工場転職ガイド 工場勤務の実態、溶接やフォークリフトなどの資格やピッキング作業など工場勤務全体を紹介
製造業では現場の作業で研削砥石を扱う職場も多くみられます。研削砥石はトラックのタイヤほどもある大きいサイズから、カップ形状の小さいものまで種類が豊富です。
現場の作業者も研削砥石を使って製品を加工していきます。研削砥石について初心者が気を付ける安全面や一般知識をここで解説していきます。
研削砥石とはモーターの動力によって高速回転し、ワークの表面などを削っていきます。研削砥石は基本的に回転するものですが、加工物は静止状態のものもあれば、回転させて均一に加工する場合もあります。
砥石は刃物ですが、見た目には鋭利な感じではなく、停止した状態の砥石を素手で触るとザラザラしているのが分かるものです。この砥石表面はすべて砥粒という粒状の塊が、ボンド剤によってつなぎ合わせてあり、加工物を削り落としていくと砥粒が脱落していきますが、次の砥粒が表面に現れていきます。
センタレスなどの研削設備で使われている研削砥石は、加工寸法を均一に揃え、表面の粗さを一定に抑える役割があります。加工物を継続して研削し続けていると、熱を含んだ研削屑によって砥石が目詰まりして切れ味が鈍くなってしまうものです。そのため一定間隔で砥石はドレッシングで整形し、目詰まりを防いでいきます。
また、砥石の種類によっては自生作用があるので、ドレッシングが不要のタイプもあります。
研削砥石には取り扱いの三原則があり、「ころがすな、落とすな、ぶつけるな」を守って慎重に扱わなければなりません。研削砥石を交換する場合、何かの拍子で落とした（ぶつけた）ときなど、万が一にもかけや割れがあれば、高速回転したときにとても危険です。
砥石の交換時や保管時、運搬時にも安全面でしっかりと気を付けておき、交換の際には外観と打音検査を実施するようにしましょう。
研削砥石は高速回転するので素人が扱うにはとても危険です。労働安全法によって「研削といし取替試運転作業者」の特別教育を修了する必要があります。「機械研削用といし」と「自由研削用といし」の2種類があります（同法では砥石はひらがな表記）。
DIYでも扱うグラインダーは後者になり、工場など事業所によっては、安全面の観点から特別教育を受けた作業者以外は扱いを禁止している場合があります。
研削砥石を構成している要素をみていきましょう。この中でも「砥粒」「結合剤」「気孔」は砥石の3要素と言われています。
粒状の物質で実際に加工物を研削する砥石の刃そのものといえます。加工物よりも硬度が高いものを使用します。
砥粒には一般砥粒と超砥粒があり、WAやGCなどで表記されているものです。一般砥粒の代表的なのが、WAのアルミナ質、GCの炭化ケイ素で、ダイヤモンド砥粒は超砥粒となっています。WA→GC→ダイヤモンドの順に砥粒は硬くなっていきます。
基本的に加工物よりも硬度の高い砥粒を選択しないと削ることができません。砥粒の選定は非常に重要といえます。
砥粒同士をつなぎ合わせているボンド剤（接着剤）です。代表的なのがビトリファイド・レジノイド・ゴムになります。砥粒を保持する役割があります。
・ビトリファイド（V）
粘土やガラス質で構成され、1200℃もの高温で焼成されるので、保持する力が強くて多くの加工物の材質に使用されます。仕上げ工程など精密な精度を要求される研削にも最適です。
・レジノイド（B）
合成樹脂で構成され、200℃前後の温度で焼き入れて硬化しています。弾力性があって粗工程から仕上げ工程まで幅広く研削加工に用いられます。
・ゴム（R）
ラバー砥石ともいわれ、センタレス研削の調整砥石に広く用いられます。
・メタル（M）
金属を成分としており、硬いので砥石の摩耗を抑えられます。形状変化が少ないのも特長といえるでしょう。
加工物を研削する場合、削られた屑が砥石表面に付着することがあります。クーラントで流すことで排出されるものですが、取り代量が多い加工物になると、研削屑が落ちきれないことがあるものです。
