ホーニング加工とは、円筒状のワークの内面や穴の表面を精密に研磨して仕上げる加工方法です。高い寸法精度を実現できる点などから、シリンダーや油圧部品には欠かせない加工技術となっています。

 

本記事では、ホーニング加工の概要や内面研磨との違い、CNC多軸ホーニング盤・平行平面ホーニング研削盤・液体ホーニング盤などホーニング盤の種類を解説します。さらに記事後半では、ホーニング加工のメリット・デメリットなども併せてご紹介するので、ぜひ参考にしてください。

 

ホーニング加工とは？

 

 

ホーニング加工とは、円筒状のワークの内面や穴の表面を高精度に仕上げる加工方法です。専用のホーニング盤を用いて、マンドレルという棒状の部品に取り付けた砥石を工作物に押し当て、回転させて研磨します。部品を回転させながら同時に往復運動させることで、滑らかに表面に仕上げることが可能です。　

 

ホーニング加工は低速かつ低圧で行われるため、加工時に発生する摩擦熱が少なくワーク（被加工物）が高温になりにくい特徴があります。また、加工精度が高く、表面にクロスハッチ（研磨痕）ができるため潤滑油の保持性もあります。

 

その一方で、加工物の形状変化が小さい点や、作業者により加工精度に差が生まれる点などは把握しておきましょう。

 

ホーニング加工と似た加工方法に、内面研磨という加工方法があります。次の項目では、内面研磨との違いについて詳しく見ていきましょう。

 

内面研磨との違い

 

内面研磨とは、円筒状の内面や部品の内側、穴の表面を精密に研磨する加工方法です。この点ではホーニング加工と共通していますが、以下の点で異なります。

 

• 加工方法
• 潤滑剤の馴染みやすさ
• 前加工の精度の影響

 

ホーニング加工は、マンドレルに砥石を取り付け回転させ、ワークを内面から削る加工方法です。内面研磨では、砥石を回転させながら同時にワークも回転させて研磨します。

 

精度と仕上がりの点も、両加工方法の大きな違いです。ホーニング加工は網目状のクロスハッチができるため潤滑剤が馴染みやすいですが、内面研磨は一定方向に加工するため潤滑剤が馴染みにくい場合があります。

 

また、前加工の精度の影響に左右されるかどうかも違いの一つに挙げられます。ホーニング加工は前加工の精度に左右されるため、公差の修正は困難です。一方の内面研磨は前加工の精度に依存せず、公差を柔軟に修正できます。

 

ホーニング盤の種類は？

 

ホーニング加工では、ホーニング盤と呼ばれる機械を使用します。ホーニング盤には、主に以下に挙げる3つの種類があります。

 

• CNC多軸ホーニング盤
• 平行平面ホーニング研削盤
• 液体ホーニング盤

 

それぞれのホーニング盤の特徴を見ていきましょう。

 

CNC多軸ホーニング盤

 

CNC多軸ホーニング盤とは、コンピュータ数値制御（CNC：Computer Numerical Control）によりホーニング加工を行う加工機です。複数の軸を同時に制御できるため、上下往復運動、回転運動を組み合わせて高精度な加工を実現できます。縦の動きにも強いため、長尺物の加工に適しています。

 

従来のホーニング盤では、粗仕上げから最終仕上げに至るまでの各仕上げ段階で砥石の交換が必要でした。CNC多軸ホーニング盤では、砥石交換を自動化できるので作業効率を大幅に向上させられる点がメリットです。

 

平行平面ホーニング研削盤

 

平行平面ホーニング研削盤とは、上下に1枚ずつ設置された円盤状の砥石でワークを挟み込み、砥石を回転・往復させながら研磨する加工機です。平物や角物などのワークの加工に適しており、アルミ、セラミック、ガラスなどの非磁性体のワークも効率的に研磨できます。

 

ワークの両面を同時に研磨できるため作業時間を大幅に削減できる他、挟み込めるワークなら形状が異なる場合でも精密に同じ高さにそろえられます。

 

液体ホーニング盤

 

液体ホーニング盤とは、液体と研磨剤を混ぜたスラリーを高圧で噴射し、部品の表面を磨く際に用いられる加工機です。スラリーの粒度や噴射圧を調整することにより、さまざまな表面状態を実現できる他、ガラスやセラミックなどもろくて壊れやすい素材も加工が可能です。

 

また、一般的なホーニング加工といえば円筒状の内面など内径を研磨するものですが、液体ホーニング盤を活用すれば、複雑な形状や外形の処理にも柔軟に対応できます。

ホーニング加工のメリット

 

ホーニング加工のメリットは、以下の通りです。

 

• 加工の精度が高い
• 表面にクロスハッチが残る
• 加工物が高温になりにくい

 

それぞれのメリットを詳しく解説します。

 

加工の精度が高い

 

