JPH05285837A - Powder beam processing device and powder beam processing method - Google Patents

Powder beam processing device and powder beam processing method

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Publication number
JPH05285837A
JPH05285837A JP11982792A JP11982792A JPH05285837A JP H05285837 A JPH05285837 A JP H05285837A JP 11982792 A JP11982792 A JP 11982792A JP 11982792 A JP11982792 A JP 11982792A JP H05285837 A JPH05285837 A JP H05285837A
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JP
Japan
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powder
nozzle
gas
flow
powder beam
Prior art date
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Application number
JP11982792A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Kuroda
正幸 黒田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH05285837A publication Critical patent/JPH05285837A/en
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Abstract

PURPOSE:To prevent adhesion of powder to each other by vibrating injected powder beams. CONSTITUTION:High pressure fluid is injected against a solid gas two-phase mixture flow conveying pipe 2 through a fluid feed pipe 5 and powder is fed through a particulate feed pipe 7 to the solid gas two-phase mixture flow conveying pipe 2. High pressure fluid and powder are mixed together in the solid gas two-phase mixture flow conveying pipe 2 to produce a solid gas two- phase mixture flow, which is conveyed to a first nozzle 9 and accelerated by the first nozzle 9 and delivered as an acceleration flow to a second nozzle 13. The acceleration flow forms a parallel flow by means of the nozzle part 14a of the second nozzle and through excitation of the exciting part 16 of the second nozzle 13, powder passing through the nozzle part 14a is excited and injected as powder beams to a work. Thus, the powder beams are uniformized without being coagulated and adhered to each other and microprocessing of the work is practicable.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高圧流体にパウダーを
混合させたパウダービームを、被加工面に噴出して被加
工物を加工するパウダービーム加工装置及びパウダービ
ーム加工方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a powder beam processing apparatus and a powder beam processing method for processing a workpiece by ejecting a powder beam obtained by mixing high-pressure fluid with powder onto a surface to be processed.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、高圧流体にパウダーを混合させ
て、被加工面に噴出して被加工物を加工するパウダービ
ーム加工装置としては、例えば、サンドブラスト装置が
ある。このサンドブラスト装置は、図4に示すように、
噴出ノズル101に連通する負圧室102が形成されて
おり、この負圧室102内には、圧縮空気供給管103
が吸引ノズル104を介して連通している。この吸引ノ
ズル104は、前記噴出ノズル101に指向しており、
圧縮空気供給管103から吸引ノズル104を通して負
圧室102内に噴出された圧縮空気は、噴出ノズル10
1から外部に噴出される。このように、吸引ノズル10
4から負圧室102に噴出される圧縮空気が、噴出ノズ
ル101から直接外部に噴出されるため、負圧室102
は、負圧化される。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is, for example, a sandblasting apparatus as a powder beam processing apparatus for mixing powder in a high-pressure fluid and jetting the powder onto a surface to be processed to process the object. This sandblasting device, as shown in FIG.
A negative pressure chamber 102 that communicates with the ejection nozzle 101 is formed, and a compressed air supply pipe 103 is formed in the negative pressure chamber 102.
Communicate with each other via the suction nozzle 104. The suction nozzle 104 is directed toward the ejection nozzle 101,
The compressed air ejected from the compressed air supply pipe 103 through the suction nozzle 104 into the negative pressure chamber 102 is
It is jetted out from 1. In this way, the suction nozzle 10
Since the compressed air ejected from the No. 4 into the negative pressure chamber 102 is directly ejected from the ejection nozzle 101 to the outside, the negative pressure chamber 102
Is made negative.

【0003】この負圧室102には、砥粒供給管105
が連通しており、砥粒供給管105は、砥粒を負圧室1
02に供給する。上述のように、負圧室102が負圧化
されるため、砥粒供給管105から負圧室102内に砥
粒が供給される。負圧室102内に供給された砥粒は、
負圧室102で圧縮空気と混合されて、固気2相混合流
として、噴出ノズル101から被加工物に噴出される。
An abrasive grain supply pipe 105 is provided in the negative pressure chamber 102.
Are in communication with each other, and the abrasive grain supply pipe 105 connects the abrasive grains to the negative pressure chamber 1
Supply to 02. As described above, since the negative pressure chamber 102 is made negative, the abrasive grains are supplied from the abrasive grain supply pipe 105 into the negative pressure chamber 102. The abrasive grains supplied into the negative pressure chamber 102 are
It is mixed with the compressed air in the negative pressure chamber 102 and is jetted from the jet nozzle 101 to the workpiece as a solid-gas two-phase mixed flow.

