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研削・研磨加工の技術動向
−T 工具、装置、注目技術−


 研削と研磨は、いずれも高速で回転している砥石を用いて材料の表面を削りだす加工です。研削加工は砥石を研削盤に装着して工作物に対して一定の切り込みを与えて削る加工法であり、研磨加工は工作物を研磨盤に押し付け、場合によってはスラリーを供給しながら、磨く加工法です。このように仕上げ加工に用いられる研削盤・研磨盤は、用途によって機種の特徴が大きく異なり、その用途別に様々な工具や装置が生産されてきました。
 また、最近では、工作機械の稼働率を向上させるために、一度の取り付けで複数の加工を全て完了させることが可能な複合装置へのニーズも高まっています。日本の製造業の要である研削・研磨加工技術は、新しくユニークな加工用工具や装置の開発によって、さらに進化し続けています。
 本書は、研削加工・研磨加工方法の概要について、また、実用化された工具、装置の技術情報について幅広くまとめ、注目技術を紹介したものです。
 なお、今回、研削、研磨加工技術全般について体系化するにあたり、2巻構成としました。第T巻は「工具、装置、注目技術」としておりますが、第U巻では「各種技術の原理、影響する因子、環境配慮」についてまとめる予定です。
 
    □体裁 A4判306ページ
    □価格 本体92,000円+消費税
    □送料 弊社負担
    □発行 2018年3月

章 目 次

 第1章 研削、研磨の定義と概論
 第2章 研削、研磨のための材料・工具・機械
 第3章 材料及び分野別の研削、研磨技術
 第4章 最近の学術文献および特許の動向

詳 細 目 次

 
第1章 研削、研磨の定義と概論 1
 1.1 研削、研磨の種類 1
  1.1.1 切削・研削、研磨の違い 1
  1.1.2 研磨の原理 2
  1.1.3 研削、研磨の種類 3
   (1) 湿式研削(研磨)と乾式研削(研磨) 3
   (2) 研磨材による分類 3
    A. 遊離砥粒 3
    B. 固定砥粒 3
   (3) 機械による研磨か、手動による研磨か 4
  1.1.4 研磨法の分類 4
   (1) 機械研磨 4
    A. ラップ研磨 5
    B. バフ研磨 5
   (2) 化学研磨 5
   (3) CMP(Chemical Mechanical Polishing) 6
   (4) 電解研磨 6
   (5) 磁性研磨 7
    A. 磁気研磨 7
    B. 磁性流体研磨 7
   (6) バレル研磨 8
   (7) 成形研磨 9
 1.2 研削、研磨の利用分野 9
  1.2.1 自動車関連部品 11
   (1) エンジン(吸気ポート) 11
   (2) ホイール 11
   (3) ヘッドライト 11
  1.2.2 鉄道 12
  1.2.3 工業製品 12
   (1) 金型 12
   (2) ベアリング 13
   (3) バネ 13
   (4) ネジ 13
  1.2.4 電子デバイス 14
   (1) シリコンウエハ 14
   (2) CD・DVD 14
    A. CD 14
    B. DVD 14
   (3) サファイア基板 15
   (4) 液晶ガラス 15
  1.2.5 光学部品 16
   (1) レンズ 16
   (2) 鏡 16
  1.2.6 建築物 17
   (1) 板ガラス 17
   (2) 大理石 17
   (3) 床 18
   (4) コンクリート 18
  1.2.7 歯科関連 19
   (1) 歯の表面の研磨 19
   (2) ジルコニア用研磨(「KENDAジルコビス」) 19
  1.2.8 工具と刃物 19
   (1) 工具 19
    A. ドリル 19
    B. 電動ドリル 20
    C. バイト 20
   (2) 刃物 20
    A. 包丁 20
    B. 日本刀 21
   (3) エッジ 21
    A. スキーやスノーボードのエッジ部分 21
    B. スケートのブレード 21
  1.2.9 その他 22
   (1) 宝石 22
    A. ブリリアントカット 22
    B. カボションカット 22
   (2) 漆器 22
 引用文献(第1章) 23
 
