平面研削盤（サーフェスグラインダー）基礎：技術、ドレッシング、砥石選定

学習目標

このユニットを修了すると、以下のことができるようになります：

• 平面研削盤を識別できる
• 作業手順を理解できる
• 砥石ドレッシング手順を説明できる
• リングテスト（打音検査）を説明できる
• 砥石交換手順を説明できる
• 砥石選定手順を説明できる
• 主要研削砥粒とその最適用途を挙げられる
• 主要結合剤（ボンド）とその主用途を挙げられる
• 無記号のスケッチや実物から、砥石の型式番号と名称を識別できる
• 砥石形状・寸法表示と5つの基本記号から砥石仕様を読み取れる
• 代表的な研削作業に対し、適切な砥粒、粒度、硬度、ボンドを推奨できる

平面研削盤の概要

平面研削盤は主に仕上げ工程で使用されます。固定された研削砥石を回転させ、バイスで固定した金属ワークの表面を削り取る高精度機械です。このバイスはテーブル（キャリッジ）の一部で、砥石の下を前後に移動します。本機の加工可能最大サイズは長さ18インチ（約457mm）× 高さ6インチ（約152mm）× 幅8インチ（約203mm）です。テーブルは磁性チャックになっており、レバーで磁力のON/OFFを切り替えられます。最大切込みは0.005インチ（約0.127mm）、最小切込みも同値です。テーブル移動は自動（前後往復）と手動の両方に対応します。

図1. Chevalier平面研削盤

安全上の注意事項

一般的な工作機械安全規則に加え、本機固有の安全ポイントを以下にまとめます：

• 常に安全メガネを着用する（砥粒・切りくずが四方に飛散する）。
• 砥石が最高回転数に達するまで使用しない（見えない亀裂がある可能性がある）。
• 長髪は結ぶこと（巻き込み防止）。
• 砥石をワークに打ち付けない（砥石に欠陥が生じ、破裂する恐れがある）。
• 砥石ガードが確実に装着されているか確認する（飛散物から作業者を守る）。
• ワークが確実に固定されているか確認する。
• 磁性テーブルは清掃してからワークを載せる（切りくずでワークが傷ついたり、研削中にズレたりする）。
• 操作位置から容易に届く場所に非常停止ボタンがあるか確認する。
• 砥石取り付け前に点検し、適切にメンテナンスされ、良好な状態か確認する。
• メーカーの砥石取り付け手順に従う。
• 砥石周面を常に均等にドレッシングする。
• ホイールガードが砥石の半分以上を覆っているか確認する。
• 磁性チャックに載せるワークのバリは事前にヤスリで取り除く。
• 磁性チャックを布で拭き、さらに手のひらで拭き上げる。
• ワークより少し大きい紙をチャック中央に敷く。
• ワークを紙の上に置き、磁性チャックの電源を入れる。
• ワークを引っ張ってみて、磁力が効いているか確認する。
• 研削開始前に、砥石がワークに干渉しないか確認する。
• 新しい砥石は、ワークに当てる前に約1分間空転させる。
• 砥石が最高回転数に達するまで待つ（見えない欠陥対策）。
• 研削盤起動時は砥石の横に立つ（正面を避ける）。
• クーラントは砥石停止前に切る（アンバランス防止）。
• 作業面に切りくず、工具、材料を置かない。
• 研削盤周辺の床を油・グリースを含め清潔に保つ。
• 粉塵・切りくず・クーラントミスト吸入防止のため、適切な排気装置を使用する。排気システムは適切に設計・維持する。
• メンテナンス時はロックアウト手順を遵守する。

使用手順

• まず、加工したい材料が平面研削盤で加工可能か確認する。アルミや真鍮など軟らかい材料は砥石の目詰まり（クロッギング）を起こし、性能低下と清掃作業の原因になる。最大加工サイズは長さ18インチ×幅8インチ×高さ6インチ。
• ワークを固定する。バイスで挟み、さらに磁性チャックをONにする。固定後、研削盤前面の経度・緯度ハンドル（X・Y軸）を回してワークを砥石下に手動位置決めする。砥石自体も微調整可能。
• 機械を起動する。安全のため最高回転数に達してから使用する。正常なら手動送りで精密作業を行う。

砥石のドレッシング（整形・刃立て）

図2. 砥石のドレッシング

1. ダイヤモンドドレッサーをベッド上に置く。
2. ダイヤモンドドレッサーを砥石中心から左に1/4インチ（約6mm）離して位置決めする。
3. 磁性チャックをONにしてドレッサーをベッドに固定する。
4. 電源スイッチを「ON」にし、緑色のスタートボタンを押してスピンドルを回転させる。
5. 垂直テーブルハンドホイールで砥石を下げ、ドレッサーにわずかに接触させる。
6. 接触したら機械を停止する。
7. 再度機械を起動し、砥石回転中にZ方向（垂直）へ少し下げ、わずかな粉塵が立つまで下げる。
8. 粉塵が立ったら、Y軸方向（前後）に1往復させる。ドレッサーが1往復したら停止する。
9. 停止時、ドレッサーが砥石から約1/2インチ（約12.7mm）離れる位置で止める。
10. 砥石面を確認し、まだ汚れていればステップ8〜9を繰り返す。