【0004】この砥粒としては、従来、15〜100μ
m程度の粒径のものが用いられていた。これは、砥粒の
粒径が数マイクロ以下のものを用いると、砥粒が帯電
し、凝集付着するためである。また、噴出ノズル101
から砥粒が固まって流出したり、圧縮空気だけが噴出ノ
ズル101から噴出され、安定した噴出砥粒を被加工面
に噴出させることができず、表面精度や表面粗度が不均
一になるからである。
Conventionally, the abrasive grains are 15 to 100 μm.
A particle size of about m was used. This is because when the abrasive grains having a particle size of several micrometers or less are used, the abrasive grains are charged and aggregate and adhere. In addition, the jet nozzle 101
The abrasive grains solidify and flow out from the nozzle, or only compressed air is ejected from the ejection nozzle 101, so that stable ejected abrasive grains cannot be ejected to the surface to be processed, resulting in uneven surface accuracy and surface roughness. Is.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のパウダービーム加工装置及びパウダービーム
加工方法にあっては、圧縮空気供給管の吸引ノズルから
負圧室へ噴出する圧縮空気と砥粒供給管から供給される
砥粒とを、負圧室で混合し、噴出ノズルからパウダービ
ームとして噴出するのみであったため、砥粒としてその
粒径が15〜100μm程度のものしか使用することが
できず、粗面仕上に利用できるだけであった。したがっ
て、従来のパウダービーム加工装置及びパウダービーム
加工方法は、ショットピーキング、バリ取り、錆び落と
し、表面あらし及び装飾等の用途に限られ、除去加工し
か利用することができない。その結果、磁気ディスクや
光ディスク及びフライングヘッド等記録再生デバイス、
あるいはマイクロマシン等の微細加工を必要とする加工
装置や加工方法としては、利用することができないとい
う問題があった。
However, in such a conventional powder beam processing apparatus and powder beam processing method, compressed air and abrasive grains supplied from the suction nozzle of the compressed air supply pipe to the negative pressure chamber are supplied. Since the abrasive grains supplied from the tube were mixed in a negative pressure chamber and ejected as a powder beam from an ejection nozzle, only abrasive grains having a particle size of about 15 to 100 μm can be used. , Only available for rough surface finish. Therefore, the conventional powder beam processing apparatus and powder beam processing method are limited to applications such as shot peaking, deburring, rust removal, surface storm and decoration, and can only use removal processing. As a result, recording / reproducing devices such as magnetic disks and optical disks and flying heads,
Alternatively, there is a problem that it cannot be used as a processing apparatus or a processing method that requires fine processing such as a micromachine.

【0006】また、従来のパウダービーム加工装置やパ
ウダービーム加工方法を利用して、微細加工を行おうと
すると、その粒径が数マイクロ以下の砥粒を使用する必
要がある。しかし、上述のように、砥粒の帯電、凝集付
着により安定した噴出砥粒を噴出することができず、表
面精度や表面粗度が不均一になるという問題があった。
Further, when fine processing is performed by using a conventional powder beam processing apparatus or powder beam processing method, it is necessary to use abrasive grains having a particle size of several micrometers or less. However, as described above, there is a problem in that the jetted abrasive grains cannot be jetted stably due to the charging and cohesion of the abrasive grains, and the surface accuracy and the surface roughness become uneven.

【0007】さらに、砥粒の粒径を小さくするととも
に、噴出ノズルの噴出孔径をも小さくすると、砥粒が噴
出ノズルに凝集付着し、噴出ノズルの目づまりが発生す
る。その結果、目づまりを取り除くためのメンテナンス
を必要として、加工効率が悪化するとともに、噴出ノズ
ルの寿命が短くなるという問題が発生する。
Further, when the particle diameter of the abrasive grains is reduced and the diameter of the ejection hole of the ejection nozzle is also reduced, the abrasive grains agglomerate and adhere to the ejection nozzle, resulting in clogging of the ejection nozzle. As a result, there is a problem that maintenance is required to remove the clogging, processing efficiency is deteriorated, and the life of the ejection nozzle is shortened.

【0008】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であって、その第一の目的は、固気2相混合流を加速さ
せる第1ノズルと、振動して第1ノズルで加速された固
気2相混合流を均一に分散させる第2ノズルと、を設け
ることにより、パウダーが凝集付着することなく、均一
に分散されたパウダービームを高速で噴出することがで
きるようにし、表面精度や表面粗度が均一な加工を精度
よく行うことができるとともに、噴出ノズルの孔径を小
さくしても、目づまりが発生することがなく、噴出ノズ
ルの寿命が長く、かつ加工効率の良好なパウダービーム
加工装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and a first object thereof is to accelerate a solid-gas two-phase mixed flow by a first nozzle and an oscillating and accelerated first nozzle. By providing a second nozzle that uniformly disperses the solid-gas two-phase mixed flow, it is possible to jet a uniformly dispersed powder beam at high speed without agglomerating and adhering the powder. Powder beam processing that can perform processing with uniform surface roughness with high accuracy, does not cause clogging even when the hole diameter of the ejection nozzle is small, has a long ejection nozzle life, and has good processing efficiency. To provide a device.

