磨きの本質と実践
機械部品に表面処理を施す必要があるのはなぜですか?
表面処理プロセスは目的に応じて異なります。
1 機械部品の表面処理の目的は 3 つあります。
1.1 部品精度を出すための表面加工方法
要件が一致する部品の場合、精度に対する要件 (寸法精度、形状精度、さらには位置精度も含む) は通常比較的高く、精度と表面粗さは関連しています。精度を得るには、対応する粗さを達成する必要があります。たとえば、精度 IT6 には通常、対応する粗さ Ra0.8 が必要です。
[一般的な機械的手段]:
- 旋削またはフライス加工
- ファインボーリング
- 細かい研削
- 研削
1.2 表面の機械的性質を得るための表面処理方法
1.2.1 耐摩耗性の確保
【一般的な方法】
- 焼入れ後または浸炭焼入れ（窒化）後の研削
- 硬質クロムメッキ後の研削・研磨
1.2.2 良好な表面応力状態の取得
【一般的な方法】
- モジュレーションとグラインディング
- 表面熱処理と研削
- 表面ローリングまたはショットピーニングとその後の精密研削
1.3 表面の化学的特性を得る処理方法
【一般的な方法】
- 電気メッキと研磨
2 金属表面研磨技術
2.1 意義 表面技術および工学分野の重要な部分であり、工業生産プロセス、特に電気めっき産業、コーティング、陽極酸化およびさまざまな表面処理プロセスで広く使用されています。
2.2 ワークピースの初期表面パラメータと達成された効果パラメータはなぜそれほど重要なのでしょうか?なぜなら、これらは研磨作業の開始点と目標点であり、研磨機のタイプの選択方法、研削ヘッドの数、材料の種類、コスト、研磨機に必要な効率が決まります。
2.3 研削および研磨の段階と軌跡
共通する 4 つの段階研削そして研磨] : ワークピースの初期および最終粗さ Ra 値に応じて、粗研削 - 微研削 - 微研削 - 研磨。研磨剤は粗いものから細かいものまであります。研削工具とワークは交換するたびに洗浄する必要があります。
2.3.1 研削工具はより硬く、マイクロカットと押し出し効果はより大きく、サイズと粗さは明らかな変化を示します。
2.3.2 機械研磨は、研削よりも繊細な切断プロセスです。研磨ツールは柔らかい素材で作られているため、粗さを低減するだけで、サイズや形状の精度を変えることはできません。粗さは0.4μm未満に達することもあります。
2.4 表面仕上げ処理の 3 つのサブ概念: 研削、研磨、仕上げ
2.4.1 機械研削・研磨の概念
機械研削と機械研磨はどちらも表面粗さを低減できますが、次のような違いもあります。
- 【機械研磨】：寸法公差、形状公差、位置公差が含まれます。粗さを低減しつつ、研削面の寸法公差、形状公差、位置公差を確保する必要があります。
- 機械研磨：研磨とは異なります。表面仕上げが改善されるだけであり、公差は確実に保証されません。研磨よりも輝きが高く明るいです。機械研磨の一般的な方法は研削です。
2.4.2 [仕上げ加工]とは、微細加工後のワークに対して、表面粗さを低減することを主な目的として、材料を除去せず、または極薄層のみを除去して行う研削および研磨加工（研削および研磨と略す）であり、表面の光沢を高め、表面を強化します。
部品表面の精度と粗さは部品の寿命と品質に大きな影響を与えます。放電加工により残された変質層や研削により残された微小な亀裂は部品の寿命に影響を与えます。
① 仕上げ加工は取り代が小さく、主に表面品質を向上させるために使用されます。加工精度（寸法精度や形状精度など）向上のために少量使用しますが、位置精度向上には使用できません。
② 仕上げ加工は、ワーク表面を微細な研磨材で微細に切断し、押し出す加工です。加工面は均一であり、切削抵抗、切削熱が非常に小さく、非常に高い面品位が得られます。③ 仕上げ加工は微細な加工工程であるため、大きな表面欠陥を修正することはできません。加工前に細かい加工が必要です。
金属表面研磨の本質は表面選択的微細除去加工です。
3. 現在成熟した研磨プロセス方法: 3.1 機械研磨、3.2 化学研磨、3.3 電解研磨、3.4 超音波研磨、3.5 流体研磨、3.6 磁気研削研磨、
3.1 機械研磨
機械研磨は、材料表面の切削と塑性変形により研磨突起を除去し、滑らかな表面を得る研磨方法です。
この技術により、機械研磨では各種研磨法の中で最高の表面粗さRa0.008μmを実現できます。この方法は光学レンズの金型によく使われます。
3.2 化学研磨
化学研磨とは、材料表面の微細な凸部を凹部よりも優先的に化学媒体に溶解させ、平滑な表面を得る加工です。この方法の主な利点は、複雑な装置を必要としないこと、複雑な形状のワークを研磨できること、一度に多くのワークを研磨できること、および高効率であることです。化学研磨の核心は研磨液の調製です。化学研磨により得られる表面粗さは、一般に数十μｍである。
3.3 電解研磨
電解研磨は、電気化学研磨とも呼ばれ、材料表面の小さな突起を選択的に溶解し、表面を滑らかにします。
化学研磨に比べ陰極反応の影響を排除でき、効果が優れています。電解研磨プロセスは 2 つのステップに分かれています。
(1) マクロレベリング：溶解生成物が電解液中に拡散し、材料表面の幾何学的粗さがRa1μmまで減少します。
(2) 光沢平滑化: アノード分極: 表面輝度が向上します (Ralμm)。
3.4 超音波研磨
ワークピースは研磨懸濁液に入れられ、超音波場に置かれます。超音波の振動により研磨材をワーク表面に研削、研磨します。超音波加工は巨視的な力が小さく、ワークピースの変形を引き起こしませんが、工具の製造と設置が困難です。
超音波加工は、化学的または電気化学的方法と組み合わせることができます。溶液腐食と電解に基づいて、超音波振動を加えて溶液を撹拌し、ワークピース表面の溶解生成物を分離し、表面近くの腐食または電解質を均一にします。液体中の超音波のキャビテーション効果も腐食プロセスを抑制し、表面の光沢を促進します。
3.5 流体研磨
流体研磨は、高速で流れる液体とそれに含まれる研磨粒子を利用してワークピースの表面をブラッシングし、研磨の目的を達成します。
一般的に使用される方法には、アブレイシブジェット処理、液体ジェット処理、流体力学的研削などが含まれます。
3.6 磁気研削と研磨
磁気研削および研磨では、磁気研磨材を使用して磁場の作用下で研磨ブラシを形成し、ワークピースを研削します。
この方法は、加工効率が高く、品質が良く、加工条件の制御が容易であり、作業条件が良好である。適切な研磨剤を使用すると、表面粗さはRa0.1μmに達します。
この記事を通して、研磨についての理解がさらに深まると思います。研磨機の種類が異なると、ワークピース研磨のさまざまな目標を達成するための効果、効率、コスト、その他の指標が決まります。
貴社または貴社の顧客がどのタイプの研磨機を必要とするかは、ワークそのものに応じて選択されるだけでなく、ユーザーの市場需要、財務状況、事業展開などの要因にも基づいて決定される必要があります。
もちろん、これに対処する簡単で効率的な方法があります。弊社のプリセールススタッフにご相談ください。
投稿日時: 2024 年 6 月 17 日