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精密機械加工の分野において、研削は製品の寸法精度と表面品質に直接影響を与える重要な工程です。傷、焼け、振動、水平送り跡などが発生した場合、それは私たち加工業者にとって決して望ましいことではありません。
しかし…もし本当にそうなったら、どうやって解決するのでしょうか?これがこの記事の焦点です〜
この記事では、問題の背後にある機械的、操作的、プロセス的、環境的要因を一つずつ分析し、研削品質管理の重要な参考資料として体系的な解決策を提供します。
カタログ
研削傷とは何ですか？
傷は主に、研磨粒子がワークの表面に接触したときに、不均一な切削によって発生します。
研磨材の中に大きな研磨粒子や突出した研磨粒子がある場合、圧力が加えられている間にこれらの研磨粒子が優先的に材料表面に接触してより深く浸透し、結果として切削深さが増加します。これらの突出した研磨粒子は、小さな粒子よりも深い溝（傷）を形成します。
グラインディングバーンとは何ですか?
研削工程で過剰な熱が発生すると、研削熱損傷（研削焼けとも呼ばれる）と呼ばれる現象が発生する可能性があります。この熱による損傷により、材料の硬度が低下し、ワークピースの表面に引張残留応力が生じ、疲労寿命が減少します。動的負荷を受ける重要な部品で発生した場合、重大な構造的破損を引き起こす可能性もあります。
研削焼けは次のような問題を引き起こす可能性があります。
- ワークピースの熱膨張と酸化。
- 表面研削による焼けは、ワークピースの性能を低下させます。
- ひび割れや加工不良。
- 研削熱が過剰になると、加工中または加工後に微小な亀裂や微細な亀裂が発生し、ワークピースの構造的完全性がさらに弱まる可能性があります。
※さらに詳しく：研削するとなぜ熱が発生するのか？研削ホイールとワークピースの熱を制御することはどれほど重要ですか?
研削傷が発生する一般的な状況
- 機械振動
機械や治具が振動すると、研削ホイールとワークとの接触が不安定になり、研削面に不規則な波紋や傷が発生し、加工精度や表面品質に影響を与えます。 - ワークピースに傷がある
加工前にワークピースに傷やへこみがある場合、これらの欠陥は研削工程で完全に除去するのが難しく、さらに拡大して完成品の表面欠陥を引き起こす可能性があります。 - 不適切な研削砥石の接着
結合が強すぎると、研磨粒子が容易に剥がれなくなり、過剰な切削力と過剰な熱が発生します。結合力が低すぎると、砥粒が早期に脱落し、研削ホイールの寿命が短くなり、加工安定性に影響を与え、表面品質が低下します。 - 研削ホイールが詰まったり、滑らかになったりする
研削盤の表面が切削物で詰まったり、砥粒が鈍くなったりすると、研削力が弱まり、滑りが発生し、傷がつきやすくなり、過熱や表面損傷につながることもあります。 - ワークピースの精度が悪い
事前にワークピースの加工が不十分であったり、位置決めが不十分だと、寸法偏差や表面の凹凸が生じ、その後の研削品質に影響を与え、傷、焼け、寸法偏差などの問題が発生します。 - 研削ホイールは研削焼けと研削割れを生じます
研削圧力が高すぎたり、冷却が不十分な場合、高熱が発生し、ワーク表面が焼けたり、硬化層が劣化したりします。これを研削焼けといいます。研削ホイールの品質が悪かったり、誤って使用された場合、ひび割れが発生し、ワークピースが損傷したり、安全上の問題が発生することもあります。
※本章では、主に機械の振動、発振、ワークの傷や焼けなどの異常状態について解説します。次の章では、異常の原因を分析し、解決策を提示します。
異常な機械振動とサージの原因と解決策
振動のパターンと現象に基づいて振動の原因を判断することができます。
| 異常な状態 | 理由 | 解決 | |
| 振動 | 同じ間隔の波形を表示します | 機械振動 | 1.機械の基礎がしっかりと設置されているか、緩みや凹凸がないかを確認します。 2. ベルトとギアを交換または調整します。 3. 偏心を防ぐためにスピンドルとモーターのバランスを確認します。 4. すべての可動部品を再点検し、スライドレール、ベアリング、その他の部品の滑らかさと安定性を確認します。 |
