JP4706388B2 - Surface processing method - Google Patents

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Description

本発明は、キャビテーション気泡を含む高圧水流を被加工体の表面に衝突させて、被加工体の表面への圧縮応力付与、バリ取り、或いは洗浄等を行う、表面加工処理方法に関する。   The present invention relates to a surface processing method in which a high-pressure water stream containing cavitation bubbles is made to collide with the surface of a workpiece, and compressive stress is applied to the surface of the workpiece, deburring, cleaning, or the like.

金属材料へ圧縮応力を付与したり、金属材料の加工部分に生じるバリを除去したり、金属材料の表面に付着した汚れを洗浄したりするにあたり、キャビテーション気泡を含む高圧水流を金属材料の表面に当てる方法がある。即ち、キャビテーション気泡が金属材料の表面において崩壊する際に局部的に生ずる大きな衝撃圧力によって、金属材料の表面に圧縮応力を与えるなどの加工を行うことができる。
そして、気中において高圧水流を金属材料に向かって噴射することにより、金属材料に圧縮応力を付与する技術が開示されている(特許文献1参照)。この技術においては、高速水流とこれを取り囲む低速水流とからなる二層水流を気中において噴射する。これにより、高速水流と低速水流との速度差によって二層水流にキャビテーション気泡を発生させている。
When applying compressive stress to a metal material, removing burrs generated in the processed part of the metal material, or cleaning dirt adhering to the surface of the metal material, a high-pressure water stream containing cavitation bubbles is applied to the surface of the metal material. There is a way to hit. That is, it is possible to perform a process such as applying a compressive stress to the surface of the metal material by a large impact pressure generated locally when the cavitation bubbles collapse on the surface of the metal material.
And the technique which gives a compressive stress to a metallic material by injecting a high-pressure water stream toward a metallic material in the air is disclosed (refer patent document 1). In this technique, a two-layer water flow composed of a high-speed water flow and a low-speed water flow surrounding the high-speed water flow is injected in the air. As a result, cavitation bubbles are generated in the two-layer water flow due to the speed difference between the high-speed water flow and the low-speed water flow.

しかしながら、上記従来の方法によると、キャビテーション気泡を金属材料の加工部分に集中させることが困難となるおそれがある。即ち、噴出ノズルから噴出した二層水流におけるキャビテーション気泡が発散してしまい、加工部分に充分な量のキャビテーション気泡を集中させ難い場合がある。
それ故、発生したキャビテーション気泡を効率的に加工部分に導くことが困難となり、表面加工処理を効率的に行うことが困難となるおそれがある。
However, according to the above-described conventional method, it may be difficult to concentrate the cavitation bubbles on the processed portion of the metal material. That is, cavitation bubbles in the two-layer water flow ejected from the ejection nozzle diverge, and it may be difficult to concentrate a sufficient amount of cavitation bubbles on the processed portion.
Therefore, it is difficult to efficiently guide the generated cavitation bubbles to the processed portion, and it may be difficult to efficiently perform the surface processing.

特許第2957976号公報Japanese Patent No. 2957976

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、キャビテーション気泡を加工部分に集中させて、効率的に表面加工処理を行うことができる表面加工処理方法を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a surface processing method capable of efficiently performing surface processing by concentrating cavitation bubbles on a processing portion. .

第1の発明は、被加工体に噴射水流を噴射して上記被加工体の表面を加工処理する方法であって、
上記噴射水流は、高圧水流と該高圧水流を取り囲む低圧水流とからなる二層の噴射水流であり、キャビテーション気泡を含み、
上記噴射水流を噴出する噴出ノズルと上記被加工体との間に、上記被加工体の加工部分を平面視において包含するような貫通孔を有する集中治具を配置し、
上記噴射水流を上記集中治具の上記貫通孔に通すことにより、上記キャビテーション気泡を上記被加工体の上記加工部分に集中させ、
上記被加工体は、孔部を穿設してなり、該孔部の内側表面を上記噴射水流によって加工処理するに当り、上記集中治具の上記貫通孔は、上記被加工体の上記孔部を平面視において包含しており、上記貫通孔と上記孔部とが連結するように上記集中治具を配置することを特徴とする表面加工処理方法にある(請求項1)。
第2の発明は、被加工体に噴射水流を噴射して上記被加工体の表面を加工処理する方法であって、
上記噴射水流は、高圧水流と該高圧水流を取り囲む低圧水流とからなる二層の噴射水流であり、キャビテーション気泡を含み、
上記噴射水流を噴出する噴出ノズルと上記被加工体との間に、上記被加工体の加工部分を平面視において包含するような貫通孔を有する集中治具を配置し、
上記噴射水流を上記集中治具の上記貫通孔に通すことにより、上記キャビテーション気泡を上記被加工体の上記加工部分に集中させ、
上記被加工体は、上記集中治具の上記貫通孔に平面視において包含され、上記被加工体の外側表面を上記噴射水流によって加工処理するに当り、
上記被加工体の加工部分よりも上記噴射水流の下流側に、上記高圧水流を反射する反射面を有する反射治具を配置しておき、上記高圧水流を上記反射面に噴出して反射させることにより、上記噴射水流を上記被加工体の外側表面に当てることを特徴とする表面加工処理方法にある(請求項8)。
1st invention is the method of processing the surface of the said to-be-processed object by injecting a jet water flow to a to-be-processed object,
The jet stream is a two-layer jet stream composed of a high-pressure stream and a low-pressure stream surrounding the high-pressure stream, including cavitation bubbles,
Between the jet nozzle for jetting the jet water flow and the workpiece, a concentration jig having a through hole that includes the processed portion of the workpiece in a plan view,
By passing the jet water flow through the through hole of the concentration jig, the cavitation bubbles are concentrated on the processed portion of the workpiece ,
The workpiece is formed with a hole, and when the inner surface of the hole is processed by the jet water flow, the through hole of the concentration jig is formed in the hole of the workpiece. In the surface processing method, wherein the concentration jig is arranged so that the through hole and the hole are connected to each other (Claim 1).
A second invention is a method of processing a surface of the workpiece by injecting a jet water stream onto the workpiece,
The jet stream is a two-layer jet stream composed of a high-pressure stream and a low-pressure stream surrounding the high-pressure stream, including cavitation bubbles,
Between the jet nozzle for jetting the jet water flow and the workpiece, a concentration jig having a through hole that includes the processed portion of the workpiece in a plan view,
By passing the jet water flow through the through hole of the concentration jig, the cavitation bubbles are concentrated on the processed portion of the workpiece,
The workpiece is included in the through-hole of the concentration jig in a plan view, and the outer surface of the workpiece is processed by the jet water flow.
A reflecting jig having a reflecting surface that reflects the high-pressure water flow is disposed downstream of the processed portion of the workpiece and the jet water flow, and the high-pressure water flow is jetted and reflected on the reflecting surface. Thus, the surface processing method is characterized in that the jet water flow is applied to the outer surface of the workpiece (claim 8).

次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記表面加工処理法においては、上記噴出ノズルと上記被加工体との間に配置した上記集中治具の貫通孔に噴射水流を通すことにより、キャビテーション気泡を被加工体の加工部分に集中させる。これにより、噴射水流における高圧水流の周りに多く発生するキャビテーション気泡が外方へ発散することを抑制し、被加工体の加工部分に向かってキャビテーション気泡を集中させることができる。そして、加工部分に集中したキャビテーション気泡が加工部分において崩壊するときに局部的に生ずる大きな衝撃圧力によって、加工部分に充分な大きさの圧縮応力を付与することができる。また、被加工体の表面にバリが生じていればこのバリを除去することができ、汚れが付着していればこの汚れを洗浄することができる。
Next, the effects of the present invention will be described.
In the surface processing method, the cavitation bubbles are concentrated on the processed portion of the workpiece by passing a jet of water through the through hole of the concentration jig disposed between the ejection nozzle and the workpiece. Thereby, it can suppress that the cavitation bubble which generate | occur | produces around the high-pressure water flow in a jet water flow spreads outward, and can concentrate a cavitation bubble toward the process part of a to-be-processed body. A sufficiently large compressive stress can be applied to the processed portion by the large impact pressure that is locally generated when the cavitation bubbles concentrated in the processed portion collapse in the processed portion. Further, if burrs are generated on the surface of the workpiece, the burrs can be removed, and if dirt is attached, the dirt can be washed.

また、被加工体と集中治具の貫通孔との間に噴射水流の淀み領域が形成されるため、加工部分における噴射水流の圧力が向上すると共に、キャビテーション気泡の崩壊が生じやすくなる。これにより、加工部分の表面加工処理を効果的に行うことができる。
また、集中治具の貫通孔は加工部分を平面視において包含しているため、噴射水流を加工部分全体に当てることができる。
Moreover, since the stagnation region of the jet water flow is formed between the workpiece and the through hole of the concentration jig, the pressure of the jet water flow in the processed portion is improved and the cavitation bubbles are easily collapsed. Thereby, the surface processing of a process part can be performed effectively.
Moreover, since the through-hole of the concentration jig includes the processed portion in a plan view, the jet water flow can be applied to the entire processed portion.

以上のごとく、本発明によれば、キャビテーション気泡を加工部分に集中させて、効率的に表面加工処理を行うことができる表面加工処理方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a surface processing method capable of efficiently performing surface processing by concentrating cavitation bubbles on a processing portion.

