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技術情報・技術コラム

プロファイル研削とは?活用するメリットや研削方法について解説

プロファイル研削は、高い精度で金属を加工できる技術で、複雑な形の製品や、ミクロン単位の精度を求められる加工などに利用されています。製品の長寿命化を図るためにも、プロファイル研削の概要や種類などを押さえ、活用を検討しましょう。

本記事では、プロファイル研削とは何かについて解説し、そのメリット・デメリット、具体的な研削方法、研削で使用する砥石の種類などにも触れていきます。

プロファイル研削とは?

プロファイル研削とは?

プロファイル研削とは、プロファイル研削盤(プロファイルグラインダー)を用いた、高精度の金属加工のことで、プロファイル研磨とも呼ばれます。研磨とは、加工物よりも硬い物質で加工物の表面をこすり、表面を滑らかにする加工です。

精密な金型部品の加工などに適しており、とりわけ、複雑な形をした製品の製造やミクロン単位の精度が求められる加工などに多く利用されています。

プロファイル研磨で作ることのできる加工物は、金属やガラス、プラスチック、ゴム、石材、セラミックなど多種多様です。精密な金型製作などの現場以外でも、治工具、部品加工、テスト段階の鋼材の試験片といったものの加工に利用されています。機器の先端の形状には多くの種類があり、用途に合わせて選びます。

以前までのプロファイル研削は、ミラーやレンズ越しに投影機に映し出された画像を見て、その形に添って研削していました。しかし現在では、CCDカメラの性能が向上し、カラー画像を用いた研削盤も登場しています。そのため、研削が正確にできるのはもちろん、精度の高い機上計測や自動補正も可能になっています。

プロファイル研削のメリット

プロファイル研削には、大きく3つのメリットがあります。1つ目は、数十倍に拡大されたチャートを基に加工するので、取りしろが少なくても研削が可能な点です。

取りしろは多過ぎると寸法内に入れるのに時間がかかってしまい、少な過ぎると研削が一部当たらなくなるなどの問題が発生します。そのため、取りしろが適切な量になるようきちんと管理しなければならず、取りしろが少ない場合は緻密な作業が求められます。

プロファイル研削なら研削箇所がどんなに狭くても、またどんなに細くても加工できるので、取りしろを適切に管理することができます。

2つ目は、ミクロン単位で加工できる点です。寸法精度や面粗さはもちろん、ほとんどの幾何公差に対応が可能です。複雑かつ不規則なつながりをしている曲線やテーパ、溝であっても難なく加工できるので、より幅広い研削加工に対応できます。

3つ目は、フロン等による洗浄工程を省略できるところです。オイルを使ったプレス加工を行う場合、加工した部品をフロン等で脱脂洗浄する必要があります。プロファイル研削の場合、打抜きオイルレスのプレス加工を施すことが可能であるため、洗浄工程を丸ごと省けるところが利点です。

プロファイル研削のデメリット

プロファイル研削には、デメリットもあります。まず、大き過ぎる製品は加工できません。また大量生産ができない点も、デメリットといえるでしょう。プロファイル研削は工数が多く、しかも作業員が一つずつ投影しながら作業を行わなければならないため、量産体制を作るのは困難です。そのため、コストがかかる傾向にもあります。

プロファイル研削の方法

プロファイル研削とは?

プロファイル研削は、数十倍に拡大した製品図をチャートと呼ばれる投影図に描いて研削し、出来上がったチャートを基に手作業または機械を使って、砥石でなぞるように丁寧に加工していきます。砥石は1mm角以下の特殊な形状をしたものの先端を使い、微細で複雑な形状をコンピュータ制御して、ミクロン単位で加工していきます。熟練の作業員が手作業で行うので、手先が器用といわれる日本人に適した研磨技術です。

研磨に用いる砥石は、Vフェイス、平型、細幅などさまざまです。加工物の形状に合わせて砥石を選んでから、ワークを20倍から50倍に拡大し、細部をしっかりと確認しながら作業を進めます。

研削加工で使用する砥石

プロファイル研削で使用する砥石は、砥粒・結合剤・気孔の3つの要素から成り立っています。砥粒には、工業用ダイヤモンドや炭化ケイ素などが使われています。砥粒は削る力がなくなると自然に脱落し、新しい砥粒が表面に出てきて、研削を続けられる仕組みです。

砥粒を保持する役目を担っているのは、結合剤です。結合剤の力が強過ぎると、削れなくなった砥粒が脱落しないため、削る力が失われてしまいます。また結合剤の力が弱過ぎると、砥石がすぐに摩耗し、作業効率が悪くなる分コストも余分にかかるでしょう。なお砥粒と砥粒の間には無数の気孔があります。気孔が表面に出ると溝となり、削りかすを除去するのに役立ちます。

デジタルプロファイル研削盤とは?

