ホーニング加工のメリットやデメリットを詳しく解説！
本日はホーニング加工について解説していきます！
メリットやデメリットなど解説していきますので是非ご覧ください♪
ホーニング加工とは
ホーニング加工とは、主に穴の内面を研削して精密仕上げを行う加工のことです。
加工の際は、ホーニングヘッドというホルダーにに砥石を取り付け、工具を被削材の内側に押し付けます。
この状態で工具を回転させながら上下運動することで、内面の精密な仕上げを行います。
ホーニング加工と同じく、被削材の内面を削る加工に内面研削がありますが、それぞれ加工方法が異なる点に注意が必要です。
ホーニング加工の特徴は、穴の位置精度が高いことです。
同様の目的で行われる内面研削よりも、ホーニング加工は表面精度・真円度・円筒度の高い仕上げを行えます。
一方で、内面研削は前加工での精度が低い場合でも修正ができ、1つの砥石で多くの内径の被削材を研削できるのがメリットです。
そのため、ホーニング加工と内面研削は目的や被削材の状態によって使い分けられています。
ホーニング加工で使われるホーニング盤の種類
ホーニング加工では、ホーニング盤と呼ばれる工作機械を使用します。
ホーンと呼ばれる工具を被削材の内径に押し付けながら回転・往復させ、複数の砥石で内面の仕上げを行うのが特徴です。
ホーニング盤には、加工を得意とする向きや角度、形状、方法などに様々な種類があり、中には外面や平面、歯車専用のホーニング盤も存在します。
ここでは3つのホーニング盤についてご紹介します。
CNC多軸ホーニング盤
CNC多軸ホーニング盤は、コンピュータによる数値制御で被削材と工具の位置関係や移動速度を制御し、加工を行うホーニング盤です。
通常のホーニング加工の際は、粗仕上げ・中仕上げ・最終仕上げと、工程に応じて砥石の交換が必要です。
しかし、CNC多軸ホーニング盤なら工程ごとに別々の砥石を使い分けることなく、機械が全工程を自動で行ってくれます。
平行平面ホーニング研削盤
円形の加工を得意とする一般的なホーニング盤とは異なり、平面の加工に特化しているのが平行平面ホーニング研削盤です。
被削材を2枚の円盤型の砥石で挟み込み、砥石を往復運動させて加工を行います。
円盤型の砥石で挟める部品なら、形状の異なるものでも同時に加工できるため、複数の部品を均等な高さに高精度でそろえることが可能です。
液体ホーニング盤
液体ホーニングとは、微細な砥粒と水の混合液を噴射して加工を行うホーニング加工の一種です。
艶消しや梨地の仕上げ、錆び取り、塗装面の下地処理加工などを行えます。
入り組んで複雑な形状の加工物にも適用可能です。
ホーニング加工のメリット
穴加工において精度が高い
ホーニング加工の際は、ホーニングヘッドによって砥石が均等に広がるように被削材の穴内面に密着します。
これによって、高精度な真円度と円筒度が実現できます。
較差が小さく表面精度が高い
ホーニング加工では、砥石が被削材の形状を追従するように密着しながら研磨します。
被削材に砥石を押し当てて研削する内面研削と異なり、元の形状からの変化が小さいです。
また、加工時に大きな圧力を加えないため、表面粗さが小さく精度の高い仕上げが可能になります。
被削材への負荷が小さい
大きな圧力を加えず比較的ゆっくりとした速度で研磨するため、被削材が高熱になったり火花が散ったりしにくいのもホーニング加工のメリットです。
熱による変形や焼けなどが起こりにくく、熱影響を受けやすい素材でも加工を行えます。
加工面にクロスハッチを形成できる
クロスハッチと呼ばれる網目状の模様が残ることも、ホーニング加工の一つです。
クロスハッチとは、砥石の回転と上下運動で形成される砥跡のことです
回転速度や上下運動速度により、網目の交差角は20～60度で制御できます。
クロスハッチは潤滑油の染み込む微細なオイルだまりとして機能するため、ピストンシリンダーのような金属同士が接触する摺動装置において、重要な役割を果たします。
ホーニング盤の主な用途
前述の通りホーニング加工を行うと、加工面にはクロスハッチと呼ばれる細かな網目状の模様が残ります。
クロスハッチが潤滑油を保つため、ホーニング盤は自動車のエンジンシリンダーの内面仕上げに使われることが多いです。
エンジンシリンダー以外には、機械の部品同士が接触する摺動部や、ピニオンの内径の仕上げ加工などにも使われます。
ホーニング盤による研磨の工程
ホーニング盤を使ったホーニング加工の工程は、大きく粗加工と精密仕上げの2つに分けられます。
粗加工は、番手の低い砥石を使って被削材を大きく削っていく工程です。
ホーンの回転速度を遅くすることで、クロスハッチの交差する角度を大きくします。
精密仕上げは、粗加工よりも番手の大きい砥石を使って行う工程です。
回転速度を上げることで、クロスハッチの交差する角度を小さくできます。
ホーニング加工時の注意点
工具ごとに穴径が決まる
ホーニング加工は、ホーニングヘッドに取り付けて砥石のホルダーの役割をするマンドレルによって穴径が決まります。
マンドレルの拡張可動範囲を超える加工はできないため、加工物の内径に即したマンドレルを用意しなければなりません。
前加工の精度に依存する
ホーニング加工は、砥石が壁面を追従しながら研削していくため、被削材の形状変化が小さいです。
そのため、前加工の精度が悪い場合も修正はききません。
ホーニング加工の仕上がりは、前加工の精度がそのまま反映されてしまいます。
また、ホーニング加工は求める精度や表面粗さ、使用する砥石など、さまざまな要素を考慮して行う必要があります。
仕上がりの精度が作業者の熟練度によって左右される点にも注意しましょう。
こちらの記事はSAKUSAKU様の記事を参照しております。
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