本発明(請求項1、請求項8)において、上記被加工体としては、例えば、金属、樹脂、セラミック等からなるものがある。
また、上記表面加工処理方法は、例えば、加工部分に圧縮応力を付与(ピーニング)したり、バリを除去したり、汚れを洗浄したりする場合に用いることができる。
なお、上記の「平面視において包含」とは、噴射水流の噴射方向から見たとき、加工部分の全体が貫通孔の内側に配置される状態をいう。以下においても同様である。
In the present invention (claims 1 , 8 ), the workpiece includes, for example, one made of metal, resin, ceramic or the like.
Moreover, the said surface processing method can be used, for example, when giving a compressive stress (peening) to a process part, removing a burr | flash, or wash | cleaning stain | pollution | contamination.
In addition, said "inclusion in planar view" means the state by which the whole process part is arrange | positioned inside a through-hole, when it sees from the injection direction of a jet water flow. The same applies to the following.

また、上記被加工体は、孔部を穿設してなり、該孔部の内側表面を上記噴射水流によって加工処理するに当り、上記集中治具の上記貫通孔は、上記被加工体の上記孔部を平面視において包含しており、上記貫通孔と上記孔部とが連結するように上記集中治具を配置する。
これにより、上記孔部にキャビテーション気泡を集中させて、孔部の内側表面を効率的に表面加工処理することができる。
Further, the workpiece is formed with a hole, and when the inner surface of the hole is processed by the jet water flow, the through-hole of the concentration jig is formed on the workpiece. the holes are encompasses in plan view, place the concentration jig such that the through hole and the hole is connected.
Thereby , cavitation bubbles can be concentrated in the hole, and the inner surface of the hole can be efficiently surface processed.

また、上記孔部の内部又は上記噴射水流を導入する側とは反対側の開口部に、上記高圧水流を反射する反射面を有する反射治具を配置しておき、上記高圧水流を上記反射面に噴出して反射させることにより、上記噴射水流を上記孔部の内側表面に当てることが好ましい(請求項)。
この場合には、キャビテーション気泡を含む噴射水流を上記反射治具の反射面において反射させ、噴射水流を効率的に加工部分に当てることができる。
また、高圧水流が反射面に反射することによる反射面周囲における噴射水流の圧力の急激な昇圧により、キャビテーション気泡を効率的に崩壊させることができる。このとき、極めて大きな衝撃圧力が局部的に発生し、被加工体の孔部の内側表面に充分な大きさの圧縮応力を付与することができる。
In addition, a reflecting jig having a reflecting surface that reflects the high-pressure water flow is disposed in the opening of the hole or on the side opposite to the side where the jet water flow is introduced, and the high-pressure water flow is transferred to the reflecting surface. by reflecting erupted, it is preferable to apply the water jet on the inner surface of the hole portion (claim 2).
In this case, the jet water flow containing the cavitation bubbles can be reflected on the reflecting surface of the reflecting jig, and the jet water flow can be efficiently applied to the processed portion.
In addition, the cavitation bubbles can be efficiently collapsed by the rapid pressure increase of the jet water flow around the reflecting surface due to the reflection of the high-pressure water flow on the reflecting surface. At this time, a very large impact pressure is locally generated, and a sufficiently large compressive stress can be applied to the inner surface of the hole of the workpiece.

また、上記反射治具は、上記孔部における上記噴射水流を導入する側とは反対側の開口部に配されており、上記反射面には、上記開口部を平面視において包含する凹部が形成されていることが好ましい(請求項)。
この場合には、孔部における噴射水流を導入する側とは反対側の開口部の加工処理を効果的に行うことができる。即ち、上記開口部が直接反射治具に接触していると、開口部にキャビテーション気泡を効果的に当てることが困難となるおそれがある。そこで、反射面に上記凹部を設けることにより、開口部と反射面との間に隙間を形成することができ、この隙間に噴射水流を導入して、開口部の加工処理を効果的に行うことができる。
The reflecting jig is disposed in an opening on the opposite side to the side where the jet water flow is introduced in the hole, and a recess including the opening in a plan view is formed on the reflecting surface. (Claim 3 ).
In this case, the processing of the opening on the side opposite to the side where the jet water flow is introduced in the hole can be effectively performed. That is, if the opening is in direct contact with the reflecting jig, it may be difficult to effectively apply cavitation bubbles to the opening. Therefore, by providing the concave portion on the reflecting surface, a gap can be formed between the opening and the reflecting surface, and a jet water flow is introduced into the gap to effectively process the opening. Can do.

また、上記反射治具は、上記孔部に挿通可能な可動部を有することが好ましい(請求項)。
この場合には、反射治具を孔部に挿入すると共に適宜移動させて、孔部の内部においてキャビテーション気泡を効率的に崩壊させ、孔部の内側表面の表面加工処理をより効果的に行うことができる。これにより、孔部の軸方向の全体にわたって満遍なく表面加工処理を行うことができる。
また、孔部におけるバリ発生部分等、所望の加工部分において集中的にキャビテーション気泡を崩壊させることができる。
Moreover, it is preferable that the said reflection jig has a movable part which can be penetrated to the said hole (Claim 4 ).
In this case, the reflecting jig is inserted into the hole and moved appropriately so that the cavitation bubbles are efficiently collapsed inside the hole, and the surface processing of the inner surface of the hole is performed more effectively. Can do. Thereby, surface processing can be performed uniformly over the whole axial direction of a hole.
Further, the cavitation bubbles can be collapsed intensively in a desired processing portion such as a burr generation portion in the hole portion.

また、上記反射面は、上記孔部の軸方向に対して傾斜していることが好ましい(請求項)。
この場合には、上記孔部に導入された噴射水流を上記反射面において反射させることにより、噴射水流は孔部の軸方向に対して角度を持った方向に導かれる。それ故、噴射水流中のキャビテーション気泡は、孔部の内側表面に導かれると共に崩壊して、内側表面の加工処理を効果的に行うことができる。また、傾斜した反射面と孔部の内側表面との間には噴射水流の淀み領域が形成され、噴射水流の圧力が向上すると共に、キャビテーション気泡の崩壊が生じやすくなる。これにより、加工部分の表面加工処理を効果的に行うことができる。
また、上記反射面は、円錐面であることが好ましい。この場合には、上記孔部における全周の内側表面に満遍なくキャビテーション気泡を導くことができる。
Further, the reflecting surface is preferably inclined with respect to the axial direction of the hole portion (claim 5).
In this case, the jet water flow introduced into the hole is reflected by the reflecting surface, whereby the jet water flow is guided in a direction having an angle with respect to the axial direction of the hole. Therefore, the cavitation bubbles in the jet water flow are guided to the inner surface of the hole and collapsed, so that the inner surface can be effectively processed. Further, a stagnation region of the jet water flow is formed between the inclined reflecting surface and the inner surface of the hole, so that the pressure of the jet water flow is improved and the cavitation bubbles are easily collapsed. Thereby, the surface processing of a process part can be performed effectively.
The reflective surface is preferably a conical surface. In this case, cavitation bubbles can be uniformly guided to the inner surface of the entire circumference of the hole.

また、上記反射治具は、上記孔部の開口部を閉塞することができる(請求項)。
この場合には、上記孔部の内部において、噴射水流の淀み領域がより形成されやすくなる。そのため、上記孔部に導かれたキャビテーション気泡が、上記孔部の内側表面付近において充分に崩壊し、表面加工処理を効率的に行うことができる。
Further, the reflection jig can close the opening of the hole (claim 6 ).
In this case, the stagnation region of the jet water flow is more easily formed inside the hole. Therefore, the cavitation bubbles guided to the hole are sufficiently collapsed in the vicinity of the inner surface of the hole, and the surface processing can be performed efficiently.

また、上記反射治具は、上記孔部の開口部を一部開放し、該開口部からの上記噴射水流の流出量を調整することもできる(請求項7)。
この場合には、加工部分にかかる噴射水流の圧力を調整することが可能となり、孔部の表面加工処理を行うのに適した状態で、キャビテーション気泡を崩壊させることが可能となる。それ故、被加工体に応じて、適切な表面加工処理を行うことができる。
In addition, the reflection jig can also partially open the opening of the hole and adjust the outflow amount of the jet water flow from the opening (Claim 7).
In this case, the pressure of the jet water flow applied to the processed portion can be adjusted, and the cavitation bubbles can be collapsed in a state suitable for performing the surface processing of the hole. Therefore, appropriate surface processing can be performed according to the workpiece.

また、第2の発明においては、上記被加工体は、上記集中治具の上記貫通孔に平面視において包含され、上記被加工体の外側表面を上記噴射水流によって加工処理する。
これにより、上記被加工体の外側表面にキャビテーション気泡を集中させて、外側表面を効率的に表面加工処理することができる。
In the second invention, the workpiece is included in a plan view in the through hole of the concentration jig, the outer surface of the workpiece you processed by the water jet.
Thereby , cavitation bubbles can be concentrated on the outer surface of the workpiece, and the outer surface can be efficiently processed.

