孔表面加工処理方法
【課題】被加工体に設けた孔に効率的に表面加工処理を施すことができる孔表面加工処理方法を提供しようとするものである。
【解決手段】被加工体３に穿設された主孔３１の内部に、所定の水圧を有する噴射水流２を噴出して主孔３１の内側面３１１を加工処理する方法。噴射水流２は、高圧水流２１と高圧水流２１を取り囲む低圧水流２２とからなる二層の噴射水流２であり、キャビテーション気泡２３を含む。主孔３１の内部に、高圧水流２１を反射する反射面６１を有する流れ制御治具６を配置しておく。流れ制御治具６と主孔３１の内側面３１１との間のクリアランスを４００μｍ以下とする。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を主孔３１の内側面３１１に当てる。
【解決手段】被加工体３に穿設された主孔３１の内部に、所定の水圧を有する噴射水流２を噴出して主孔３１の内側面３１１を加工処理する方法。噴射水流２は、高圧水流２１と高圧水流２１を取り囲む低圧水流２２とからなる二層の噴射水流２であり、キャビテーション気泡２３を含む。主孔３１の内部に、高圧水流２１を反射する反射面６１を有する流れ制御治具６を配置しておく。流れ制御治具６と主孔３１の内側面３１１との間のクリアランスを４００μｍ以下とする。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を主孔３１の内側面３１１に当てる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属部材等の被加工体に設けられた孔の内側面に、キャビテーション気泡を含む高圧水流を当てて、被加工体の孔表面への圧縮応力付与、洗浄等を行う、孔表面加工処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属部材へ圧縮応力を付与したり、金属部材の加工部分に生じるバリを除去したり、金属部材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部材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部材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、金属部材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。
【０００３】
このような金属部材の表面加工方法のひとつとして、水中において行われる管内面のピーニング施工技術が開示されている（特許文献１）。この技術においては、水中において管内面へノズルと円錐抵抗体を挿入して、その円錐抵抗体が流路を小さくすることによって圧力上昇させ、発生したキャビテーション気泡をその抵抗体と管内面との間で崩壊させてピーニングを行っている。
【０００４】
しかしながら、上記工法では液中にてキャビテーション気泡を発生させるため高圧水に伴う流れを円錐抵抗体後部へ流す必要がある。つまり、管内面と円錐抵抗体との間に、例えば１．５ｍｍ以上という充分な大きさのクリアランスが必要である。そのため、上記クリアランスから抵抗体後方へキャビテーションが流れてしまい、効率的なピーニングを行うことが困難となる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−７６４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、被加工体に設けた孔の内側面に効率的に表面加工処理を施すことができる孔表面加工処理方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、被加工体に穿設された孔の内部に、所定の水圧を有する噴射水流を噴出して上記孔の内側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、
上記孔の内部に、上記高圧水流を反射する反射面を有する流れ制御治具を配置しておき、
上記流れ制御治具と上記孔の内側面との間のクリアランスを４００μｍ以下として、
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の内側面に当てることを特徴とする孔表面加工処理方法にある（請求項１）。
【０００８】
次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記孔表面加工処理方法においては、高圧水流を噴出させると共にその周りを取り囲むように低圧水流を噴出させることによって発生させたキャビテーション気泡を含む噴射水流が、上記流れ制御治具の反射面において反射する。
【０００９】
そして、上記流れ制御冶具と、被加工体の孔の内側面とのクリアランスを４００μｍ以下とすることにより、キャビテーション気泡が流れ制御冶具の後方へ流出することを防止することができる。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、被加工体の孔の内側面に充分な大きさの圧縮応力を付与することができる。即ち、孔の内側面に効率的に圧縮応力を付与することができる。
また、孔表面にバリが生じていればこのバリを効率的に除去することができ、汚れが付着していればこの汚れを効率的に洗浄することができる。
【００１０】
以上のごとく、本発明によれば、被加工体に設けた孔の内側面に効率的に表面加工処理を施すことができる孔表面加工処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明（請求項１）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、上記孔表面加工処理方法は、例えば、孔の内側面に圧縮応力を付与（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。
【００１２】
また、上記被加工体は、上記孔に交差するように該孔の内側面に開口した交差孔を設けてなり、上記流れ制御治具の上記反射面は、上記孔の軸方向に対し所定の角度を有するように傾斜してなり、上記噴射水流を上記流れ制御冶具の反射面を介して上記交差孔へ向けて反射させ、上記孔と上記交差孔との交差角部及び／又は上記交差孔の内側面に上記キャビテーション気泡を含む上記噴射水流を当てることができる（請求項２）。
この場合には、上記噴射水流を上記交差孔に効率的に導くと共に、交差角部や交差孔の内側面において、効率的にキャビテーション気泡を崩壊させることができる。それ故、交差角部や交差孔の内側面に対し、効率的に孔表面加工処理を行うことができる。
【００１３】
また、上記交差孔は、上記交差角部とは反対側において上記被加工体の表面に開口した開口部を有し、該開口部から流出する上記噴射水流の流量を制御する流量制御手段により上記開口部からの上記噴射水流の流出量を調整することが好ましい（請求項３）。
