JPS6328599A - 脆性材料加工方法 - Google Patents
脆性材料加工方法Info
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- JPS6328599A JPS6328599A JP17215486A JP17215486A JPS6328599A JP S6328599 A JPS6328599 A JP S6328599A JP 17215486 A JP17215486 A JP 17215486A JP 17215486 A JP17215486 A JP 17215486A JP S6328599 A JPS6328599 A JP S6328599A
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Landscapes
- Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の技術分野］
本発明は脆性材料の加工方法に係り、特に被加工物に対
して砥粒等の研摩材を衝突させて加工を行う技術に間し
、より具体的には、ガラスあるいは類似の脆性材料に研
磨材を高速で衝突させて切断、穴明は等の加工を行う際
の加工技術に関するものである。
して砥粒等の研摩材を衝突させて加工を行う技術に間し
、より具体的には、ガラスあるいは類似の脆性材料に研
磨材を高速で衝突させて切断、穴明は等の加工を行う際
の加工技術に関するものである。
［発明の技術的背景コ
砥粒等の研摩材を被加工物に高速で衝突させ、該衝突エ
ネルギーで被加工物を加工する方法は従来から実用に供
されている。このような加工法には、液体ホーニング、
ドライホーニング、サンドブラスト、ショットピーニン
グ、アブレーシブジェット加工等がある。これらのうち
で高エネルギー密度加工として最近特に注目されている
技術としてアブレーシブジェット加工があげられる。
ネルギーで被加工物を加工する方法は従来から実用に供
されている。このような加工法には、液体ホーニング、
ドライホーニング、サンドブラスト、ショットピーニン
グ、アブレーシブジェット加工等がある。これらのうち
で高エネルギー密度加工として最近特に注目されている
技術としてアブレーシブジェット加工があげられる。
該アブレーシブジェット加工とは、超高圧に加圧された
液体を細いノズルから噴射して高速の流体流を得ると共
に該流体流に砥粒等の研磨材を混大して流体と共に被加
工物に高速で衝突させて加工を行うものである。該加工
法の特徴は、超高圧流体のみによるウォータジェット加
工では加工できない硬質材や脆性材あるいは高強度材に
対して極めて有効に利用し得、しかも加工特性がウォー
タジェット加工に類似していて、■加工中の発熱がほと
んど無く被加工物に対して熱影響を与えない。■加工に
よる内部残留応力が発生しない。■加工中における工具
の方向性が無く任意の方向に自由に加工し得る。■自由
な位置から加工を開始することができるのでくり抜き加
工が容易にできる等の長所を有する加工方法である。
液体を細いノズルから噴射して高速の流体流を得ると共
に該流体流に砥粒等の研磨材を混大して流体と共に被加
工物に高速で衝突させて加工を行うものである。該加工
法の特徴は、超高圧流体のみによるウォータジェット加
工では加工できない硬質材や脆性材あるいは高強度材に
対して極めて有効に利用し得、しかも加工特性がウォー
タジェット加工に類似していて、■加工中の発熱がほと
んど無く被加工物に対して熱影響を与えない。■加工に
よる内部残留応力が発生しない。■加工中における工具
の方向性が無く任意の方向に自由に加工し得る。■自由
な位置から加工を開始することができるのでくり抜き加
工が容易にできる等の長所を有する加工方法である。
［従来技術とその問題点コ
前記アブレーシブジェット加工において、金属等の比較
的靭性の高い部材の場合には問題無いが、脆性物体で例
えばガラスあるいはガラスに類する部材の場合、被加工
物の端部から加工を開始する場合はあまり問題にならな
いが、被加工物の端部以外の部分から加工を開始する所
謂中抜き加工あるいはくり抜き加工と呼ばれるような加
工においては、噴射衝撃力で被加工物が割れたりあるい