第2章 研削、研磨のための材料・工具・機械 24
 2.1 材料 24
  2.1.1 研磨剤の種類 24
   (1) ダイヤモンド 24
    A. ダイヤモンドの種類 24
    B. ダイヤモンド(合成ダイヤモンド)の作り方 25
    C. ダイヤモンドの研磨方法 25
   (2) CBN(立方晶窒化ほう素) 25
   (3) GC(炭化ケイ素質研削材) 25
   (4) アルミナ質研削材 26
   (5) CeO2(酸化セリウム) 26
   (6) Z(アルミナジルコニア系) 27
   (7) ZrO2(ジルコニア) 27
   (8) セリアフリーナノ複合砥粒(SrZrO3/ZrO2ナノ分散型複合砥粒) 27
   (9) 研磨用ピッチ 28
  2.1.2 砥粒の製法 29
   (1) 一般砥粒 29
   (2) 超砥粒 31
  2.1.3 研削剤の物性 31
   (1) 砥粒分布 31
   (2) 砥粒形状 32
  2.1.4 砥石の製造法 33
   (1) 結合剤 33
   (2) 製造方法 34
    A. 焼結ダイヤモンド砥石 34
    B. 電着ダイヤモンド砥石 34
   (3) 製造工程 35
  2.1.5 研削液・研削油 36
   (1) 研削液・研削油の役割 36
   (2) 非水溶性切削油剤(研削油) 37
   (3) 水溶性切削油剤(研削液) 37
    A. 切削・研削油 37
    B. ナノカーボンを配合した水溶性切削・研削油 38
   (4) 切削油剤の選定基準 38
 2.2 研削工具 40
  2.2.1 工具の材料 40
   (1) 切断砥石 40
   (2) 研削砥石 40
   (3) 電着砥石 42
    A. 従来のめっき方法によるカーボンナノチューブ複合電着砥石の作製 43
    B. CNT被覆ダイヤモンド砥粒のめっきによる電着砥石の作製 44
   (4) ダイヤモンドホイール 44
   (5) 研磨パッド 47
    A. ガラス研磨用多孔質エポキシ樹脂パッド 47
    B. デバイス用ポリウレタン研磨パッド 49
   (6) 研磨布紙 49
    A. 研磨紙(サンドペーパー) 50
    B. 研磨テープ/フィルム 51
   (7) ゴム研削砥石 53
   (8) 研磨ブラシ 53
  2.2.2 電動工具 54
   (1) グラインダー 54
   (2) サンダー 55
   (3) ハンドポリッシャー 56
 2.3 研削、研磨のための機械 56
  2.3.1 研削盤 56
   (1) 汎用研削盤 57
    A. 平面研削盤 57
    B. 円筒研削盤 61
    C. 内面研削盤 64
    D. 心なし(センタレス)研削盤 66
    E. 外形研削盤 67
    F. 両頭研削盤 68
    G. 溝研削盤 70
    H. 立形研削盤 71
    I. ジグ研削盤 73
   (2) 専用研削盤 74
    A. ホーニング盤 74
    B. ロール研削盤 77
    C. グラインディングセンタ 77
    D. 万能研削盤 78
    E. 複合研削盤 79
   (3) 汎用成形研削盤 79
    A. プロファイル研削盤 79
    B. マルチプロファイル研削盤 81
    C. マルチホイール研削盤 82
   (4) 専用成形研削盤 83
    A. カム研削盤 83
    B. 工具研削盤 84
    C. ネジ研削盤 85
    D. シェービングカッタ研削盤 87
    E. 歯車研削盤 88
    F. スプライン研削盤 91
    G. クランク軸研削盤 92
  2.3.2 研磨盤 93
   (1) 汎用研磨盤 93
    A. 平面研磨装置 93
    B. 両頭研磨機 95
    C. 円筒研磨盤 96
    D. ロール研磨機 96
    E. 内径(内面)研磨盤 97
    F. センタレス研磨機 99
   (2) 専用研磨盤 101
    A. 球面研磨盤・非球面研磨盤 101
    B. 鏡面研磨盤 107
   (3) 仕上用研磨機 109
    A. バフ盤 109
    B. ラップ盤/ポリシング盤 110
   (4) カエリ取り盤 116
    A. バレル盤 116
    B. ブラシ研磨機 119
    C. ブラスト研磨機 122
   (5) 特殊研磨盤 127
    A. 流動研磨機 127
    B. 磁性研磨機 128
    C. 電解研磨機 130
 引用文献(第2章) 134
 