リングテスト（打音検査）

砥石は取り付け前に必ず検査し、「リングテスト」を行って亀裂や欠陥の有無を確認します。軽い非金属製の工具で軽く叩き、澄んだ金属音（リン）がすれば健全です。

リングテスト実施手順

1. 砥石が乾燥しており、切りくず等で音が鈍らない状態か確認する。
2. 硬質プラスチックや硬木（ドライバーハンドル等）を用意する。大型砥石には木槌を使用。金属製工具は使用しない。
3. 砥石をピンやシャフトに吊るし、自由に回せる状態にする（研削盤には取り付けない）。大型で吊るせない場合は、清潔で硬い床に立てかける。
4. 砥石中心を通る垂直線をイメージする。
5. その垂直線から左右45°、砥石外周から1〜2インチ（大型はエッジ付近）の4点を叩く。
6. 砥石を180°回転させ（下だった面を上に）、再び左右45°の2点を叩く。
7. 4点すべてで澄んだ金属音がすれば合格。いずれかで鈍い音なら亀裂あり → 使用不可。

砥石の交換手順

図3. メタルプレートとホイールケースの取り外し

1. ホイールケースを開ける。固い場合はブレースレンチ、レンチ、ゴムハンマーが必要。
2. 上部のメタルプレートを固定ネジを緩めて外す。
3. スピンドル後部に穴がある。右側のブレースレンチをこの穴に差し込み、スピンドル後部に掛ける。
4. フロント側の砥石固定穴（2ヶ所）にレンチを差し込む。砥石をスピンドルから緩めるには、レンチを右回し（時計回り）で緩み、左回しで締まる（逆ネジ）。
5. ウィッシュボーン型レンチをゴムハンマーで叩いて砥石を緩める。
6. 新しい砥石を取り付ける場合は逆手順。ウィッシュボーンレンチを左回し（反時計回り）で締める。取り付け時はレンチを左側に掛ける（右側ではない）。手で締めきったらゴムハンマーで確実に締める。
7. スピンドル後部からブレースレンチを抜く。
8. メタルプレートをネジで戻す。
9. ホイールケースを閉め、ノブを締める。

図4. ブレースレンチ挿入　図5. 砥石取り外し

研削作業手順

1. 被削材に適した砥石を使用する（アルミ用、ステンレス用、チタン用等、材質別砥石がある）。
2. ベッドを清掃してからワークを置く（磁性チャックへの干渉防止）。
3. ワーク周囲にマグネティックパラレルを配置し、研削中のズレを防ぐ。
4. 磁性チャックをONにしてワークを固定する。
5. ベッドとサドル位置を調整し、ワークを砥石中心下にセットする。
6. 砥石をワーク上約1インチ（25mm）まで下げる。
7. 紙を1枚、砥石とワークの間に挟み、前後させながら砥石を下げ、紙が動かなくなった点でZ軸ゼロ点とする（図1参照）。
8. ダウンフィードハンドホイールのダイヤルを0インチにセットし、ワークのZ軸ゼロ点を設定する（図2参照）。
9. テーブル縦ストローク設定ブロックをロックし、テーブルストローク両端で約1インチのオーバートラベルが出るようにする。
10. テーブル位置を調整し、砥石がワーク右側約1インチに来るようにする。
11. 目標切込み深さまで砥石を下げる。1パスあたりの最大ダウンフィードは0.001インチ（約0.025mm）。
12. 砥石がワークに接触していないことを確認し、メイン電源ON。緑ボタンでスピンドル起動、クーラントON。
13. X軸方向（左右）にパスを繰り返し研削する。
14. 最初のストリップが十分研削されたら、Y軸ハンドホイールを半回転（時計回り）送る。
15. 次のストリップを同様に左右研削する。
16. ワーク全面が研削されるまで繰り返し、裏面も同様に行う。

図6. Z軸ゼロ点設定　図7. ダウンフィード設定

砥石の選定

砥石選定の考え方

砥石も切削工具の一種です。汎用砥石を除き、砥粒・粒度・硬度・構造・ボンドタイプを、その仕事に合わせて選定する必要があります。カッター、ドリル、タップを用途別に選ぶのと同じです。

砥石仕様の選定に影響する8要因：

1. 砥石メーカーの推奨仕様
2. 被削材とその硬度
3. 除去代と要求仕上げ面粗さ
4. 研削接触面積
5. 研削作業の厳しさ（重研削か精密研削か）
6. 砥石周速
7. 送り速度
8. 操作技法（湿式/乾式、手動/自動等）