プロファイル研削の進化系として、デジタルプロファイル研削盤が登場しています。これは、CCDカメラを搭載して、モニター画面に映し出された加工物を見ながら研削していくというものです。デジタルプロファイル研削盤では、ミラーやレンズではなく直接モニター画面を見ながら作業できるため、従来よりも研削しやすくなっています。また画面がタッチパネルになったことで、スマートフォンのように自由に拡大縮小ができるのも、大きな進歩といえるでしょう。

これまでのプロファイル研削盤との違い

これまでのプロファイル研削では、作業者が目視で投影図との線合わせを行い、作業していました。そのため、作業者の技量によって出来上がりも左右されていました。技量による差はわずかでも、ミクロン単位の精密さが要求される作業ですから、少しの誤差も許されない世界では致命的な欠陥といわざるを得ません。

とはいえこれまでのプロファイル研削では目視に頼るしか方法がなく、ここが限界でした。

その問題を解決したのがデジタルプロファイル研削盤です。デジタルプロファイル研削盤には自動計測による自動補正加工機能が搭載されており、技量が不足している初心者でも高精度な加工が可能になりました。

ただし、本当に良い製品を作るためには、加工品の最終チェックが必要です。

そのためには、作業者による出来上がりのチェックが必須となるので、いかに自動化しても、熟練の技量は欠かせないことになります。自動化が進み、高精度な加工が初心者でも可能になったとしても、やはり熟練の腕が必要なところに、プロファイル研削の奥深さがあります。

プロファイル研削加工で効率化できること

プロファイル研削とは?

次に、プロファイル研削加工の効率をより上げるための工夫を紹介します。

最終仕上げだけプロファイル研削にする

全ての工程をプロファイル仕上げにすると、時間とコストがかかります。そこで、最終仕上げだけをプロファイル研削にして、その前の工程は平面研削盤を使って行う方法があります。平面研削盤で加工できる部分を先に加工し、重要な部分だけプロファイル研削を行うというものです。

平面研削とは、製品をテーブルに固定し、回転する砥石を上から当てて平面に仕上げていく方法のことです。具体的には、砥石を移動させる方式と製品を移動させる方式の2種類があります。製品の大きさに関係なく幅広く加工できる、コストパフォーマンスに優れた研削方法です。

平面研削盤を使えば加工時間が短縮され、その分コストダウンにつながります。

研削と検査を続けて行う

従来の研削では、研削工程が終わってからワークを取り外し、その後検査工程に入るのが通常の手順です。しかしこの場合、取り残しなどが生じた際には再セットが必要となってしまいます。プロファイル研削では、加工線が描かれたチャート紙に合わせて加工するため、研削工程と検査工程を同じ機上で行えます。そのため研削と検査を続けて行うと、都度再セットをしてから加工する手間が省ける分、作業工程の短縮が可能です。

プロファイル研削の依頼なら高い加工技術を持つ会社がおすすめ

プロファイル研削を依頼する場合は、高い加工技術を持つ会社を選ぶのがおすすめです。

エバーロイ商事株式会社では、さまざまな材質に対応したプロファイル研削加工を行っています。砥石は小径から大径まで数多く取りそろえており、サイズや形状、面精度等に応じて使い分けることで幅広いニーズに対応可能です。

プロファイル研削は大きいものの加工に適さないと説明しましたが、エバーロイ商事株式会社ではプロファイルグラインダーを含め、放電加工機や超音波研磨機など多数の研削盤・研磨機を保有しており、φ400×H80までの大物加工など、通常では困難な加工にも対応可能です。加工後の検査についてはビデオ測定顕微鏡や三次元測定器、輪郭形状測定器を用いた検査による品質保証を実施しているので、安心して依頼できます。

また超硬素材を熟知し、高い超硬加工技術を持つエバーロイ商事株式会社では、研削加工はもちろん、超硬素材の開発や選定、製品提供まで一貫して対応しています。ヒアリングしたご要望や、原因・条件分析を基にした現状の問題点・改善点の洗い出しを行い、お客様が抱えている課題や問題を解決できる提案やアドバイスをご提供します。

プロファイル研削は高精度で緻密な加工が可能な技術

プロファイル研削とは、高精度で緻密な加工が可能な最新技術です。大きなものの加工に適さない点や、大量生産が難しいのが難点ですが、洗浄工程や再セット加工などの手間が省ける分、作業全体を効率化できるところも大きな利点です。

効率化については、前工程は平面研削盤を使った従来の方法で加工し、最終仕上げだけプロファイル研削を用いるなどの工夫を行うことで、時間やコストの節約を行うことができます。用途やニーズに合わせ、最適な方法による加工を行うことが大切です。

エバーロイ商事株式会社では、さまざまな材質に対応したプロファイル研削加工を行っています。「他社ではニーズを満たす加工ができない」「超硬素材が適切なものかどうかわからない」などのお悩みがある方は、プロファイル研削をはじめとする多彩な加工に対応可能なエバーロイ商事株式会社へ、ぜひご相談ください。

この記事を監修した人

エバーロイ商事株式会社

大久保 文正

エバーロイ商事株式会社

昭和33年の設立以来、長年にわたり超硬工具の販売。
その製品はエバーロイの名で、広く多くのお客様からご支持をいただいております。
技術革新の激しい時代の中、お客様のあらゆるニーズに対応すべく、製販一体となって当社のオリジナリティを生かした営業活動を推進して参ります。

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