気功はその研削屑の逃げ道を一時的に作り、砥石表面にこびりつくのを防いでくれます。また、研削中は火花が発生していますので、加工物はおろか研削屑も熱を帯びています。熱を持っている研削屑が砥石に付着することで、砥石も熱が生じて切れ味が悪くなってしまいます。
気功は砥石に熱が生じるのを防ぐ冷却効果がありますので、非常に重要な要素といえるでしょう。
粒度は砥粒の大きさを指しています。粒度の数字が大きいほど精密できめ細かい砥粒となり、数字が小さいと粗い仕上がりになります。研削砥石の砥粒の大きさはある程度計算で算出可能です。
砥粒径（μm）＝15,000／粒度
たとえば、粒度が100の砥石では、砥粒の大きさが約150μmとなります。
結合度は研削砥石の硬さを指しています。アルファベットで表示されており、Aが最も軟らかく、Zが硬い砥石となります。
硬い加工物には軟らかい砥石を研削し、柔らかい加工物は硬い砥石を使用するのが基本です。
組織はどれだけ砥粒が含まれているかを指しています。15段階に分かれており、0から62%で14が34%と、組織数が1上がるに連れて2%ずつ荒くなるようになっています。組織の数字が小さいほど密な砥石となります。
加工物を連続研削していると、砥石は目詰まりを起こしていきます。目が詰まった砥石は切れ味が低下して製品精度に大きな影響を及ぼしてしまいがちです。そこで砥石の形状を整えるのがドレッシング（ドレス）となります。
ドレッサーの先端ホルダーに装着した工業ダイヤモンドで砥石の表面を走らせていきます。このとき、粒状だった砥粒がダイヤの先端部分にある突起の形になり、山形の波形になります。ドレス速度を上げると粗い仕上がりになり、遅くするときめ細かい山形の仕上がりになります。
砥石によっては自生作用が働いて、脱落した砥粒に変わって次の砥粒が顔を出すようになるものです。ただ、砥石形状を山なりのR形状や両端をカットするような、テンプレートに沿って整形している場合、ドレスで切り込んだ山形の波形がなくなると形状不良になってしまいます。
ドレスをすることで砥石は本来の切れ味を取り戻すことが可能となるのです。また、研削工程において、ドレスはインターバルを本数で管理したスターティングドレス（インターバルドレス）と秒数管理しながら研削中にドレスするランニングドレスがあります。
ランニングドレスはセンタレスなどのスルーフィード研削に用いられる手法です。
ドレス時に取り付ける主なダイヤのタイプは、シャンクといわれるダイヤを取り付ける部分に一つのダイヤを埋め込んだ「単石ダイヤ」と2つ以上のダイヤを付けた「多石ダイヤ」があります。
多石ダイヤは多数のダイヤを埋め込んだものがあり、ダイヤが摩耗しても次のダイヤが埋め込まれていて複数のダイヤによって整形されることから均一に最後まで使用可能です。小粒のダイヤモンドでいいので、コスパにも優れています。粗研削や中仕上げ、小型の加工物なら仕上げ工程にも使われています。
単石ダイヤはシャンクに1つのダイヤを用いていますので、多石ダイヤよりも大きな粒のダイヤを埋め込んでいます。仕上げ工程や精密精度を要する加工物にも最適な表面粗さを実現します。
精度が出やすい単石ダイヤですが、摩耗すると早めの修理が必要です。摩耗する前に一定のドレス回数を経過すると、取り付けたダイヤを90度回して当てる位置を変えると摩耗を抑えられます。
また、外周にダイヤを埋め込んで回転しながらドレスするタイプのロータリードレッサーもあります。
砥石の切れ味が低下する要因として、目詰まり・目つぶれ・目こぼれがあります。
砥石は加工物の研削屑が砥粒同士に挟み込んでしまうことがあります。こうなると、研削屑が詰まってしまい、研削する刃物としての切れ味を損なってしまいます。これを目詰まりといい、砥石と加工物の距離が狭まっても研削されず、磨いているような現象となり、加工物には大きな熱影響を受けることになるでしょう。