この場合には、交差孔に流入する噴射水流の流量を調整することが可能となり、交差孔の表面加工処理を行うのに最適な状態で、キャビテーション気泡を交差孔において崩壊させることが可能となる。
【００１４】
また、上記交差孔は、上記交差角部とは反対側において上記被加工体の表面に開口した開口部を有し、該開口部には該開口部を閉塞する閉塞手段を配置することもできる（請求項４）。
この場合には、上記交差孔の内部およびその付近において、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、上記交差孔に導かれたキャビテーション気泡が、上記交差角部や交差孔の内側面付近において充分に崩壊し、交差孔の表面加工処理を効率的に行うことができる。
【００１５】
また、上記高圧水流を噴出する第１噴出口と、該第１噴出口を取り囲み上記低圧水流を噴出する第２噴出口とを有する二層ノズルを、水中に配置し、該二層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５）。
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、即ち上記二層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、被加工体と二層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孔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孔表面加工処理を行うことができる。
【００１６】
また、上記高圧水流を噴出する第１噴出口と該第１噴出口を取り囲み、上記低圧水流を噴出する第２噴出口とを有する二層ノズルから、上記噴射水流を噴出し、上記第１噴射口は、該第１噴射口のノズル先端を上記孔の内部に挿入した状態で上記高圧水流を噴出することもできる（請求項６）。
この場合には、孔の内部に配置した流れ制御治具の反射面に対して、高圧水流の圧力を低下させることなく、照射し反射させることができる。そのため、効率的な孔表面加工処理を行うことができる。
【実施例】
【００１７】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる金属孔表面加工処理方法につき、図１〜図３を用いて説明する。
本例の孔表面加工処理方法は、図１、図２に示すごとく、被加工体３の表面に開口した主孔３１の内側面３１１に対して、表面加工処理を行う方法である。
【００１８】
即ち、まず、上記主孔３１の内部に、該主孔３１の軸Ｚ方向に対して９０°の角度をもった反射面６１を有する流れ制御治具６を配置しておく。そして、キャビテーション気泡２３を含む噴射水流２を、主孔３１に導入すると共に流れ制御治具６の反射面６１を介して反射させる。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。
また、流れ制御冶具６は、例えばＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４、樹脂、ＳＣＭ等からなる。
図２に示すごとく、流れ制御治具６と主孔３１の内側面３１１との間のクリアランスｃは、４００μｍ以下である。なお、本例においては、クリアランスｃは５μｍとした。
【００１９】
上記被加工体３は、アルミニウムからなり、上記主孔３１を穴明け加工してなる。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。
主孔３１は、内径９ｍｍの円筒形状を有し、一方の開口部３１２は被加工体３の表面に直接開口し、他方の開口部３１３は凹部３１４を介して被加工体３の表面に開口している。
【００２０】
また、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。
即ち、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とを有する二層ノズル１を水中に配置する。
【００２１】
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、気中に配置した被加工体３の主孔３１に導入すると共に上記流れ制御治具６の反射面６１へ向けて噴射する。
【００２２】
上記二層ノズル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。
【００２３】
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。
【００２４】
上記二層ノズル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。
【００２５】
また、上記二層ノズル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、二層ノズル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、二層ノズル１を配置している。
【００２６】
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、すなわち二層ノズル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と二層ノズル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孔表面加工処理を行うことができる。
【００２７】
その結果、狭い空間において、被加工体３の孔表面加工処理を行うことが可能となる。また、二層ノズル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の主孔３１の内側面３１１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孔表面加工処理を行うことができる。
また、二層ノズル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が流れ制御治具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の孔表面加工処理を充分に行うことができる。
【００２８】
また、図３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、二層ノズル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、二層ノズル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。
【００２９】
次に、本例の作用効果につき説明する。
