研磨加工について!専門家がわかりやすく解説!

板金加工の基礎

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表面仕上げ
研磨加工について!専門家がわかりやすく解説!

金属加工方法の中でも、表面仕上げ加工に用いられる研磨加工。研磨加工は金属だけではなく非金属であるプラスチックや木など幅広い材料に加工を施す事ができますが、実際にどのような加工がどんな手順で行われているかご存じない方も多いのでは無いでしょうか。

今回は研磨加工がどのような加工方法なのか、手順などをわかりやすく解説します。また、研磨以外の表面仕上げ加工方法についても併せて解説していきます。

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研磨加工とは?


引用元:工場タイムズ

研磨加工は、製品の表面仕上げ加工によく用いられる加工方法です。

ざっくり説明すると砥石を高速回転させ、製品に当てる事で表面のデコボコや異物を取り除く加工になります。中でも精度が求められるような製品や、美観が求められるような製品によく用いられます。ミクロン単位での調整が可能で、表面のデコボコや異物を取り除く事ができるため、製品加工でも最終工程で施される事が多いです。



その他除去加工について

金属表面の仕上げに使用する除去加工は、研磨加工だけではなく他にもたくさんあります。その中でも、代表的な加工方法を紹介していきます。加工したい加工物の形状や仕上げたい表面によって、加工方法を使い分ける必要があるので注意が必要です。

主な除去加工

  • ①切削加工

  • ②研削加工

  • ③放電加工

それではそれぞれの加工法の特徴や使用されている機械について紹介していきます。


①切削加工

引用元:プラスチック加工.lab

切削加工とは製品の形状を整えるために、製品を削り出す加工のことを指します。切削加工は目的の形状に削り出す加工法なので、研磨加工と工程が異なります。

切削加工で使用される機械は主に下記の3つです。

切削加工で用いる機械

  • 旋盤

  • フライス盤

  • ボール盤

  • こちらの加工方法は製品表面をきれいに仕上げるというよりは、仕上げたい形状に削り出すような加工方法です。

以下の図を見るとより理解しやすいかと思います。


引用元:minsakuみんなの試作広場

バイト(刃)を材料に当てて、削り出す加工方法なので当然材料より刃の方が硬くないと加工できません。

切削加工は削り出し加工なので、製品の設計直後の段階で施されます。加工工程としては最初の方に行われる事が多いです。その後に研磨加工する場合もありますが、外観や劣化を考慮する必要がない部品の場合は切削加工のみで仕上げる場合もあります。切削加工の工程では粗削りと仕上げがあり、仕上げ加工では一度にたくさんを削るのではなく、切削深さやピッチを細かくすることで、ある程度綺麗な表面に仕上げることが出来ます。


②研削加工

引用元:NAGASE

高速回転させた砥石で金属を削る加工方法です。工程の段階としては、切削加工の次の段階で施されることが多いです。

研削加工で使用される機械は主に3つです。

研削加工で用いる機械

  • 平面研削盤

  • 円筒研削盤

  • 両面研削盤

  • 研削加工は、切削加工で削り出された製品をもっと高い精度で仕上げたい時に用いられます。なぜなら研削加工は、非常に硬く目の細かい砥石を使用するからです。

切削加工とは違い大きく形状を変えるために削り出すことはできません。しかし製品の表面は滑らかにすることができて、精度を高く仕上げる事ができます。

今回紹介している3つの除去加工の中で、1番研磨加工に似ている加工方法になります。

ほとんど同じですが、研磨加工の中でも最初の方に用いるので目が粗い仕上がりになります。


③放電加工

引用元:Sodick通信

一般的な除去加工では機械加工(旋盤やドリル)といった実態のある刃物で加工します。一方で放電加工では電気エネルギーによって金属加工を施します。イメージとしては、削り出すというよりかは抜き出す加工法になります。