また、上記被加工体の加工部分よりも上記噴射水流の下流側に、上記高圧水流を反射する反射面を有する反射治具を配置しておき、上記高圧水流を上記反射面に噴出して反射させることにより、上記噴射水流を上記被加工体の外側表面に当てる。
これにより、キャビテーション気泡を含む噴射水流を上記反射治具の反射面において反射させ、噴射水流を効率的に加工部分に当てることができる。
また、高圧水流が反射面に反射することによる反射面周囲における噴射水流の圧力の急激な昇圧により、キャビテーション気泡を効率的に崩壊させることができる。このとき、極めて大きな衝撃圧力が局部的に発生し、被加工体の外側表面に充分な大きさの圧縮応力を付与することができる。
Further, a reflecting jig having a reflecting surface for reflecting the high-pressure water flow is disposed downstream of the processed portion of the workpiece, and the high-pressure water flow is jetted to the reflecting surface and reflected. by, Ru against the water jets on the outer surface of the workpiece.
Thereby , the jet water flow containing a cavitation bubble can be reflected in the reflective surface of the said reflective jig, and a jet water flow can be efficiently applied to a process part.
In addition, the cavitation bubbles can be efficiently collapsed by the rapid pressure increase of the jet water flow around the reflecting surface due to the reflection of the high-pressure water flow on the reflecting surface. At this time, a very large impact pressure is locally generated, and a sufficiently large compressive stress can be applied to the outer surface of the workpiece.

また、上記噴出ノズルを水中に配置し、該噴出ノズルから上記噴射水流を気中へ向かって噴出することが好ましい(請求項)。
この場合には、噴射水流の中にキャビテーション気泡を早い段階において発生させる、即ち上記噴出ノズルのノズル先端に近い位置においてキャビテーション崩壊エネルギを発生させることができる。そのため、被加工体と噴出ノズルとの間の距離を小さくしても、充分にキャビテーション気泡による表面加工処理を行うことができる。その結果、所望の位置に効率的な表面加工処理を行うことができる。
Further, by placing the jet nozzles into water, it is preferable to eject toward the該噴out nozzle into air and the injection water flow (claim 9).
In this case, cavitation bubbles can be generated in the jet water flow at an early stage, that is, cavitation collapse energy can be generated at a position near the nozzle tip of the jet nozzle. Therefore, even if the distance between the workpiece and the ejection nozzle is reduced, the surface processing with cavitation bubbles can be sufficiently performed. As a result, efficient surface processing can be performed at a desired position.

また、上記被加工体又は該被加工体を保持する保持治具に、上記噴射水流が上記被加工体へ与えた衝撃エネルギーを検知することができる衝撃センサを配設しておき、該衝撃センサにより検知した衝撃エネルギーの積算値に基づき、加工時間を制御することが好ましい(請求項10)。
この場合には、被加工体の加工部分に適切な表面加工処理を容易かつ効率的に行うことができる。なお、上記衝撃センサとしては、例えば圧電フィルムセンサを用いることができる。
Further, an impact sensor capable of detecting the impact energy applied to the workpiece by the jet water flow is disposed on the workpiece or a holding jig for holding the workpiece, and the impact sensor It is preferable to control the machining time based on the integrated value of the impact energy detected by (Claim 10 ).
In this case, it is possible to easily and efficiently perform appropriate surface processing on the processed portion of the workpiece. For example, a piezoelectric film sensor can be used as the impact sensor.

(実施例1)
本発明の実施例に係る表面加工処理方法につき、図1〜図4を用いて説明する。
本例の表面加工処理方法は、図1に示すごとく、被加工体3に噴射水流2を噴射して上記被加工体3の表面を加工処理する方法である。
上記噴射水流2は、高圧水流21と該高圧水流21を取り囲む低圧水流22とからなる二層の噴射水流であり、キャビテーション気泡23を含む。
Example 1
A surface processing method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The surface processing method of this example is a method of processing the surface of the workpiece 3 by injecting a jet water stream 2 onto the workpiece 3 as shown in FIG.
The jet water stream 2 is a two-layer jet water stream including a high-pressure water stream 21 and a low-pressure water stream 22 surrounding the high-pressure water stream 21, and includes cavitation bubbles 23.

噴射水流2を噴出する噴出ノズル1と被加工体3との間に、被加工体3の加工部分31を平面視において包含する貫通孔71を有する集中治具7を配置する。
そして、上記噴射水流2を上記集中治具7の貫通孔71に通すことにより、キャビテーション気泡23を被加工体3の加工部分31に集中させる。
A concentration jig 7 having a through-hole 71 that includes the processed portion 31 of the workpiece 3 in a plan view is disposed between the ejection nozzle 1 that ejects the jet water flow 2 and the workpiece 3.
Then, by passing the jet water flow 2 through the through hole 71 of the concentration jig 7, the cavitation bubbles 23 are concentrated on the processed portion 31 of the workpiece 3.

上記被加工体3は、図2、図3に示すごとく、孔部32を穿設してなり、該孔部32の内側表面を噴射水流2によって加工処理する。本例においては、孔部32及び上記貫通孔71は、円形の孔である。そして、集中治具7の貫通孔71の内径は、被加工体3の孔部32の内径よりも大きく、図1に示すごとく、貫通孔71と孔部32とが連結するように集中治具7を配置する。本例においては、被加工体3の加工部分31は、主に孔部32の内側表面となる。また、被加工体3は、孔部32に交差する交差孔33を有する。そして、孔部32と交差孔33との交差部分には、バリが発生することが多いため、このバリの除去を本例の表面加工処理方法により行うことができる。
また、加工部分31に圧縮応力を付与(ピーニング)したり、汚れを洗浄したりすることもできる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the workpiece 3 is formed with a hole 32, and the inner surface of the hole 32 is processed by the jet water flow 2. In this example, the hole 32 and the through hole 71 are circular holes. The inner diameter of the through hole 71 of the concentrating jig 7 is larger than the inner diameter of the hole 32 of the workpiece 3, and the concentrating jig is connected so that the through hole 71 and the hole 32 are connected as shown in FIG. 7 is arranged. In this example, the processed portion 31 of the workpiece 3 is mainly the inner surface of the hole 32. Further, the workpiece 3 has a cross hole 33 that crosses the hole 32. Since burrs often occur at the intersections between the holes 32 and the intersecting holes 33, the burrs can be removed by the surface processing method of this example.
Moreover, compressive stress can be given to the processed part 31 (peening), or dirt can be washed.

また、図1に示すごとく、孔部32における噴射水流2を導入する側とは反対側の開口部322に、高圧水流21を反射する反射面61を有する反射治具6を配置しておく。そして、高圧水流21を反射面61に噴出して反射させることにより、噴射水流2を孔部32の内側表面に当てる。   As shown in FIG. 1, the reflecting jig 6 having the reflecting surface 61 that reflects the high-pressure water flow 21 is disposed in the opening 322 opposite to the side where the jet water flow 2 is introduced in the hole 32. Then, the jet water stream 2 is applied to the inner surface of the hole 32 by jetting the high-pressure water stream 21 to the reflecting surface 61 and reflecting it.

上記被加工体3は、図2、図3に示すごとく、略円柱形状の外形を有し、その軸方向に上記孔部32が貫通し、孔部32に交差するように上記交差孔33が貫通している。孔部32は、被加工体3の一方の面に開口した開口部321にテーパを設けており、他方の面に開口した開口部322に段部を設けている。また、上記被加工体3は、アルミニウムからなる。尚、被加工体3は、アルミニウムに限らず、例えば、SCM415、SUS303、SUS304等によって構成することも可能であり、その他、樹脂、セラミック等からなる被加工体にも本加工方法を適用できる。   As shown in FIGS. 2 and 3, the workpiece 3 has a substantially cylindrical outer shape. The hole 32 penetrates in the axial direction, and the cross hole 33 is formed so as to intersect the hole 32. It penetrates. The hole 32 is provided with a taper at an opening 321 opened on one surface of the workpiece 3, and a step is provided at an opening 322 opened on the other surface. The workpiece 3 is made of aluminum. Note that the workpiece 3 is not limited to aluminum, and can be constituted by, for example, SCM415, SUS303, SUS304, or the like, and the present machining method can also be applied to workpieces made of resin, ceramic, or the like.

また、上記集中治具7は、図2に示すごとく、被加工体3の孔部32の開口部321よりも若干大きい内径を有する貫通孔71を設けてなり、被加工体3と同等の外径を有する円環状体からなる。また、集中治具7は、例えば、貫通孔71の内径を8mmとし、軸方向厚みを11mmとすることができる。また、集中治具7は、例えばSUS303、SUS304、SCM、樹脂、セラミック等からなる。
また、反射治具6は、円盤形状を有し、反射面61を被加工体3の孔部32の軸方向に垂直となるように配置される。また、反射治具6は、例えばSUS303、SUS304、SCM、樹脂、セラミック等からなる。
The concentration jig 7 is provided with a through hole 71 having an inner diameter slightly larger than the opening 321 of the hole 32 of the workpiece 3 as shown in FIG. It consists of an annular body having a diameter. Moreover, the concentration jig | tool 7 can set the internal diameter of the through-hole 71 to 8 mm, and can set axial direction thickness to 11 mm, for example. The concentration jig 7 is made of, for example, SUS303, SUS304, SCM, resin, ceramic, or the like.
The reflecting jig 6 has a disk shape, and is arranged so that the reflecting surface 61 is perpendicular to the axial direction of the hole 32 of the workpiece 3. The reflecting jig 6 is made of, for example, SUS303, SUS304, SCM, resin, ceramic, or the like.

