JPH02292126A - ワークの表面加工方法及びその装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 上の　　　野 本発明は金属等ワークの表面加工に関するものであって
、特に高圧水を用いた研磨材の噴射加工手段と、電解研
磨手段とを複合することによって上記ワークの表面精度
を向上させ、かつ、加工速度を高めることができる表面
加工方法及びその装置に関するものである。

立米Ω鼓童 従来から金属等ワークの加工処理を行う手段として，高
圧水を用いて研磨材を金属表面に噴射する手段、及び電
解液中に遊離砥粒を混入して電解研磨加工を施す手段等
が知られている。上記研磨材の噴射手段とは、１０００
〜４　０　０　０　Ｋ　ｇ　ｆ　／ｃｉの超高圧水をノ
ズルから音速の３倍ものスピードで噴射して、この衝撃
エネルギーによって木材，プラスチック及び金属等の外
、不織布，ゴム，硝子，新素材その他従来の技術では加
工困難なワークの切断，洗浄，パリ取りを行うことを主
たる目的としている。また電解砥粒研磨加工手段とは、
硝酸ソーダ水溶液等の中性塩電解液中をワークと対向す
る回転電極に砥粒と供に供給し、ワークと電極間に直流
電圧を印加する方法であって、このような手段を用いる
ことによってワークとしての陽極側金属がイオン単位で
溶解され、かつ，電解液中に混入された遊離砥粒の作用
によって電解生成物を均一に除去することができて，金
属等ワーク表面に鏡面加工処理を施すことを主たる目釣
としている。

が　　しよ” しかしながら、このような従来の金属等ワークの加工処
理手段の中で、高圧水を用いて研磨材を金属表面に噴射
する方法は、研磨材の衝突によってワークの一部分を粉
砕処理しているため，該ワークの表面に微細な凹凸が生
じてしまい、鏡面加工処理をすることができないという
課題があった。

又、電解液中に遊離砥粒を混入して電解研磨加工を施す
方法によればワークの表面に鏡面研磨を施すことが可能
であるが、加工速度が遅く加工処理に長い時間を要する
という問題点があった。

そこで本発明はこのような従来の各種ワークの表面加工
処理手段が有している問題点を解消して、該ワークの表
面の鏡面加工が可能であるとともに、加工処理時間を短
縮することができる表面加工方法及びその装置を提供す
ることを目的とするものである。

るこ　の 本発明は上記目的を達成するために、作業テーブル内に
セットされた導電体で成るワークに、研磨材としての砥
粒を中性塩電解液に混合してスラリー状にした液体と高
圧水との混合液を噴射ノズルを用いて吹き付けることに
よって、該ワークに対して噴射加工を施す一方、同時に
前記ワークを陽極とし、噴射ノズルを陰極とする電解研
磨作用を施すことを特徴とするワークの表面加工方法と
、作業テーブル内にセットされた導電体で成るワークに
研磨材としての砥粒及び電解液とのスラリー状混合液を
高圧水とともに吹き付ける噴射するノズルを備えた噴射
加工手段と、前記ワークを陽極とし、噴射ノズルを陰極
として前記ワークに鏡面加工を施す電解研磨加工手段と
を具備して成るワークの表面加工装置の構成にしてある
。

止■ このようなワークの表面加工方法及びその装置によれば
、ワークを作業テーブル内にセットした後、研磨材とし
ての砥粒及び電解液とのスラリー状混合液が高圧水とと
もに噴射ノズルに送り込まれ、該噴射ノズルからワーク
に吹き付けられる．このような操作を行うことにより、
高圧水の圧力に基づく噴射加工及び砥粒の研磨作用に基
づいて、ワークの表面が機械的に研磨される。

一方、上記の動作と平行して、前記ワークを陽極とし、
噴射ノズルを陰極とするワークに対する電解研磨作用を
施すことによって、ワークの表面にある酸化物被膜層が
形成され電解研磨作用が低下する。これを高圧水の噴射
により除去することにより、活性な表面を露出させ電解
研磨作用の効果を上げることができる。即ち、高圧水の
圧力に基づく噴射加工手段及び砥粒の研磨手段と、電解
研磨加工手段とを複合することによって、両加工手段が
有している特徴をともに生かすことができて、鏡面加工
が可能であるとともに作業が迅速化されるという作用が
もたらされる。

１皇五 以下図面を参照して本発明にかかるワークの表面加工方
法及びその装置の一実施例を詳述する。

第１図に示した構成において、１は高圧水を発生させる
ための高圧ポンプ，２は高圧ホースであって、この高圧
ホース２はヘッド３に接続されている。４．４は一対の
架台であって、この架台４．４上に基台５が摺動可能に
配置されていて、この基台５に前記ヘッド３が貫通した
状態に固定されている。更にヘッド３の下端部には高王
水の噴射ノズル６が取付けられている。