【0009】本発明の第二の目的は、固気2相混合流を
加速させる第1の工程と、振動して第1ノズルで加速さ
れた固気2相混合流を均一に分散させる第2の工程と、
を設けることにより、パウダーが凝集付着することな
く、均一に分散されたパウダービームを高速で噴出する
ことができるようにし、表面精度や表面粗度が均一な加
工を精度よく行うことができるとともに、目づまりが発
生することがなく、加工効率を良好に行うことのできる
パウダービーム加工方法を提供することにある。
A second object of the present invention is to perform a first step of accelerating the solid-gas two-phase mixed flow and a second step of uniformly oscillating the solid-gas two-phase mixed flow accelerated by the first nozzle. Process of
By providing the powder, it is possible to eject a uniformly dispersed powder beam at high speed without agglomerating and adhering the powder, and it is possible to perform processing with uniform surface accuracy and surface roughness with high accuracy. It is an object of the present invention to provide a powder beam processing method capable of excellent processing efficiency without causing clogging.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記第一の目的は、本発
明によれば、パウダーと気体との固気2相混合流をパウ
ダービームとして被加工物に噴出することにより被加工
物を加工するパウダービーム加工装置において、パウダ
ーと高圧流体とを混合させて固気2相混合流とする固気
混合手段と、固気混合手段により混合された固気2相混
合流を加速して加速流として噴出する第1ノズルと、第
1ノズルの噴出する加速流を加振させてパウダービーム
として噴出する第2ノズルと、からなるパウダービーム
加工装置により、達成される。
According to the present invention, the first object is to process a work piece by ejecting a solid-gas two-phase mixed flow of powder and gas as a powder beam onto the work piece. In the powder beam processing apparatus, a solid-gas mixing means for mixing powder and high-pressure fluid into a solid-gas two-phase mixed flow and a solid-gas two-phase mixed flow mixed by the solid-gas mixing means are accelerated to accelerate flow. It is achieved by a powder beam processing device including a first nozzle that ejects as a powder beam and a second nozzle that excites the accelerated flow that is ejected from the first nozzle as a powder beam.

【0011】また、前記第2ノズルが、前記第1ノズル
の噴出する加速流を平行流とするとともに、加振させて
パウダービームとして噴出することにより達成される。
Further, it is achieved by the second nozzle making the accelerating flow ejected from the first nozzle into a parallel flow and vibrating it to eject it as a powder beam.

【0012】さらに、第二の目的は、パウダーと気体と
の固気2相混合流をパウダービームとして被加工物に噴
出することにより被加工物を加工するパウダービーム加
工方法において、パウダーと高圧流体とを混合させて固
気2相混合流とする固気混合工程と、固気混合工程によ
り混合された固気2相混合流を加速して加速流とする加
速工程と、加速工程により生成された加速流を加振させ
てパウダービームとする加振工程と、からなるパウダー
ビーム加工方法により達成される。
Further, a second object is a powder beam processing method for processing a workpiece by jetting a solid-gas two-phase mixed flow of powder and gas as a powder beam onto the workpiece. Generated by the accelerating step, and the accelerating step of accelerating the solid-gas two-phase mixed flow mixed by the solid-gas mixing step into an accelerating flow. And a vibrating step of vibrating the accelerated flow into a powder beam.

【0013】また、前記加振工程が、前記加速工程の生
成した加速流を平行流とするとともに、加振させてパウ
ダービームとすることにより、達成される。
Further, the vibrating step is achieved by making the accelerating flow generated in the accelerating step into a parallel flow and vibrating it into a powder beam.

【0014】[0014]

【作用】上記構成によれば、パウダーと高圧流体とを固
気混合手段により、混合させて固気2相混合流とし、こ
の混合された固気2相混合流を第1ノズルにより加速し
て加速流として噴出する。この第1ノズルの噴出する加
速流を第2ノズルにより加振させてパウダービームとし
て被加工物に噴出する。
According to the above construction, the powder and the high-pressure fluid are mixed by the solid-gas mixing means to form a solid-gas two-phase mixed flow, and the mixed solid-gas two-phase mixed flow is accelerated by the first nozzle. Ejects as an accelerated flow. The acceleration flow ejected from the first nozzle is vibrated by the second nozzle and ejected as a powder beam onto the workpiece.

【0015】したがって、第1ノズルで加速された固気
2相混合流が、第2ノズルで加振され、凝集付着するこ
となく、均一に分散されたパウダービームとなる。その
結果、均一に分散されたパウダービームを高速で噴出す
ることができ、被加工面の表面精度や表面粗度が均一な
加工を精度よく行うことができるとともに、噴出ノズル
の孔径を小さくしても、目づまりが発生することがな
い。
Therefore, the solid-gas two-phase mixed flow accelerated by the first nozzle is vibrated by the second nozzle to form a uniformly dispersed powder beam without agglomeration and adhesion. As a result, it is possible to jet a uniformly dispersed powder beam at high speed, and it is possible to perform processing with uniform surface accuracy and surface roughness of the surface to be processed with high accuracy, and to reduce the hole diameter of the jet nozzle. However, clogging does not occur.

【0016】また、前記第2ノズルが、前記第1ノズル
の噴出する加速流を平行流とするとともに、加振させて
パウダービームとして噴出するようにすると、パウダー
ビームをより一層均一にすることができ、被加工面の表
面精度や表面粗度をより一層向上させることができる。
Further, if the second nozzle makes the accelerating flow ejected from the first nozzle a parallel flow and vibrates it to eject it as a powder beam, the powder beam can be made more uniform. Therefore, it is possible to further improve the surface accuracy and the surface roughness of the surface to be processed.