図1に示すごとく、反射治具6、被加工体3、集中治具7は、この順に保持治具15の収容凹部151内において積層され収容保持される。反射治具6は、孔部32の開口部322を閉塞する。保持治具15の収容凹部151は鉛直下方に開口しており、鉛直下方から、集中治具7の貫通孔71を通して噴射水流2を被加工体3に当てる。   As shown in FIG. 1, the reflection jig 6, the workpiece 3, and the concentration jig 7 are stacked and received and held in the receiving recess 151 of the holding jig 15 in this order. The reflecting jig 6 closes the opening 322 of the hole 32. The housing recess 151 of the holding jig 15 is open vertically downward, and the jet water flow 2 is applied to the workpiece 3 through the through hole 71 of the concentration jig 7 from below vertically.

即ち、上記噴射水流2を上記被加工体3に噴射するに当たっては、図1に示すごとく、水中に配置した二層の噴出ノズル1から気中に配置した被加工体3に向かって噴射水流2を噴出する。
まず、図1に示すごとく、第1噴出口11と該第1噴出口11を取り囲む第2噴出口12とを有する噴出ノズル1を水中に配置する。
That is, in injecting the jet water stream 2 onto the workpiece 3, as shown in FIG. 1, the jet water stream 2 is directed from the two-layer jet nozzle 1 arranged in water toward the workpiece 3 arranged in the air. Erupt.
First, as shown in FIG. 1, an ejection nozzle 1 having a first ejection port 11 and a second ejection port 12 surrounding the first ejection port 11 is disposed in water.

そして、上記第1噴出口11から高圧水流21を気中へ向かって噴出すると共に、上記第2噴出口12から上記高圧水流21よりも低圧の低圧水流22を気中へ向かって噴出する。
上記高圧水流21と該高圧水流21を取り囲む上記低圧水流22とからなる噴射水流2は、キャビテーション気泡23を含む。
上記噴射水流2を、気中において保持治具15に保持された集中治具7と被加工体3と反射治具6とへ向けて噴射する。
Then, the high-pressure water stream 21 is ejected from the first ejection port 11 toward the air, and the low-pressure water stream 22 having a lower pressure than the high-pressure water stream 21 is ejected from the second ejection port 12 toward the air.
The jet water stream 2 composed of the high-pressure water stream 21 and the low-pressure water stream 22 surrounding the high-pressure water stream 21 includes cavitation bubbles 23.
The jet water stream 2 is jetted toward the concentration jig 7, the workpiece 3 and the reflection jig 6 held in the holding jig 15 in the air.

上記噴出ノズル1は、第1噴出口11に繋がる高圧水ノズル131と、第2噴出口12に繋がる低圧水ノズル132とを有する。該低圧水ノズル132は、上記高圧水ノズル131を囲むように同軸状に配置されている。高圧水ノズル131は、第1噴出口11にオリフィス133を設けてなる。また、オリフィス133の外側部分には、先端へ向かうほど縮径する第1テーパ部134が形成されている。   The jet nozzle 1 has a high-pressure water nozzle 131 connected to the first jet port 11 and a low-pressure water nozzle 132 connected to the second jet port 12. The low-pressure water nozzle 132 is coaxially disposed so as to surround the high-pressure water nozzle 131. The high-pressure water nozzle 131 is provided with an orifice 133 at the first jet port 11. In addition, a first taper portion 134 whose diameter decreases toward the tip is formed in the outer portion of the orifice 133.

また、低圧水ノズル132は、上記第1テーパ部134の外側部分において、先端へ向かうほど縮径する第2テーパ部135が形成されている。
上記高圧水ノズル131には高圧水210が供給され、低圧水ノズル132には低圧水220が供給される。高圧水210の供給圧力は例えば10〜50MPaであり、低圧水220の供給圧力は例えば0.05〜0.1MPaである。
The low-pressure water nozzle 132 is formed with a second taper portion 135 whose diameter decreases toward the tip at the outer portion of the first taper portion 134.
High pressure water 210 is supplied to the high pressure water nozzle 131, and low pressure water 220 is supplied to the low pressure water nozzle 132. The supply pressure of the high-pressure water 210 is, for example, 10 to 50 MPa, and the supply pressure of the low-pressure water 220 is, for example, 0.05 to 0.1 MPa.

上記噴出ノズル1は、同軸状に配置したが、低圧水ノズル132を高圧水ノズル131に対し偏心させることにより、部分的に加工能力を上げることも可能である。これにより低圧流路を大きく設けた側にキャビテーション気泡を集中できる。すなわち加工能力を上げたい側の低圧流路を大きくするように偏心させることにより、より効果的に表面加工を行うことが可能となる。   Although the jet nozzle 1 is arranged coaxially, the processing capability can be partially increased by decentering the low-pressure water nozzle 132 with respect to the high-pressure water nozzle 131. As a result, cavitation bubbles can be concentrated on the side where the low-pressure channel is largely provided. That is, it is possible to perform surface processing more effectively by decentering the low-pressure channel on the side where the processing capability is desired to be increased.

また、上記噴出ノズル1は、水槽41に貯留された貯留水42の中に配置されている。そして、第1噴出口11及び第2噴出口12は鉛直上方を向いており、貯留水42の中、即ち水面421の下方に位置している。
具体的には、噴出ノズル1のノズル先端14と水面421との距離dが15mm以下となる位置に、噴出ノズル1を配置している。
Further, the ejection nozzle 1 is disposed in the stored water 42 stored in the water tank 41. And the 1st spout 11 and the 2nd spout 12 have faced the vertically upper direction, and are located in the stored water 42, ie, the lower part of the water surface 421.
Specifically, the ejection nozzle 1 is arranged at a position where the distance d between the nozzle tip 14 of the ejection nozzle 1 and the water surface 421 is 15 mm or less.

このような配置、構成により、二層の噴射水流2の中にキャビテーション気泡23を早い段階において発生させる、すなわち噴出ノズル1のノズル先端14に近い位置においてキャビテーション崩壊エネルギを発生させることができる。そのため、被加工体3と噴出ノズル1との間の距離を小さくしても、充分にキャビテーション気泡による表面加工処理を行うことができる。   With such an arrangement and configuration, cavitation bubbles 23 can be generated in the two-layer jet water flow 2 at an early stage, that is, cavitation collapse energy can be generated at a position close to the nozzle tip 14 of the ejection nozzle 1. Therefore, even if the distance between the workpiece 3 and the ejection nozzle 1 is reduced, the surface processing with cavitation bubbles can be sufficiently performed.

その結果、狭い空間において、被加工体3の表面加工処理を行うことが可能となる。また、噴出ノズル1からの距離が近く、流れの安定した二層の噴射水流2を反射面61を介して被加工体3の孔部32の内側表面(加工部分31)に当てることができるため、所望の位置に集中して噴射水流2を当てることができる。そのため、必要な部分に効率的に表面加工処理を行うことができる。
また、噴出ノズル1のノズル先端14と水面421との距離dが15mm以下であるため、噴射水流2が反射治具6の反射面61に衝突する際の衝撃力を充分に確保することができ、被加工体3の表面加工処理を充分に行うことができる。
As a result, the surface processing of the workpiece 3 can be performed in a narrow space. Moreover, since the distance from the ejection nozzle 1 is short and the two-layer jet water flow 2 having a stable flow can be applied to the inner surface (processed portion 31) of the hole 32 of the workpiece 3 through the reflective surface 61. The spray water flow 2 can be applied in a concentrated manner at a desired position. Therefore, it is possible to efficiently perform surface processing on necessary portions.
Further, since the distance d between the nozzle tip 14 of the ejection nozzle 1 and the water surface 421 is 15 mm or less, it is possible to sufficiently ensure the impact force when the spray water flow 2 collides with the reflection surface 61 of the reflection jig 6. The surface processing of the workpiece 3 can be sufficiently performed.

また、図4は、噴射水流2を発生させるための装置全体を示す図であり、噴出ノズル1の高圧水ノズル131には高圧ポンプ53から高圧水210が供給され、低圧水ノズル132には低圧ポンプ54から低圧水220が供給される。高圧ポンプ53及び低圧ポンプ54は、上記水槽41とは異なる給水槽51に貯留された供給用水52の中に配置されている。そして、この供給用水52を高圧ポンプ53及び低圧ポンプ54によって、それぞれ高圧水210及び低圧水220として、噴出ノズル1に供給している。
高圧水ノズル131に供給された高圧水210は、第1噴出口11から高圧水流21として噴射される。また、低圧水ノズル132に供給された低圧水220は、第2噴出口12から低圧水流22として噴射される。
FIG. 4 is a diagram showing the entire apparatus for generating the jet water flow 2. The high pressure water nozzle 131 of the jet nozzle 1 is supplied with high pressure water 210 from the high pressure pump 53, and the low pressure water nozzle 132 is low pressure. Low pressure water 220 is supplied from the pump 54. The high-pressure pump 53 and the low-pressure pump 54 are arranged in supply water 52 stored in a water supply tank 51 different from the water tank 41. The supply water 52 is supplied to the ejection nozzle 1 as high-pressure water 210 and low-pressure water 220 by a high-pressure pump 53 and a low-pressure pump 54, respectively.
The high-pressure water 210 supplied to the high-pressure water nozzle 131 is jetted as the high-pressure water stream 21 from the first jet nozzle 11. The low-pressure water 220 supplied to the low-pressure water nozzle 132 is jetted as the low-pressure water stream 22 from the second jet nozzle 12.