ホーニング加工は、他の加工方法と比較して加工精度が高い点がメリットです。特に穴精度が高く加工公差が小さい点が特徴に挙げられます。

 

ホーニング加工では、マンドレルに放射状に取り付けられた砥石を中空部品の内壁に押し付け、回転運動と往復運動を組み合わせて研磨します。この特殊な加工方法により、内径の真円度や円筒度を高めることが可能です。加工精度が高ければ、部品も高精度に製造でき、品質や性能の向上が期待できるでしょう。

 

加工公差とは、部品を加工する際における設計された寸法からのずれを表す指標です。部品に求められる精度や性能を高い基準で満たすためには、加工公差が小さいことが求められます。

 

ホーニング加工では、ホーニング盤をワークに押し当てながら往復運動させるため、加工公差が小さい点が特徴です。

 

表面にクロスハッチが残る

 

ホーニング加工は、表面にクロスハッチが残る点もメリットです。クロスハッチとは、円筒状の表面にできる独特な網目状のパターンです。ホーニング加工中の砥石の上下運動と軸回転により形成されます。クロスハッチパターンの角度は部品の回転角度や往復運動の速度調整により、20度から60度の間で調整可能です。

 

クロスハッチの溝があることで潤滑油の保持性が高まり、油膜が形成されるため摩擦や摩耗が低減されます。摩擦が少なく部品同士がスムーズに擦れ合って動くため、部品の寿命が延びることがあります。

 

加工物が高温になりにくい

 

加工物が高温になりにくい点も、メリットに挙げられます。これはホーニング加工が、低速かつ低温で行われるため、摩擦熱が発生しにくいためです。

 

加工中に高温になりにくいということは、熱膨張や歪み、焼けなどの影響が少なく、加工物を保護することにもつながります。温度変化により品質が損なわれたり、寸法精度が影響を受けたりする素材でも、精度を保って加工できます。

 

ホーニング加工のデメリット

 

ホーニング加工は先述したメリットだけでなく、デメリットもあります。活用するにあたっては、以下のデメリットも把握しておくべきです。

 

• 加工物の形状変化が小さい
• 加工物ごとにマンドレルが必要
• 作業者により加工精度に差が出やすい

 

それぞれのデメリットを詳しく見ていきましょう。

 

加工物の形状変化が小さい

 

ホーニング加工のデメリットには「加工物の形状変化が小さい」点も挙げられます。これはホーニングが主に内面の仕上げや微細な寸法調整を目的とした加工方法であるため、大幅な削り取りや形状変化などには適していないためです。

 

例えば、穴の内面を大きく削ったり、大幅にカットしたりする加工には向いていません。このような粗加工や大きな形状変化が必要な場合は、以下の加工方法が適しています。

 

• ボーリング加工：穴の内径を拡張したり深さを大きくしたりする加工方法
• フライス加工：平面や曲面など複雑な形状を削り出す加工方法
• レーザー加工：ワークをレーザーで溶かして切断する加工方法
• 放電加工：電気エネルギーで金属を溶かして切断する加工方法
• 旋盤加工：回転させたワークに工具を当てて加工する方法

 

加工物ごとにマンドレルが必要

 

ホーニング加工は、加工物ごとにマンドレルが必要となる点もデメリットです。

 

マンドレルとは、ワークを回転させながら加工するための軸や心棒のことで、ワークの内側に挿入して固定されます。ホーニング加工でワークを安定させる役割がありますが、加工の寸法や形状に合わせて、毎回用意しなければなりません。

 

ホーニング加工はマンドレルにより、穴径が規定されます。マンドレルの調節サイズを超える加工が必要な場合、それに適した穴径を持つマンドレルが必要となるため、加工サイズに柔軟に対応するのが難しくなる点は把握しておきましょう。

 

作業者により加工精度に差が出やすい

 

ホーニング加工は、作業者の技術や経験により加工精度にばらつきが生じやすい点もデメリットです。

 

ホーニング加工は精密な寸法調整や繊細な表面仕上げが求められ、圧力調整や加工速度、研磨の方向などの複数の要素を厳密にコントールしなければなりません。

 

熟練の作業者であれば精度高く加工ができますが、そうでない作業者が加工する場合、加工精度が安定しない可能性があります。加工精度が落ちれば、製品の品質低下などにつながる恐れもあります。

 

まとめ

 

本記事では、ホーニング加工の概要やホーニング盤の種類、メリット・デメリットなどを解説しました。

 

ホーニング加工とは、円筒状のワークの内面や穴の表面を精密に研磨して仕上げる加工方法です。CNC多軸ホーニング盤・平行平面ホーニング研削盤・液体ホーニング盤などの機械を用いて行われます。それぞれ研磨する形式が異なるので、特徴を理解しておきましょう。

 

ホーニング加工は加工物の形状変化に乏しい、加工物ごとにマンドレルが必要になるなどのデメリットもありますが、加工精度が高い、表面にクロスハッチができるなどのメリットもあります。

 

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