【0017】また、上記パウダービーム加工方法によれ
ば、まず、固気混合工程によりパウダーと高圧流体とを
混合させて固気2相混合流とし、この固気2相混合流を
加速工程により加速して加速流とする。次に、加速工程
により生成された加速流を加振工程により加振させてパ
ウダービームとして、被加工物に噴出する。
According to the above powder beam processing method, first, the powder and the high-pressure fluid are mixed in the solid-gas mixing step to form a solid-gas two-phase mixed flow, and the solid-gas two-phase mixed flow is accelerated in the accelerating step. And make it an accelerated flow. Next, the accelerating flow generated by the accelerating step is oscillated by the oscillating step to be ejected as a powder beam onto the workpiece.

【0018】したがって、加速工程で加速された固気2
相混合流が、加振工程で加振され、凝集付着することな
く、均一に分散されたパウダービームとなる。その結
果、均一に分散されたパウダービームを高速で被加工物
に噴出することができ、被加工面の表面精度や表面粗度
が均一な加工を精度よく行うことができるとともに、噴
出ノズルの孔径を小さくしても、目づまりが発生するこ
とがない。
Therefore, the solid gas 2 accelerated in the acceleration process
The phase-mixed flow is vibrated in the vibrating step, and becomes a uniformly dispersed powder beam without agglomerating and adhering. As a result, a uniformly dispersed powder beam can be jetted onto the workpiece at high speed, which enables precise machining of the surface precision and surface roughness of the surface to be machined, and the hole diameter of the jet nozzle. Even if is set to a small value, clogging does not occur.

【0019】また、前記加振工程により、前記加速工程
の生成した加速流を平行流とするとともに、加振させて
パウダービームとすることにより、パウダービームをよ
り一層均一にすることができる。
Further, by virtue of the vibrating step, the accelerating flow generated in the accelerating step is made into a parallel flow, and by vibrating it into a powder beam, the powder beam can be made more uniform.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基
づいて詳細に説明する。尚、以下に述べる実施例は、本
発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々
の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明
において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、こ
れらの態様に限られるものではない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the examples described below are suitable specific examples of the present invention, and therefore, various technically preferable limitations are attached thereto, but the scope of the present invention particularly limits the present invention in the following description. Unless otherwise stated, the present invention is not limited to these modes.

【0021】図1〜図3は、本発明の一実施例のパウダ
ービーム加工装置及びパウダービーム加工方法を示す図
であり、図1はパウダービーム加工装置の正面断面図、
図2は図1のA−A矢視断面図、図3は、第2ノズルの
正面拡大断面図である。
1 to 3 are views showing a powder beam processing apparatus and a powder beam processing method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a front sectional view of the powder beam processing apparatus,
2 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1, and FIG. 3 is a front enlarged sectional view of the second nozzle.

【0022】図1において、パウダービーム加工装置1
は、固気2相混合流搬送管2を備えている。固気2相混
合流搬送管2は、例えば、Al23等のセラミックスで
形成されており、その中心部に断面円形状の搬送路3が
円筒状に形成されている。
In FIG. 1, a powder beam processing apparatus 1
Is equipped with a solid-gas two-phase mixed flow carrier pipe 2. Solid-gas two-phase mixture flow conveying pipe 2, for example, it is formed of ceramics such as Al 2 0 3, the circular cross section of the conveying path 3 is formed in a cylindrical shape at its center.

【0023】固気2相混合流搬送管2の一端には、吸引
ノズル4がねじ締結により連結されており、このねじ締
結部は、シール剤によりシールされている。この吸引ノ
ズル4には、シール剤の塗布されたねじ締結により流体
供給管5が連結されており、流体供給管5は、その中心
部に断面円形状の供給路6が円筒状に形成されている。
流体供給管5は、例えば、ステンレス鋼により形成され
ており、その供給路6により高圧流体(例えば、1〜1
0Kg/cm2 の空気あるいはドライ窒素等)を吸引ノズ
ル4を介して、固気2相混合流搬送管2に供給する。
A suction nozzle 4 is connected to one end of the solid-gas two-phase mixed flow carrier pipe 2 by screw fastening, and the screw fastening portion is sealed with a sealant. A fluid supply pipe 5 is connected to the suction nozzle 4 by screw fastening with a sealant applied, and the fluid supply pipe 5 is provided with a cylindrical supply passage 6 having a circular cross section at the center thereof. There is.
The fluid supply pipe 5 is made of, for example, stainless steel, and a high pressure fluid (for example, 1-1
0 kg / cm 2 of air, dry nitrogen, or the like) is supplied to the solid-gas two-phase mixed flow carrier pipe 2 via the suction nozzle 4.

