仕上げ加工とは? 種類や加工時のポイントを知って加工にいかそう

仕上げ加工とは? 種類や加工時のポイントを知って加工にいかそう

切削加工においては、図面などで指示された範囲内で製品を仕上げなければいけません。その中でも、高精度な仕上げが求められる場合に行われるのが「仕上げ加工」です。仕上げ加工とは、具体的にどのような加工を行うのでしょうか。
この記事では、仕上げ加工の概要や粗仕上げとの違い、加工を行う際のポイントをご紹介します。

仕上げ加工とは

仕上げ加工とは、切削加工などにおいて、図面や仕様で求められる寸法精度に合わせるための最終工程のことをいいます。寸法精度を極力指示通りに近づけるために、仕上げ加工専用の工作機械を使用して行うのが一般的です。

加工物は、一度の加工で高い精度を出せるわけではありません。完成させるためには段階的に加工を行い、少しずつ目的の寸法と精度に近づけていく必要があります。加工の中でも、最終工程として最も高い精度が求められるのが仕上げ加工です。

粗加工や中仕上げ加工との違い

仕上げ加工を行う前工程として、粗加工や中仕上げ加工と呼ばれる加工を行う必要があります。切削加工においては、フライスやエンドミル、ドリル、タップ、センタードリルなどの工具を使って行われますが、仕上げ加工とはどのように異なるのでしょうか。
ここでは、各加工がどのような役割を持っているのかをご紹介します。

・粗加工

仕上げ代(仕上げ加工を行うために必要な余分)を残して、加工物を大まかに目的形状に近づけるのが粗加工です。荒加工や粗引き加工と呼ばれることもあります。

また、被削材の内部応力を逃がすことも、粗加工の目的のひとつです。金属素材は、製造段階における熱や外力によって、内部に力が閉じ込められるように蓄積されています。粗加工によって内部応力を逃がすことで、後の工程で精度を出しやすくなります。
粗加工は切削量が大きいため、大切り込み、高送りに対応した工具を使用するのが基本です。

・中仕上げ加工

粗加工で大きく削った後に、仕上げ加工の前準備として行うのが中仕上げ加工です。基本的に、中仕上げ加工では仕上げ代を0.02~0.1mm程度残して削ります。
大まかな切削を行う粗加工と異なり、中仕上げ加工は表面の精度を上げていく段階に当たるため、小切り込みや低送り向きの工具を用います。
接触面積の小さな工具を使うことで、切削熱を抑える効果もあります。

仕上げ加工の種類

仕上げ加工は、加工方法などからいくつかの種類に分けることができます。ここでは仕上げ加工の種類と、それぞれの特徴をご紹介します。

・超仕上げ加工

低速で回転させた被削材に砥石を押し付けて研磨するのが超仕上げ加工です。砥石を振動させながら低圧で押し付けることで、高精度の表面加工を行います。
表面の細かい凹凸を消すことで摺動性(滑りやすさ)が向上するうえに、低速低圧加工を行うため変質が少ないなどのメリットがあります。

超仕上げ盤という専用の工作機械を用いることで、0.1μm以下という高精度加工を行えるのが特徴です。砥石に関しては、被削材の材質や求める仕上げ状態によって、酸化アルミナや炭化ケイ素、CBNなどを使い分けます。

・鏡面加工

金属の表面が鏡のような光沢になるよう研磨する加工が鏡面加工です。外観の美しさだけでなく、金属表面の凹凸をなくすことで平滑性や耐摩耗性、耐食性も向上します。
目的の仕上げ状態や対象の材質によって400番~800番手のバフを使い分け、使用する研磨剤も多様な種類があります。

仕上げ加工を行う際のポイント

仕上げ加工を行う際にはいくつかの注意点があります。前工程も含めた、それぞれの工程でのポイントをご紹介します。

・中仕上げ加工までの面粗さに注意

仕上げ加工の精度は、前加工までの面粗さに大きく左右されます。中仕上げ加工の際に面粗さのばらつきがある場合は、目標とする面粗さに合わせて加工精度の調整が必要です。

万が一ビビリ痕のような凹凸が残ってしまった場合、仕上げ加工では消すことができません。仕上げ加工後もそのまま表面に残るため、凹凸のある部分は中仕上げまでに除去することを心がけましょう。

・刃物に適した仕上げ代を残す

中仕上げ加工は、最終工程で行う仕上げ加工のための仕上げ代を残して行います。仕上げ代が薄すぎた場合、切削工具が被削材に食い込まないので加工が行えない点に注意が必要です。

また、仕上げ加工では被削材の材質や加工する向き、場所、求める精度などによって使用する工具が異なります。工具ごとに、仕上げ代を計算して調整することも重要です。

適した加工方法で高精度な仕上げ加工をしよう

仕上げ加工は、高精度が求められる切削加工において、最終的な状態を決定する重要な工程です。高精度な仕上げ加工を行うためには、いくつかのポイントを踏まえたうえで、粗加工や中仕上げ加工の段階から、少しずつ目的形状へと近づけていく必要があります。
また、いずれの段階でも、被削材や使用する工具に適した加工方法が求められる点も重要です。

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