第3章 材料及び分野別の研削、研磨技術 139
 3.1 対象材料による研削、研磨法の選択 139
  3.1.1 金属 139
   (1) ステンレス 139
   (2) 炭素鋼 140
    A. SS400の研削、研磨 140
    B. S45Cの研削、研磨 140
   (3) アルミニウム及びアルミニウム合金 140
   (4) チタン及びチタン合金 141
    A. チタン 141
    B. チタン合金 141
   (5) その他の金属 141
    A. マグネシウム 141
    B. 銅及び銅合金 142
    C. ジルコニア 142
    D. タングステン 142
   (6) その他の金属材料 142
    A. バネ 142
    B. 難削材 143
  3.1.2 樹脂およびゴム 144
   (1) アクリル 144
   (2) 繊維強化プラスチックス 145
   (3) ゴム 145
  3.1.3 セラミックス 146
   (1) ガラス 146
    A. ソーダガラス 146
    B. 石英ガラス 146
   (2) SiC 147
   (3) SiO2 147
    A. 石英 147
    B. 水晶 147
   (4) サファイア 148
  3.1.4 石材およびコンクリート 148
   (1) 大理石 149
    A. 天然大理石 149
    B. 人工大理石 149
   (2) 御影石 149
   (3) コンクリート 150
 3.2 分野別研削、研磨技術 150
  3.2.1 電子デバイス 150
   (1) シリコンウエハ 151
    A. CMP研磨 151
    B. CMG研磨 152
    C. 超音波援用固定砥粒化学的機械研磨(UF-CMP) 154
   (2) 単結晶SiCウエハ 155
    A. ラッピング/ポリシング 156
    B. OHラジカルによる表面改質法 157
    C. 紫外光照射法(UVアシスト研磨法) 159
    D. プラズマ援用研磨法 161
    E. 触媒表面基準エッチング法 163
    F. 高効率複合研磨法 164
   (3) 窒化ガリウム(GaN)ウエハ 167
    A. GaN結晶のコロイダルシリカCMP 167
    B. 研磨フィルム方式 169
    C. プラズマ援用研磨法 171
    D. 触媒表面基準エッチング法(CARE法) 172
   (4) ダイヤモンド基板およびダイヤモンドウエハ 174
    A. スカイフ研磨 174
    B. UVアシスト研磨 175
    C. プラズマ援用研磨法 176
    D. ガラス研磨板によるダイヤモンドの研磨 177
   (5) サファイア 178
    A. コロイダルシリカスラリーを用いたCMP 178
    B. スパイラル超音波援用研磨 179
    C. サファイア基板のPSS加工 182
    D. 電解インプロセスドレッシング(ELID)研削によるサファイア・ナイフエッジ加工 184
  3.2.2 金属製品 185
   (1) ステンレス鋼 185
    A. 建築分野におけるステンレス鋼の表面仕上げ 185
    B. ステンレス鋼板の電解砥粒減面技術の開発 186
    C. ステンレス鋼の六価クロムフリー電解研磨技術の開発 187
   (2) ステンレス管 188
    A. スラリー高速流動法による3次元流路の内面研磨 188
    B. 電解研磨による細管内面の平滑化と表面改質 190
    C. 磁気研磨法による微細管内面の精密研磨 192
   (3) 超硬合金(金型) 194
    A. 既存の工作機械にセラミックブラシ(XEBECブラシ)を取付けた研磨の自動化 194