上記孔表面加工処理方法においては、高圧水流２１を噴出させると共にその周りを取り囲むように低圧水流２２を噴出させることによって発生させたキャビテーション気泡２３を含む噴射水流２が、上記流れ制御治具６の反射面６１において反射する。
【００３０】
そして、上記流れ制御冶具６と、被加工体３の主孔３１の内側面３１１とのクリアランスｃ（図２）を４００μｍ以下とすることにより、キャビテーション気泡２３が流れ制御冶具６の後方へ流出することを防止することができる。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の主孔３１の内側面に充分な大きさの圧縮応力を付与することができる。即ち、主孔３１の内側面３１１に効率的に圧縮応力を付与することができる。
また、孔表面にバリが生じていればこのバリを効率的に除去することができ、汚れが付着していればこの汚れを効率的に洗浄することができる。
【００３１】
以上のごとく、本例によれば、被加工体に設けた孔の内側面に効率的に表面加工処理を施すことができる孔表面加工処理方法を提供することができる。
【００３２】
（実施例２）
本例は、図４、５に示すごとく、被加工体３の表面に開口した主孔３１に交差するように該主孔３１の内側面３１１に開口した交差孔３２に対して表面加工処理を行う方法である。以下、記述しない構成については、実施例１の構成と同様である。
即ち、まず、上記主孔３１の内部に、該主孔３１の軸Ｚ方向に対して９０〜３０°の角度θをもって上記交差孔３２側へ傾斜した反射面６１を有する流れ制御治具６を配置しておく。なお、本例においては、上記角度θは６０°とした。
【００３３】
そして、キャビテーション気泡２３を含む噴射水流２を、被加工体３における主孔３１に導入すると共に流れ制御治具６の反射面６１を介して交差孔３２へ向けて反射させ、主孔３１と交差孔３２との間の交差角部３３及び交差孔３２の内側面３２１に当てる。
流れ制御治具６は、反射面６１の中心６１１が交差孔３２の中心３２９に対して１．２〜２．０ｍｍ上方（主孔３１の軸Ｚ方向の上方）となるように配置する。
【００３４】
また、図４、図５に示すごとく、交差孔３２は、交差角部３３とは反対側において被加工体３の表面に開口した開口部３２２を有し、噴射水流２を交差孔３２に当てる。その際、開口部３２２に流量制御手段としてのリーク制御治具６０を配置することにより、交差孔３２の開口部３２２からの水流のリークを制御する。
上記流れ制御治具６及び上記リーク制御治具６０は、ＳＵＳ、樹脂、ＳＣＭ等からなる。
上記被加工体３は、アルミニウムからなり、上記主孔３１及び交差孔３２を穴明け加工してなる。この穴明け加工により、特に交差孔３２の交差角部３３にバリが生ずることがある。このバリは、本発明の孔表面加工処理方法により除去される。
【００３５】
このような構成により、所定の角度で傾斜した反射面６１に照射された噴射水流２は、交差孔３２へ向けて反射され、主孔３１と交差孔３２との間の交差角部３３及び交差孔３２の内側面３２１および内側面３１１に当たる。このとき、交差孔３２に流入した噴射水流２は、リーク制御冶具６０により開口部３２２から流出する噴射水流２の流量が調整される。これにより、交差孔３２内における噴射水流２の流速が適度に制御され、所望のキャビテーション気泡２３の崩壊を生じさせることが可能となり、交差孔３２に対し、適度な表面処理加工を施すことが可能となる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００３６】
また、上記リーク制御治具６０の代わりに、上記交差孔３２の開口部３２２の全体を閉塞する閉塞治具を配置することもできる。
この場合には、上記交差孔３２の内部およびその付近において、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、上記交差孔３２に導かれたキャビテーション気泡２３が、上記交差角部３３や交差孔３２の内側面３２１付近において充分に崩壊し、交差孔３２の孔表面加工処理を効率的に行うことができる。
【００３７】
（実施例３）
本例は、図６に示すように、主孔３１が細長く、加工部位３１５が主孔開口部３１３から大きく離れている場合の孔表面加工処理方法に関する。
本例においては、高圧水ノズル１３１の外径を主孔３１の内径よりも小さい径とすると共に、高圧水ノズル１３１の先端１４１を低圧水ノズル１３２の先端１４２よりも突出させている。そして、その高圧水ノズル１３１の先端１４１が加工部位３１５、すなわち流れ制御冶具６の反射面６１の近傍まで延設される構成としている。
その他は、実施例１と同様である。
【００３８】
このような構成とすることにより、高圧水ノズル１３１から噴出する高圧水流２１の圧力を低下させることなく反射面６１に照射すると共に反射させ、効率のよい孔表面加工処理を実現することが可能となる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００３９】
（実施例４）
本例は、図７に示すごとく、交差孔３２を有する被加工体の加工方法において、実施例２におけるリーク制御治具６０（図４、図５参照）を取り除いた例である。
その他は、実施例２と同様である。
本例のように、リーク制御治具６０が配設されず、開口部３２２が開放されている場合には、交差孔３２に導かれた噴射水流２は開口部３２２から外部へ流れていく。この場合においても、一定のキャビテーション気泡２３を発生させ、交差孔３２の内側面３２１や交差角部３３の表面加工を行うことは可能である。
その他、実施例２と同様の作用効果を有する。
【００４０】
なお、上記実施例１〜４において、被加工体３又は被加工体３を保持する保持治具に、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を配設することもできる（図示略）。そして、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。
【００４１】
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、孔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。
なお、上記衝撃センサとしては、圧電フィルムセンサを用いることができる。
この場合には、被加工体３に適切な孔表面加工処理を容易かつ効率的に行うことができる。
【００４２】
（比較例）
本例は、図８に示すごとく、流れ制御治具６の反射面６１と主孔３１の軸Ｚ方向とのなす角度θを４５°とすると共に、流れ制御治具６と主孔３１の内側面３１１とのクリアランスｃを１．５ｍｍとした例である。
その他は、実施例１と同様である。
【００４３】
本例の場合には、実施例２に比べて、交差角部３３におけるバリを充分に除去することが困難となる。また、交差孔３２の内側面３２１に対する圧縮応力の付与や洗浄の効果が低下する。