目詰まりは製品精度にも影響し、研削焼けも懸念されがちです。ただ、あえて目詰まりに近い状態で研削・研磨して製品精度を向上する手法もあります。
砥石が脱落せずに山形の波形がつぶれた状態で加工することを目つぶれといいます。脱落しない砥石は目詰まりにもなり、加工物の研削焼けや振動によるビビリといった精度不良を引き起こす要因となってしまいがちです。
砥石は製品の加工中に自然と脱落して次の砥粒が目を出しますが、砥粒の脱落が早い現象を目こぼれといいます。脱落が早い状態でも製品精度に悪影響を及ぼし、真円度不良や寸法バラつきなどの弊害が生じてしまいます。
品質チェックの際に、精度の悪い製品が出てきた場合、砥石の目詰まりなどのトラブルが起きている可能性があります。砥石のトラブルにはまずドレスをかけるのが基本です。
研削屑が影響して目詰まりなどが起きていると、ドレッシングで切れ味が向上しますので、一番早い対処方法といえるでしょう。
ただ、ドレスしてもすぐに目詰まりが起きて切れ味が悪くなるときには他の要因を考えなくてはなりません。ドレスも工業ダイヤの先端が摩耗してしまっては山形の波形がきちんと作れませんので、切れ味が悪くなりがちです。
ダイヤ交換を実施すれば切れ味を維持できるようになります。
ドレスをかけても砥石が目詰まりしている場合、砥石スペックや設定している加工条件の見直しが必要です。加工物の材質に適した砥石スペックの選定は非常に重要といえます。砥粒の選定や結合度の変更など、加工物の硬度に応じて設定するようにしておきましょう。
また、加工条件は許容範囲がありますので、砥石スペックや加工速度、通し回数、芯高など、微調整を繰り返しながら最適な条件を見つけて研削することが大切です。
さらに、クーラントも重要です。砥石と加工物の接触面にかかるように位置調整し、クーラント量が足りないと研削屑が綺麗に洗い流せていないことがあるので、クーラント量を増やすなど対策しましょう。
センタレスなどの研削砥石は、加工を続けると脱落していくので径寸法が小さくなっていきます。砥石回転数は一定なので新品の砥石と使い続けた砥石では周速が異なります。
砥石周速（Ｖ）m/s＝砥石径（φ）×π×回転数（r.p.m）／1,000／60
周速はこの計算で算出できますが、仮に回転数が1,400r.p.mで、新品がφ60mmで中古がφ50mmの砥石の周速（Ｖ）を見てみます。
・φ600mm砥石の場合、V＝約44m/s
・φ500mm石の場合、V＝約37m/s
小さくなった砥石では周速が遅くなってしまうのが分かるでしょう。ちなみに周速が速い砥石の場合は加工物に硬く当たり、逆に周速が遅い砥石の場合は柔らかく当たります。
この関係もあるので、周速が速い状態だと切れ味がいいものの、周速が遅くなると切れ味が悪くなって目詰まりなどワークの精度に影響を及ぼす可能性が高まります。
加工する設備によっては、インバータの制御で砥石径が小さくなるとモーター回転数上がり、ある程度は砥石の周速を一定にすることも可能です。
周速（Ｖ）から最適な回転数（r.p.m）を算出することもできます。
砥石回転数（r.p.m）＝周速（Ｖ）×1,000×60／砥石径（φ）／π
この計算式に当てはめると、φ500mmで新品のφ600mmに近い周速へ近づける場合、最適な回転数は1,680r.p.mとなります。
研削砥石は高速回転するので常に安全に作業しないといけません。砥石三原則を守って労働安全法の特別教育を修了する必要があります。砥石には主に「砥粒」「結合剤」「気孔」の3要素が中心となっており、切れ味が悪くなるとドレスをかけて整形していきます。
研削砥石が「目詰まり」「目つぶれ」「目こぼれ」などのトラブルが起きると、加工物の精度に影響することになりますので、ドレスでも改善されない場合は砥石スペックや加工条件の見直しと微調整が必要となるでしょう。