【0024】また、固気2相混合流搬送管2の一端側の
側部には、微粒子供給管7がシール剤の塗布されたねじ
締結により連結されており、この微粒子供給管7は、例
えば、ステンレス鋼により形成されている。微粒子供給
管7は、円筒状に形成されており、その中心部に断面円
形状の供給路8が形成されている。微粒子供給管7は、
その供給路8により固気2相混合流搬送管2にパウダー
(微粒子)を供給する。
Further, a fine particle supply pipe 7 is connected to a side portion on one end side of the solid-gas two-phase mixed flow carrier pipe 2 by screw fastening coated with a sealant. The fine particle supply pipe 7 is, for example, , Made of stainless steel. The fine particle supply pipe 7 is formed in a cylindrical shape, and a supply passage 8 having a circular cross section is formed in the center thereof. The particle supply pipe 7 is
Powder (fine particles) is supplied to the solid-gas two-phase mixed flow carrier pipe 2 through the supply passage 8.

【0025】パウダーとしては、Al23、SiC、T
iC、SiO2、Si34、Al23・TiC及びダイ
ヤモンド等の無機材料、Au、Ag、Cu、Al、S
n、Pb、Fe、Co、Cr、Ni、P等の金属材料、
または含有合金材料、及びポリエチレン、ポリスチレ
ン、ポリイミド、PMMA等の有機材料が使用されてい
る。
As the powder, Al 2 O 3 , SiC, T
Inorganic materials such as iC, SiO 2 , Si 3 N 4 , Al 2 O 3 .TiC and diamond, Au, Ag, Cu, Al, S
Metal materials such as n, Pb, Fe, Co, Cr, Ni and P,
Alternatively, contained alloy materials and organic materials such as polyethylene, polystyrene, polyimide and PMMA are used.

【0026】したがって、上記固気2相混合流搬送管
2、吸引ノズル4、流体供給管5及び微粒子供給管7
は、全体としてパウダーと高圧流体とを混合させて固気
2相混合流とする固気混合手段を構成している。
Therefore, the solid-gas two-phase mixed flow carrier pipe 2, the suction nozzle 4, the fluid supply pipe 5 and the fine particle supply pipe 7 are provided.
Constitutes a solid-gas mixing means for mixing the powder and the high-pressure fluid as a whole to form a solid-gas two-phase mixed flow.

【0027】固気2相混合流搬送管2の他端には、第1
ノズル9がシール剤の塗布されたねじ締結により連結さ
れており、第1ノズル9は、Al23等のセラミックス
により形成されている。第1ノズル9は、加速管部10
とノズル部11とを有しており、加速管部10は、その
管径が固気2相混合流搬送管2の管径からノズル部11
の管径へと小さくなる円錐形状をしている。また、第1
ノズル9は、その先端部に嵌合部12が形成されてい
る。
At the other end of the solid-gas two-phase mixed flow carrier pipe 2, a first
The nozzles 9 are connected by screw fastening with a sealant applied, and the first nozzles 9 are made of ceramics such as Al 2 O 3 . The first nozzle 9 has an accelerating tube section 10.
The accelerating pipe portion 10 has a diameter from the diameter of the solid-gas two-phase mixed flow carrier pipe 2 to the nozzle portion 11.
It has a conical shape that decreases to the pipe diameter. Also, the first
The nozzle 9 has a fitting portion 12 formed at its tip.

【0028】この第1ノズル9には、その嵌合部12
に、第2ノズル13が嵌合により連結されており、第2
ノズル13は、図2及び図3に示すように、円筒状の内
管14と外管15との間に加振部16が挟まれている。
内管14は、その中央部にノズル部14aを形成してお
り、ノズル部14aは、内管14の内面により平行な通
路に形成されている。加振部16は、2枚の圧電セラミ
ックス板17、18の間にリン青銅の電極板19を挟
み、さらに2枚の圧電セラミックス板17、18の外面
を電極板20、21で挟んで形成されており、圧電セラ
ミックス板の材料としては、例えば、PZTが用いられ
ている。
The fitting portion 12 of the first nozzle 9 is provided.
And the second nozzle 13 is connected by fitting,
As shown in FIGS. 2 and 3, the nozzle 13 has a vibrating portion 16 sandwiched between a cylindrical inner tube 14 and an outer tube 15.
The inner pipe 14 has a nozzle portion 14a formed in the center thereof, and the nozzle portion 14a is formed in a parallel passage by the inner surface of the inner pipe 14. The vibration unit 16 is formed by sandwiching a phosphor bronze electrode plate 19 between two piezoelectric ceramic plates 17 and 18, and further sandwiching the outer surfaces of the two piezoelectric ceramic plates 17 and 18 with electrode plates 20 and 21. For example, PZT is used as the material of the piezoelectric ceramic plate.

【0029】中央部の電極板19には、リード線22が
接続されており、外側の2つの電極板20、21には、
リード線23が接続されている。リード線22及びリー
ド線23は、第1ノズル9に形成されたリード線逃げ溝
9aを通して、外部に引き出されている。
A lead wire 22 is connected to the central electrode plate 19, and the two outer electrode plates 20 and 21 are connected to each other.
The lead wire 23 is connected. The lead wire 22 and the lead wire 23 are drawn out to the outside through a lead wire escape groove 9a formed in the first nozzle 9.

