研磨の種類について

本ページでは、研磨にはどんな種類があるのかについて解説。代表的なものを中心に紹介していきたいと思います。

そもそも研磨とは？

まずは今一度、研磨とはどんな作業なのかをおさらいしておきましょう。研磨とは簡単に言えば、ステンレスや鉄、アルミニウムなどの加工品の表面を磨き、汚れやほこりを落としながら、きれいに仕上げていく作業です。また部品を少しずつ削り、形状や寸法を細かく調整する作業が含まれる場合もあります。そのやり方は細かく分類するといくつもありますが、主なものは、以下の通りです。

機械による研磨

バレル研磨

筒状の機械に加工品と研磨剤を一緒に入れ、機械の筒部分を回転させることで、部品の表面を磨くやり方です。原理としてはドラム式洗濯機と同じです。数が多い小物を一度にまとめて研磨するのに適したやり方になります。

バフ研磨

表面が布状になっている部分が回転する、専用の機械を用いて行います。その布部分に研磨剤をつけ、回転させながら加工品を磨いていきます。表面を美しく見せたい場合に適した方法で、例えばオートバイのエンジン廻りの部品などに多く行われています。

ラップ研磨

ラップ研磨とは、ラップ盤と呼ばれる専用の装置を使って行われる研磨方法です。研磨方法としては、湿式と乾式の2つ。湿式は研削液や水に含まれる砥粒によって研磨する方法です。一方の乾式は、金属のバフ研磨に近い方法です。湿式で使用したような液体を用いず、砥粒の上をワークが滑ることで削り込みが起こり、光沢のある鏡面に仕上げます。

また、ラップ研磨には、より精度の高い厚みや面精度の制御ができるという特徴があります。ただし、精度を高めるということは、表面を少しずつ削っていく加工ということになります。そのため、研削盤で削っていく場合と比較して、ラップ研磨の加工速度は時間がかかってしまうという特徴があります。

ラップ盤と似た加工法として、ポリッシュ盤というものがあります。この2つの加工法は、主に仕上がりの状態の違いを指しています。ラップ盤で定められた寸法に仕上げ、その表面の粗さを解消していくのがポリッシュ盤というイメージになります。

電解研磨

電気を通す性質のある「電解研磨溶液」という液体の中に加工品を入れ、電流を流すことで研磨するというやり方です。削って表面をきれいにするのではなく、加工品の表面の一部を溶かすことで滑らかにする方法です。細かい凹凸もきれいにすることができ、ステンレスやアルミニウム素材に適しています。

研磨の種類（様式）についてもっと詳しく

手作業による研磨

砥石（といし）での研磨

原理としては、ご家庭で包丁を研ぐやり方と同じです。手作業で丹念に行うことで、古くなった刃物などの金属を甦らせます。また刃物以外の加工品にも行われますが、その場合は金属の種類や加工品の形状に合わせて砥石を変え、磨き方も変えていくという職人技で行われます。

紙やすりでの研磨

日曜大工やDIYがお好きな方にはお馴染みですね。サンドペーパーとも呼ばれます。表面の粗さによって番手が違い、100番以下は粗め、数字が多くなるほど細かくなっていきます。主に木材用ですが、金属やプラスチックなどに適したものや、耐水ペーパーという水を使いながら磨く用のものもあります。

研磨以外の加工法

金属の加工法は研磨だけということではありません。

ここでは研磨以外の金属の加工法として、「切削加工」「研削加工」「放電加工」について紹介していきます。

切削加工

切削加工とはその名の通り、材料を切ったり削ったりする加工法のことです。切削加工は特別難しいものではなく、実は多くの方が一度は経験しているものなのです。例えば、学生の頃に授業で使った彫刻刀。作品を作る際は、彫刻刀で木板を切ったり削ったりしたはずです。実はこれも切削加工の一種なのです。さらには、大根おろしも広い見方をすれば切削加工の一種と言えるでしょう。

金属加工における切削加工の代表例は主に3種類。「旋削加工」「フライス加工」「穴あけ加工」が挙げられます。

旋削加工は、回転する材料に切削工具を当てて削っていく方法。
フライス加工は、材料ではなく刃を回転させて削っていく方法になります。
穴あけ加工はその名の通り、ドリルを使って材料に穴を開けていく方法です。 ドリルを使った後は、リーマという道具を使って表面を整えていきます。