これは、クリアランスｃが１．５ｍｍとなり、４００μｍ以下という適切なクリアランスの範囲を超えることにより、キャビテーション気泡２３を効率的に交差孔３２に導くことが困難となり、交差角部３３や交差孔３２の内側面３２１において、効率的にキャビテーション気泡２３を崩壊させることが困難となる。即ち、上記クリアランス範囲を外れることにより、交差孔３２付近において、流速の低い、いわゆる淀み領域が形成され難くなるため、キャビテーション気泡２３が後方へ流出してしまいキャビテーション気泡２３が崩壊し難くなる。これにより、効率的に交差孔３２の孔表面加工処理を行うことが困難となる。
【００４４】
（実験例１）
本例は、上記実施例において示した孔表面加工処理方法を用いた場合の加工処理効率を評価した例である。
高圧水２１０の圧力を３０ＭＰａ、低圧水２２０の圧力を０．０６ＭＰａとして、連続６０秒間被加工体３に対して噴射水流２を当てた。また、本発明の方法においては、ノズル先端１４と水面４２１との距離ｄを２ｍｍ、ノズル先端１４と流れ制御治具６の反射面６１との距離を５０ｍｍとした。
また、交差孔３２の内側面３２１には、塗料を塗布しておいた。
【００４５】
そして、実施例２、４、及び比較例の方法によって加工処理を施した後において、交差角部３３における壊食状態、交差孔３２の内側面３２１における塗料の剥離状態を確認した。
この壊食状態及び剥離状態を、加工処理能力として評価した。即ち、壊食量や剥離量が大きいほど、キャビテーション気泡２３を含む噴射水流２による加工エネルギーが高く、加工処理能力が高いといえる。
試験の結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
表１から分かるように、実施例２の場合には、交差角部３３の壊食も、交差孔３２の塗料の剥離も起こり、充分な加工処理能力がある。
また、実施例４の場合には、交差角部３３の壊食は起こるが、交差孔３２への加工処理能力は不充分である。
また、比較例の場合には、交差角部３３の壊食も、交差孔３２の塗料の剥離も起こらず、実施例２に対して加工処理能力に劣る。
以上により、本発明、特に実施例２の方法によれば、交差孔３２に効率的に孔表面加工処理を施すことができることが分かる。
【００４８】
（実験例２）
本例においては、図８に示すごとく、流れ制御治具６と被加工体３の主孔３１の内側面３１１との間のクリアランスｃの大きさと、壊食量との関係を調べた。
即ち、実施例１に示す孔表面加工処理方法において、高圧水２１０の圧力を３０ＭＰａ、低圧水２２０の圧力を０．０６ＭＰａとして、連続６０秒間被加工体３の主孔３１の内側面３１１に対して噴射水流２を、流れ制御治具６を介して当てた。また、ノズル先端１４と水面４２１との距離ｄを２ｍｍ、ノズル先端１４と流れ制御治具６の反射面６１との距離を５０ｍｍとした。
【００４９】
そして、流れ制御治具６の外径を種々変化させることにより上記クリアランスｃを種々変化させて、上記の孔表面加工処理を行い、それぞれの場合の壊食量を測定した。
測定結果を図８に示す。
同図より分かるように、クリアランスｃが小さくなるほど、壊食量が大きくなる。
【００５０】
そして、クリアランスｃが４００μｍ以下であると、壊食量が５ｍｇ以上となり、実質的な圧縮応力の付与、汚れの付着洗浄、バリ取り除去が可能となる。また、上記クリアランスｃが４００μｍを超えて大きくなると、上記噴射水流２を効率的に主孔３１に導くことが困難となるおそれがある。そして、上記クリアランスｃが１．５ｍｍとなると、壊食量が２ｍｇ未満となり、孔表面加工処理を充分に行うことが困難となるおそれがある。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施例１における、孔表面加工処理方法を示す断面説明図。
【図２】実施例１における、流れ制御治具を配置した被加工体の断面説明図。
【図３】実施例１における、噴射水流を発生させるための装置を示す全体説明図。
【図４】実施例２における、孔表面加工処理方法を示す断面説明図。
【図５】実施例２における、流れ制御冶具を配置した被加工体の断面説明図。
【図６】実施例３における、孔表面加工処理方法を示す断面説明図。
【図７】実施例４における、流れ制御治具を配置した被加工体の断面説明図。
【図８】比較例における、流れ制御治具を配置した被加工体の断面説明図。
【図９】実験例２における、クリアランスと壊食量との関係を示す線図。
【符号の説明】
【００５２】
１ 二層ノズル
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 被加工体
３１ 主孔
３１１ 内側面
３２ 交差孔
３２１ 内側面
３３ 交差角部
６ 流れ制御治具
６０ リーク制御治具
６１ 反射面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属部材等の被加工体に設けられた孔の内側面に、キャビテーション気泡を含む高圧水流を当てて、被加工体の孔表面への圧縮応力付与、洗浄等を行う、孔表面加工処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属部材へ圧縮応力を付与したり、金属部材の加工部分に生じるバリを除去したり、金属部材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部材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部材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、金属部材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。
【０００３】
このような金属部材の表面加工方法のひとつとして、水中において行われる管内面のピーニング施工技術が開示されている（特許文献１）。この技術においては、水中において管内面へノズルと円錐抵抗体を挿入して、その円錐抵抗体が流路を小さくすることによって圧力上昇させ、発生したキャビテーション気泡をその抵抗体と管内面との間で崩壊させてピーニングを行っている。
【０００４】
しかしながら、上記工法では液中にてキャビテーション気泡を発生させるため高圧水に伴う流れを円錐抵抗体後部へ流す必要がある。つまり、管内面と円錐抵抗体との間に、例えば１．５ｍｍ以上という充分な大きさのクリアランスが必要である。そのため、上記クリアランスから抵抗体後方へキャビテーションが流れてしまい、効率的なピーニングを行うことが困難となる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−７６４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、被加工体に設けた孔の内側面に効率的に表面加工処理を施すことができる孔表面加工処理方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、被加工体に穿設された孔の内部に、所定の水圧を有する噴射水流を噴出して上記孔の内側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、
