研削盤とは
研削盤(英語：grinding machine, grinder)とは、高速で回転する砥石に、加工物を接触させて表面を削り、精密に仕上げ加工をする工作機械です。砥石の運動と、加工物の運動の組合せにより多くの種類があります。円筒の内・外径用、平面用、歯車用などです。
研削盤は、通常の切削加工が困難な焼入鋼や特殊合金鋼などの硬い材料でも加工できる特徴があります。機械の操作により加工量を正確に調整して加工をするものは機械研削盤と呼ばれ、いわゆるグラインダーと呼ばれる自由研削盤と区別されます。
自由研削盤は労働安全衛生法による規制があります。研削砥石の取替え又は取替え時の試運転の業務等においては、グラインダ特別教育を受けなければなりません。
研削盤の使用用途
研削盤は、主として加工物の表面を仕上げ加工することに用いられます。切削加工により、形状や精度を整えた一次・二次加工を施した後、寸法や表面性状をさらに精度よく仕上げるために研削加工を行います。
具体例は、クランクシャフト・カムシャフト、歯車・ねじおよびスプライン・工具・ジグ研削・ローラーなどの仕上げ加工に使用します。また、ガラスや宝石・セラミックスの加工にも使用します。
研削盤の原理
研削盤は、研削砥石を使用して加工物の表面を削り取って精度良く加工するものです。使用する研削砥石は砥粒を結合剤で固めたもので、内部には気孔が無数に存在します。砥粒は加工時に切れ刃の役割をし、加工の際に結合剤から剥離して切り粉とともに排出されます。
研削盤では、剥離と排出が常に繰り返されて常に新しい砥粒が使用されるので、非常にきれいな加工面を形成することが可能です。研削盤は、非常に小さい切り込み量で高精度加工をします。高い周速の砥石で繰り返し加工するので、熱が大量に発生します。
そのため、加工液などをかけ続けて常に冷却しながら加工します。研削盤は僅かな切り込み量で加工するため、他の加工法に比べ、加工時間が長くなる短所があります。
研削盤の種類
研削盤には、研削加工の目的や加工物の形状に応じていくつかの種類があります。
1. 平面研削盤
前後方向および左右方向に移動するテーブルに加工物を固定します。そして、加工物の平面部を回転する砥石で研削します。
2. 円筒研削盤
円筒状の加工物の外周を研削します。加工物は左右に、砥石は上下に移動させます。そして、砥石と加工物の両方を高速回転させながら、外周を研削します。
3. 内面研削盤
円筒状の加工物の内面を研削します。固定した加工物を高速回転させ、加工物の穴に挿入した砥石で研削を行います。
4.センターレス研削盤
円筒や円柱の形をした加工物の研削を行う機械です。芯なし研削盤とも呼ばれ、回転速度が異なる2つの砥石の間に加工物を挟んで研削します。加工物を固定せずに軸方向に移動して連続作業ができるため、生産性が高くなるメリットがあります。
研削盤のその他情報
1. 研削盤の砥石
研削盤を使った研削加工の際は、研削砥石と呼ばれる工具が必要です。研削砥石は、砥粒・結合剤・気孔の3つの要素があります。砥粒で削り取りを行い、摩耗した砥粒は自然に脱落して新しい砥粒が表面に出てくるのが特徴です。
砥粒は対象物を削る働きをします。結合剤は砥粒を結合し、砥石の性能を調整します。気孔は切り屑を排出して目詰まりを防ぐ働きと、砥石の発熱を抑える働きをします。
砥粒は、金属や難削材を削るための硬い材質の粒子です。一般的にはアルミナ(酸化アルミニウム)や炭化ケイ素を用います。アルミナは鉄鋼や非鉄金属の研削に使用し、炭化ケイ素は非鉄金属に使います。難削材の場合は、ダイヤモンドやCBN砥粒(立方晶窒化ホウ素)を使用します。
結合剤は、砥粒同士を固めるための接着剤です。セラミック系、樹脂系、金属系の3つに分けられます。精密研削にはセラミック系の「ビトリファイド」、研削から仕上げまで幅広く行う場合には樹脂系の「レジノイド」、粗研削や切断では金属系の「メタル」など、加工目的に合わせた材質の砥石を選定します。
2. 研削盤のチャック
研削盤に加工物を取り付けるチャックは、研削盤の種類によって異なります。平面研削盤は直方体の素材を切削するため、チャックはテーブルタイプです。加工物をマグネットなどの磁気チャックや真空チャックで吸い付けて固定します。
円筒研削盤の場合は、円筒状の加工物の直径を小さくするような加工を行うため、素材の両中心部を固定します。内面研削盤の場合は、旋盤のように素材の端を三つ爪または四つ爪のチャックに取り付けて加工を行います。
オーリングとは、管などから流体の漏れを防ぐために使用するシールです。
リミットスイッチとは、機械部品の動きや物体の存在によって作動するスイッチです。