次に、本例の作用効果につき説明する。
上記表面加工処理法においては、上記噴出ノズル1と上記被加工体3との間に配置した上記集中治具7の貫通孔71に噴射水流2を通すことにより、キャビテーション気泡23を被加工体3の加工部分31に集中させる。これにより、噴射水流2における高圧水流2の周りに多く発生するキャビテーション気泡23が外方へ発散することを抑制し、被加工体3の加工部分31に向かってキャビテーション気泡23を集中させることができる。
Next, the function and effect of this example will be described.
In the surface processing method, the cavitation bubble 23 is passed through the through-hole 71 of the concentration jig 7 disposed between the jet nozzle 1 and the workpiece 3 to cause the cavitation bubbles 23 to pass through the workpiece 3. Concentrate on the processed portion 31. Thereby, it can suppress that the cavitation bubble 23 which generate | occur | produces around the high-pressure water flow 2 in the jet water flow 2 diverges outward, and can concentrate the cavitation bubble 23 toward the process part 31 of the to-be-processed body 3. FIG. .

そして、加工部分31に集中したキャビテーション気泡23が加工部分31において崩壊するときに局部的に生ずる大きな衝撃圧力によって、加工部分31に充分な大きさの圧縮応力を付与することができる。また、被加工体3の表面(孔部32の内側表面)にバリが生じていればこのバリを除去することができ、汚れが付着していればこの汚れを洗浄することができる。   A sufficiently large compressive stress can be applied to the processed portion 31 by the large impact pressure that is locally generated when the cavitation bubbles 23 concentrated on the processed portion 31 collapse in the processed portion 31. Further, if burrs are generated on the surface of the workpiece 3 (the inner surface of the hole 32), the burrs can be removed, and if dirt is adhered, the dirt can be washed.

また、被加工体3と集中治具7の貫通孔71との間に噴射水流2の淀み領域が形成され、加工部分31における噴射水流2の圧力を向上させると共に、キャビテーション気泡23の崩壊が生じやすくなる。これにより、加工部分31の表面加工処理を効果的に行うことができる。
また、集中治具7の貫通孔71の内径は加工部分31よりも大きいため、噴射水流2を加工部分31全体に当てることができる。
Further, a stagnation region of the jet water flow 2 is formed between the workpiece 3 and the through hole 71 of the concentration jig 7, and the pressure of the jet water flow 2 in the processed portion 31 is improved and the cavitation bubbles 23 are collapsed. It becomes easy. Thereby, the surface processing of the process part 31 can be performed effectively.
Further, since the inner diameter of the through hole 71 of the concentration jig 7 is larger than that of the processed portion 31, the jet water flow 2 can be applied to the entire processed portion 31.

また、集中治具7の貫通孔71の内径は、被加工体3の孔部32の内径よりも大きく、貫通孔71と孔部32とが連結するように集中治具7を配置する。そのため、孔部32にキャビテーション気泡23を集中させて、孔部32の内側表面を効率的に表面加工処理することができる。   Further, the inner diameter of the through hole 71 of the concentration jig 7 is larger than the inner diameter of the hole 32 of the workpiece 3, and the concentration jig 7 is arranged so that the through hole 71 and the hole 32 are connected. Therefore, the cavitation bubbles 23 can be concentrated in the hole 32 and the inner surface of the hole 32 can be efficiently processed.

また、孔部32における開口部322に反射治具6を配置しておき、高圧水流21を反射面61に噴出して反射させることにより、噴射水流2を孔部32の内側表面に当てる。そのため、キャビテーション気泡23を含む噴射水流2を反射治具6の反射面61において反射させ、噴射水流2を効率的に加工部分に当てることができる。
また、高圧水流21が反射面61に反射することによる反射面61周囲における噴射水流2の圧力の急激な昇圧により、キャビテーション気泡23を効率的に崩壊させることができる。このとき、極めて大きな衝撃圧力が局部的に発生し、被加工体3の孔部32の内側表面に充分な大きさの圧縮応力を付与することができる。
Further, the reflecting jig 6 is disposed in the opening 322 in the hole 32, and the high-pressure water flow 21 is jetted to the reflecting surface 61 to be reflected, so that the jet water flow 2 is applied to the inner surface of the hole 32. Therefore, the jet water stream 2 including the cavitation bubbles 23 can be reflected on the reflecting surface 61 of the reflecting jig 6 so that the jet water stream 2 can be efficiently applied to the processing portion.
Further, the cavitation bubbles 23 can be efficiently collapsed by the rapid pressure increase of the pressure of the jet water flow 2 around the reflection surface 61 due to the reflection of the high-pressure water flow 21 on the reflection surface 61. At this time, an extremely large impact pressure is locally generated, and a sufficiently large compressive stress can be applied to the inner surface of the hole 32 of the workpiece 3.

また、噴出ノズル1を水中に配置し、該噴出ノズル1から噴射水流2を気中へ向かって噴出するため、噴射水流2の中にキャビテーション気泡23を早い段階において発生させる、即ち噴出ノズル1のノズル先端14に近い位置においてキャビテーション崩壊エネルギを発生させることができる。そのため、被加工体3と噴出ノズル1との間の距離を小さくしても、充分にキャビテーション気泡23による表面加工処理を行うことができる。その結果、所望の位置に効率的な表面加工処理を行うことができる。   Further, since the jet nozzle 1 is disposed in the water and the jet water stream 2 is jetted from the jet nozzle 1 toward the air, cavitation bubbles 23 are generated in the jet water stream 2 at an early stage, that is, the jet nozzle 1 Cavitation decay energy can be generated at a position close to the nozzle tip 14. Therefore, even if the distance between the workpiece 3 and the ejection nozzle 1 is reduced, the surface processing with the cavitation bubbles 23 can be sufficiently performed. As a result, efficient surface processing can be performed at a desired position.

また、反射治具6は、孔部32の開口部322を閉塞しているため、孔部32の内部において、噴射水流2の淀み領域がより形成されやすくなる。そのため、孔部32に導かれたキャビテーション気泡23が、孔部32の内側表面付近において充分に崩壊し、表面加工処理を効率的に行うことができる。   Further, since the reflecting jig 6 closes the opening 322 of the hole 32, the stagnation region of the jet water flow 2 is more easily formed inside the hole 32. Therefore, the cavitation bubble 23 guided to the hole 32 is sufficiently collapsed in the vicinity of the inner surface of the hole 32, and the surface processing can be performed efficiently.

以上のごとく、本例によれば、キャビテーション気泡を加工部分に集中させて、効率的に表面加工処理を行うことができる表面加工処理方法を提供することができる。   As described above, according to this example, it is possible to provide a surface processing method capable of efficiently performing surface processing by concentrating cavitation bubbles on a processing portion.

(実施例2)
本例は、図5に示すごとく、孔部32の開口部322を一部開放し、該開口部322から噴射水流2を流出させるように、反射治具6を配置した例である。
即ち、保持治具15には収容凹部151に連通して、収容凹部151の反対側に開口した連通孔152を有する。そして、該連通孔152の内部に反射治具6を配置し、反射治具6と連通孔152との間にはクリアランス153を設けている。
これにより、被加工体6に噴射された噴射水流2の一部は、孔部32の開口部322からクリアランス153へ抜けるようにして流出する。
その他は、実施例1と同様である。
(Example 2)
In this example, as shown in FIG. 5, the reflecting jig 6 is arranged so that the opening 322 of the hole 32 is partially opened and the jet water flow 2 flows out from the opening 322.
That is, the holding jig 15 has a communication hole 152 that communicates with the housing recess 151 and opens on the opposite side of the housing recess 151. The reflection jig 6 is disposed inside the communication hole 152, and a clearance 153 is provided between the reflection jig 6 and the communication hole 152.
Thereby, a part of the jet water flow 2 injected to the workpiece 6 flows out from the opening 322 of the hole 32 to the clearance 153.
Others are the same as in the first embodiment.

本例の場合には、加工部分31にかかる圧力を調整することが可能となり、孔部32の表面加工処理を行うのに適した状態で、キャビテーション気泡23を崩壊させることが可能となる。それ故、被加工体31に応じて、適切な表面加工処理を行うことができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
In the case of this example, the pressure applied to the processed portion 31 can be adjusted, and the cavitation bubbles 23 can be collapsed in a state suitable for performing the surface processing of the hole 32. Therefore, appropriate surface processing can be performed in accordance with the workpiece 31.
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.

(実施例3)
本例は、図6に示すごとく、反射治具6を孔部32の開口部322に配し、反射面61には開口部322よりも内径の大きい凹部611を形成した例である。
また、本例における被加工体3は、孔部32の開口部322に段部を形成していない。なお、上記凹部611の深さは、例えば1mm程度である。
その他は、実施例1と同様である。
(Example 3)
In this example, as shown in FIG. 6, the reflecting jig 6 is arranged in the opening 322 of the hole 32, and the recess 611 having an inner diameter larger than that of the opening 322 is formed in the reflecting surface 61.
Further, the workpiece 3 in this example has no stepped portion formed in the opening 322 of the hole 32. In addition, the depth of the said recessed part 611 is about 1 mm, for example.
Others are the same as in the first embodiment.

