研磨加工

研磨加工とは

研磨加工とは、加工対象物の表面を研磨材を使って研磨して精度を微調整し、品質や外観・質感を向上させるために行う方法です。

製品加工では、最終工程に導入される場合が多いです。加工対象は金属だけでなく、宝石、大理石、刃物、半導体、電子部品などの、さまざまなものに適用されます。

研磨には砥石などの研磨材を使用し、徐々に表面の凹凸や異物を除去可能です。研磨された金属は鏡のようになり、鏡面仕上げとも呼ばれています。

研磨加工の使用用途

研磨加工は、各種製品の仕上げ工程で導入されています。ミクロン (μm) 単位での調整が可能であり、精度が求められる製品に用いられます。光沢のある状態へ仕上げ、外観・感触の向上、サビや汚れの付着防止など、あらゆる目的で研磨加工を使用可能です。

例えば、宝石の輝きや美しさ、デザイン性を高めるために、レンズなどの光学部品は光を綺麗に反射させる際に使われます。身近な例では、包丁を砥石で砥ぐことも研磨加工に含まれます。

研磨加工の原理

研磨加工は、下地、ならし、つや出し、鏡面仕上げの順に行います。

1. 下地

加工物の表面にある大きな凸凹を、目の粗い砥石で除去します。砥石には砥粒のサイズで数字が割り振られており、小さい数字ほど砥粒が大きいため、目が粗くて削りが大きくなります。

2. ならし

下地で用いた砥石より目の細かい砥石を使います。下地工程で異物を落とした表面を、さらにならします。

3. つや出し

平らになった表面に光沢を出します。つやを出すために目が細かい砥石を使って、表面を削りつつ磨きます。鏡面仕上げの前処理として、必要な工程です。ヘアライン加工やバイブレーション研磨など、表面をわざと傷つける加工方法もあります。

4. 鏡面仕上げ

仕上げ工程で、鏡のような光沢を出します。研磨剤を柔らかい布などに付けて、目が細かい砥石を使って徐々に研磨します。

研磨加工の種類

研磨加工には複数の種類があり、加工物の材質や形状、仕上げの品質の程度によって選定されます。代表的なものを以下に示します。

1. 砥石研磨

砥石研磨は回転する砥石を加工対象物に接触させ、表面を磨く研磨法です。固定した砥石に対象物を動かしながら、押し当てる方法もあります。砥石は小さな粒である砥粒と結合剤によって形成されており、砥粒が次々と表面に出てくるため、継続して研磨が行えます。

2. バフ研磨

バフ研磨はポリシング研磨とも呼ばれ、加工物をフェルトなどの柔らかい素材に擦り合わせて磨き上げる方法です。細かい砥粒を使用するため、表面に光沢が生まれます。主に研磨加工の最終工程で、ツヤ出しや鏡面仕上げのために用いられます。

3. 電解研磨

電解研磨は砥粒を用いず、加工物を電解研磨液に浸して電流を流すことで、表面を溶かす処理方法です。細かい表面の研磨が可能で、汚れが残りにくく、医療や食品分野に用いられます。ただし、適用できる金属がステンレスやアルミなどに限られ、他の研磨方法に比べてコストが高いです。

4. ラッピング研磨

ラッピング研磨ではラップ台に加工物を置いて、上から力を加えて研磨剤が含む砥粒や加工物を擦り合わせます。湿式法では液体研磨剤を流し入れ、乾式法では砥粒がラップ台表面に埋め込まれています。

砥粒が固定された砥石と違って、砥粒が転がって削るため、平滑化効果が高いです。研削速度が遅く、仕上げ加工に向いています。

5. 研磨布紙加工

研磨布紙加工ではまるで紙やすりで磨くように、砥粒が付いた研磨布紙を使って研磨します。研磨布紙を装着したベルトを回転させて、対象物へ押し当てて研磨します。

6. バレル研磨

バレル研磨では研磨石や加工物とともに、洗浄作用や潤滑作用を有する研磨剤や水を、大型の機械に加えます。機械の回転や振動によって混ぜ合わせて、加工物の表面を削って磨きます。一回で大量に加工でき、主にバリ取りに使用される方法です。