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2023-11-06
今回は研削盤の種類や、研削加工と切削加工の違いについて解説します。
研削盤は、砥石を使ってワークの表面を削り取り、仕上げを行うための工作機械です。研削盤は、硬度が高いものでも加工が可能かつ、精度が高くて表面をキレイに仕上げられるのが特徴です。
研削盤には大きく分けて、大型の機械である「機械研削盤」と、比較的小型の「自由研削盤」の2種類がありますが、今回は機械研削盤について解説していきます。
研削盤とは、別名「グラインダー」とも呼ばれるもので、高速で回転する砥石をワークに当てて、表面を削り取ったり、仕上げたりする機械のことを指します。
砥石は、硬い鉱物質の粒(砥粒)を、結合剤にて固めて作られているほか、切り屑を保持するための気孔を有しています。研削盤では除去加工を行うのに砥石を使っている分、刃物と比べて削り取る量は少ないものの、加工面がキレイに仕上がる特徴があります。また、焼入れを施した硬度の高い金属に対しても、精度の高い加工が可能です。
一口に研削盤といっても、用途や研削の方式によってさまざまな種類があります。ここでは代表的な研削盤の種類について解説します。
引用元：NAGASE 加工事例 平面研削
平面研削盤は、ワークの平面を研削する工作機械です。一般的に砥石の外周面方向に対してワークを平行に往復運動させて加工する、横軸往復テーブル型が採用されています。
そのほかにも、砥石の回転軸方向やテーブルの運動方向の違いにより、横軸回転テーブル型・立軸往復テーブル型・立軸回転テーブル型などに分類されます。
円筒研削盤は、円筒状の外径を研削できる工作機械で、センタレス研削盤に比べて高い精度で加工できます。
円筒研削盤には、砥石とワークの運動の関係により、プランジカットとトラバースカットの2種類の研削方法があります。
プランジカットは力が伝わりやすく、能率的な研削が可能です。そのため量産部品の加工に多く採用されています。
トラバースカットは、プランジカットよりも加工後の面粗さが優れており、鏡面加工も対応可能です。主に加工幅が砥石よりも広いワークや、段のないものへの加工に採用されています。
内面研削盤は、円筒状の穴の内面を研削するための工作機械です。ものによっては、穴の軸芯と端面との直角度を出すために、端面研削できる場合もあります。
内面研削盤は、1つの砥石でさまざまな穴径に対応が可能で、使い勝手が良好です。
引用元：株式会社酒井鉄工所 ホーニング盤、穴仕上げのスペシャリスト
内面研削盤は、スティック状の砥石を全体的に内径に押し当てて仕上げる工作機械の「ホーニング盤」に比べて、1つの砥石で加工を行うことから、前加工に依存しない点が強みです。
また、ホーニング加工では、内径に溝があるものや、軸受けなどのような段差が多いものに対して加工できません。一方で内面研削は、砥石径と機械ストロークで研削できる大きさが決まることから、段形状の研削やテーパー状の研削にも対応が可能です。
内面研削盤には、主に普通形とプラネタリ形の2種類があります。
普通形は、ワークの穴の中へ砥石を入れて、ワークと砥石を回転させ、砥石の前後の送りにより研削を行います。
プラネタリ形は、砥石の軸に遊星運動を与えて研削を行う仕組みです。主にワークが大きい場合やバランスの取りにくいものに対して採用されています。
工具研削盤は、特定の工具を研削するための工作機械です。研削する工具の種類によって、以下のような工具研削盤があります。
センタレス研削盤は、円筒状のワークをチャッキングなしで研削できる工作機械で、別名「芯なし研削盤」とも呼ばれています。上図のように、固定されたブレード・回転する研削砥石・調整砥石によりワークを支持して外周を研削します。
センタレス研削盤は、ワークの着脱にかかる時間が少なく、生産性に優れています。チャックを用いた研削に比べて取り付けの誤差がなく、一定の精度を保てるのもポイントです。
一方で円筒研削に比べてやや精度が落ちるほか、ワークの形状に制限があり、加工が困難になる場合があります。
NC研削盤は、NC(数値制御)装置を搭載した研削盤です。あらかじめプログラミングしたデータをもとに自動で加工を行います。
成形研削盤は、平面研削盤にドレッサーを搭載した工作機械のことです。ドレッサーとは、砥石などを削って切れ味を修復するための工具のことで、ダイヤモンドなどの高硬度の材料を用いて砥石などを加工します。
ジグ研削盤は、ジグや抜き型、ゲージなどの穴の内面を加工するための工作機械です。
ジグ研削盤の砥石軸には、内面研削盤にて解説したプラネタリ形が採用されています。
また、ワークの位置決めや送りを高精度でこなす装置を搭載しており、穴の内径や円弧、直線部分の研削が可能です。
研削盤で行える加工の種類は、円筒研削・内面研削・平面研削の3つです。
円筒研削は、円筒状のワークの外周を削る加工です。
円筒研削には、回転させたワークに砥石を垂直に押し当てて研削するプランジカットと、ワークを軸方向に動かして研削するトラバースカットがあります。
円筒研削は、円筒研削盤やセンタレス研削盤を用いて加工を行います。
内面研削は、円筒状のワークの内面を削る加工です。固定したワークを回転させて、砥石の主軸を動かして内面を研削します。
内面研削は、内面研削盤やジグ研削盤を使って加工を行います。
平面研削は、平らな面を削る加工です。ワークの厚みを整えられるほか、精密な平行度を出したい場合に適しています。
平面研削は、平面研削盤や成形研削盤を使って加工を行います。
参考：平面研削について専門家がご紹介！【平面研磨との違いも解説】
研削加工・切削加工は、どちらもワークの不要な部分を削って目的の形状に加工する「除去加工」である点は共通しています。ただし、研削加工と切削加工では、削る方法と何のために削るかの目的に違いがあります。
引用元：SAKUSAKU 研削盤とは？ 研削盤や研削加工の種類について解説
研削加工は、砥石の細かな粒子により表面を少しずつ削り取る除去加工です。切削加工よりも、加工する箇所の寸法精度や表面粗さなどを考慮して加工を行います。
引用元：SAKUSAKU 研削盤とは？ 研削盤や研削加工の種類について解説
一方で切削加工は、目的の箇所をエンドミルやバイトなどの刃物により削る除去加工で、所定の形状を作るために行われます。
切削加工だけでもある程度の精度は得られますが、研削加工を行うことで、より高度な寸法精度や表面粗さを得ることができます。
参考：除去加工について専門家が解説！【製品事例についても掲載】
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