上記孔の内部に、上記高圧水流を反射する反射面を有する流れ制御治具を配置しておき、
上記流れ制御治具と上記孔の内側面との間のクリアランスを４００μｍ以下として、
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の内側面に当てることを特徴とする孔表面加工処理方法にある（請求項１）。
【０００８】
次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記孔表面加工処理方法においては、高圧水流を噴出させると共にその周りを取り囲むように低圧水流を噴出させることによって発生させたキャビテーション気泡を含む噴射水流が、上記流れ制御治具の反射面において反射する。
【０００９】
そして、上記流れ制御冶具と、被加工体の孔の内側面とのクリアランスを４００μｍ以下とすることにより、キャビテーション気泡が流れ制御冶具の後方へ流出することを防止することができる。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、被加工体の孔の内側面に充分な大きさの圧縮応力を付与することができる。即ち、孔の内側面に効率的に圧縮応力を付与することができる。
また、孔表面にバリが生じていればこのバリを効率的に除去することができ、汚れが付着していればこの汚れを効率的に洗浄することができる。
【００１０】
以上のごとく、本発明によれば、被加工体に設けた孔の内側面に効率的に表面加工処理を施すことができる孔表面加工処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明（請求項１）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、上記孔表面加工処理方法は、例えば、孔の内側面に圧縮応力を付与（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。
【００１２】
また、上記被加工体は、上記孔に交差するように該孔の内側面に開口した交差孔を設けてなり、上記流れ制御治具の上記反射面は、上記孔の軸方向に対し所定の角度を有するように傾斜してなり、上記噴射水流を上記流れ制御冶具の反射面を介して上記交差孔へ向けて反射させ、上記孔と上記交差孔との交差角部及び／又は上記交差孔の内側面に上記キャビテーション気泡を含む上記噴射水流を当てることができる（請求項２）。
この場合には、上記噴射水流を上記交差孔に効率的に導くと共に、交差角部や交差孔の内側面において、効率的にキャビテーション気泡を崩壊させることができる。それ故、交差角部や交差孔の内側面に対し、効率的に孔表面加工処理を行うことができる。
【００１３】
また、上記交差孔は、上記交差角部とは反対側において上記被加工体の表面に開口した開口部を有し、該開口部から流出する上記噴射水流の流量を制御する流量制御手段により上記開口部からの上記噴射水流の流出量を調整することが好ましい（請求項３）。
この場合には、交差孔に流入する噴射水流の流量を調整することが可能となり、交差孔の表面加工処理を行うのに最適な状態で、キャビテーション気泡を交差孔において崩壊させることが可能となる。
【００１４】
また、上記交差孔は、上記交差角部とは反対側において上記被加工体の表面に開口した開口部を有し、該開口部には該開口部を閉塞する閉塞手段を配置することもできる（請求項４）。
この場合には、上記交差孔の内部およびその付近において、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、上記交差孔に導かれたキャビテーション気泡が、上記交差角部や交差孔の内側面付近において充分に崩壊し、交差孔の表面加工処理を効率的に行うことができる。
【００１５】
また、上記高圧水流を噴出する第１噴出口と、該第１噴出口を取り囲み上記低圧水流を噴出する第２噴出口とを有する二層ノズルを、水中に配置し、該二層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５）。
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、即ち上記二層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、被加工体と二層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孔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孔表面加工処理を行うことができる。
【００１６】
また、上記高圧水流を噴出する第１噴出口と該第１噴出口を取り囲み、上記低圧水流を噴出する第２噴出口とを有する二層ノズルから、上記噴射水流を噴出し、上記第１噴射口は、該第１噴射口のノズル先端を上記孔の内部に挿入した状態で上記高圧水流を噴出することもできる（請求項６）。
この場合には、孔の内部に配置した流れ制御治具の反射面に対して、高圧水流の圧力を低下させることなく、照射し反射させることができる。そのため、効率的な孔表面加工処理を行うことができる。
【実施例】
【００１７】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる金属孔表面加工処理方法につき、図１〜図３を用いて説明する。
本例の孔表面加工処理方法は、図１、図２に示すごとく、被加工体３の表面に開口した主孔３１の内側面３１１に対して、表面加工処理を行う方法である。
【００１８】
即ち、まず、上記主孔３１の内部に、該主孔３１の軸Ｚ方向に対して９０°の角度をもった反射面６１を有する流れ制御治具６を配置しておく。そして、キャビテーション気泡２３を含む噴射水流２を、主孔３１に導入すると共に流れ制御治具６の反射面６１を介して反射させる。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。
また、流れ制御冶具６は、例えばＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４、樹脂、ＳＣＭ等からなる。
図２に示すごとく、流れ制御治具６と主孔３１の内側面３１１との間のクリアランスｃは、４００μｍ以下である。なお、本例においては、クリアランスｃは５μｍとした。
【００１９】
上記被加工体３は、アルミニウムからなり、上記主孔３１を穴明け加工してなる。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。
主孔３１は、内径９ｍｍの円筒形状を有し、一方の開口部３１２は被加工体３の表面に直接開口し、他方の開口部３１３は凹部３１４を介して被加工体３の表面に開口している。
