グラインディングGrindingはmóxuēと発音し、材料を除去するための機械加工法である。砥粒、砥石工具を使用してワークピースから余分な材料を除去する加工方法を指す。研削は、材料を除去する方法として、より広く使用されている方法のひとつです。基本情報

ダイヤモンド砥粒

加工その中で、研磨仕上げ加工に分類される。機械加工には荒加工、仕上げ加工、熱処理などの加工方法があり、研削加工は加工量が少なく精度が高い。機械製造業界で広く応用されている。熱処理による焼入れを施した炭素工具鋼や浸炭焼入れ鋼の部品を研削する際、研削方向に対してほぼ垂直な表面に、規則的に配列した多数の亀裂、すなわち研削亀裂が生じることが多い。これは部品の外観に影響を与えるだけでなく、より重要なことに、部品の品質に直接的な影響を及ぼす。

切削加工とは、高速回転する砥石などの研削工具を用いて、ワークの表面を加工する作業である。研削は、各種ワークの内面・外面の円筒面、円錐面、平面に加え、ねじ、歯車、スプラインなどの特殊かつ複雑な形状の表面の加工にも用いられる。砥粒の硬度が非常に高く、砥石には自己研削性があるため、研削は焼入れ鋼、高強度合金鋼、超硬合金、ガラス、セラミックス、大理石など、高硬度の金属および非金属材料を含む様々な材料の加工に適用できます。研削速度とは砥石の線速度を指し、通常は毎秒30～35メートルである。毎秒45メートルを超えると、一般に高速研削と呼ばれる。研削は半仕上げおよび仕上げ工程で頻繁に用いられ、その精度はIT8からIT5、さらにはそれ以上に達することが可能です。表面粗さは、一般的にはRa1.25～0.16μm、精密研削ではRa0.16～0.04μmとなります。超精密研削ではRa0.04～0.01μm、鏡面研削ではRa0.01μm以下に達する。研削における比出力、すなわち比エネルギー消費量は、単位体積のワーク材料を切削する際に消費されるエネルギーであり、これは一般的な切削よりも大きい。一方で金属除去率は一般的な切削よりも小さいため、研削を行う前に、通常、ワークは他の切削方法を経て、加工余量の大部分を除去し、0.1～1ミリメートル、あるいはそれ以下の研削余量のみを残すようにします。低送り研削や高速研削といった高効率研削技術の絶え間ない発展に伴い、現在では素材から直接部品を研削成形することが可能となっている。また、鋳物の湯口やバリ、鍛造品のバリ、鋼塊の表皮などを研削除去するなど、研削を荒加工として用いるケースも存在する。

円筒研削

研削盤

これは主に外径研削盤で行われ、軸類のワークの外円柱面、外円錐面、および軸肩の端面を研削するために用いられる。研削の際、ワークは低速で回転する。もしワークが同時に縦方向の往復運動を行い、かつその縦方向の移動の1ストロークまたは2ストロークごとに、砥石がワークに対して横方向に進給する場合、これを縦研削法と呼ぶ（図1）。砥石の幅が被研削面の長さよりも広い場合、研削工程においてワークは縦方向に移動せず、砥石がワークに対して継続的に横方向に進給を行う。これを切込み研削法と呼ぶ。一般に、切り込み研削法の効率は縦研削法よりも高い。砥石を成形面にドレッシングすれば、切り込み研削法によって成形された外面を加工することができる。

内面円筒研削

主に、内面研削盤、万能外径研削盤、および座標研削盤において、ワークの円筒孔（図2）の研削に使用され、円錐孔や孔端面の研削にも用いられる。通常は縦研削法が採用される。内面を成形研削する場合、切り込み研削法を採用することができる。座標研削盤で内径研削を行う際、ワークはテーブルに固定される。砥石については、高速回転するだけでなく、研削対象の穴の中心線を中心に遊星運動を行う。内面研削では、砥石の直径が小さいため、研削速度はしばしば30m/sを下回る。

平面研削

その主な用途は、平面研削盤を用いて平面や溝などの研削加工を行うことにある。平面研削には2つのタイプがあります。1つは、砥石の外周面を利用して研削を行うもので、周面研削と呼ばれます。この場合は図3に示す通り、通常は横型平面研削盤が使用されます。成形砥石を使用すれば、各種の成形面の加工も可能です。もう一つは、砥石の端面を用いて研削を行うもので、「端面研削」と呼ばれます。一般的には立軸平面研削盤が使用されます。

無意識の研磨

研削・研磨工具

通常、センターレス研削盤で行われ、ワークの外周を研削することを目的としています。この研削作業中、ワークはセンターピンによって心出しや支持を行うのではなく、砥石とガイドホイールの間に配置され、その下にある托板によって支持され、ガイドホイールによって駆動されて回転します。ガイドホイールの軸線と砥石の軸線を1°から6°の角度で交差させるように調整すると、ワークは回転しながら自動的に軸方向に送りされるため、これを貫通研削と呼ぶ（図4）。貫通研削は、外円筒面の研削にのみ使用できます。切込み式センターレス研削を採用する場合は、ガイドホイールの軸線と砥石の軸線を互いに平行になるように調整し、ワークを托板に支持して軸方向の移動を行わせず、砥石がガイドホイールに対して継続的に横方向の送りを行うようにします。まず、切込み式センターレス研削について見てみましょう。これは成形面の加工が可能です。次にセンターレス研削についてですが、これは内径研削にも使用できます。加工時の状況について説明すると、ワークの外径はローラーまたは支持ブロック上で中心合わせされ、偏心電磁吸着リングによってワークが回転させられます。さらに、砥石が穴内に挿入されて研削が行われます。この際、外周面が位置決め基準となり、内周面と外周面の同心性を確保する役割を果たします。また、センターレス内径研削は、ベアリングリング専用研削盤においてベアリングリングの内溝を研削する際にも頻繁に用いられます。

加工特性

研削は、旋削、フライス加工、平面研削などの他の切削加工方法と比較して、以下の特徴を有している。