研磨加工とは? 研削加工との違いや加工の種類、加工手順を解説

研磨加工とは? 研削加工との違いや加工の種類、加工手順を解説

金属の加工においては、不要な部分を取り除いて形を整え、寸法を設計通りに合わせることが重要です。その手段として用いられる加工の1つが「研磨加工」です。
この記事では、研磨加工の概要や研削加工との違い、研磨加工の手順についてご紹介します。

研磨加工とは

研磨加工とは、対象物の細かな凹凸を削り取り、表面をなめらかにする加工のことです。対象を大きく削り取るのではなく、表面の粗さを小さくして精度を高めたりツヤを出したりするのが目的で、加工の仕上げ段階で使われます。

砥粒を用いた研磨加工では、ラップと呼ばれる板に砥粒と対象物をおき、上から圧力をかけながらラップを回転させることで、砥粒と対象物をこすり合わせて研磨します。精密な寸法精度で、見た目も美しい仕上げが可能です。

研磨と研削の違い

研磨加工と研削加工は名称も似ており、混同されることの多い加工方法です。関連用品のメーカーや現場ごとの呼称もまちまちで、区分が明確でない場合もあります。

研磨は流動する粒子を用いて、対象物の表面を細かく削る加工です。それに対し研削は、回転する砥石の表面にある砥粒によって対象物を削り取ります。
しかし、研削用砥石とほぼ同様の工具で行う研磨もあり、研削用砥石を用いた研削加工は研磨加工の1つとされることがあるなど、使用する工具から2つを明確に区別するのは困難です。

この2つは、加工を圧力によって調整するのが研磨で回転数によって調整するのが研削とする場合や、研磨は表面をなめらかにするのが目的、研削は削り取って形を変えるのが目的など、削り取る速さや量、加工の目的で区別することができます。

研磨と研削は加工の手法や目的が異なるため、どちらを指しているのか慎重に理解し、使い分けに役立てましょう。

研磨・研削以外の金属除去加工の種類

研磨加工・研削加工は、砥石や砥粒を用いて少しずつ対象物を削り落とし、目的の形状や仕上がりを目指す加工です。このような加工方法は、除去加工に分類されます。
研磨・研削以外で金属除去加工に用いられる方法には、次のような種類があります。

・切削加工

刃物となる切削工具を用いて、金属の表面を削り取っていくのが切削加工です。
ドリルやリーマを使う穴あけ加工、エンドミルや正面フライスを使うフライス加工は切削工具を回転させて削り取ります。一方でバイトを使う旋盤加工は、対象物を回転させ切削工具を押し当てることで削る加工です。
また、平削り・形削りといった往復運動によって切削していく加工もあります。

さまざまな切削加工を組み合わせることで、複雑な形状でも高い精度で効率的に加工できるのが特徴です。

・放電加工

放電加工は、電気エネルギーを刃物の代わりにして、目的の形状を作る加工方法です。電極から対象物に向けて放電し、放電の熱で対象物を溶融させることで除去していきます。
電極形状の通りに彫り進めることができるので、複雑な形状の加工にも向いています。

・エッチング加工

エッチング加工は、薬品による腐食作用を用いた除去加工です。マスキングを施した部分は残り、それ以外の部分は薬品によって溶け落ちるという原理を用いています。
精密な形状を作ることができ、ステンレス・銅・鉄・ニッケル・ニクロム・モリブデン・チタン・タングステンなど、加工可能な材質の種類が多いのも特徴です。電子部品や、基板の配線銅箔などの加工に使われています。

研磨加工の主な方法

研磨加工は、加工物の材質や求める仕上げ品質などによって、いくつかの加工方法が使い分けられています。主な研磨加工の種類をご紹介します。

・砥石研磨

回転または往復運動する砥石によって、対象物の表面にある細かい凹凸を均一にならし磨き上げる加工です。研削加工も同様の加工方法ですが、目的別に区分する場合は表面をなめらかに仕上げる研磨加工に分類される場合があります。

・ラッピング研磨

ラップ盤にスラリーと呼ばれる遊離砥粒を供給し、対象物を上から押し付けながら研磨する加工方法です。砥粒が転がりながら表面を削るため、精密な仕上げ面を得られます。

ラッピング研磨は、砥粒を液体に懸濁させて加工液として供給する湿式と、砥粒そのものを粉状で使う乾式の2種類に分かれます。
湿式は冷却しながら研磨が行えますが、錆びが発生する恐れがあり、洗浄の後工程や廃液の処理の手間とコストがかかるといったデメリットがあります。
一方で、乾式は研磨抵抗が大きく冷却効果は期待できません。対象物の変形が発生する場合があり、粉塵対策も必要ですが、工数の削減が可能です。

・ポリシング研磨

ラッピング研磨のように硬い盤の上で研磨するのではなく、フェルトのような柔らかい素材のバフに研磨剤をつけて研磨する方法です。バフ研磨とも呼ばれます。
ラッピング研磨よりもなめらかな表面を得られるのが特徴で、ツヤ出し加工など研磨の最終工程に用いられることが多いです。

・バレル研磨

大きな容器に対象物と研磨剤を投入し、振動または回転させて研磨を行います。精密な加工精度は望めませんが、ある程度均一な仕上がりにすることが可能です。大量の部品をまとめて研磨できるため、バリ取りによく使われます。

研磨加工の具体的な手順

研磨加工を行う手順は、下地・ならし・ツヤ出し・鏡面仕上げの4工程に分けることができます。
研磨加工では、短時間で大きく削り取ることはできません。対象物の表面にある凹凸や異物は下地の工程で取り除いたあとに、表面が粗い場合はならしとして砥石による研磨を行います。

ならし工程を終えたら細かい粒子の砥粒または砥石を用いてツヤ出しを行い、さらに砥粒の番手をあげて鏡面仕上げをしていくのが、一般的な研磨加工の手順です。

目的に応じて研磨加工を使い分けることが重要

研磨加工は広い意味では砥石を使った研削も含み、表面のならしから鏡面仕上げまでを行う一連の加工を指すこともあります。
どの程度まで表面をなめらかにするのか、求める精度はどれくらいか、どのような目的で使う部品なのかなど、目的に応じて研磨加工の手法を使い分けながら作業を行いましょう。