【００２０】
また、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。
即ち、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とを有する二層ノズル１を水中に配置する。
【００２１】
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、気中に配置した被加工体３の主孔３１に導入すると共に上記流れ制御治具６の反射面６１へ向けて噴射する。
【００２２】
上記二層ノズル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。
【００２３】
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。
【００２４】
上記二層ノズル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。
【００２５】
また、上記二層ノズル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、二層ノズル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、二層ノズル１を配置している。
【００２６】
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、すなわち二層ノズル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と二層ノズル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孔表面加工処理を行うことができる。
【００２７】
その結果、狭い空間において、被加工体３の孔表面加工処理を行うことが可能となる。また、二層ノズル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の主孔３１の内側面３１１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孔表面加工処理を行うことができる。
また、二層ノズル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が流れ制御治具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の孔表面加工処理を充分に行うことができる。
【００２８】
また、図３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、二層ノズル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、二層ノズル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。
【００２９】
次に、本例の作用効果につき説明する。
上記孔表面加工処理方法においては、高圧水流２１を噴出させると共にその周りを取り囲むように低圧水流２２を噴出させることによって発生させたキャビテーション気泡２３を含む噴射水流２が、上記流れ制御治具６の反射面６１において反射する。
【００３０】
そして、上記流れ制御冶具６と、被加工体３の主孔３１の内側面３１１とのクリアランスｃ（図２）を４００μｍ以下とすることにより、キャビテーション気泡２３が流れ制御冶具６の後方へ流出することを防止することができる。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の主孔３１の内側面に充分な大きさの圧縮応力を付与することができる。即ち、主孔３１の内側面３１１に効率的に圧縮応力を付与することができる。
また、孔表面にバリが生じていればこのバリを効率的に除去することができ、汚れが付着していればこの汚れを効率的に洗浄することができる。
【００３１】
以上のごとく、本例によれば、被加工体に設けた孔の内側面に効率的に表面加工処理を施すことができる孔表面加工処理方法を提供することができる。
【００３２】
（実施例２）
本例は、図４、５に示すごとく、被加工体３の表面に開口した主孔３１に交差するように該主孔３１の内側面３１１に開口した交差孔３２に対して表面加工処理を行う方法である。以下、記述しない構成については、実施例１の構成と同様である。
即ち、まず、上記主孔３１の内部に、該主孔３１の軸Ｚ方向に対して９０〜３０°の角度θをもって上記交差孔３２側へ傾斜した反射面６１を有する流れ制御治具６を配置しておく。なお、本例においては、上記角度θは６０°とした。
【００３３】
そして、キャビテーション気泡２３を含む噴射水流２を、被加工体３における主孔３１に導入すると共に流れ制御治具６の反射面６１を介して交差孔３２へ向けて反射させ、主孔３１と交差孔３２との間の交差角部３３及び交差孔３２の内側面３２１に当てる。
流れ制御治具６は、反射面６１の中心６１１が交差孔３２の中心３２９に対して１．２〜２．０ｍｍ上方（主孔３１の軸Ｚ方向の上方）となるように配置する。
【００３４】
また、図４、図５に示すごとく、交差孔３２は、交差角部３３とは反対側において被加工体３の表面に開口した開口部３２２を有し、噴射水流２を交差孔３２に当てる。その際、開口部３２２に流量制御手段としてのリーク制御治具６０を配置することにより、交差孔３２の開口部３２２からの水流のリークを制御する。
上記流れ制御治具６及び上記リーク制御治具６０は、ＳＵＳ、樹脂、ＳＣＭ等からなる。
上記被加工体３は、アルミニウムからなり、上記主孔３１及び交差孔３２を穴明け加工してなる。この穴明け加工により、特に交差孔３２の交差角部３３にバリが生ずることがある。このバリは、本発明の孔表面加工処理方法により除去される。
【００３５】
このような構成により、所定の角度で傾斜した反射面６１に照射された噴射水流２は、交差孔３２へ向けて反射され、主孔３１と交差孔３２との間の交差角部３３及び交差孔３２の内側面３２１および内側面３１１に当たる。このとき、交差孔３２に流入した噴射水流２は、リーク制御冶具６０により開口部３２２から流出する噴射水流２の流量が調整される。これにより、交差孔３２内における噴射水流２の流速が適度に制御され、所望のキャビテーション気泡２３の崩壊を生じさせることが可能となり、交差孔３２に対し、適度な表面処理加工を施すことが可能となる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００３６】
また、上記リーク制御治具６０の代わりに、上記交差孔３２の開口部３２２の全体を閉塞する閉塞治具を配置することもできる。
