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機械設計エンジニアの基礎知識 | 設計・3DCAD・製図・金型等

研磨

 

 

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研磨(けんま)は切削や研削などの前加工を終えたものに対して滑らかな表面に仕上げるための加工のことです。表面性状(表面粗さ)、寸法精度、平面度、真円度などの幾何形状の精度を向上させることができます。

 

 

研磨は大きく2つに分類され、

 

固くて細かい砥石(といし)を金属等に固定して行う「固定砥粒(とりゅう)加工法」
と砥石を液体に混ぜて行う「遊離砥粒(とりゅう)加工法」があります。

 

 

1.固定砥粒加工法

 

固定砥粒加工法はボンドで金属等に固定された砥粒を使い部品表面の凸部を研磨します。ホーニングや超仕上げなどの加工法があり、遊離砥粒加工法と比較して研磨時間が短いといった特徴があります。

 

2.遊離砥粒加工法

 

遊離砥粒加工法は砥粒を液体に混ぜて研削・研磨に使用します。部品を上下から固定して、表面を砥粒を含む液体であるスラリーが転がることで表面を削ります。ラッピングやポリッシングなどの加工法があり、固定砥粒加工法と比較して表面仕上げが優れています。

 

 

 

 

研磨の種類

 

研磨には主に以下の種類が存在します。

 

固定砥粒(とりゅう)加工法

・ホーニング
・電解研磨
・超仕上げ

遊離砥粒(とりゅう)加工法

・ラッピング
・ポリッシング
・バレル研磨

 

ホーニング

 

ホーニングとは部品の内径の研磨を行うことです。エンジンのシリンダの内径の研磨に良く利用されます。

 

ホーニングにはホーニング盤が利用され、円柱状の回転工具の側面にいくつかの砥石が取り付けられており、スプリングの力で内面に押し付けられた状態で回転運動と往復運動により研磨を行いつやつやの鏡面に仕上げる機械です。

 

回転運動と往復運動による研磨であるため、加工された面にはクロスハッチと呼ばれる網状の筋が作られます。エンジンのシリンダとピストンの関係のように摺動する部品では、この網状の筋が潤滑溝の働きとなり、低摩擦を実現することができます。

 

 

電解研磨

 

電解研磨とは、電解液に研磨対象物(金属)を浸して、電流を流して化学的に凸部を溶かして表面を鏡面化することです。

 

 

研磨対象物を陽極(+)に接続し、陰極(−)に対極を接続します。
そして電解液を介して電流を流すことで金属の凸部を平滑化します。

 

金属は粘液層を通して電解液に溶け出しますが、凸部では粘液層の厚みが薄いため、電気が流れやすい凸部に集中して溶解することで金属の表面が滑らかになります。

 

 

超仕上げ

 

近年、機械装置の精密化が進み超仕上げなどの研磨を必要とする高い精度の部品が要求されてきております。超仕上げは研削仕上げと似ていますが、研削仕上げ以上の表面性状や幾何形状の精度を向上させることができます。主にシャフトやベアリングの外輪や内輪、エンジンのカムシャフトの外輪の表面を仕上げるために使われます。

 

超仕上げを行う機械は超仕上げ盤といい、ベアリング用やシャフト用など専用機が存在します。

 

例えばベアリングなどの円筒形状の表面を仕上げる場合、下図に示すように砥石を加工対象物に低い圧力で押し付けながら10〜40Hzくらいの振動(オシレーション)を与えながら表面を滑らかに仕上げていきます。

 

 

ラッピング

 

ラッピングはラップ盤の上に加工対象物をのせて上から押し付けます。そして、加工対象物とラップ盤の間にスラリー(砥粒)を吹き付けて入り込ませながら回転させながら研磨します。高い表面性状(表面粗さ)や厚みの制御が可能となります。

 

ラッピングはラップ盤という専用機械が用いられます。両面を研磨するタイプと上面または下面を研磨するタイプがあります。

 

 

ポリッシング

 

ポリッシングは、ラッピングで研磨する以上に鏡面状態に仕上げることができる研磨です。表面にある細かい傷などを取り除くことができます。

 

加工工程はラッピングに似ていますが、加工液に含まれる砥粒はラッピングよりさらに細かいものとなります。
表面性状(表面粗さ)はサブミクロンからナノメーターレベルのものが得られます。そのため、ガラスやレンズなどの表面を磨くために良く利用されます。

 

 

バレル研磨

 

バレル研磨とはバレルと呼ばれる樽の中に、「研磨剤」、「加工対象物」を入れて、バレルを回転、上下運動させることで、加工対象物と研磨剤がすれ合うことで研磨を行います。

 

加工対象物はパチンコの玉のように小さなものが多く、一度に複数のものを研磨するのに適しています。また、切削などで作られた部品に発生するバリと呼ばれる出っ張りを除去するためにも利用されます。

 

 

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