は主として加工裏面に欠けが生じたりして製品の品質を
低下させてしまうため実用化されにくい面があった。
的靭性の高い部材の場合には問題無いが、脆性物体で例
えばガラスあるいはガラスに類する部材の場合、被加工
物の端部から加工を開始する場合はあまり問題にならな
いが、被加工物の端部以外の部分から加工を開始する所
謂中抜き加工あるいはくり抜き加工と呼ばれるような加
工においては、噴射衝撃力で被加工物が割れたりあるい
は主として加工裏面に欠けが生じたりして製品の品質を
低下させてしまうため実用化されにくい面があった。
［発明の目的と概要］
ところが、本願発明者は前記のような中抜きあるいはく
り抜き加工を効果的に実施すべく割れや欠けを生じるこ
となく加工し得る方法を種り試行錯誤の結果、極めて効
果的に該目的を達成する方法を案出したものである。
り抜き加工を効果的に実施すべく割れや欠けを生じるこ
となく加工し得る方法を種り試行錯誤の結果、極めて効
果的に該目的を達成する方法を案出したものである。
すなわち、研磨材混入超高圧水噴流を用いた脆性材料の
加工で端部以外から加工を開始する中抜きあるいはくり
抜き加工において、加工開始時は研摩材混入超高圧水噴
流が被加工部材表面から裏面に貫通するまでは研摩材混
入超高圧水の圧力を実際の加工時の圧力の５０％以下と
し、前記噴流が被加工部材表面から裏面に貫通した後に
前記超高圧水の圧力を実際の加工圧力に昇圧することに
よって割れや欠けの無い加工を行うことを可能にしたも
のである。
加工で端部以外から加工を開始する中抜きあるいはくり
抜き加工において、加工開始時は研摩材混入超高圧水噴
流が被加工部材表面から裏面に貫通するまでは研摩材混
入超高圧水の圧力を実際の加工時の圧力の５０％以下と
し、前記噴流が被加工部材表面から裏面に貫通した後に
前記超高圧水の圧力を実際の加工圧力に昇圧することに
よって割れや欠けの無い加工を行うことを可能にしたも
のである。
［発明の実施例］
以下において、好適な実施例に基づいて本発明を更に詳
細に説明する。
細に説明する。
第１図は板ガラスのくり抜き加工の実施状態を示す外観
斜視図である。被加工物１であるガラスは好適な保持手
段によって保持されている。ノズルヘッド３については
例えば実開昭６０−３６１５４号公報等に記載された公
知のものが使用し得る。すなわち、超高圧水供給管４か
ろ水が、研摩材供給管５から研摩材が供給され、ノズル
ヘット３で混合されて研摩材混入超高圧水噴流２となっ
てノズル６から被加工物１に向かって噴射される。
斜視図である。被加工物１であるガラスは好適な保持手
段によって保持されている。ノズルヘッド３については
例えば実開昭６０−３６１５４号公報等に記載された公
知のものが使用し得る。すなわち、超高圧水供給管４か
ろ水が、研摩材供給管５から研摩材が供給され、ノズル
ヘット３で混合されて研摩材混入超高圧水噴流２となっ
てノズル６から被加工物１に向かって噴射される。
超高圧水供給管４に供給される水の圧力は一般的には調
節可能であって被加工物１の種類や形状、研摩材の種類
、加工速度その他の条件によって最適の圧力が設定され
得る。
節可能であって被加工物１の種類や形状、研摩材の種類
、加工速度その他の条件によって最適の圧力が設定され
得る。
さて、図示のような加工を行う場合、まず加工開始点Ｐ
において噴流２を被加工物１に当てるが被加工物１はそ
の厚さによって噴流２が表面から裏面に貫通するまでに
所定の時間を要する。二の貫通所要時間は研摩材の材質
と供給量、超高圧水の圧力、被加工物１の材質と厚さそ
の他の要因により異なる。
において噴流２を被加工物１に当てるが被加工物１はそ
の厚さによって噴流２が表面から裏面に貫通するまでに
所定の時間を要する。二の貫通所要時間は研摩材の材質
と供給量、超高圧水の圧力、被加工物１の材質と厚さそ
の他の要因により異なる。
第２図は被加工ｍｌの加工開始点Ｐにおける縦断面図で
あり、噴流２は被加工物１に衝突しているが被加工物１
は実質的に未だ加工されていない状態を示している。従
来の加工方法では、図示の状態において噴流２は、２０
００〜３０００ ｂｆ ／ ｃｍ ２に加圧された超高
圧水がノズルヘッド３て毎秒７００ ｍ前後の高速水流
に変換されて被加工物１に衝突する。ところが、それま