この場合には、上記交差孔３２の内部およびその付近において、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、上記交差孔３２に導かれたキャビテーション気泡２３が、上記交差角部３３や交差孔３２の内側面３２１付近において充分に崩壊し、交差孔３２の孔表面加工処理を効率的に行うことができる。
【００３７】
（実施例３）
本例は、図６に示すように、主孔３１が細長く、加工部位３１５が主孔開口部３１３から大きく離れている場合の孔表面加工処理方法に関する。
本例においては、高圧水ノズル１３１の外径を主孔３１の内径よりも小さい径とすると共に、高圧水ノズル１３１の先端１４１を低圧水ノズル１３２の先端１４２よりも突出させている。そして、その高圧水ノズル１３１の先端１４１が加工部位３１５、すなわち流れ制御冶具６の反射面６１の近傍まで延設される構成としている。
その他は、実施例１と同様である。
【００３８】
このような構成とすることにより、高圧水ノズル１３１から噴出する高圧水流２１の圧力を低下させることなく反射面６１に照射すると共に反射させ、効率のよい孔表面加工処理を実現することが可能となる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００３９】
（実施例４）
本例は、図７に示すごとく、交差孔３２を有する被加工体の加工方法において、実施例２におけるリーク制御治具６０（図４、図５参照）を取り除いた例である。
その他は、実施例２と同様である。
本例のように、リーク制御治具６０が配設されず、開口部３２２が開放されている場合には、交差孔３２に導かれた噴射水流２は開口部３２２から外部へ流れていく。この場合においても、一定のキャビテーション気泡２３を発生させ、交差孔３２の内側面３２１や交差角部３３の表面加工を行うことは可能である。
その他、実施例２と同様の作用効果を有する。
【００４０】
なお、上記実施例１〜４において、被加工体３又は被加工体３を保持する保持治具に、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を配設することもできる（図示略）。そして、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。
【００４１】
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、孔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。
なお、上記衝撃センサとしては、圧電フィルムセンサを用いることができる。
この場合には、被加工体３に適切な孔表面加工処理を容易かつ効率的に行うことができる。
【００４２】
（比較例）
本例は、図８に示すごとく、流れ制御治具６の反射面６１と主孔３１の軸Ｚ方向とのなす角度θを４５°とすると共に、流れ制御治具６と主孔３１の内側面３１１とのクリアランスｃを１．５ｍｍとした例である。
その他は、実施例１と同様である。
【００４３】
本例の場合には、実施例２に比べて、交差角部３３におけるバリを充分に除去することが困難となる。また、交差孔３２の内側面３２１に対する圧縮応力の付与や洗浄の効果が低下する。
これは、クリアランスｃが１．５ｍｍとなり、４００μｍ以下という適切なクリアランスの範囲を超えることにより、キャビテーション気泡２３を効率的に交差孔３２に導くことが困難となり、交差角部３３や交差孔３２の内側面３２１において、効率的にキャビテーション気泡２３を崩壊させることが困難となる。即ち、上記クリアランス範囲を外れることにより、交差孔３２付近において、流速の低い、いわゆる淀み領域が形成され難くなるため、キャビテーション気泡２３が後方へ流出してしまいキャビテーション気泡２３が崩壊し難くなる。これにより、効率的に交差孔３２の孔表面加工処理を行うことが困難となる。
【００４４】
（実験例１）
本例は、上記実施例において示した孔表面加工処理方法を用いた場合の加工処理効率を評価した例である。
高圧水２１０の圧力を３０ＭＰａ、低圧水２２０の圧力を０．０６ＭＰａとして、連続６０秒間被加工体３に対して噴射水流２を当てた。また、本発明の方法においては、ノズル先端１４と水面４２１との距離ｄを２ｍｍ、ノズル先端１４と流れ制御治具６の反射面６１との距離を５０ｍｍとした。
また、交差孔３２の内側面３２１には、塗料を塗布しておいた。
【００４５】
そして、実施例２、４、及び比較例の方法によって加工処理を施した後において、交差角部３３における壊食状態、交差孔３２の内側面３２１における塗料の剥離状態を確認した。
この壊食状態及び剥離状態を、加工処理能力として評価した。即ち、壊食量や剥離量が大きいほど、キャビテーション気泡２３を含む噴射水流２による加工エネルギーが高く、加工処理能力が高いといえる。
試験の結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
表１から分かるように、実施例２の場合には、交差角部３３の壊食も、交差孔３２の塗料の剥離も起こり、充分な加工処理能力がある。
また、実施例４の場合には、交差角部３３の壊食は起こるが、交差孔３２への加工処理能力は不充分である。
また、比較例の場合には、交差角部３３の壊食も、交差孔３２の塗料の剥離も起こらず、実施例２に対して加工処理能力に劣る。
以上により、本発明、特に実施例２の方法によれば、交差孔３２に効率的に孔表面加工処理を施すことができることが分かる。
【００４８】
（実験例２）
本例においては、図８に示すごとく、流れ制御治具６と被加工体３の主孔３１の内側面３１１との間のクリアランスｃの大きさと、壊食量との関係を調べた。
即ち、実施例１に示す孔表面加工処理方法において、高圧水２１０の圧力を３０ＭＰａ、低圧水２２０の圧力を０．０６ＭＰａとして、連続６０秒間被加工体３の主孔３１の内側面３１１に対して噴射水流２を、流れ制御治具６を介して当てた。また、ノズル先端１４と水面４２１との距離ｄを２ｍｍ、ノズル先端１４と流れ制御治具６の反射面６１との距離を５０ｍｍとした。
【００４９】
そして、流れ制御治具６の外径を種々変化させることにより上記クリアランスｃを種々変化させて、上記の孔表面加工処理を行い、それぞれの場合の壊食量を測定した。
測定結果を図８に示す。
同図より分かるように、クリアランスｃが小さくなるほど、壊食量が大きくなる。
【００５０】
そして、クリアランスｃが４００μｍ以下であると、壊食量が５ｍｇ以上となり、実質的な圧縮応力の付与、汚れの付着洗浄、バリ取り除去が可能となる。また、上記クリアランスｃが４００μｍを超えて大きくなると、上記噴射水流２を効率的に主孔３１に導くことが困難となるおそれがある。そして、上記クリアランスｃが１．５ｍｍとなると、壊食量が２ｍｇ未満となり、孔表面加工処理を充分に行うことが困難となるおそれがある。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施例１における、孔表面加工処理方法を示す断面説明図。
