電子製作所製、装置名:CUS3010S−5J)を用い、電源出力の平均電圧35.6kV、コンデンサ容量11.56nF、理論上の出力放電エネルギーを7.32J/pulseとし、パルス幅5.6μsec、周波数10Hz、放電電極間距離1.5mmとした。
放電電圧35kVの場合、液体として水を用いると直径およそ9mmの単一気泡が生じる。そのため、被処理物であるインプラントを、その先端が下方となり、被処理物先端と放電電極との距離が、9.0mmとなるように設置した。
Using a pulse power supply (Suematsu Electronics Co., Ltd., device name: CUS3010S-5J), the average voltage of the power supply output was 35.6 kV, the capacitor capacity was 11.56 nF, the theoretical output discharge energy was 7.32 J / pulse, and the pulse was used. The width was 5.6 μsec, the frequency was 10 Hz, and the distance between the discharge electrodes was 1.5 mm.
In the case of a discharge voltage of 35 kV, a single bubble having a diameter of about 9 mm is generated when water is used as the liquid. For this reason, the implant, which is the object to be treated, was placed so that the tip of the implant is downward, and the distance between the tip of the object to be treated and the discharge electrode was 9.0 mm.

パルスカウンタを用いて累積放電回数(Nc)を測定しながら、Nc=0、68、2951、3985shotのパルス放電を行った。   While measuring the cumulative number of discharges (Nc) using a pulse counter, pulse discharges of Nc = 0, 68, 2951, and 3985 shot were performed.

「比較例1」
マイクロバブルを発生しない以外は、実施例1と同様にして、Nc=0、102、2844、3994shotのパルス放電を行った。
"Comparative Example 1"
A pulse discharge of Nc = 0, 102, 2844, 3994 shot was performed in the same manner as in Example 1 except that microbubbles were not generated.

・バリ取り評価
3次元デジタル顕微鏡(株式会社キーエンス製、装置名:VHX−2000)を用いて、被処理物の放電前、及び各放電回数において、バリが存在していた領域(480×120μm)を観察し、バリの最大高さ(Hz)を測定した。
図4に、実施例1と比較例1での、累積放電回数とバリの最大高さHzとの関係を示す。
-Deburring evaluation Using a three-dimensional digital microscope (manufactured by KEYENCE CORPORATION, device name: VHX-2000), an area where burrs were present (480 x 120 µm) before and after each discharge of the workpiece. Was observed, and the maximum height (Hz) of the burr was measured.
FIG. 4 shows the relationship between the cumulative number of discharges and the maximum height of burrs Hz in Example 1 and Comparative Example 1.

本発明である実施例1は、最大高さ(Hz)が18.51μmであったバリが、約4000回のパルス放電後に、最大高さ12.40μmと6.11μm小さくなった。また、バリの表面積も小さくなった。
それに対し、マイクロバブルを用いずに、液中衝撃波と単一気泡のみを用いた比較例1は、最大高さ(Hz)が19.57μmであったバリが、約4000回のパルス放電後に、最大高さ16.80μmと、2.77μmしか小さくならなかった。
In Example 1 of the present invention, the burr having a maximum height (Hz) of 18.51 μm was reduced to a maximum height of 12.40 μm and 6.11 μm after approximately 4000 pulse discharges. Also, the surface area of the burr was reduced.
On the other hand, in Comparative Example 1 using only the shock wave in liquid and a single bubble without using microbubbles, the burr whose maximum height (Hz) was 19.57 μm was reduced after approximately 4000 pulse discharges. The maximum height was 16.80 μm, only 2.77 μm.

1 処理槽
2 パルス放電装置
21 パルス電源
22 放電電極
23 リード線
3 マイクロバブル発生装置
31 マイクロバブル発生器
32 ポンプ
33 供給口
34 取込口
4 液体
41 マイクロバブル分散液
5 被処理物
Reference Signs List 1 processing tank 2 pulse discharge device 21 pulse power supply 22 discharge electrode 23 lead wire 3 microbubble generator 31 microbubble generator 32 pump 33 supply port 34 intake port 4 liquid 41 microbubble dispersion liquid 5

Claims (5)

液体を入れる処理槽と、
前記処理槽中で、パルス放電による液中衝撃波を発生するパルス放電装置と、
前記液体の少なくとも一部を、マイクロバブル分散液とするマイクロバブル発生装置と、
を有し、
金属加工品である被処理物にマイクロバブルが付着した状態で、前記液中衝撃波を発生し、前記マイクロバブルのリバウンド衝撃波により、前記被処理物のバリを除去することを特徴とするバリ取り装置。
A processing tank for storing the liquid,
In the treatment tank, a pulse discharge device that generates a shock wave in the liquid by pulse discharge,
A microbubble generating device that makes at least a part of the liquid a microbubble dispersion,
Has,
A deburring device, wherein the microbubble is attached to an object to be processed, which is a metal workpiece, and the shock wave in the liquid is generated, and the burr of the object is removed by a rebound shock wave of the microbubble. .
前記マイクロバブルの直径が、5μm以上45μm以下であることを特徴とする請求項1に記載のバリ取り装置。   The deburring apparatus according to claim 1, wherein the diameter of the microbubble is 5 µm or more and 45 µm or less. 前記マイクロバブル発生装置から前記マイクロバブル分散液を供給する供給口と、前記マイクロバブル分散液を前記処理槽の外へ移送する取込口とが、その間に前記被処理物が位置するように同軸上に配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載のバリ取り装置。   A supply port for supplying the microbubble dispersion from the microbubble generator and an intake for transferring the microbubble dispersion out of the processing tank are coaxial so that the object to be processed is located therebetween. The deburring apparatus according to claim 1, wherein the deburring apparatus is disposed on the top. 金属加工品である被処理物にマイクロバブルを付着させた状態で、パルス放電による液中衝撃波を発生させ、
前記マイクロバブルに、前記液中衝撃波を干渉させて、前記マイクロバブルのリバウンド衝撃波を発生させ、
前記リバウンド衝撃波により、前記被処理物のバリを除去することを特徴とするバリ取り方法。
In the state where microbubbles are adhered to the object to be processed which is a metal processed product, a shock wave in the liquid due to pulse discharge is generated,
Causing the microbubbles to interfere with the shock wave in the liquid to generate a rebound shockwave of the microbubbles;
A deburring method, comprising: removing burrs on the object to be processed by the rebound shock wave.
前記マイクロバブルの直径が、5μm以上45μm以下であることを特徴とする請求項4に記載のバリ取り方法。   The deburring method according to claim 4, wherein the diameter of the microbubbles is 5 μm or more and 45 μm or less.
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