では同等力を受けていない被加工物１が急激に前記高速
水流と研摩材との混合噴流２の衝撃力を受けるため、被
加工物ｌが脆性材料の場合はほとんど前記衝撃力によっ
て破砕状態で割れたり、あるいは第３図に示すように途
中までは噴流２による壊食で加工が行われるが強度的に
噴流２のエネルギーを支持てきなくなった時点で裏面方
向に破砕が発生して結果的に欠けが生じてしまうもので
ある。
あり、噴流２は被加工物１に衝突しているが被加工物１
は実質的に未だ加工されていない状態を示している。従
来の加工方法では、図示の状態において噴流２は、２０
００〜３０００ ｂｆ ／ ｃｍ ２に加圧された超高
圧水がノズルヘッド３て毎秒７００ ｍ前後の高速水流
に変換されて被加工物１に衝突する。ところが、それま
では同等力を受けていない被加工物１が急激に前記高速
水流と研摩材との混合噴流２の衝撃力を受けるため、被
加工物ｌが脆性材料の場合はほとんど前記衝撃力によっ
て破砕状態で割れたり、あるいは第３図に示すように途
中までは噴流２による壊食で加工が行われるが強度的に
噴流２のエネルギーを支持てきなくなった時点で裏面方
向に破砕が発生して結果的に欠けが生じてしまうもので
ある。
そこで本発明では、被加工物１の強度に応して噴流２の
速度すなわちノズルヘッド３に供給される超高圧水の圧
力を低くして被加工物２に加わる初期の力を小さくし、
被加工物２の表面から裏面に噴流２が貫通する時間が多
少多くなっても製品の不良を減少させることが可能にな
ったものである。
速度すなわちノズルヘッド３に供給される超高圧水の圧
力を低くして被加工物２に加わる初期の力を小さくし、
被加工物２の表面から裏面に噴流２が貫通する時間が多
少多くなっても製品の不良を減少させることが可能にな
ったものである。
すなわち、加工を開始するにあたり、ノズルヘット３か
ら噴射する噴流２を生成するための超高圧水供給管４に
供給される超高圧水の圧力を実際に加工を行う圧力より
も低い圧力で、例えば実際に加工を行う時の圧力が２０
００ｋｓｆ ／ ａｍ ”であれば加工開始圧力を１０
００ ｋｇｆ ／ ｃ＋ａ ２以下好ましくは５００〜
６００１ｋｓｆ ／ ｃｍ ２に設定し噴射する。
ら噴射する噴流２を生成するための超高圧水供給管４に
供給される超高圧水の圧力を実際に加工を行う圧力より
も低い圧力で、例えば実際に加工を行う時の圧力が２０
００ｋｓｆ ／ ａｍ ”であれば加工開始圧力を１０
００ ｋｇｆ ／ ｃ＋ａ ２以下好ましくは５００〜
６００１ｋｓｆ ／ ｃｍ ２に設定し噴射する。
もし、加工開始時に２０００ ｈｆ ／ ｃｍ ２の圧
力て加工を始めたとすると加工開始点Ｐには秒速にして
およそ６２０ ｍの速度で超高圧水が衝突する。実際に
は研摩材の混入によって超高圧水の速度は低下し、その
低下分のエネル・ギーは研摩材の噴射速度に移されて結
果的には超高圧水の噴出エネルギーは超高圧水と研摩材
とに分散されるものの総エネルギーはほぼ一定になるこ
とは明らかである。従って加工開始点Ｐには（ｍＸｖ２
）／２ で算出されるエネルギーが作用することにな
る。ここてｍは噴出する超高圧水と研摩材の質量の和、
■は超高圧水と研摩材の混合流の噴出速度である。経験
的にはこのような加工条件で加工を開始すると加工開始
点Ｐが割れたり、あるいは第３図に示すように被加工物
１の裏側が欠けるといった不備が生じるものである。そ
こで、加工開始時の圧力を例えば５００ ｋｔｆ ／
ｃｍ ２にすれば、噴出する超高圧水の量が前記２００
０ ｋｇｆ ／ ｃ＋ａ ２に比べて１／２．同様に超
高圧水の噴出速度も１／２となり、加工開始点Ｐに作用
するエネルギーは１７８になるもので、加工開始点Ｐの
割れや被加工物ｌの裏側の欠けを口近することが可能に
なるものである。つまり、第３図のような欠陥を生じる
ことなく第１図の状態から第４図の状態を得ることがで
きる。
力て加工を始めたとすると加工開始点Ｐには秒速にして
およそ６２０ ｍの速度で超高圧水が衝突する。実際に
は研摩材の混入によって超高圧水の速度は低下し、その
低下分のエネル・ギーは研摩材の噴射速度に移されて結
果的には超高圧水の噴出エネルギーは超高圧水と研摩材
とに分散されるものの総エネルギーはほぼ一定になるこ
