ホーニング加工とは? 加工機の種類や加工のメリット・デメリットについて解説

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ホーニング加工とは? 加工機の種類や加工のメリット・デメリットについて解説

ホーニング加工は、砥石によって穴の内面や部品表面の研削を行う加工です。非常に高い精度を出せる点が特徴で、円筒の内部の加工において特に活用されています。
この記事では、ホーニング加工と研削加工との違いやホーニング加工の特徴、加工時の注意点などを解説します。

ホーニング加工とは?

ホーニング加工は、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。

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が可能です。
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というメリットがあります。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加工機の種類

ホーニング加工に使うホーニング盤には、加工を得意とする向きや角度、形状、方法などにさまざまな種類があり、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、コンピューター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必要がなく、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揃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。つや消しや梨地の仕上げ、錆取り、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

ほかの加工方法と比較して、ホーニング加工にはどのような特徴があるのでしょうか。ここでは、ホーニング加工が持つメリットを4つご紹介します。

・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、もと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づら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が最小限となり、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

クロスハッチと呼ばれる網目状の模様が残ることも、ホーニング加工の特徴のひとつです。 クロスハッチとは、砥石の回転と上下運動で形成される研ぎ跡のことです。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。

ホーニング加工時の注意点

メリットが多いホーニング加工ですが、デメリットとなる要素もあるため、加工を行う際は注意が必要です。加工時の注意点としては、主に以下が挙げられます。

・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、前加工の精度が良くない場合で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。

ホーニング加工は高精度な加工に最適

ホーニング加工は、穴の内面を仕上げる加工として、非常に高い精度を誇る加工方法です。ただし、仕上がりが前加工の精度に依存するなどのデメリットもあり、内面研削の方が有利に働く場面も考えられます。
高い効率での加工を求める場合は、使用する工具やホーニング盤の特性を理解し、必要な場面で有効活用することが大切です。