７は作業テーブルであり、この作業テーブル７上に被加
工物であるワーク８がセットされている。

尚、後述するように上記ワーク８に対して電解研磨手段
を適用するため、該ワーク８は導電性を有する材料であ
ることが必要である。

更に、前記架台４の近傍部位にスラリータンク９が装備
されており、このスラリータンク９の上部には撹拌機１
０及びスラリーボンブ１１が配置されている。このスラ
リーボンブ１１から導出されたホース１２の他端部が前
記噴射ノズル６に連結されている。

上記のスラリータンク９の内方には、研磨材としての砥
粒を硝酸ソーダ水溶液等の中性塩電解液に混合してスラ
リー状にした液体が予め投入されている． 一方、上記作業テーブル７の下側には直流電源１３が配
備されていて、この直流電源１３から導出されたプラス
端子１４が前記ワーク８に接続されており、直流電源１
３から導出されたマイナス端子１５が前記噴射ノズル６
に接続されている。

このような構成によれば、ワーク８の表面処理を実施す
るに際し、該ワーク８を作業テーブル７内に図示の状態
にセクトした後，先ず高圧ボンプ１の駆動を開始すると
，得られた高圧水が高圧ホース２を経由してヘッド３に
送り込まれる．同時にスラリーボンプ１１の駆動を開始
すると，スラリータンク９の内方に投入されている研磨
材と電解液とのスラリー状混合液がホース１２を経由し
て噴射ノズル６に送り込まれ、この混合液が前記高圧水
とともに噴射ノズル６からワーク８に吹き付けられる。

尚、スラリータンク９の上部に配置された撹拌機１０を
作動することによって、スラリータンク９の内方に投入
された研磨材としての砥粒の沈澱が防止される． この時、噴射ノズル６が取付けられている基台５を架台
４．４上で摺動させることにより、該噴射ノズル６のワ
ーク８に対する吹付角度，吹付速度及び距離を予め設定
された条件に合わせることが出来る． このような操作を行うことにより、高圧水の圧力に基づ
く噴射加工及び砥粒の研磨作用に基づいて，ワーク８の
表面を機械的に研磨することが出来る。この噴射加工は
非接触加工であるため，ワーク８に対して刃物で加工す
るような発熱がなく，かつ，切断面のつぶれ，変形，歪
等が生じないという特徹”を有している。

一方、上記の動作と平行して直流電源１３を起動するこ
とによって、該直流電源１３から導出されたプラス端子
１４が接続されたワーク８を陽極とし、直流電源１３か
ら導出されたマイナス端子１５が接続された噴射ノズル
６を陰極とするワーク８に対する電解研磨作用が引き起
こされる。即ち陽極であるワーク８０表面にある凹凸部
が化学的に平滑化されて、金属本来の光沢が与えられる
。

この時にワーク８表面に形成される微細な凹凸の内、凸
部では電流が集中して陽極の−溶解が促進され、又、凹
部では電流が流れにくくなって金属の溶解速度が遅くな
る。従って全体としてワーク８表面の鏡面化が促進され
る。上記電解研磨は極めて短時間で実施される． 即ち、このような電解研磨とは通常のメッキ操作の逆の
操作であり、この方法を用いることによってワーク８の
表面の溶解が促進され、鏡面処理を実施することが可能
になる。即ち電解研磨を行うことによってワーク８表面
の光沢が増す。

次に上記噴射加工と電解研磨加工との併用に伴う理論的
根拠を説明する。

今Ｈｅｒｔｘｏ式より、平面状の試料に研磨材の砥粒が
衝突する時の最大衝撃力Ｐｍは で求められる．ここで ν二砥粒の速度 ｍｌ：砥粒の重さ Ｒ１：砥粒尖端半径 Ｗｋ一−Ｌ−！！Ｌ：砥粒のボアソン比ＥＩ （縦弾性係数） １　　重 ｔｋ，ｗａ　−”Ｌ−　：試料のボアソン比Ｅ， （縦弾性係数） また衝撃によって破砕の主原因となる接触円上の最大引
張り応力σは 一方高速流体が完全剛体の表面に衝突する時の衝撃応力
は ｐ＝ｐｃｖ　　　　　　　　　　・・・・・・（３）こ
こで　　　　　　　Ｐ：液体の密度 Ｃ：液体中の音速 ■＝液体の速度 となる． 一方、研磨材を高速流体に混合した噴射加工は、上記（
２）（３）式の相乗効果によりワーク８の表面が削り取
られるものと考えることができる。またワーク８の表面
粗さは使用する砥粒の粒径によって影響される． 次に電解研磨について述べると、前記したようにワーク
８側をプラス．ノズル側の電極をマイナスとして直流を
印加した際に、ワーク８側が表面から溶解され、その溶
出量Ｗはファラデーの法則により Ｗ＝ｑ　ｋ　Ｉ　　ｔ−　　（４） ここで　　　　　　η：電流効率 ｋ：陽極材料の電気化学当量 ■＝電流 ｔ：加工時間 で表わされる。