研削加工

研削加工とは、最後の表面の仕上げに材料を削る加工方法です。「やすりがけ」のようなイメージで、実際には研削盤と呼ばれる機械を使用します。研削盤を使用することで、寸法精度が上がり滑らかな表面処理を実現可能にします。

研削加工機には、大きく分けて「平面研削盤」「内面研削盤」「円筒研削盤」の3種類があります。

平面研削盤は、その名の通り平面を加工する場合に用いられ、多くの場合はフライス加工の後に行われるものになります。
内面研削盤は、工作物に穴がある場合に使用されます。工作物と砥石が回転する「普通型」と工作物の中で砥石が回転する「プラネタリ型」の2種類があり、用途によって使い分けます。サイズが大きかったり、バランスが取りづらかったりするものについては普通型ではなくプラネタリ型といった使い分けを行います。

加えて、内面研削盤より高精度な研削を求められる場合はホーニング加工を施します。円筒研削盤は、主に旋盤加工後の丸形状の工作物で用いられています。受け板と円筒状の砥石2つで固定し、研削を行う構造となります。

また、工作物の大きさによって使われる砥石は異なります。比較的長い工作物には平行に砥石が動くトラバース研削。直径が大きなものには、垂直に砥石を接触させて削るプランジ研削といった使い分けを行います。

放電加工

放電加工とは、材料と電極の間で発生する放電（アーク放電）によって材料を溶解させ、加工する方法です。主に刃物では加工できないものや複雑な形状のものの加工に用いられます。加工時に発生する温度は7000℃にも達し、ほとんどの金属の加工が可能です。

また、刃物で削るわけではないので加工の過程で残留物や付着物（バリ）が出ないのも放電加工の大きな特徴。材料への負担も比較的少なくて済みます。ただ、加工速度については切削加工よりも遅くなるというデメリットもあります。

放電加工は刃物では加工できない場合に用いられるため、切削加工との単純な比較はできません。ここまで紹介した3つの加工方法を材料や用途に合わせて適宜使い分けることが望ましいでしょう。

研磨加工手順

研磨加工を行う際、大きく4つの手順に分けられます。研磨加工を行う用途や使用する材料によって、手順に小さな変更が加わることはありますが、大きな流れはほとんど変わらないと言えます。研磨加工の手順について紹介していきます。

加工手順その1「下地」

製品の表面の大きめの凸凹を小さくしたり、付着している異物を取り除いたりといった加工が「下地」と呼ばれる作業です。最終的な製品の仕上がり具合やクオリティーを大きく左右する、とても重要な作業になります。

このときは、まだ細かい仕上げを行う段階ではないため、番手が小さく目の粗い砥石を選んで使用します。目が粗いと言うことは削りが大きくなるため、表面を大胆に削っていくのに適しているからです。ここでは、製品の仕上がりの寸法を考慮に入れて作業を行うといったことは基本的にありません。

加工手順その2「ならし」

二つめの手順である「ならし」とは、文字通り、ざらざらとした状態の製品の表面をならしていく作業になります。ここでは、一つめの手順である「下地」で使用した砥石よりも番目が大きいものをチョイスします。大きな凸凹はすでに下地で小さくなっているため、表面はすでにある程度平らな状態になっているからです。

番目が大きく目の細かい砥石を使用することによって、表面の小さな凹凸がならされて、さらに平らになっていきます。

加工手順その3「つや出し」

ここでは、前回の「ならし」で平らになった製品の表面につやを出していく作業を行います。そのために、さらに番手の大きな目の細かい砥石を使用する必要があります。バイブレーション研磨やヘアライン加工など、表面にあえて傷をつくる方法もあります。

また、このつや出しの工程は、次の工程である「鏡面仕上げ」の前段階としての役割も担っていることがポイントです。そのため、光沢を出すだけでなく、ここで汚れをしっかりと除去しておくことも重要になります。

加工手順その4「鏡面仕上げ」

最後の工程となるのが「鏡面仕上げ」です。鏡面という文字通り、表面が鏡のような仕上がりになるよう、研磨を行って光沢を出していきます。砥石ではなく、研磨剤を使用する場合もあります。この工程以前の3つの手順がしっかりとこなされていることで、美しい仕上がりが実現されるのです。

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