    B. 食品素材研磨材による金属のバリ取り・エッジ仕上げ(エアロラップ法) 195
    C. 定圧研削法 198
    D. 砥粒流動加工による金型研磨 199
    E. 超音波振動研磨法 201
    F. 低周波振動援用による微細構造をもつ金型の研磨法 205
    G. 非球面レンズ用バインダレス超硬合金金型の研削、研磨加工 207
    H. 超硬合金の放電加工及び電子ビーム仕上げ 209
    I. 環動エラストマーを応用した三次元形状金型の鏡面研磨 212
   (4) チタン部品 214
   (5) アルミニウム及びアルミニウム合金部品 217
    A. アルミニウムの化学研磨 217
    B. アルミニウム合金の電解研磨 218
    C. アルミニウム合金A5052の光触媒とカチロンを用いた紫外線励起研磨 219
   (6) 銅 220
    A. プリント基板の銅オーバーハングの磁気研磨 220
    B. 銅薄膜表面の化学機械研磨 222
    C. 水酸化フラーレンを用いたCuの化学機械研磨 224
    D. 真空紫外光を用いた銅の砥粒フリー仕上げ研磨 226
   (7) コバルト合金の研磨 230
   (8) 超鏡面加工技術 233
  3.2.3 研磨工具 233
   (1) ラップ工具 233
    A. ステンレス鋼の金属短繊維をエポキシ樹脂で固めたもの 235
    B. 金属メッシュ研磨工具 236
    C. 金属繊維焼結研磨工具 236
    D. 電着研磨テープ 238
   (2) ポリシング工程で使用される研磨工具 240
   (3) ダイヤモンド焼結体(PCD)製エンドミルの切れ刃の超音波振動ラッピング法による
      仕上げ加工
241
   (4) UVアシスト研磨によるCVDダイヤモンド膜付超硬工具切れ刃の鋭利化 244
   (5) スラリー吐出式磁気研磨工具 245
   (6) SiCウエハ仕上げ用ダイヤモンドホイール 248
   (7) ファイバードレッサによる研磨パッドのドレッシング 250
  3.2.4 光学部品 251
   (1) 光学ガラスレンズ 251
    A. ELID(イオンショットドレッシング)を採用した精研磨 251
    B. 光学ガラス用新規研磨材 253
   (2) 凝集砥粒研磨フィルムによる光学ガラスの表面仕上げ加工 255
   (3) 光ファイバー端面のマイクロテーパ加工 256
    A. リップ型ダイヤモンドカップ砥石を用いる方法 257
    B. ラッピングフィルムを用いる方法 257
  3.2.5 ガラス・セラミックス 258
   (1) ガラス 258
    A. レアアース不要のガラス研磨技術 258
    B. 複合砥粒によるガラス研磨技術 260
    C. ガラスビーズの転動式研磨 262
   (2) 合成石英板 265
   (3) セラミックス 267
    A. MCFスラリーを用いたCVD-SiCセラミックスのナノ精度研磨 267
    B. セラミックスのELID鏡面研磨 270
   (4) HDD用ガラス基板 271
    A. セリアスラリーによる加工特性 272
    B. 酸化マンガンスラリーによる加工特性 273
  3.2.6 レールの研磨 274
  3.2.7 樹脂 275
   (1) 樹脂デバイスのMCFスラリーによるロボット研磨 275
   (2) アクリル曲管の内面研磨 278
   (3) 漆塗装面の研磨技術の開発 280
 引用文献(第3章) 282
 
第4章 最近の学術文献および特許の動向 287
 4.1 学術文献 287
 4.2 特許 289
  4.2.1 国内公開特許について 289
  4.2.2 国際公開特許(WO)  303

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