ここでηは理論溶解量ｋＩｔと実際の溶解量Ｗとの比で
あり、電流密度が大きくなる程電流効率ηは高くなる。

しかし加工時間ｔとの関係によればワーク８への通電開
始直後から上記効率は逆に落ちる。これは陽極であるワ
ーク８の表面に電解生成物が付着するためであると考え
られる。

そこで本発明で開示したように砥粒の噴射加工を併用す
ることによって、上記電解生成物が除去され、ワーク８
上に常に新しい表面が現出して上記電解研磨の効率が高
く維持され、加工速度が向上する。また上記電解研磨手
段は、ワーク８表面に発生した凹凸部の中で凸部を優先
的に溶解するため，噴射加工時の砥粒による表面凹凸部
が平坦化されて鏡面化が促進される。

以上説明したように、本発明は高圧水の圧力に基づく噴
射加工及び砥粒の研磨作用と、電解研磨作用とを複合す
ることによって、同加工手段が存している特徴を有効に
利用することができることが特徴となっている． ｌ■立立米 以上詳細に説明した如く、本発明にかかるワークの表面
加工方法及びその装置によれば、作業テーブル内にセッ
トされた導電体で成るワークに、研磨材としての砥粒を
中性塩電解液に混合してスラリー状にした液体と高圧水
との混合液を噴射ノズルを用いて吹き付けることによっ
て、該ワークに対して噴射加工を施す一方、同時に前記
ワークを陽極とし、噴射ノズルを陰極とする電解研磨作
用を施すことを特徴とするワークの表面加工方法を、作
業テーブル内にセットされた導電体で成るワークに研磨
材としての砥粒及び電解液とのスラリー状混合液を高圧
水とともに吹き付ける噴射するノズルを備えた噴射加工
手段と，前記ワークを陽極とし、噴射ノズルを陰極とし
て前記ワークに鏡面加工を施す電解研磨加工手段とを具
備して成る構成にしたので、以下に記す作用効果がもた
らされる．即ちワークを作業テーブル内にセットした後
、研磨材としての砥粒及び電解液とのスラリー状混合液
が高圧水とともに噴射ノズルに送り込まれ、該噴射ノズ
ルからワークに吹き付けられる、高圧水の圧力に基づく
噴射加工及び砥粒の研磨作用に基づいて、ワークの表面
が機械的に研磨することが可能である。同時に上記の動
作と平行して前記ワークを陽極とし、噴射ノズルを陰極
とするワークに対する電解研磨作用を施すことによって
、ワークの表面の凹凸部の凸部が優先的に溶解されてワ
ーク表面の鏡面化を促進することが出来る。

上記の作用は極めて迅速に行うことが可能である。

従って本発明によれば、高圧水の圧力に基づく噴射加工
手段及び砥粒の研磨作用と、電解研磨加工手段とを複合
することが出来て、両加工手段が有している特徴がとも
に生かされ、かつ、有効に利用されるという大きな効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるワークの表面加工方法を適用し
た装置の一例を示す概要図である。 １・・・高圧ポンプ ３・・・ヘッド ５・・・基台 ７・・・作業テーブル ９・・・スラリータンク １１・・・スラリーポンプ １３・・・直流電源 ２・・・高圧ホース ４・・・架台 ６・・・噴射ノズル ８・・・ワーク １０・・・撹拌機 １２・・・スラリーホース

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）作業テーブル内にセットされた導電体で成るワー
   クに、研磨材としての砥粒を中性塩電解液に混合してス
   ラリー状にした液体と高圧水との混合液を噴射ノズルを
   用いて吹き付けることによって、該ワークに対して噴射
   加工を施す一方、同時に前記ワークを陽極とし、噴射ノ
   ズルを陰極とする電解研磨作用を施すことを特徴とする
   ワークの表面加工方法。
2. （２）作業テーブル内にセットされた導電体で成るワー
   クに、研磨材としての砥粒及び電解液とのスラリー状混
   合液を高圧水とともに吹き付ける噴射するノズルを備え
   た噴射加工手段と、前記ワークを陽極とし、噴射ノズル
   を陰極として前記ワークに鏡面加工を施す電解研磨加工
   手段とを具備して成ることを特徴とするワークの表面加
   工装置。