「研磨加工」種類と加工手順について

研磨加工とは？

 

 

金属加工方法の中でも、表面仕上げ加工に用いられる研磨加工。研磨加工は金属だけではなく非金属であるプラスチックや木など幅広い材料に加工を施す事ができます。砥石を高速回転させ、製品に当てる事で表面のデコボコや異物を取り除く加工になります。中でも精度が求められるような製品や、美観が求められるような製品によく用いられます。ミクロン単位での調整が可能で、表面のデコボコや異物を取り除く事ができるため、製品加工でも最終工程で施される事が多いです。

 

研磨加工の種類について

 

砥石研磨の他、研磨加工には色々な種類があります。加工物の材質や形状、また表面粗さや仕上げ品質をどの程度求めるかを考慮してどの方法を使うかを選ぶ必要があります。また、つや出しやバリ取り、エッジ仕上げを目的に研磨加工を施すこともあります。

 

研磨布紙加工

研磨布紙加工は、固定した砥粒が配列された布や紙で加工物を磨く方法で、固定砥粒加工法の一つです。工業的には、研磨ベルトと呼ばれる帯状の布が主に用いられ、継ぎ目のない輪っか状の研磨ベルトを上写真のようなベルト研磨機で回転させ、これに加工物を当てることで研磨します。

砥石研磨

砥石研磨は、回転する砥石に加工物を当てる、または固定した砥石に加工物を当てながら動かすことで表面を磨く研磨法です。主にサンダーやグラインダーなどの研磨機が用いられ、包丁を砥石で研ぐことも砥石研磨に当たります。なお、砥石は砥粒を結合剤と呼ばれる接着剤で固めたものであることから、砥石研磨もまた固定砥粒加工法の一つです。

 

ラッピング研磨

ラッピング研磨は、ラップ盤と呼ばれる台に加工物を置き、砥粒を含んだ研磨剤を介してすり合わせることで研磨する方法です。流動する砥粒によって研磨する遊離砥粒加工法に分類されます。主に回転するラップ盤に加工物を押し付けることで研磨を行います。平滑化効果が高く、精密に平面を出せることから鏡面のような仕上がりが要求される場合によく採用される方法です。

 

ポリシング研磨（バフ研磨）

ポリシング研磨は、ラッピング研磨同様、加工物を研磨剤を介してすり合わせて研磨する方法です。ただしポリシング研磨では、硬質なラップ盤ではなく、フェルトなどの柔らかい素材を用いて加工物を磨きます。

また、ラッピング研磨に比べてより微細な砥粒を使用することから、より滑らかな鏡面を得ることができます。ツヤを出したい場合などに、研磨の最終工程として採用することが多い方法です。

バレル研磨

バレル研磨は、大きな容器に研磨剤と加工物を投入し、振動または回転させることでたくさんの加工物をまとめて研磨する方法です。大量生産向いており、バリ取りを目的によく用いられる方法です。

 

電解研磨

電解研磨は、加工物を電解研磨液に浸し、電流を流すことで表面を溶かして研磨効果を得る方法です。電気分解によって凸部が優先的に溶解する効果を利用しています。

高精度の平面が出せる上、他の研磨法では狭すぎて研磨しづらい部分も研磨することができます。ただし、適用できる金属が限られる、高コストであるなどの欠点もあります。

 

その他除去加工について

 

①切削加工

切削加工とは製品の形状を整えるために、製品を削り出す加工のことを指します。切削加工は目的の形状に削り出す加工法なので、研磨加工と工程が異なります。切削加工で使用される機械は主に下記の３つです。

 

【切削加工で用いる機械】

・旋盤

・フライス盤

・ボール盤

 

切削加工は、製品表面をきれいに仕上げるというより、仕上げたい形状に削り出すような加工方法です。製品の設計直後の段階で施され、加工工程としては最初の方に行われる事が多いです。その後に研磨加工する場合もありますが、外観や劣化を考慮する必要がない部品の場合は切削加工のみで仕上げる場合もあります。切削加工の工程では粗削りと仕上げがあり、仕上げ加工では一度にたくさんを削るのではなく、切削深さやピッチを細かくすることで、ある程度綺麗な表面に仕上げることが出来ます。

 

②研削加工

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高速回転させた砥石で金属を削る加工方法です。工程の段階としては、切削加工の次の段階で施されることが多いです。研削加工で使用される機械は主に３つです。

 

【研削加工で用いる機械】

・平面研削盤

・円筒研削盤

・両面研削盤

 

研削加工は、切削加工で削り出された製品をもっと高い精度で仕上げたい時に用いられます。なぜなら研削加工は、非常に硬く目の細かい砥石を使用するからです。切削加工とは違い大きく形状を変えるために削り出すことはできません。しかし製品の表面は滑らかにすることができて、精度を高く仕上げる事ができます。

 

③放電加工

一方で放電加工では電気エネルギーによって金属加工を施します。削り出すというよりかは抜き出す加工法になります。

加工方法としては、まず電極と加工物の間にアーク放電を放出します。その後、放電の熱で加工する製品の一部を除去する加工方法です。

他の加工方法とは全く違うアプローチになっており、他の除去加工では削りきれないような硬い材料で用いられる事が多いです。

研磨の加工手順

 

①下地

 

・製品表面のデコボコや異物を除去する工程

・目の粗い砥石を使用する

②ならし

 

③つや出し

・鏡面仕上げの前の汚れ除去

・砥石はならしより目の細かい砥石を使用する

 

④鏡面仕上げ

・最終仕上げの工程

・製品の表面を鏡のように加工する

 

研磨加工まとめ

 

研磨の手順は大きく分けて4つに分かれており、下地、ならし、つや出し、鏡面仕上げという流れになります。仕上げが大事だと思われがちですが、一番大事な工程は下地の工程です。下地の時点で、製品表面におおきなデコボコが残っていたらどんなに他の工程を丁寧に行っても、精度のいい製品はできません。他にも加工したい形状や表面によって、加工方法の選定をしなければなりません。選定には、他の加工方法の特徴なども知る必要があります。まずはどのような形状の材料にどのような加工を施したいのかを確認する必要があります。

 

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