| 研削砥石のアンバランス | 1. 研削ホイールの動バランスを正確に調整します。 2. 砥石を調整した後、再度バランス補正を実施します。 3. 研削液が完全に拡散するまでは、研削ホイールを止めないでください。 | ||
| 研削砥石が真円でない | 1. 研削ホイールのバランス調整の前後に研削作業を実行する必要があります。 | ||
| 砥石が硬すぎる | 1. 結合度の低い研削砥石を選択します。 2. 粒子の粗い砥石を使用します。 3. 研削砥石の速度を適切に下げます。 4. 毎回切る量を減らします。 | ||
| 狭く深く規則的な現象 | 砥石が粗すぎる | 1. 粒子の細かい砥石を使用します。 | |
| 不規則性 | ワークピースの取り付け不良 | 1. ワークピースがしっかりとクランプされていることを確認し、クランプ作業中に緩みがないようにしてください。 2. センターエジェクタピンの位置と精度を確認し、修正します。 3. ワークと接触する部品に適切な潤滑剤を塗布します。 | |
| ワークピースのアンバランス | 1.ワークの特性に応じて適切なバランシング装置を選択して設置します。 2. 加工には大型グラインダーを使用し、より安定したサポートとより高い精度を実現します。 | ||
| トリミングが不十分 | 1. 鋭利なダイヤモンドを使用してトリミングします。 2. 鈍くなったダイヤモンド粒子については、鋭さを取り戻すために再度はんだ付けする必要があります。 3. トリマーとそのクランプ装置が緩んでいないか確認します。 4. トリマーの延長長さは適切で、長くなりすぎないようにする必要があります。 | ||
| 規則的な現象と不規則な現象が同時に起こる | 水平コンベアフレームが振動しているか緩んでいる | 1.横送りベアリングの動作状態を確認します。 2. 横送りベアリングに適量の潤滑油を定期的に補充します。 3. 搬送装置の各部品を点検します。 | |
| 長くて広い現象 | 研削ホイールスピンドルが曲がったり振動したりする | 1. 研削ホイールスピンドルの真円度を確認します。 2. 研削ホイールスピンドルの曲がりを確認します。 | |
| 短く、密集し、均等に間隔をあけた現象 | 研削ホイールスピンドルベアリングの緩み | 1. 組み立て時に、ベアリングがしっかりと締められていることを確認します。 2. ベアリングに損傷や異常が見つかった場合は、直ちに修理または交換する必要があります。 3. 研削砥石の周速を下げる。 | |
| 幅や深さが異なる不規則な跡 | 砥石が柔らかすぎる | 1. より硬い結合剤を使用した研削ホイールを使用します。 | |
| 広く分布する斑点 | 研削ホイールの平滑化 | 1. 研削ホイールのバランスを正確に調整し、トリミング後に再度調整します。 2. 研削ホイールの表面と底面から油やゴミを定期的に除去します。 | |
焼けや異常な横書きの原因と解決策
ワークのテクスチャに基づいて異常の原因を判断します
| 異常な状態 | 理由 | 回避策 | |
| バーンズ、横書き | 小さな螺旋状の縞 | トリミングが不十分 | 1. 研削ホイールドレッサーが壊れた場合は、すぐに交換する必要があります。 2. トリミング工程中は、横方向の送り速度を遅く保つ必要があります。 3. トリミングする際、ダイヤモンド ドレッサーは下向きに 15 度、水平に 30 度の傾斜を維持する必要があります。 4. クランプがしっかりと固定されていることを確認します。 5. 各トリミングの切断深さは浅い範囲内で制御する必要があります。 6. クランプが研削ホイールに触れないようにしてください。 7. 研削は砥石の中央ではなく端から始める必要があります。これにより、砥石の均一性と安定性が維持されます。 8. 最後のトリミング中、横方向の送り方向は研削の横方向の送り方向と反対にする必要があります。 9. トリミング中は、ダイヤモンドの横方向の移動速度を一定に保つ必要があります。 10. 砥石のエッジは丸く（面取りされて）いる必要があります。 |
| 操作不良 | 1. 角度のずれにより砥石の刃先がワークに異常に食い込むのを防ぐために、砥石の作業面がワークの表面と平行であることを確認します。 2. 研削盤のワークへの圧力を適切に下げます。 3. ワークピースのサポート構造またはスタビライザーを追加します。 4. 研削砥石の横方向の送り速度を遅くします。 | ||