【0030】このように、固気2相混合流搬送管2の一
端側に吸引ノズル4が取り付けられ、他端側に第1ノズ
ル9及び第2ノズル13が取り付けられているため、吸
引ノズル4は、第1ノズル9及び第2ノズル13に指向
して固気2相混合流を噴出し、吸引ノズル4から噴出さ
れた気体流が第1ノズル9で加速された後、第2ノズル
13を通過して外部に噴出される。このとき、リード線
22、23を介して所定周波数の所定電圧が印加される
ことにより、加振部16が振動して、内管14を加振さ
せ、この内管14が加振されることにより、内管14内
を流れる固気2相混合流のパウダーが加振される。
As described above, since the suction nozzle 4 is attached to one end of the solid-gas two-phase mixed flow transfer pipe 2 and the first nozzle 9 and the second nozzle 13 are attached to the other end, the suction nozzle 4 is attached. Directs the solid-gas two-phase mixed flow toward the first nozzle 9 and the second nozzle 13, and after the gas flow ejected from the suction nozzle 4 is accelerated by the first nozzle 9, It passes and is ejected to the outside. At this time, when a predetermined voltage having a predetermined frequency is applied via the lead wires 22 and 23, the vibrating section 16 vibrates, vibrates the inner pipe 14, and the inner pipe 14 is vibrated. Thereby, the powder of the solid-gas two-phase mixed flow flowing in the inner pipe 14 is vibrated.

【0031】次に、上記装置の作用を説明することによ
り、パウダービーム加工方法の一例を説明する。パウダ
ービーム加工装置1を使用して被加工物を加工するに
は、まず、流体供給管5の供給路6に高圧流体を供給
し、この高圧流体を吸引ノズル4を介して、固気2相混
合流搬送管2の搬送路3内に噴出する。
Next, an example of the powder beam processing method will be described by explaining the operation of the above apparatus. To process a workpiece using the powder beam processing apparatus 1, first, a high-pressure fluid is supplied to the supply path 6 of the fluid supply pipe 5, and the high-pressure fluid is passed through the suction nozzle 4 and solid-phase two-phase. It is jetted into the conveying path 3 of the mixed flow conveying pipe 2.

【0032】吸引ノズル4から高圧気体が搬送路3内に
噴出されると、微粒子供給管7に形成された供給路8の
搬送路3への連通部分が負圧となり、微粒子供給管7か
らパウダー(微粒子)が固気2相混合流搬送管2の搬送
路3内に供給される。
When high-pressure gas is ejected from the suction nozzle 4 into the carrier passage 3, the part of the supply passage 8 formed in the fine particle supply pipe 7 that communicates with the carrier passage 3 becomes negative pressure, and the fine particle supply pipe 7 is pulverized. The (fine particles) are supplied into the carrier path 3 of the solid-gas two-phase mixed flow carrier pipe 2.

【0033】この微粒子供給管7から供給されたパウダ
ーは、流体供給管5から噴出された高圧流体に吸引され
て、固気2相混合流搬送管2の搬送路3内で混合・分散
され、固気2相混合流として搬送路3内を第1ノズル9
へと搬送される。
The powder supplied from the fine particle supply pipe 7 is sucked by the high-pressure fluid ejected from the fluid supply pipe 5, mixed and dispersed in the carrier passage 3 of the solid-gas two-phase mixed flow carrier pipe 2, As a solid-gas two-phase mixed flow, the first nozzle 9 is formed in the conveyance path 3.
Be transported to.

【0034】第1ノズル9では、固気2相混合流は、そ
の円錐状の加速管部10で加速され、加速流となって、
第1ノズル9のノズル部11を流れて、第2ノズル13
に流れる。
In the first nozzle 9, the solid-gas two-phase mixed flow is accelerated by the conical accelerating tube section 10 to become an accelerating flow,
Flowing through the nozzle portion 11 of the first nozzle 9, the second nozzle 13
Flow to.

【0035】この第2ノズル13では、リード線22、
23を介して、加振部16に所定周波数(例えば、20
KHz〜120KHz)の所定電圧(例えば、60〜2
00V)が印加されており、加振部16は、この電圧が
印加されると、その圧電セラミックス板17、18が振
動して、加振部16の内管14を加振させる。内管14
が振動すると、内管14の形成するノズル部14aを流
れる固気2相混合流のパウダーが加振され、パウダー同
志が凝集付着することなく、均一に分散して、ノズル部
14aから被加工物の被加工面にパウダービームとして
噴出される。
In the second nozzle 13, the lead wires 22,
23, a predetermined frequency (for example, 20
KHz to 120 KHz) predetermined voltage (for example, 60 to 2)
00 V) is applied, and when this voltage is applied, the vibrating section 16 vibrates the piezoelectric ceramic plates 17 and 18 to vibrate the inner tube 14 of the vibrating section 16. Inner tube 14
When the powder vibrates, the powder of the solid-gas two-phase mixed flow that flows through the nozzle portion 14a formed by the inner pipe 14 is vibrated, and the powders are uniformly dispersed without agglomerating and adhering, and the workpiece is discharged from the nozzle portion 14a. Is sprayed as a powder beam on the surface to be processed.