【図２】実施例１における、流れ制御治具を配置した被加工体の断面説明図。
【図３】実施例１における、噴射水流を発生させるための装置を示す全体説明図。
【図４】実施例２における、孔表面加工処理方法を示す断面説明図。
【図５】実施例２における、流れ制御冶具を配置した被加工体の断面説明図。
【図６】実施例３における、孔表面加工処理方法を示す断面説明図。
【図７】実施例４における、流れ制御治具を配置した被加工体の断面説明図。
【図８】比較例における、流れ制御治具を配置した被加工体の断面説明図。
【図９】実験例２における、クリアランスと壊食量との関係を示す線図。
【符号の説明】
【００５２】
１ 二層ノズル
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 被加工体
３１ 主孔
３１１ 内側面
３２ 交差孔
３２１ 内側面
３３ 交差角部
６ 流れ制御治具
６０ リーク制御治具
６１ 反射面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工体に穿設された孔の内部に、所定の水圧を有する噴射水流を噴出して上記孔の内側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、
上記孔の内部に、上記高圧水流を反射する反射面を有する流れ制御治具を配置しておき、
上記流れ制御治具と上記孔の内側面との間のクリアランスを４００μｍ以下として、
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の内側面に当てることを特徴とする孔表面加工処理方法。
【請求項２】
請求項１において、上記被加工体は、上記孔に交差するように該孔の内側面に開口した交差孔を設けてなり、上記流れ制御治具の上記反射面は、上記孔の軸方向に対し所定の角度を有するように傾斜してなり、上記噴射水流を上記流れ制御冶具の反射面を介して上記交差孔へ向けて反射させ、上記孔と上記交差孔との交差角部及び／又は上記交差孔の内側面に上記キャビテーション気泡を含む上記噴射水流を当てることを特徴とする孔表面加工処理方法。
【請求項３】
請求項２において、上記交差孔は、上記交差角部とは反対側において上記被加工体の表面に開口した開口部を有し、該開口部から流出する上記噴射水流の流量を制御する流量制御手段により上記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孔表面加工処理方法。
【請求項４】
請求項２において、上記交差孔は、上記交差角部とは反対側において上記被加工体の表面に開口した開口部を有し、該開口部には該開口部を閉塞する閉塞手段を配置することを特徴とする孔表面加工処理方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項において、上記高圧水流を噴出する第１噴出口と、該第１噴出口を取り囲み上記低圧水流を噴出する第２噴出口とを有する二層ノズルを、水中に配置し、該二層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孔表面加工処理方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項において、上記高圧水流を噴出する第１噴出口と該第１噴出口を取り囲み、上記低圧水流を噴出する第２噴出口とを有する二層ノズルから、上記噴射水流を噴出し、上記第１噴射口は、該第１噴射口のノズル先端を上記孔の内部に挿入した状態で上記高圧水流を噴出することを特徴とする孔表面加工処理方法。
【請求項１】
被加工体に穿設された孔の内部に、所定の水圧を有する噴射水流を噴出して上記孔の内側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、
上記孔の内部に、上記高圧水流を反射する反射面を有する流れ制御治具を配置しておき、
上記流れ制御治具と上記孔の内側面との間のクリアランスを４００μｍ以下として、
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の内側面に当てることを特徴とする孔表面加工処理方法。
【請求項２】
請求項１において、上記被加工体は、上記孔に交差するように該孔の内側面に開口した交差孔を設けてなり、上記流れ制御治具の上記反射面は、上記孔の軸方向に対し所定の角度を有するように傾斜してなり、上記噴射水流を上記流れ制御冶具の反射面を介して上記交差孔へ向けて反射させ、上記孔と上記交差孔との交差角部及び／又は上記交差孔の内側面に上記キャビテーション気泡を含む上記噴射水流を当てることを特徴とする孔表面加工処理方法。
【請求項３】
請求項２において、上記交差孔は、上記交差角部とは反対側において上記被加工体の表面に開口した開口部を有し、該開口部から流出する上記噴射水流の流量を制御する流量制御手段により上記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孔表面加工処理方法。
【請求項４】
請求項２において、上記交差孔は、上記交差角部とは反対側において上記被加工体の表面に開口した開口部を有し、該開口部には該開口部を閉塞する閉塞手段を配置することを特徴とする孔表面加工処理方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項において、上記高圧水流を噴出する第１噴出口と、該第１噴出口を取り囲み上記低圧水流を噴出する第２噴出口とを有する二層ノズルを、水中に配置し、該二層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孔表面加工処理方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項において、上記高圧水流を噴出する第１噴出口と該第１噴出口を取り囲み、上記低圧水流を噴出する第２噴出口とを有する二層ノズルから、上記噴射水流を噴出し、上記第１噴射口は、該第１噴射口のノズル先端を上記孔の内部に挿入した状態で上記高圧水流を噴出することを特徴とする孔表面加工処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−５０４９２（Ｐ２００７−５０４９２Ａ）
【公開日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２３８８６８（Ｐ２００５−２３８８６８）
【出願日】平成１７年８月１９日（２００５．８．１９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月１９日（２００５．８．１９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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