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レッスン 5.9切断第 5 章 · 機械加工

超仕上げとポリッシング

細かい砥石やバフで、最後の微細な山を取り除く

超仕上げと研磨は、砥粒を使う加工のなかで最もやさしい工程です。すでに研削された表面から、最後に残った微細な山を削り取ります。超仕上げはベアリングのころやクランクシャフトのジャーナルをなめらかに回し、寿命を延ばします。研磨は蛇口、腕時計のケース、医療用インプラントに鏡のような輝きを与えます。どちらも取り除くのは数マイクロメートル以下です。

超仕上げとポリッシング:実際の写真
写真:Mgeurts, CC BY 3.0, 提供: Wikimedia Commons
細かい砥粒が、表面に残る最後の微細な山を削り取る超仕上げ(左)は部品の機能を高め、研磨(右)は見た目を高めるシャフトの超仕上げバフでの研磨加工物(研削したシャフト)細粒の砥石油軽い圧力揺動する短く速いストローク部品が回る布バフコンパウンドワックスに砥粒加工物バフが回転拡大した表面プロファイル研削後山とキズ超仕上げ後山は削られ、谷は残る研磨後鏡面のようになめらか12345加工物工具と機械の部品油動きまたは力
超仕上げと研磨 · 工具と拡大した表面プロファイル丸数字は下の手順に対応しています。下段は表面を拡大し、各手順で何が取り除かれるかを示します。

しくみ

  1. 研削した表面から始める。 部品は、すでに寸法どおりに研削された状態で届きます。顕微鏡で見ると、表面にはまだ小さな山とキズが一面に残っています。

  2. 細かい砥石を軽く押し当てる。 超仕上げでは、非常に細かい粒度(微小な砥粒)の砥石や砥粒フィルムを、回転する部品にやさしく押し当てます。

  3. 高速で振動させる。 砥石が短く速いストロークで前後に振動し、砥粒が元の研削痕と交差して山を削り取ります。

  4. 自然に止まるのを待つ。 山がなくなると、砥石は油膜の上に乗るようになり、切削はほとんど止まります。谷は残り、あとで潤滑油を保持します。

  5. 磨いてツヤを出す。 見た目を整えるには、コンパウンド(ロウ状の固形に細かい砥粒を練り込んだもの)を付けた回転する布の車輪(バフ)を部品に押し当て、だんだん細かい番手に替えながら、鏡のように映り込むまで磨きます。

主なポイント

材料
焼入れ鋼、ステンレス鋼、真ちゅう、アルミニウム、クロムめっき部品、貴金属
代表的な部品
超仕上げ:ベアリングの軌道輪やころ、クランクやカムのジャーナル、ピストンロッド。研磨:平面でも曲面でも、ほぼあらゆる形状
部品サイズ
腕時計の部品から、長さ数メートルのロールやロッドまで
精度
超仕上げの除去量は約 1 マイクロメートルで、寸法はほとんど変わりません。研磨が狙うのは寸法ではなく見た目です
表面仕上げ
超仕上げは粗さ Ra 0.01–0.1 µm 前後に達し、研磨は鏡面仕上げになります
向いているロット数
超仕上げ:量産ライン。研磨:手作業の 1 点ものから、自動化・ロボットのラインまで
金型・設備コスト
砥石、フィルム、バフ、コンパウンドは安価な消耗品。自動機は大きな設備投資になります
速度
超仕上げ:1 面あたり数秒から 1 分未満。研磨:機械なら数秒、手作業なら数時間

強みと限界

強み

  • 非常になめらかな表面で、ベアリングや軸の摩擦、摩耗、騒音を減らします
  • 超仕上げは、油をためる谷を残します
  • 発熱が少ないので、焼入れした表面を傷めません
  • 研磨は部品を美しく見せ、掃除もしやすくします

限界

  • 寸法や形状の誤差は直せません。部品があらかじめ精度よく研削されている必要があります
  • 超仕上げには、部品の種類ごとに専用のヘッドや機械が必要です
  • 手作業の研磨は時間がかかる熟練の仕事で、鋭いエッジが丸くなることもあります
  • 研磨で出る粉塵と使用済みコンパウンドは、吸引して適切に処理する必要があります

使われる場所

  • 軸受ボールやころの軌道輪、ころ
  • 自動車クランクシャフトやカムシャフトのジャーナル、ショックアブソーバーのロッド
  • 医療人工股関節・膝関節、手術器具
  • 消費財腕時計のケース、ジュエリー、蛇口、調理器具
  • 油圧ピストンロッドとシール面

見分け方

  • 超仕上げしたジャーナルは明るく、ややサテンのような質感で、研削の筋は見えません。
  • 研磨した部品は鏡のように顔を映し、斜めの光ではうっすらと渦状の跡が見えることがよくあります。
  • 装飾用の金属部品のエッジが丸くやわらかければ、バフ掛けの跡です。
  • ベアリングでは、転がる軌道が、周囲の研削面よりはっきり明るく見えます。

比較

動画を見る

Supfina · 原理をメーカーがわかりやすく解説

Cutting Tool Engineering · ベアリング部品の超仕上げの量産現場

Balu Forge Industries Ltd · 工場でのクランクシャフトのジャーナルの砥粒仕上げ

Avid Welder · だんだん細かい番手で鏡面まで手磨きする様子

実写真を見る

覚えておこう

  • これらの工程が取り除くのは、すでに研削された表面に残る最後の微細な山だけです。
  • 超仕上げは機能を高めます:回転がなめらかになり、寿命が延び、谷に油が残ります。
  • 研磨は見た目を高めます:だんだん細かい砥粒で仕上げて、鏡面をつくります。

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