選定の指針

1. 被削材と硬度 → 砥粒、粒度、硬度（グレード）を決定

• アルミナ（Al₂O₃）系：鋼材全般に最適。
• 炭化ケイ素（SiC）系：鋳鉄、非鉄金属、非金属材料に適する。
• 比較的細かい粒度は、重切削が可能な軟らかく延性のある材料で有利。
• 被削材硬度は砥石グレード（硬度）選定にも影響する。軟らかい材料には硬めのグレード、硬い材料には軟らかめのグレードが適する。軟らかいグレードは鈍った砥粒を早期に脱落させ、新しい鋭い砥粒を露出させる。

2. 除去代と仕上げ要求 → 粒度とボンドを決定

• 荒研削（仕上げ度外視で除去代優先）には粗い粒度。高精度仕上げには細かい粒度。
• ビトリファイドボンド（ガラス質結合）は一般的な商業仕上げに適する。レジノイド、ラバー、シェラックなど有機ボンドは最高の仕上げ面が得られる。

3. 研削接触面積 → 粒度とグレードを決定

• 接触面積が大きい（カップ砥石、円筒砥石、セグメント砥石での平面研削等）場合は、砥粒間のチップクリアランス確保のため粗い粒度が必要。接触面積が小さくなり単位圧力が高まるほど、細かい粒度が適する。
• グレード：接触面積大 → 軟らかいグレードで正常な自己刃立て作用を確保。接触面積小 → 単位圧力に耐える硬めのグレードが必要。

4. 研削作業の厳しさ → 砥粒とグレードを決定

• 荒・重研削（スナギング等）には強靭な砥粒（4Aアルミナ等）。
• 軽精密研削にはマイルドな砥粒（32A、38Aアルミナ）。中間的な57A、19Aは軟硬両方の鋼材の精密・半精密研削に使用。
• 作業厳しさはグレード選定にも影響。荒研削には硬いグレード、精密研削には中〜軟らかいグレード。

5. 砥石周速 → ボンドタイプを決定

• ビトリファイドボンドは6,500 sfpm（約1,980 m/min）以下で使用。これを超える場合はレジノイド、ラバー、シェラックボンドを使用。砥石タグ/ブロッターに記載の最高使用周速を決して超えないこと。

6. 送り速度

• 送り速度が高いほど研削圧力が大きくなる。ワーク送り速度を上げると砥石摩耗が早まるため、より硬い砥石が必要になる。

標準砥石表示記号（5大要素）

標準的な砥石マークは以下の5要素で構成されます：

• 砥粒の種類
• 粒度
• 硬度（グレード）
• 構造（隙間率）
• ボンド

例：A 60-J 8 V

第1記号：砥粒の種類

A：溶融アルミナ（アルミナ系）

図8: 砥石マーク

第2記号：粒度

粒度スケール（メッシュ番号）：

第3記号：硬度（グレード）

• 硬度グレードはボンド結合強度を示す。ボンドが砥粒を保持する強さ。結合が強いほど硬い砥石。
• A〜G：軟らかい
• H〜P：中程度
• R〜Z：硬い

第4記号：構造

• 砥粒の間隔を数字で表示。1：密、8：中程度、15：疎（オープン）

第5記号：ボンド

• V：ビトリファイド（ガラス質）
• B：レジノイド（樹脂）
• R：ラバー（ゴム）
• E：シェラック
• M：メタル

標準砥石表示例

1- A - 305 × 25 × 127  WA 46 K 8 V  7N  2000m/min
ホイールタイプ: 1(ストレートプレーン)
フェイス: A
サイズ: 外径(D) × 幅(W) × 穴径(H)
砥粒: WA (図2参照)
粒度: 46 (図2参照)
硬度: K (図2参照)
構造: 8 (図2参照)
ボンド: V (図2参照)
メーカーコード: 7N
最高使用周速: 2000m/min

図9: 砥石選定チャート

図10: 砥石選定チャート

単元テスト

1. 安全上の注意事項を5つ挙げよ。
2. 平面研削盤の主要5部品を挙げよ。
3. ダイヤモンドホイールドレッサーとは何か。
4. ドレッシング時、ダイヤモンドドレッサーを砥石中心から左にどのくらい離すか。
5. リングテストとは何か。
6. リングテストの実施方法を説明せよ。
7. 砥石選定に影響する8要因のうち5つを挙げよ。
8. アルミナ砥石は何に最適か。
9. 標準砥石表示の5大要素をすべて挙げよ。
10. WA 80-L 9 B とマークされた砥石の仕様を読み取れ。

出典情報

この章は以下の資料から派生しています。

研削とバフ研磨：マサチューセッツ工科大学「Mechanical Engineering Tools」、CC:BY-NC-SA 4.0