本例の場合には、孔部32における噴射水流2を導入する側とは反対側の開口部322の加工処理を効果的に行うことができる。即ち、開口部322が直接反射治具6に接触していると、開口部322にキャビテーション気泡23を効果的に当てることが困難となるおそれがある。そこで、反射面61に上記凹部611を設けることにより、開口部322と反射面61との間に隙間612を形成することができ、この隙間612に噴射水流2を導入して、開口部322の加工処理を効果的に行うことができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
In the case of this example, the processing of the opening 322 on the side opposite to the side where the jet water flow 2 is introduced in the hole 32 can be effectively performed. That is, if the opening 322 is in direct contact with the reflecting jig 6, it may be difficult to effectively apply the cavitation bubbles 23 to the opening 322. Therefore, by providing the concave portion 611 in the reflective surface 61, a gap 612 can be formed between the opening 322 and the reflective surface 61, and the jet water flow 2 is introduced into the gap 612, Processing can be performed effectively.
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.

(実施例4)
本例は、図7に示すごとく、被加工体3の孔部32に挿通可能な可動部63を有する反射治具6を用いた例である。
即ち、反射治具6は、被加工体3に当接させる固定部64と、該固定部64に対して被加工体3の孔部32の軸方向(図7の矢印Z)に移動可能な可動部63とを有する。そして、可動部63を孔部32の軸方向に移動させながら、噴射水流2を被加工体3の孔部32に噴射すると共に反射治具6の反射面61において反射させる。
その他は、実施例3と同様である。
Example 4
In this example, as shown in FIG. 7, the reflecting jig 6 having the movable portion 63 that can be inserted into the hole portion 32 of the workpiece 3 is used.
That is, the reflecting jig 6 is movable in the axial direction (arrow Z in FIG. 7) of the fixing portion 64 to be in contact with the workpiece 3 and the hole 32 of the workpiece 3 with respect to the fixing portion 64. And a movable portion 63. And while moving the movable part 63 to the axial direction of the hole part 32, the jet water flow 2 is injected in the hole part 32 of the to-be-processed body 3, and is reflected in the reflective surface 61 of the reflective jig 6. FIG.
Others are the same as in the third embodiment.

本例の場合には、反射治具6を孔部32に挿入すると共に適宜移動させて、孔部32の内部においてキャビテーション気泡23を効率的に崩壊させ、孔部32の内側表面の表面加工処理をより効果的に行うことができる。これにより、孔部32の軸方向について、満遍なく表面加工処理を行うことができる。
また、孔部32と交差孔33との交差部分におけるバリ発生部分等、所望の部分において集中的にキャビテーション気泡23を崩壊させることができる。
その他、実施例3と同様の作用効果を有する。
In the case of this example, the reflecting jig 6 is inserted into the hole 32 and moved appropriately so that the cavitation bubbles 23 are efficiently collapsed inside the hole 32 and the surface processing of the inner surface of the hole 32 is performed. Can be performed more effectively. Thereby, surface processing can be performed uniformly about the axial direction of the hole 32.
Further, the cavitation bubbles 23 can be collapsed intensively at a desired portion such as a burr generation portion at a crossing portion between the hole portion 32 and the cross hole 33.
In addition, the same effects as those of the third embodiment are obtained.

(実施例5)
本例は、図8に示すごとく、反射治具6の固定部64と可動部63との間にクリアランス65を設けた例である。
該クリアランス65は、保持治具15の連通孔152に繋がっている。
その他は、実施例4と同様である。
(Example 5)
In this example, as shown in FIG. 8, a clearance 65 is provided between the fixed portion 64 and the movable portion 63 of the reflecting jig 6.
The clearance 65 is connected to the communication hole 152 of the holding jig 15.
Others are the same as in the fourth embodiment.

本例の場合には、上記実施例3と同様に、加工部分31にかかる圧力を調整することが可能となり、孔部32の表面加工処理を行うのに適した状態で、キャビテーション気泡23を崩壊させることが可能となる。それ故、被加工体31に応じて、適切な表面加工処理を行うことができる。
その他、実施例4と同様の作用効果を有する。
In the case of this example, the pressure applied to the processed portion 31 can be adjusted in the same manner as in the third embodiment, and the cavitation bubble 23 is collapsed in a state suitable for surface processing of the hole 32. It becomes possible to make it. Therefore, appropriate surface processing can be performed in accordance with the workpiece 31.
In addition, the same effects as those of the fourth embodiment are obtained.

(実施例6)
本例は、図9に示すごとく、反射治具6の反射面61が、被加工体3の孔部32の軸方向に対して傾斜している例である。
本例においては、反射治具6の可動部63の先端部を円錐形状とすることにより、反射面61を円錐面としている。
その他は、実施例4と同様である。
(Example 6)
In this example, as shown in FIG. 9, the reflecting surface 61 of the reflecting jig 6 is inclined with respect to the axial direction of the hole 32 of the workpiece 3.
In this example, the reflecting surface 61 is a conical surface by making the tip of the movable portion 63 of the reflecting jig 6 have a conical shape.
Others are the same as in the fourth embodiment.

本例の場合には、孔部32に導入された噴射水流2を反射面61において反射させることにより、噴射水流2は孔部32の軸方向に対して角度を持った方向に導かれる。それ故、噴射水流2中のキャビテーション気泡23は、孔部32の内側表面(加工部分31)に導かれると共に崩壊して、内側表面の加工処理を効果的に行うことができる。また、傾斜した反射面61と孔部32の内側表面との間には噴射水流2の淀み領域が形成され、噴射水流2の圧力を向上させると共に、キャビテーション気泡23の崩壊が生じやすくなる。これにより、加工部分31の表面加工処理を効果的に行うことができる。
また、反射面61は円錐面であるため、孔部32における全周の内側表面に満遍なくキャビテーション気泡23を導くことができる。
その他、実施例4と同様の作用効果を有する。
In the case of this example, the jet water flow 2 introduced into the hole 32 is reflected by the reflecting surface 61, whereby the jet water flow 2 is guided in a direction having an angle with respect to the axial direction of the hole 32. Therefore, the cavitation bubbles 23 in the jet water stream 2 are guided to the inner surface (processed portion 31) of the hole 32 and collapsed, and the inner surface can be effectively processed. Further, a stagnation region of the jet water flow 2 is formed between the inclined reflecting surface 61 and the inner surface of the hole 32, so that the pressure of the jet water flow 2 is improved and the cavitation bubbles 23 are easily collapsed. Thereby, the surface processing of the process part 31 can be performed effectively.
Further, since the reflecting surface 61 is a conical surface, the cavitation bubbles 23 can be uniformly guided to the inner surface of the entire circumference of the hole portion 32.
In addition, the same effects as those of the fourth embodiment are obtained.

(実施例7)
本例は、図10に示すごとく、被加工体3を保持する保持治具15に、噴射水流2が被加工体3へ与えた衝撃エネルギーを検知することができる衝撃センサ16を配設した例である。
そして、衝撃センサ16により検知した衝撃エネルギーの積算値に基づき、加工時間を制御する。
(Example 7)
In this example, as shown in FIG. 10, an impact sensor 16 capable of detecting the impact energy applied to the workpiece 3 by the jet water flow 2 is disposed on the holding jig 15 that holds the workpiece 3. It is.
Based on the integrated value of impact energy detected by the impact sensor 16, the machining time is controlled.

例えば、噴射水流2が被加工体3へ与えた衝撃エネルギーの積算値と、表面加工処理の進行状況との関係を、予め、実験やシミュレーション等の手段により把握しておく。そして、衝撃センサ16により検知した衝撃エネルギーの積算値が、所定の値に到達した時点で、加工を終える。   For example, the relationship between the integrated value of the impact energy given to the workpiece 3 by the jet water flow 2 and the progress of the surface processing treatment is grasped in advance by means such as experiments and simulations. Then, when the integrated value of the impact energy detected by the impact sensor 16 reaches a predetermined value, the processing is finished.

なお、上記衝撃センサ16としては、圧電フィルムセンサを用いることができる。
その他は、実施例1と同様である。
本例の場合には、被加工体3の加工部分31に適切な表面加工処理を容易かつ効率的に行うことができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
Note that a piezoelectric film sensor can be used as the impact sensor 16.
Others are the same as in the first embodiment.
In the case of this example, it is possible to easily and efficiently perform an appropriate surface processing on the processed portion 31 of the workpiece 3.
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.

(実施例8)
本例は、図11〜図16に示すごとく、集中治具7の貫通孔71に平面視において包含される被加工体30の外側表面を、噴射水流2によって加工処理する例である。
本例においては、貫通孔71は円形孔であり、被加工体30は、後述するごとく、複数の円柱体からなる。そして、被加工体30の外径は、集中治具7の貫通孔71の内径よりも小さい。
(Example 8)
In this example, as shown in FIGS. 11 to 16, the outer surface of the workpiece 30 that is included in the through hole 71 of the concentration jig 7 in a plan view is processed by the jet water flow 2.
In this example, the through hole 71 is a circular hole, and the workpiece 30 is composed of a plurality of cylindrical bodies as described later. The outer diameter of the workpiece 30 is smaller than the inner diameter of the through hole 71 of the concentration jig 7.