【0036】特に、内管14の形成するノズル部14a
を平行通路としているので、ノズル部14aを通過する
固気2相混合流を平行流とするとともに、パウダーを平
行で均一に分散させることができ、パウダービームをよ
り一層均一なものとすることができる。
In particular, the nozzle portion 14a formed by the inner tube 14
Are parallel passages, the solid-gas two-phase mixed flow passing through the nozzle portion 14a can be made into a parallel flow, and the powder can be evenly dispersed in parallel, and the powder beam can be made more uniform. it can.

【0037】ここで、ノズル部14aの径を3mm以下
とし、ノズル部14aからパウダービームを、40m/
s以上の高速で被加工面に噴出すると、被加工物の微細
加工を適切に行うことができる。
Here, the diameter of the nozzle portion 14a is 3 mm or less, and the powder beam from the nozzle portion 14a is 40 m /
By jetting onto the surface to be processed at a high speed of s or more, fine processing of the work can be appropriately performed.

【0038】また、パウダーの粒径を1μm以下のもの
を使用し、80〜200m/sの流速でパウダービーム
を被加工面に噴出すると、被加工物をパウダービームに
よりデポジション(付着加工)することができる。
When a powder having a particle size of 1 μm or less is used and a powder beam is jetted onto a surface to be processed at a flow rate of 80 to 200 m / s, the object to be processed is deposited (adhesion processing) by the powder beam. be able to.

【0039】さらに、パウダービームの粒径を1μm以
上のものを使用し、40〜80m/sの流速でパウダー
ビームを被加工面に噴出すると、被加工物をパウダービ
ームによりエッチング(除去加工)することができる。
Furthermore, when a powder beam having a particle size of 1 μm or more is used and the powder beam is jetted onto the surface to be processed at a flow rate of 40 to 80 m / s, the object to be processed is etched (removed) by the powder beam. be able to.

【0040】このように、パウダーが凝集付着すること
なく、均一に分散されたパウダービームを高速で噴出す
ることができ、表面精度や表面粗度が均一な加工を精度
よく行うことができるとともに、噴出ノズルの孔径を小
さくしても、目づまりが発生することがなく、噴出ノズ
ルの寿命が長く、かつ加工効率の良好なパウダービーム
加工装置を提供することができる。
As described above, the powder beam can be jetted at high speed without the powder agglomerating and adhering, and the surface accuracy and the surface roughness can be processed with high accuracy. Even if the hole diameter of the ejection nozzle is reduced, clogging does not occur, and the life of the ejection nozzle is long, and a powder beam machining apparatus with good machining efficiency can be provided.

【0041】また、第2ノズル13により固気2相混合
流を平行流としているため、より一層均一なパウダービ
ームを噴出することができ、より一層微細加工を容易な
ものとすることができる。
Further, since the solid-gas two-phase mixed flow is made into a parallel flow by the second nozzle 13, a more uniform powder beam can be ejected, and further fine processing can be facilitated.

【0042】さらに、パウダーの粒径、流速及び第2ノ
ズル13の径を適宜設定することにより、パウダービー
ムにより、被加工物にデポジションやエッチングを施す
ことができるとともに、被加工面の表面構造や表面性状
が良質な微細加工を容易に行うことができる。
Further, by appropriately setting the particle size and flow velocity of the powder and the diameter of the second nozzle 13, the work piece can be deposited and etched by the powder beam, and the surface structure of the work surface can be obtained. It is possible to easily perform fine processing with good surface properties.

【0043】したがって、磁気ディスク、光ディスク及
びフライングヘッド等の記録再生装置等のマイクロデバ
イスや静電モータ、流体ポンプ、歯車、レバー及び軸受
け等の要素のマイクロマシン、触覚グローブ等人口現実
化システム要素等の微細加工に適用することができ、パ
ウダービーム加工装置1及びそのパウダービーム加工方
法の利用性を向上させることができる。
Therefore, microdevices such as recording / reproducing devices such as magnetic disks, optical disks and flying heads, micromachines such as electrostatic motors, fluid pumps, gears, levers and bearings, and artificial reality system elements such as tactile gloves. It can be applied to fine processing, and the utility of the powder beam processing apparatus 1 and the powder beam processing method can be improved.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係るパウダ
ービーム加工装置により、パウダーが凝集付着すること
なく、均一に分散されたパウダービームを高速で噴出す
ることができ、表面精度や表面粗度が均一な加工を精度
よく行うことができるとともに、噴出ノズルの孔径を小
さくしても、目づまりが発生することがなく、噴出ノズ
ルの寿命が長く、かつ加工効率の良好なパウダービーム
加工装置を提供することができる。また、このパウダー
ビーム加工方法により、パウダーが凝集付着することな
く、平行でかつ均一に分散されたパウダービームを高速
で噴出することができ、表面精度や表面粗度が均一な加
工を精度よく行うことができるとともに、目づまりが発
生することがなく、加工効率を良好に行うことのでき
る。
As described above, with the powder beam processing apparatus according to the present invention, it is possible to jet a uniformly dispersed powder beam at high speed without agglomerating and adhering the powder. A powder beam processing device that can perform uniform processing with high accuracy, does not cause clogging even if the hole diameter of the ejection nozzle is small, has a long ejection nozzle life, and has good machining efficiency. Can be provided. Also, with this powder beam processing method, it is possible to jet a parallel and evenly dispersed powder beam at high speed without agglomerating and adhering powder, and perform processing with uniform surface accuracy and surface roughness with high accuracy. In addition, it is possible to achieve good processing efficiency without causing clogging.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るパウダービーム加工装置及びパウ
ダービーム加工方法の一実施例によるパウダービーム加
工装置の正面断面図である。
FIG. 1 is a front sectional view of a powder beam processing apparatus according to an embodiment of a powder beam processing apparatus and a powder beam processing method according to the present invention.