とは明らかである。従って加工開始点Ｐには（ｍＸｖ２
）／２ で算出されるエネルギーが作用することにな
る。ここてｍは噴出する超高圧水と研摩材の質量の和、
■は超高圧水と研摩材の混合流の噴出速度である。経験
的にはこのような加工条件で加工を開始すると加工開始
点Ｐが割れたり、あるいは第３図に示すように被加工物
１の裏側が欠けるといった不備が生じるものである。そ
こで、加工開始時の圧力を例えば５００ ｋｔｆ ／
ｃｍ ２にすれば、噴出する超高圧水の量が前記２００
０ ｋｇｆ ／ ｃ＋ａ ２に比べて１／２．同様に超
高圧水の噴出速度も１／２となり、加工開始点Ｐに作用
するエネルギーは１７８になるもので、加工開始点Ｐの
割れや被加工物ｌの裏側の欠けを口近することが可能に
なるものである。つまり、第３図のような欠陥を生じる
ことなく第１図の状態から第４図の状態を得ることがで
きる。
貫通した後はもはや被加工物１が割れることがないので
所望の加工圧力にまで超高圧水の圧力を昇圧し、目的の
加工線７の形状に沿フて噴流２を移動させながら加工を
行うものである。
所望の加工圧力にまで超高圧水の圧力を昇圧し、目的の
加工線７の形状に沿フて噴流２を移動させながら加工を
行うものである。
加工開始から貫通までの間、−挙に、前記例のように５
００ ｋｇｆ ／ ｃ＋ｎ ２の圧力を適用する場合と
、加工開始から貫通までの間徐々に昇圧して貫通時点で
所望の５００ ｉｆ／ ｃｍ ２の圧力となるように加
工を行う場合とがある。いずれの方法でもほぼ同様の効
果を得ることが可能である。すなわち、被加工物１の材
質２強度、厚さなどの条件並びに研磨材の粒度２種類、
使用量などとの関連で通訳的に適用されるものであり、
いずれも極めて有効に作用するものである。
００ ｋｇｆ ／ ｃ＋ｎ ２の圧力を適用する場合と
、加工開始から貫通までの間徐々に昇圧して貫通時点で
所望の５００ ｉｆ／ ｃｍ ２の圧力となるように加
工を行う場合とがある。いずれの方法でもほぼ同様の効
果を得ることが可能である。すなわち、被加工物１の材
質２強度、厚さなどの条件並びに研磨材の粒度２種類、
使用量などとの関連で通訳的に適用されるものであり、
いずれも極めて有効に作用するものである。
［発明の効果コ
以上において詳細に述べた通り本発明によれば、研摩材
混入超高圧水噴流を用いた脆性材料の加工で端部以外か
ら加工を開始する中抜きあるいはくり抜き加工において
、加工開始時は研摩材混入超高圧水噴流が被加工部材表
面から裏面に貫通するまでは研摩材混入超高圧水の圧力
を実際の加工時の圧力の５０％以下とし、前記噴流が被
加工部材表面から裏面に貫通した後に前記超高圧水の圧
力を実際の加工圧力に昇圧するようにしたため、ガラス
や類似の所謂脆性材料を割れや欠けを生じることなく中
抜きやくり抜き加工をすることを可能にしたもので、当
該工法の用途拡大と当該用途における加工製品の品質向
上９歩留り向上に寄与し得るものである。
混入超高圧水噴流を用いた脆性材料の加工で端部以外か
ら加工を開始する中抜きあるいはくり抜き加工において
、加工開始時は研摩材混入超高圧水噴流が被加工部材表
面から裏面に貫通するまでは研摩材混入超高圧水の圧力
を実際の加工時の圧力の５０％以下とし、前記噴流が被
加工部材表面から裏面に貫通した後に前記超高圧水の圧
力を実際の加工圧力に昇圧するようにしたため、ガラス
や類似の所謂脆性材料を割れや欠けを生じることなく中
抜きやくり抜き加工をすることを可能にしたもので、当
該工法の用途拡大と当該用途における加工製品の品質向
上９歩留り向上に寄与し得るものである。
第１図は本発明の実施状態を示す外観斜視図、第２図は
被加工物の加工開始点における縦断面図、第３図は従来
の加工法での被加工物の破壊情況の一例を示す図、第４
図は正常に加工が行われた状態を示す図である。 １：被加工物 ２：噴流 ３：ノズルヘッド ４：超高圧水給水管５：研磨材
供給管 ６：ノズル ７：加工線 Ｐ：加工開始点特許出願人 株
式会社スギノマシン 第１図
被加工物の加工開始点における縦断面図、第３図は従来
の加工法での被加工物の破壊情況の一例を示す図、第４
図は正常に加工が行われた状態を示す図である。 １：被加工物 ２：噴流 ３：ノズルヘッド ４：超高圧水給水管５：研磨材
