平面研削盤とは? 平面研削盤の種類と仕組みを知って加工にいかそう

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平面研削盤とは? 平面研削盤の種類と仕組みを知って加工にいかそう

平面研削は、被削材(ワーク)の表面を高い平面度と平行度に仕上げるために行う、研削加工の一種です。平面研削には、「平面研削盤」という工作機械が使われます。
この記事では、平面研削に使われる平面研削盤の種類や用途、研削盤による研削の仕組みなどについてご紹介します。

平面研削盤とは?

研削加工とは、回転する砥石によって被削材の表面にある凹凸を少しずつ削り取り、滑らかにしていく加工です。表面を「削り取る」という意味では切削加工と似ていますが、切削加工は刃物で削るのに対し、研削加工は砥石の砥粒で削り取っていく点で異なります。

研削加工において、特に被削材の平面を加工する際に使われる工作機械が平面研削盤です。被削材を前後左右、上下に移動させ、回転する砥石に近づけることで加工を行います。
被削材の平行度と表面の平面度において、高い精度が求められる場合に使われます。また、平面研削盤は砥石の当て方でさまざまな研削に対応できるため、研削加工では広く利用されている工作機械です。

平面研削と平面研磨の違い

平面研削(=けんさく)と混合されやすい加工に、平面研磨(=けんま)と呼ばれる加工があります。平面研削と平面研磨は、いずれも被削材の表面を加工して高精度に仕上げるという点では同じですが、細かな目的や加工方法は異なります。

研削は、回転する砥石で被削材の表面を物理的に削り、平行度や平面度の精度を高めていきます。
一方で研磨は、流動する粒子を用いて被削材の表面を削り、表面を滑らかにすることが目的です。研磨で削り取る量はごくわずかなので、被削材の形状は大きく変わりません。
研削は被削材の形状を変える加工で、研磨は加工面の精度を向上させる加工という点において、2つの違いを判断できます。

平面研削盤の種類

平面研削盤は、「砥石の回転方向」と「テーブルの形状や動き方」の組み合わせで、いくつかの種類に分けられます。平面研削盤の種類とそれぞれの特徴をご紹介します。

・立軸角テーブル型

砥石の回転主軸が垂直方向で、角テーブルを備えている平面研削盤です。被削材を固定したテーブルを水平方向に往復運動させ、砥石の側面を被削材に押し付けて研削します。 大きな面積を一度に研削できるため、加工効率が良いのがメリットです。広い面積に対応できることから、長尺の被削材の加工にも適しています。

・立軸円テーブル型

砥石の回転主軸が垂直方向で、円形のテーブルを備えている研削盤です。ロータリーとも呼ばれます。円形のテーブルに被削材を複数設置し、自動または手動でテーブルを回転させて、順次研削していくのが特徴です。
高い精度で複数の部品を同じ厚さに揃えながら加工できるため、小さな部品の量産に高い生産性を発揮します。
カップ状砥石が使われることもあり、その場合は研削面にクロスハッチと呼ばれる傷が形成されます。

・横軸角テーブル型

砥石の回転主軸がテーブルに対して水平で、角型のテーブルを往復運動させながら、砥石の外周面で研削を行う研削盤です。平面研削盤の中では、最も広く普及しています。
粗加工も可能で、前加工の加工痕もある程度消せるのが特徴です。長い直方体の被削材への加工を得意としています。

・横軸円テーブル型

砥石の回転主軸がテーブルに対して水平で、テーブルが円形の研削盤です。横軸ロータリーとも呼ばれます。加工精度に優れ、円形や正方形の被削材の加工に使われます。
また、横軸角テーブルに比べると生産性が高く、小さな部品の量産加工に適しているのも特徴です。

平面研削盤で使われる研削の仕組み

平面研削盤で行う研削は、砥石と被削材の動き方によって3つのタイプに分けられます。3つのタイプは、それぞれ得意とする加工が異なるため、用途に応じて適切に使い分けることが大切です。
平面研削盤で用いられる研削の仕組みにおいて、タイプごとの特徴をご紹介します。

・トラバース研削

テーブルは左右に移動し、テーブルを支持するサドルが前後に動くことで広い面積を加工する研削法です。砥石の位置は変わらないまま被削材が前後左右に動くため、高い精度が出せます。
また、テーブルが左右、サドルは前後とそれぞれ異なる動きができることから、切込の異なる複雑な形状の加工も可能です。

・プランジ研削

サドルは動かさず、テーブルを左右に動かすだけの加工がプランジ研削です。砥石の外周面の幅や側面で、接触面をまかなえる幅の被削材を加工する場合に使われます。
砥石の接触面の切込が変わらず、全面が同じ切込量になるため作業効率が高い点がメリットです。

・クリープフィード研削

砥石を深く切り込ませ、低い速度で送る加工がクリープフィード研削です。何往復もさせて徐々に被削材を削っていく方法と異なり、1パスで加工を行います。砥石の当たる回数が減るため、砥石の寿命を延ばすことができます。
ダイヤモンドホイールのように、高温に弱い工具を用いる場合にも適している研削法です。

用途に応じて平面研削盤を使い分けることが大切

平面研削盤は、タイプによって得意な加工が異なります。タイプや加工法を使い分けて加工を行えば、仕上げ精度や加工効率、工具寿命を大きく変えることが可能です。
平面研削盤を使用する際は、用途に応じて平面研削盤のタイプや加工法を使い分けることが、総合的な作業効率を考えるうえで重要となります。

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