| スパイラル水平送りパターン | 研削ホイールフランジ接触 | 1. 砥石の刃先は丸く（面取りして）おく必要があります。 | |
| 粗研削用砥石と微研削用砥石の砥粒サイズが違いすぎる | 1. 粗研削段階では、粒子の細かい砥石を使用することをお勧めします。 2. 微研削段階では、粗い砥石を使用し、加工中に火花が出なくなるまで送り量と横送り速度を徐々に減らすことができます。 | ||
| 荒すぎる | 1. 切削深さを減らし、横方向の送り速度を下げる必要があります。 | ||
| 不適切な研削方法 | 1. 研削を開始するときは、横方向の送り速度を速くして、前回の粗研削で残った深い跡や加工線を素早く除去する必要があります。 2. 研削がほぼ完了したら、水平送り速度を下げて、スライド研削により微研削を行います。 | ||
| 中心線が不正確 | 1. 研削砥石をワークピースの中心線に正確に合わせます。 | ||
| トリミングが不十分 | 1. ノミを下向きに 5 度の角度に設定します。 2. 砥石のエッジを丸く（面取り）します。 | ||
| 孤立した深い傷跡 | 不適切なトリミング | 1. トリミングには鋭利な砥石トリマーを使用します。 2. トリミング後は、硬い毛のブラシで砥石の表面を徹底的に洗浄する必要があります。 | |
| 研削ホイールの表面に残った粗い研磨材や異物 | 1. 研削ホイールを徹底的にトリミングして修復します。 2. 研削ホイールが損傷したり、摩耗がひどい場合は、すぐに交換する必要があります。 | ||
| 有機研削砥石の劣化 | 1. 化学溶液タイプの冷却剤の使用は避けてください。研削砥石とワーク表面への化学的ダメージを軽減するために、水溶性クーラントの使用をお勧めします。 2. 冷却液中のアルカリ濃度は pH 9 以下に制御する必要があります。3. 夏季の処理中は、冷却液の温度が上昇しないように対策を講じる必要があります。 | ||
| 激しい研磨剥離 | 1. 結合度の高い研削砥石を選択します。おすすめについては当社にご相談ください | ||
| 研削ホイールのリムが緩んでいる | 1. 砥石を取り付ける際は、砥石とフランジの間にパディングペーパーを挟んでください。 2. ネジを固定する際は、対称かつ均等に締め付ける必要があります。 | ||
| 長さや幅が異なる不規則な火傷跡 | 冷却水がきれいではない | 1. 冷却ボックスを定期的に清掃してください。 2. フィルターの機能状態を確認します。 3. 研削または研削ホイールの交換後は、保護カバーの内側をよくすすいでください。 | |
| 汚い | 1. 工場環境と空気の清潔さを維持する。 2.集塵装置を設置する。 | ||
| フィッシュテール形状 | 操作不良 | 1. 研削砥石をワークピースに強く押し付けないようにしてください。 2. 運転中、研削ホイールはより柔らかく、より鋭い切削効果を持つ必要があります。 3. 研削エリアに冷却剤を連続的に、均一に、大量に供給する必要があります。 | |
※砥石の交換
研削砥石を交換する場合は、現在加工中のワークの材質を評価のためにご提供いただくことをお勧めします。そうすることで、最適なオプションをお勧めすることができます。
モデルの提供方法が分からない場合は、研削砥石を弊社までお送りいただくことも可能です。
結論は
研削傷や焼けなどの表面異常は、主に機械設備の不安定さ、ワークピースの不適切なクランプ、研削ホイールの選択やトリミング方法の不適切さ、冷却システムの管理の不適切さなどの要因によって発生します。これらの問題が適時に発見され修正されない場合、処理品質と精度が低下するだけでなく、設備の損傷や生産品質の不安定化を引き起こす可能性があります。したがって、研削作業の安定性と製品の信頼性を効果的に向上させるためには、設備のメンテナンス、プロセス条件の設定、操作スキル、現場環境の管理など、複数の側面から包括的な予防および改善戦略を確立する必要があります。
アクション
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