上記被加工体30は、図11に示すごとく、3個の円柱体が軸方向に重なったような形状を有する。即ち、被加工体30の中央は、比較的外径が小さい中央小径部35からなり、被加工体30の両端部は、それぞれ比較的外径が大きい第1大径部36及び第2大径部360からなる。そして、第1大径部36及び第2大径部360の角部が主な加工部分31となる。即ち、これらの部分は、切削加工等により生じたバリが生じていることが多いため、このバリを表面加工処理によって除去する。また、加工部分31に圧縮応力を付与(ピーニング)したり、汚れを洗浄したりすることもできる。   The workpiece 30 has a shape in which three cylindrical bodies are overlapped in the axial direction as shown in FIG. That is, the center of the workpiece 30 is composed of a central small diameter portion 35 having a relatively small outer diameter, and both end portions of the workpiece 30 are respectively a first large diameter portion 36 and a second large diameter having a relatively large outer diameter. Part 360. The corner portions of the first large-diameter portion 36 and the second large-diameter portion 360 are the main processed portions 31. That is, since these parts often have burrs generated by cutting or the like, the burrs are removed by surface processing. Moreover, compressive stress can be given to the processed part 31 (peening), or dirt can be washed.

また、被加工体30の加工部分31よりも噴射水流2の下流側に、反射面61を有する反射治具6を配置しておき、高圧水流21を反射面61に噴出して反射させる。これにより、噴射水流2を被加工体30の外側表面に当てる。
具体的には、図12〜図16に示すごとく、反射治具6と集中治具7とによって、集中治具7の貫通孔71の部分に凹部空間72を形成し、該凹部空間72に被加工体30の加工部分31を配置する。この状態で、凹部空間72に向かって、実施例1と同様にキャビテーション気泡23を含む噴射水流2を噴射する。
図12〜図16においては、噴出ノズル1等は省略し、被加工体30とその周辺部のみを描いている。
In addition, the reflecting jig 6 having the reflecting surface 61 is disposed downstream of the processed portion 31 of the workpiece 30 on the jet water flow 2, and the high-pressure water flow 21 is jetted and reflected on the reflecting surface 61. Thereby, the jet water flow 2 is applied to the outer surface of the workpiece 30.
Specifically, as shown in FIGS. 12 to 16, a concave space 72 is formed in the portion of the through hole 71 of the concentrating jig 7 by the reflecting jig 6 and the concentrating jig 7. A processed portion 31 of the processed body 30 is disposed. In this state, the jet water stream 2 including the cavitation bubbles 23 is jetted toward the concave space 72 as in the first embodiment.
12 to 16, the ejection nozzle 1 and the like are omitted, and only the workpiece 30 and its peripheral part are drawn.

第1大径部36の先端角部の加工部分31を処理する場合には、図12に示すごとく、凹部空間72に第1大径部36の先端角部の加工部分31を配置して、キャビテーション気泡23を上記加工部分31に集中させる。
また、第1大径部36における中央小径部35側の角部の加工部分31を処理する場合には、図13に示すごとく、凹部空間72に第1大径部36と中央小径部35の一部とを配置して、キャビテーション気泡23を上記加工部分31に集中させる。
When processing the processing portion 31 at the tip corner of the first large diameter portion 36, as shown in FIG. 12, the processing portion 31 at the tip corner of the first large diameter portion 36 is disposed in the recess space 72, The cavitation bubbles 23 are concentrated on the processed portion 31.
Further, when the processed portion 31 at the corner on the central small diameter portion 35 side in the first large diameter portion 36 is processed, as shown in FIG. 13, the first large diameter portion 36 and the central small diameter portion 35 are formed in the recessed space 72. The cavitation bubbles 23 are concentrated on the processed portion 31 by arranging a part thereof.

また、第1大径部36及び第2大径部360における中央小径部35側の角部の加工部分31を一度に処理する場合には、図14に示すごとく、貫通孔71の内径の異なる2種類の集中治具7、70を積層配置して、2段の凹部空間72、720を形成する。そして、小径の凹部空間720に第2大径部360を配置し、大径の凹部空間72に第1大径部36を配置する。これにより、キャビテーション気泡23を、第1大径部36及び第2大径部360における中央小径部35側の角部の加工部分31にそれぞれ集中させる。このとき、反射治具6側の集中治具70の端面76は、反射治具の反射面と同様の役割を果たす。   Further, when the processed portion 31 at the corner on the central small diameter portion 35 side in the first large diameter portion 36 and the second large diameter portion 360 is processed at a time, the inner diameters of the through holes 71 are different as shown in FIG. Two types of concentrating jigs 7 and 70 are stacked to form two-step recessed spaces 72 and 720. Then, the second large-diameter portion 360 is disposed in the small-diameter recessed space 720, and the first large-diameter portion 36 is disposed in the large-diameter recessed space 72. As a result, the cavitation bubbles 23 are concentrated on the processed portions 31 at the corners of the first large diameter portion 36 and the second large diameter portion 360 on the central small diameter portion 35 side, respectively. At this time, the end surface 76 of the concentration jig 70 on the reflection jig 6 side plays the same role as the reflection surface of the reflection jig.

また、第2大径部360の先端角部の加工部分31を処理する場合には、図15に示すごとく、反射治具6の反射面61から突出した突起部62を設ける。そして、該突起部62に第2大径部360の先端面を当接させるように配置して、噴射水流2を反射面61に向かって噴射する。
これにより、反射面61と第2大径部360の先端面との間に形成された隙間にもキャビテーション気泡23が入り込むことができ、キャビテーション気泡23を上記加工部分31に集中させることができる。
Further, when the processed portion 31 at the tip corner of the second large diameter portion 360 is processed, as shown in FIG. 15, a protruding portion 62 protruding from the reflecting surface 61 of the reflecting jig 6 is provided. And it arrange | positions so that this front-end | tip surface of the 2nd large diameter part 360 may contact | abut to this projection part 62, and the jet water flow 2 is sprayed toward the reflective surface 61. FIG.
Thereby, the cavitation bubbles 23 can enter the gap formed between the reflection surface 61 and the tip surface of the second large diameter portion 360, and the cavitation bubbles 23 can be concentrated on the processed portion 31.

また、図16に示すごとく、被加工体30を反射治具6及び集中治具7に対して、軸方向(矢印Z)に移動させることができるよう構成することにより、上記図12〜図15に示した態様の表面加工処理を順次行うことができる。即ち、被加工体30におけるあらゆる加工部分31の表面加工処理を連続的に行うことができる。
その他は、実施例1と同様である。
Further, as shown in FIG. 16, the workpiece 30 can be moved in the axial direction (arrow Z) with respect to the reflecting jig 6 and the concentration jig 7. The surface processing of the aspect shown in (4) can be performed sequentially. That is, the surface processing of every processed portion 31 in the workpiece 30 can be performed continuously.
Others are the same as in the first embodiment.

本例の場合には、被加工体30の外側表面にキャビテーション気泡23を集中させて、外側表面を効率的に表面加工処理することができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
In the case of this example, the cavitation bubbles 23 can be concentrated on the outer surface of the workpiece 30, and the outer surface can be processed efficiently.
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.

(比較例)
本例は、図17に示すごとく、集中治具(図1の符号7参照)を配置せずに、被加工体3の表面加工処理を行った例である。
その他は、実施例1と同様である。
(Comparative example)
In this example, as shown in FIG. 17, the surface processing of the workpiece 3 is performed without arranging the concentration jig (see reference numeral 7 in FIG. 1).
Others are the same as in the first embodiment.

本例の場合には、被加工体3の孔部32に向かって噴射した噴射水流2が、開口部321において発散し、キャビテーション気泡23も孔部32に充分に供給されず、発散してしまう。
それ故、キャビテーション気泡23を被加工体3の加工部分31に集中させることが困難となるおそれがある。
In the case of this example, the jet water stream 2 sprayed toward the hole 32 of the workpiece 3 diverges at the opening 321, and the cavitation bubbles 23 are not sufficiently supplied to the hole 32 and diverge. .
Therefore, it may be difficult to concentrate the cavitation bubbles 23 on the processed portion 31 of the workpiece 3.

また、孔部32に噴射された噴射水流2も簡単に開口部322から外部へ飛散してしまい、加工部分31に充分な圧力がかかりにくい。これにより、キャビテーション気泡23が充分に崩壊せず、加工部分31への加工処理の効率が低下するおそれがある。
従って、表面加工処理を効率的に行うことが困難となるおそれがある。
これに対し、本発明によれば、集中治具7(図1参照)を用いることにより、キャビテーション気泡23を加工部分31に集中させて、効率的に表面加工処理を行うことができる。
In addition, the jet water flow 2 injected into the hole 32 is easily scattered from the opening 322 to the outside, and it is difficult to apply sufficient pressure to the processed portion 31. As a result, the cavitation bubbles 23 do not collapse sufficiently, and the efficiency of the processing process on the processed portion 31 may be reduced.
Therefore, it may be difficult to efficiently perform the surface processing.
On the other hand, according to the present invention, by using the concentration jig 7 (see FIG. 1), the cavitation bubbles 23 can be concentrated on the processed portion 31 and the surface processing can be performed efficiently.

なお、上記各実施例においては、噴射水流を水中から気中に向かって噴射する態様を示したが、本発明は、気中のみ或いは水中のみにおいて噴射水流の噴射を行う場合にも適用することができる。   In each of the above-described embodiments, the mode in which the jet water flow is jetted from the water toward the air is shown. However, the present invention is also applicable to the case where the jet water flow is jetted only in the air or in the water. Can do.

