研削

硬い砥粒の高速回転する砥石が、表面を削る

研削は、無数の小さくて非常に硬い砥粒でできた高速回転の砥石で、金属を除去します。砥粒の一つひとつが、小さな切削工具の役割をします。焼入れした鋼の軸、軸受のリング、ドリルの刃に、最終的な寸法となめらかな仕上げを与えます。部品が数マイクロメートル(千分の1ミリ)以内の精度を必要とするときは、たいてい研削されます。

写真：CC BY-SA 2.5, 提供： Wikimedia Commons

平面研削 · 側面図と、切削する砥粒の拡大丸数字は下の手順に対応しています。図は平面研削を示しています。円筒研削盤は軸を砥石に向けて回し、センタレス研削盤は2つの砥石の間で軸を転がします。

しくみ

砥石をドレッシングする。 ダイヤモンドを付けた工具が、回転する砥石の表面をなでて、砥石が完全な円になり、砥粒が鋭く露出するようにします。
高速で回す。 砥石は毎分数千回転で回り、その外周は毎秒約 30 m(時速約 100 km)で動きます。
砥粒が小さな切りくずを削る。 部品に触れる砥粒の一つひとつが、髪の毛よりはるかに薄い切りくずを削り取ります。切りくずは赤熱するほど熱くなり、それが火花です。
クーラントをかけ流す。 水溶性のクーラントや油のジェットが、部品を冷やし、切りくずを洗い流し、砥石の目詰まりを防ぎます。これがないと、表面が焼ける(過熱して、軟化したり割れたりする)ことがあります。
小さな段階で送り込む。 テーブルが、砥石の下で部品を前後に滑らせ、1パスごとに砥石を少しずつ下げます。それ以上下げない最後のパス(スパークアウト)は、火花が消えると終わります。

主なポイント

材料: 焼入れ鋼、工具鋼、鋳鉄、超硬、セラミックス、ガラス。アルミニウムのような軟らかい金属は、砥石を目詰まりさせやすい
代表的な部品: 軸受のリングやころ、軸、ブロックゲージ、切削工具の刃先、機械の平らな摺動面
部品サイズ: 幅数ミリのニードルローラーから、長さ数メートルのロールや機械のベッドまで
精度: 通常は数マイクロメートル(約 ±0.005 mm)。精密加工では直径で約 1 µm に達する
表面仕上げ: なめらかで、サテンから光沢まで。通常は Ra 0.2–0.8 µm(Ra は表面粗さの平均の高さ)
向いているロット数: どんなロットでも:工具室の1個から、センタレスラインでの数百万個まで
金型・設備コスト: 砥石(酸化アルミニウム、炭化ケイ素、または高価な CBN やダイヤモンド)は数十から数千ドル。精密研削盤は数万ドルから 100 万ドル超
速度: 除去する金属の体積あたりでは遅く、1個あたり数分のことも多い。通し送りのセンタレス研削盤は、小さなピンを毎分数多く仕上げる