研磨機とは
研磨機とは、主に表面の仕上げ加工などの研磨加工で使用される加工機のことです。
さまざまな研磨方法が存在し、適切な砥石や研磨剤などが必要となります。研磨方法によっては、高速回転する砥石に加工物を近づけて作業することもあるため、作業時の火花によるやけどや、加工機への巻き込みなどに注意しながらの作業が必要です。
研磨機の使用用途
主に部品表面の仕上げに使用することが多いですが、部品のバリ取りを目的とした粗い研磨加工を行うこともあり、各用途に応じて最適な加工方法および加工機が存在します。また、表面の仕上げだけではなく、円筒状の部品の内側を仕上げる際などにも使用されます。研磨により面が滑らかになることで、摺動性の向上効果を得られるからです。
シリンダやレールスライダーなど多くの摺動動作を行う部品にも研磨加工が施されています。最近では、卓上サイズの研磨機も多く存在するため、工場以外でも、自宅でのシルバーアクセサリーの研磨やプラモデルのバリ取りなどに使用される機会が増えてきています。
研磨機の原理
研磨に使用する砥石や研磨剤などに含まれる砥粒が小さな刃物のような効果を発揮することで、少しずつ加工物を削っていきます。最も代表的なものは、高速回転している砥石に加工物を当てて磨く「砥石研磨」です。
非常にシンプルな研磨方式ですが、加工物を押し当てる力や角度の小さな差によっても仕上がりが異なるため、その作業には熟練を要します。また、加工を進めるにつれて、砥石自体も損耗して削れていくため、砥石の損耗量を見ながら適切なタイミングで新しい砥石に交換しながら運用する必要があります。原理的には、紙やすりなどで行うヤスリ作業も同様ですが、より効率的な研磨が可能です。
同様の手順で研磨を行う「バフ研磨」が存在しますが、こちらは砥石の代わりに、綿やフェルトなどの軟らかい素材でできた「バフ」を使用して研磨を行います。砥石研磨よりも表面を滑らかにする効果が高く、鏡面仕上げなどに使用されます。一方で、研磨に時間がかかるため、加工物の厚みを減らすような用途を伴う場合には向いていません。
研磨加工機では高速回転する物体に対して加工物を近づけて作業することから、作業時には怪我をしないように注意が必要です。特に、手袋をしての研磨を行う際には、ほつれた糸が高速回転部に巻き込まれてしまう可能性があります。小型の研磨機でも、巻き込まれた際の力は非常に大きいため、大怪我に繋がる可能性があり危険です。また、加工物の素材によっては、砥石との接触時に火花が発生することもあるため、やけどへの注意も必要です。
研磨機のその他情報
1. 電解研磨機によるステンレス表面処理
ステンレスは表面に大気中の酸素と結合して形成した数ナノメートル厚さの不働態被膜により、防錆・防食性と耐熱性を持つ金属材料です。しかし、機械加工や表面仕上げ、搬送や保管などにより適正な表面状態が保てていないと、不働態被膜が均一に形成されず優れた特性が出ずに不良品などの原因になります。
電解研磨はステンレスの表面の不純物や粗さを綺麗に除去し、高い特性を有する不働態被膜を形成することを目的とした処理です。ステンレスの電解研磨機では、電解研磨溶液中で被研磨物であるステンレスを陽極として直流電流を流すことで、表面をミクロン単位で電気化学的に溶解し綺麗にします。
粗い表面の凸部が優先的に溶解されるので表面の粗さが小さくなり、研磨や機械加工によって生じたバリの覆いかぶさりや、その下の空隙など、通常の研磨では除去しにくい欠陥も滑らかに仕上げることが可能です。また、処理方法がシンプルで、電解液槽のサイズ次第で大量の研磨も可能なため、生産性にも優れています。
不働態被膜は防食性や耐熱性能に優れていますが、厚さは数ナノメートルと薄く弱いため、ステンレス表面が滑らかであるほど均一で密着性の高い被膜になります。電解研磨は、ステンレスの特性を最大限に引き出すための大切な工程です。
2. 電解複合研磨機
電解研磨よりさらに平滑な表面が必要な場合は、研磨材による物理的な研磨を複合した電解複合研磨が有効です。回転研磨ディスクを陰極とし、被研磨物の表面に電解液と電流を流しながら移動研磨します。
凸部の不働態被膜が機械的に除去され、そこから金属が溶出することで、電解研磨と機械研磨をそれぞれ単独で行った場合よりも滑らかに研磨されます。ナノメートルオーダーの粗さにできるのが特徴です。
平面だけでなくパイプのような曲面を研磨できるため、半導体製造関連部品や配管、バルブ類、医薬機器などの精密さと耐久性が要求されるものに広く利用されています。
参考文献
https://www.agency-assist.co.jp/column/717/
https://www.kinzokuh.co.jp/technology/technology_ep/
https://www.nakano-acl.co.jp/fukugo/