供給管 ６：ノズル ７：加工線 Ｐ：加工開始点特許出願人 株
式会社スギノマシン 第１図
Claims (2)
- （１）研磨材混入超高圧水噴流を用いた脆性材料の加工
で端部以外から加工を開始する中抜きあるいはくり抜き
加工において、加工開始時は研摩材混入超高圧水噴流が
被加工部材表面から裏面に貫通するまでは研摩材混入超
高圧水の圧力を実際の加工時の圧力の５０％以下とし、
前記噴流が被加工部材表面から裏面に貫通した後に前記
超高圧水の圧力を実際の加工圧力に昇圧することを特徴
とする脆性材料加工方法。 - （２）研磨材混入超高圧水の圧力を実際の加工時の圧力
の５０％以下の所望圧力まで徐々に昇圧して行う特許請
求の範囲第１項に記載の加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17215486A JPS6328599A (ja) | 1986-07-22 | 1986-07-22 | 脆性材料加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17215486A JPS6328599A (ja) | 1986-07-22 | 1986-07-22 | 脆性材料加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6328599A true JPS6328599A (ja) | 1988-02-06 |
Family
ID=15936566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17215486A Pending JPS6328599A (ja) | 1986-07-22 | 1986-07-22 | 脆性材料加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6328599A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02172700A (ja) * | 1988-12-27 | 1990-07-04 | Sintokogio Ltd | コンクリート壁面の穴明け方法とその装置 |
| JP2008260084A (ja) * | 2007-04-11 | 2008-10-30 | Disco Abrasive Syst Ltd | ウォータジェット加工装置による孔加工方法 |
| JP2012157956A (ja) * | 2011-02-02 | 2012-08-23 | Sugino Machine Ltd | アブレシブウォータージェット加工機 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6191026A (ja) * | 1984-09-27 | 1986-05-09 | リビー‐オーウエンズ‐フオード・カンパニー | 強化板ガラスの切断方法 |
-
1986
- 1986-07-22 JP JP17215486A patent/JPS6328599A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6191026A (ja) * | 1984-09-27 | 1986-05-09 | リビー‐オーウエンズ‐フオード・カンパニー | 強化板ガラスの切断方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02172700A (ja) * | 1988-12-27 | 1990-07-04 | Sintokogio Ltd | コンクリート壁面の穴明け方法とその装置 |
| JP2008260084A (ja) * | 2007-04-11 | 2008-10-30 | Disco Abrasive Syst Ltd | ウォータジェット加工装置による孔加工方法 |
| JP2012157956A (ja) * | 2011-02-02 | 2012-08-23 | Sugino Machine Ltd | アブレシブウォータージェット加工機 |
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