試作人基礎講座

本日は仕上げ処理の際に使用する研削盤について記事を書きたいと思います！
研削盤の種類や研削加工の種類を解説していきますので、是非ご覧ください♪

研削盤とは

研削盤とは、高速で回転する砥石を被加工材に少しずつ接触させることで、金属や木材、樹脂などの表面を削り取り、表面の仕上げを行うための工作機械です。
グラインダーと呼ばれる場合もあります。

研削盤を使えば、焼き入れが施された硬度の高い金属のように切削作業が困難な被加工材の表面加工や、切削加工よりも高精度な加工が可能です。
また研削盤には、被加工材を固定して設置式の機械で作業を行う大型の「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。

研削加工と切削加工の違い

切削加工と研削加工はどちらも、被加工材の不要な部分を削って除去して目的の形状にする「除去加工法」に分類される加工法ですが、切削加工と研削加工では削る方法や目的が異なります。
切削加工はエンドミルやバイト、ドリル、リーマなどの刃物を用いて、被加工材の表面を切るように削り取ることで、製品の形状を作ります。

一方で研削加工は砥石を用いて、粒子の細かい凹凸により表面を少しずつ削り取っていくものです。
切削加工だけでは難しい高精度な寸法や表面粗さを求められる場合に行われます。

機械研削盤の種類

研削盤には、研削加工の目的や被加工材の形状に応じていくつかの種類があります。
それぞれ得意とする研削加工が異なるため、加工に応じて適切な種類の研削盤を使用することが重要です。
また近年は、NC装置と一体になったNC研削盤が主流になり、コンピュータによるCNC制御が可能な研削盤も多く用いられています。

平面研削盤
　
弊社所有の平面研削盤と成形研削盤

平らな面の研削に特化しているのが平面研削盤です。
被加工材をテーブルに固定し、テーブルが前後左右に移動することで研削を進めていきます。
ドレッサーと呼ばれる砥石を削る装置を装着できるものは「成形研削盤」と呼ばれ、砥石をドレッサーで精密に削れるため、溝掘り加工にも対応可能です。

円筒研削盤

弊社所有の円筒研削盤

円筒状の被加工材の外周を研削するための研削盤です。
被加工材は左右に、砥石は上下に移動する機構を備えていて、砥石と被加工材を同時に高速回転させながら、砥石を接触させることで外周を研削します。

内面研削盤

円筒状の被加工材の内面を研削する研削盤です。
固定した被加工材を高速回転させ、被加工材の穴に挿入した砥石を少しずつ当てることで研削を行います。

芯なし研削盤

円筒または円柱形状の研削をする研削盤で「センタレス(センターレス)研削盤」とも呼ばれます。
被加工物の中心を支持せず、2つの異なる速度で回転する砥石で挟み込むように研削していきます。
研削精度は円筒研削盤より若干劣りますが、被加工材を固定する必要がなく連続して作業を行えるため、生産性が高いです。

工具研削盤

摩耗したエンドミルやフライスカッター、ドリルなどの切削工具を再研削(再研磨)するための研削盤です。
研削する工具の種類に合わせて、ドリル研削盤やフライス研削盤などの種類があります。
既存の工具の研削のみならず、新たに工具を作成することも可能です。

研削盤で行える研削加工の種類

研削加工は、被加工材の平面を整えたり、複数部品の高さを均等にしたりする目的で行われます。
研削盤を使用して行う研削加工のうち、代表的なものを例に挙げます。

平面研削

被加工材の平面を整えたり、複数部品の高さを均等にしたりするために行う研削加工です。
砥石の当て方には砥石の外周を被加工材に当てる横軸型と、砥石の側面を当てる縦軸型があり、テーブルも動かし方によって、前後左右に動く角テーブル式と回転運動する丸テーブル式の2種類に分けられます。

円筒研削

円筒の外周を研削し表面を整える研削加工です。
砥石の切り込み方の違いから、被加工材と砥石を左右に動かさずに検索するプランジ研削と、被加工材を左右に動かして研削するトラバース研削に分かれます。
プランジ研削は効率的な加工が行え、トラバース加工は長尺物も加工できるのが特徴です。
砥石台や主軸台を旋回できる機能のある研削盤を使用することで、テーパ研削やアンギュラスライド研削も行えます。

内面研削

円筒の内面を研削し仕上げる研削加工です。
被加工物が大きく、回転させるのが難しい場合は、砥石を回転させながら内面に沿って動かす「プラネタリー方式」で研削を行います。
プランジ研削やトラバース研削、端面研削のほか、主軸台を旋回できる研削盤の場合はテーパ研削も可能です。

砥石の構造

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欠かせません。
研削砥石は、「砥粒」「結合剤」「気孔」の3つの要素からできていて、砥粒が刃物に相当します。
摩耗した砥粒は、自然と脱落して新しい砥粒が表面に出てくるのが特徴です。
砥粒や結合剤、気孔の役割を簡単にまとめると、以下のようになります。
・砥粒：対象物を削る
・結合剤：砥粒を結合し、砥石の性能を調整する
・気孔：切りくずを排出して目詰まりを防いだり、、砥石の発熱を抑えたりする
砥粒の密度や結合度の過不足は、加工中の目こぼれや目つぶれ、目詰まりといった加工不良につながるため、適切な研削砥石の選定が重要です。

研削盤を使った加工の注意点

研削盤を使用した研削加工は、高精度な加工や難削材の加工が可能など、多くのメリットがある一方で、注意したい点もいくつかあります。
研削盤を使用する際は、事前に注意点を抑えておくことが重要です。

・加工時間が長くなる

研削加工は、高精度な加工を行える一方で、砥石を回転させて対象物を少しずつ削り取っていくことから、加工に時間がかかります。
切削後の仕上げ加工として研削を取り入れるといった工夫が必要です。

また、研削盤は砥石が高速で回転するため、加工時の温度が高くなりやすいという欠点もあります。
変色や割れの原因になるため、作業中の確実な冷却も欠かせません。

・砥石の形状を整える必要がある

長く使い続けた砥石は、形状が崩れてしまうことがあります。
崩れた形状を修正するツルーイングや、目つぶれなどで落ちた切れ味を回復させるドレッシングといった砥石の調整作業が必要です。

研削盤を使った部品加工の見積り依頼ならアスクへ

試作品や小ロットの加工も大歓迎！
特に手のひらサイズの部品製作を得意としています。
アスクなら、試作品のお見積もりが最短１時間で可能！！
お気軽にお問い合わせください。

こちらの記事はSAKUSAKU様の記事を参照しております。

他、ブログ記事もご覧ください♪

動画の投稿もしておりますので良ければご覧ください♪