【図2】図1のA−A矢視断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG.

【図3】第2ノズルの正面拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged front sectional view of a second nozzle.

【図4】従来のパウダービーム加工装置の一例を示す正
面断面図である。
FIG. 4 is a front sectional view showing an example of a conventional powder beam processing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 パウダービーム加工装置 2 固気2相混合流搬送管 3 搬送路 4 吸引ノズル 5 流体供給管 6 供給路 7 微粒子供給管 8 供給路 9 第1ノズル 10 加速管部 11 ノズル部 13 第2ノズル 14 内管 15 外管 16 加振部 17、18 圧電セラミック板 19、20、21 電極板 22、23 リード線 1 Powder Beam Processing Device 2 Solid-Gas Two-Phase Mixed Flow Conveying Pipe 3 Conveying Passage 4 Suction Nozzle 5 Fluid Supply Pipe 6 Supplying Passage 7 Fine Particle Supplying Pipe 8 Supplying Passage 9 First Nozzle 10 Acceleration Pipe 11 Nozzle 13 Second Nozzle 14 Inner tube 15 Outer tube 16 Excitation part 17,18 Piezoelectric ceramic plate 19,20,21 Electrode plate 22,23 Lead wire

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 パウダーと気体との固気2相混合流をパ
ウダービームとして被加工物に噴出することにより被加
工物を加工するパウダービーム加工装置において、 パウダーと高圧流体とを混合させて固気2相混合流とす
る固気混合手段と、 固気混合手段により混合された固気2相混合流を加速し
て加速流として噴出する第1ノズルと、 第1ノズルの噴出する加速流を加振させてパウダービー
ムとして噴出する第2ノズルと、を備えたことを特徴と
する、パウダービーム加工装置。
1. A powder beam processing apparatus for processing a workpiece by jetting a solid-gas two-phase mixed flow of powder and gas as a powder beam onto the workpiece, wherein the powder and the high-pressure fluid are mixed and solidified. The solid-gas mixing means for forming a gas-two-phase mixed flow, the first nozzle for accelerating the solid-gas two-phase mixed flow mixed by the solid-gas mixing means and ejecting the accelerated flow, and the accelerating flow ejected by the first nozzle A powder beam processing apparatus, comprising: a second nozzle that vibrates and ejects as a powder beam.
【請求項2】 前記第2ノズルが、前記第1ノズルの噴
出する加速流を平行流とするとともに、加振させてパウ
ダービームとして噴出することを特徴とする、請求項1
記載のパウダービーム加工装置。
2. The second nozzle is characterized in that the acceleration flow ejected from the first nozzle is made into a parallel flow and is vibrated and ejected as a powder beam.
The described powder beam processing equipment.
【請求項3】 パウダーと気体との固気2相混合流をパ
ウダービームとして被加工物に噴出することにより被加
工物を加工するパウダービーム加工方法において、 パウダーと高圧流体とを混合させて固気2相混合流とす
る固気混合工程と、 固気混合工程により混合された固気2相混合流を加速し
て加速流とする加速工程と、 加速工程により生成された加速流を加振させてパウダー
ビームとする加振工程と、を備えたことを特徴とする、
パウダービーム加工方法。
3. A powder beam processing method for processing a workpiece by jetting a solid-gas two-phase mixed flow of powder and gas as a powder beam onto the workpiece, wherein the powder and the high-pressure fluid are mixed and solidified. A solid-gas mixing process for forming a gas-two-phase mixed flow, an acceleration process for accelerating the solid-gas two-phase mixed flow mixed by the solid-gas mixing process into an accelerating flow, and an accelerating flow generated by the accelerating process. And a vibrating step of forming a powder beam.
Powder beam processing method.
【請求項4】 前記加振工程が、前記加速工程の生成し
た加速流を平行流とするとともに、加振させてパウダー
ビームとすることを特徴とする、請求項3記載のパウダ
ービーム加工方法。
4. The powder beam processing method according to claim 3, wherein in the vibrating step, the accelerating flow generated in the accelerating step is made into a parallel flow and vibrated into a powder beam.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009274181A (en) * 2008-05-15 2009-11-26 Nikon Corp Fluid polishing apparatus
CN116652837A (en) * 2023-07-31 2023-08-29 烟台大学 Diamond coating polishing equipment and method

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