実施例1における、表面加工処理方法を示す断面説明図。Sectional explanatory drawing which shows the surface processing method in Example 1. FIG. 実施例1における、被加工体及び集中治具の斜視図。The perspective view of the to-be-processed body and the concentration jig | tool in Example 1. FIG. 実施例1における、被加工体の断面図。Sectional drawing of the to-be-processed body in Example 1. FIG. 実施例1における、表面加工処理方法を示す断面説明図。Sectional explanatory drawing which shows the surface processing method in Example 1. FIG. 実施例2における、反射治具の断面説明図。Sectional explanatory drawing of the reflective jig | tool in Example 2. FIG. 実施例3における、反射治具の断面説明図。Sectional explanatory drawing of the reflective jig | tool in Example 3. FIG. 実施例4における、反射治具の断面説明図。Sectional explanatory drawing of the reflective jig | tool in Example 4. FIG. 実施例5における、反射治具の断面説明図。Sectional explanatory drawing of the reflective jig | tool in Example 5. FIG. 実施例6における、反射治具の断面説明図。Sectional explanatory drawing of the reflective jig | tool in Example 6. FIG. 実施例7における、表面加工処理方法を示す断面説明図。Sectional explanatory drawing which shows the surface processing method in Example 7. FIG. 実施例8における、被加工体の側面図。The side view of the to-be-processed body in Example 8. FIG. 実施例8における、第1大径部の先端角部の表面加工処理を示す断面説明図。Sectional explanatory drawing which shows the surface processing of the front-end | tip corner | angular part of the 1st large diameter part in Example 8. FIG. 実施例8における、第1大径部の中央小径部側角部の表面加工処理を示す断面説明図。Sectional explanatory drawing which shows the surface processing of the center small diameter part side corner | angular part of a 1st large diameter part in Example 8. FIG. 実施例8における、第1大径部及び第2大径部の中央小径部側角部の表面加工処理を示す断面説明図。Sectional explanatory drawing which shows the surface processing of the center small diameter part side corner | angular part of the 1st large diameter part and 2nd large diameter part in Example 8. FIG. 実施例8における、第2大径部の先端角部の表面加工処理を示す断面説明図。Sectional explanatory drawing which shows the surface processing of the front-end | tip corner | angular part of the 2nd large diameter part in Example 8. FIG. 実施例8における、被加工体の全ての加工部分を連続的に表面加工処理する方法を示す断面説明図。Sectional explanatory drawing which shows the method of carrying out surface processing of all the process parts of the to-be-processed body in Example 8 continuously. 比較例における、表面加工処理方法を示す断面説明図。Cross-sectional explanatory drawing which shows the surface processing method in a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

1 噴出ノズル
2 噴射水流
21 高圧水流
22 低圧水流
23 キャビテーション気泡
3、30 被加工体
31 加工部分
32 孔部
6 反射治具
61 反射面
7 集中治具
71 貫通孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Jet nozzle 2 Jet water flow 21 High pressure water flow 22 Low pressure water flow 23 Cavitation bubble 3, 30 Work piece 31 Processing part 32 Hole part 6 Reflecting jig 61 Reflecting surface 7 Concentrating jig 71 Through-hole

Claims (10)

被加工体に噴射水流を噴射して上記被加工体の表面を加工処理する方法であって、
上記噴射水流は、高圧水流と該高圧水流を取り囲む低圧水流とからなる二層の噴射水流であり、キャビテーション気泡を含み、
上記噴射水流を噴出する噴出ノズルと上記被加工体との間に、上記被加工体の加工部分を平面視において包含するような貫通孔を有する集中治具を配置し、
上記噴射水流を上記集中治具の上記貫通孔に通すことにより、上記キャビテーション気泡を上記被加工体の上記加工部分に集中させ、
上記被加工体は、孔部を穿設してなり、該孔部の内側表面を上記噴射水流によって加工処理するに当り、上記集中治具の上記貫通孔は、上記被加工体の上記孔部を平面視において包含しており、上記貫通孔と上記孔部とが連結するように上記集中治具を配置することを特徴とする表面加工処理方法。
A method of processing the surface of the workpiece by injecting a jet water stream onto the workpiece,
The jet stream is a two-layer jet stream composed of a high-pressure stream and a low-pressure stream surrounding the high-pressure stream, including cavitation bubbles,
Between the jet nozzle for jetting the jet water flow and the workpiece, a concentration jig having a through hole that includes the processed portion of the workpiece in a plan view,
By passing the jet water flow through the through hole of the concentration jig, the cavitation bubbles are concentrated on the processed portion of the workpiece ,
The workpiece is formed with a hole, and when the inner surface of the hole is processed by the jet water flow, the through hole of the concentration jig is formed in the hole of the workpiece. In a plan view, and the concentration jig is arranged so that the through hole and the hole are connected to each other .
請求項1において、上記孔部の内部又は上記噴射水流を導入する側とは反対側の開口部に、上記高圧水流を反射する反射面を有する反射治具を配置しておき、上記高圧水流を上記反射面に噴出して反射させることにより、上記噴射水流を上記孔部の内側表面に当てることを特徴とする表面加工処理方法。 In Claim 1, the reflection jig which has the reflective surface which reflects the above-mentioned high-pressure water stream is arranged in the inside of the above-mentioned hole part or the opening opposite to the side which introduces the above-mentioned jet-water stream, A surface processing method according to claim 1, wherein the jet water flow is applied to the inner surface of the hole by jetting and reflecting on the reflecting surface. 請求項2において、上記反射治具は、上記孔部における上記噴射水流を導入する側とは反対側の開口部に配されており、上記反射面には、上記開口部を平面視において包含する凹部が形成されていることを特徴とする表面加工処理方法。 In Claim 2, the said reflective jig is distribute | arranged to the opening part on the opposite side to the side which introduce | transduces the said jet water flow in the said hole part, The said opening part is included in planar view in the said reflective surface. A surface processing method, wherein a recess is formed . 請求項2又は3において、上記反射治具は、上記孔部に挿通可能な可動部を有することを特徴とする表面加工処理方法。 4. The surface processing method according to claim 2, wherein the reflecting jig has a movable portion that can be inserted into the hole . 請求項4において、上記反射面は、上記孔部の軸方向に対して傾斜していることを特徴とする表面加工処理方法。 5. The surface processing method according to claim 4, wherein the reflecting surface is inclined with respect to the axial direction of the hole . 請求項2〜5のいずれか一項において、上記反射治具は、上記孔部の開口部を閉塞することを特徴とする表面加工処理方法。 6. The surface processing method according to claim 2, wherein the reflecting jig closes the opening of the hole . 請求項2〜5のいずれか一項において、上記反射治具は、上記孔部の開口部を一部開放し、該開口部からの上記噴射水流の流出量を調整することを特徴とする表面加工処理方法。 6. The surface according to claim 2, wherein the reflecting jig partially opens an opening of the hole and adjusts an outflow amount of the jet water flow from the opening. Processing method. 被加工体に噴射水流を噴射して上記被加工体の表面を加工処理する方法であって、
上記噴射水流は、高圧水流と該高圧水流を取り囲む低圧水流とからなる二層の噴射水流であり、キャビテーション気泡を含み、
上記噴射水流を噴出する噴出ノズルと上記被加工体との間に、上記被加工体の加工部分を平面視において包含するような貫通孔を有する集中治具を配置し、
上記噴射水流を上記集中治具の上記貫通孔に通すことにより、上記キャビテーション気泡を上記被加工体の上記加工部分に集中させ、
上記被加工体は、上記集中治具の上記貫通孔に平面視において包含され、上記被加工体の外側表面を上記噴射水流によって加工処理するに当り、
上記被加工体の加工部分よりも上記噴射水流の下流側に、上記高圧水流を反射する反射面を有する反射治具を配置しておき、上記高圧水流を上記反射面に噴出して反射させることにより、上記噴射水流を上記被加工体の外側表面に当てることを特徴とする表面加工処理方法。
A method of processing the surface of the workpiece by injecting a jet water stream onto the workpiece,
The jet stream is a two-layer jet stream composed of a high-pressure stream and a low-pressure stream surrounding the high-pressure stream, including cavitation bubbles,
Between the jet nozzle for jetting the jet water flow and the workpiece, a concentration jig having a through hole that includes the processed portion of the workpiece in a plan view,
By passing the jet water flow through the through hole of the concentration jig, the cavitation bubbles are concentrated on the processed portion of the workpiece,
The workpiece is included in the through-hole of the concentration jig in a plan view, and the outer surface of the workpiece is processed by the jet water flow.
A reflecting jig having a reflecting surface that reflects the high-pressure water flow is disposed downstream of the processed portion of the workpiece and the jet water flow, and the high-pressure water flow is jetted and reflected on the reflecting surface. The surface processing method according to claim 1, wherein the jet water flow is applied to the outer surface of the workpiece.
請求項1〜8のいずれか一項において、上記噴出ノズルを水中に配置し、該噴出ノズルから上記噴射水流を気中へ向かって噴出することを特徴とする表面加工処理方法。 The surface processing method according to claim 1, wherein the jet nozzle is disposed in water, and the jet water flow is jetted from the jet nozzle toward the air . 請求項1〜9のいずれか一項において、上記被加工体又は該被加工体を保持する保持治具に、上記噴射水流が上記被加工体へ与えた衝撃エネルギーを検知することができる衝撃センサを配設しておき、該衝撃センサにより検知した衝撃エネルギーの積算値に基づき、加工時間を制御することを特徴とする表面加工処理方法。 The impact sensor according to any one of claims 1 to 9, wherein the impact energy applied to the workpiece by the jet water flow is detected on the workpiece or a holding jig that holds the workpiece. Is provided, and a processing time is controlled based on an integrated value of impact energy detected by the impact sensor .
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