加工方法としては、まず電極と加工物の間にアーク放電を放出します。その後、放電の熱で加工する製品の一部を除去する加工方法です。

他の加工方法とは全く違うアプローチになっています。

こちらの加工方法は、他の除去加工では削りきれないような硬い材料で用いられる事が多いです。



研磨の加工手順

引用元:三共理化学株式会社

続いて研磨加工の手順について解説していきます。研磨加工は大きく分けて4つの工程に分けられます。用途や材料に応じて細かい工程は変わりますが、大きな流れは変わりません。

では早速みていきましょう。

①下地

引用元:ニューレジストン株式会社

下地はまず、大きなデコボコや異物を除去していく作業です。この工程はかなり重要で、下地の工程をしっかり行わないと最優的な仕上がりに影響してきます。

研磨に使用する砥石は、番手が小さく目の粗いものを選択します。

砥石の番数は基本的に低い方が粗くなっていて、高い方が細かくなっています。

下地の段階では細かく表面を揃えていくというよりは、大胆に削っていく工程になります。なのでこの段階では、寸法など細かいことはあまり気にせず大胆に削っていきましょう。

下地のポイント

  • ・製品表面のデコボコや異物を除去する工程

  • ・目の粗い砥石を使用する


②ならし

引用元:Kamishiro Industry

下地の段階が終われば、次はならしの工程です。

下地の段階である程度、製品表面が平らになっていればそこまで難しい工程ではありません。ならしの工程では、ざらざらした表面を文字通りならしていくんです。下地で使用した砥石より、番数が高く目の細かい砥石を使用します。そうすることによって、ならし工程が終わる頃にはほとんど表面は平らになっています。

ならしのポイント

  • ・下地で削った表面をならしていく

  • ・下地より目の細かい砥石を使用する


③つや出し

引用元:太華工業株式会社

下地、ならしでほとんど、製品表面のデコボコや異物は取り除く事ができます。続いて製品表面を、きれいに見せるために必要なつや出しの工程です。こちらは、鏡面仕上げで製品表面をツルツルにする為の前段階だと思ってください。

ならしの工程でデコボコや異物は除去できるのですが、それはあくまで製品表面を平らにしただけです。つや出しの工程では、表面の汚れを除去すると覚えてください。そのため、使用する砥石はならしの工程よりも目の細かいものを選びます。バイブレーション研磨やヘアライン加工のように、あえて表面に傷をつける加工方法もあります。しかし今回は製品表面を、ツルツルに加工する鏡面仕上げの研磨方法で解説していきます。

つや出しのポイント

  • ・鏡面仕上げの前の汚れ除去

  • ・砥石はならしより目の細かい砥石を使用する


④鏡面仕上げ

引用元:NAGASE

最終仕上げの工程である鏡面仕上げです。

こちらは名前の通り、製品の表面を鏡のように研磨する工程になります。

前までの工程をしっかり行っていれば、そこまで大変な作業ではありません。

番数の高く目が細かい砥石で研磨することはもちろんなんですが、こちらは番数を少しずつ上げていくことによってより細かい仕上げを行う事ができます。また研磨といっても砥石ではなく研磨剤を使用するバフ仕上げなどが用いられることもあります。

鏡面仕上げのポイント

  • ・最終仕上げの工程

  • ・製品の表面を鏡のように加工する



まとめ

今回は製品の研磨加工について解説しました。

研磨加工がどのような加工方法で、どのような手順で行われているのか理解できたでしょうか?

研磨の手順は大きく分けて4つに分かれており、下地、ならし、つや出し、鏡面仕上げという流れになります。仕上げが大事だと思われがちですが、一番大事な工程は下地の工程です。下地の時点で、製品表面におおきなデコボコが残っていたらどんなに他の工程を丁寧に行っても、精度のいい製品はできません。

他にも加工したい形状や表面によって、加工方法の選定をしなければなりません。選定には、他の加工方法の特徴なども知る必要があります。まずはどのような形状の材料にどのような加工を施したいのかを確認しましょう。

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