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プラスチック金型の研磨方法

機械研磨

機械研磨は、材料表面の切削と塑性変形を利用して研磨凸部を除去し、滑らかな表面を得る研磨方法です。一般的には、油砥石、ウールホイール、サンドペーパーなどが使用され、手作業が主な方法です。回転体の表面などの特殊な部品も使用できます。ターンテーブルなどの補助工具を使用することで、高い表面品質が求められるものに超精密研磨を施すことができます。超精密研磨とは、特殊な研磨工具を使用し、研磨剤を含む研磨液中でワークの加工面に密着させて高速回転させ、研磨を行うことです。この技術により、Ra0.008μmの表面粗さを実現でき、これは各種研磨方法の中で最も高い値です。光学レンズ金型では、この方法がよく用いられます。

化学研磨

化学研磨は、材料表面の微細な凸部を化学媒体中で凹部よりも優先的に溶解させることで、滑らかな表面を得る方法です。この方法の主な利点は、複雑な設備を必要とせず、複雑な形状のワークを研磨でき、多数のワークを同時に高効率で研磨できることです。化学研磨の核心的な問題は研磨液の調製です。化学研磨によって得られる表面粗さは、一般的に数十μmです。

電解研磨

電解研磨の基本原理は化学研磨と同じで、材料表面の微細な突起を選択的に溶解することで表面を滑らかにします。化学研磨と比較して、陰極反応の影響を排除できるため、研磨効果は優れています。電気化学研磨プロセスは2つのステップに分かれています。（1）マクロレベリング：溶解した生成物が電解液中に拡散し、材料表面の幾何学的粗さが減少し、Ra> 1μmになります。（2）低光量レベリング：陽極分極により表面輝度が向上し、Ra<1μmになります。

超音波研磨

ワークを研磨剤懸濁液に入れ、超音波場に一緒に置き、超音波の振動効果を利用して、研磨剤をワーク表面で研削・研磨します。超音波加工はマクロ的な力が小さく、ワークの変形を引き起こしませんが、工具の製造と取り付けが難しいです。超音波加工は、化学的または電気化学的方法と組み合わせることができます。溶液の腐食と電気分解に基づいて、超音波振動を加えて溶液を攪拌することで、ワーク表面の溶解生成物を分離し、表面近くの腐食または電解液を均一にします。また、液中の超音波のキャビテーション効果により、腐食プロセスを抑制し、表面の光沢化を促進します。

流体研磨

流体研磨は、高速で流れる液体と、それによって運ばれる研磨粒子を利用してワークピースの表面を洗浄し、研磨の目的を達成します。一般的に用いられる方法は、研磨剤ジェット加工、液体ジェット加工、流体研削などです。流体研削は、油圧によって駆動され、研磨粒子を運ぶ液体媒体がワークピースの表面を高速で往復します。媒体は主に、低圧下で良好な流動性を示す特殊な化合物（ポリマー状物質）と研磨剤を混合して作られています。研磨剤は、炭化ケイ素粉末から作られる場合があります。

磁気研削と研磨

磁気研磨研磨は、磁性研磨材を使用して磁場の作用下で研磨ブラシを形成し、ワークピースを研削する方法です。 この方法は、処理効率が高く、品質が良好で、処理条件を簡単に制御でき、作業条件が良好です。 適切な研磨材を使用することで、表面粗さはRa0.1μmに達することができます。 2この方法に基づく機械研磨 プラスチック金型の加工で言及されている研磨は、他の業界で必要な表面研磨とは大きく異なります。 厳密に言えば、金型の研磨は鏡面加工と呼ばれるべきであり、研磨自体に対する要求が高いだけでなく、表面の平坦性、滑らかさ、および幾何学的精度に対しても高い基準があります。 表面研磨では、一般的に明るい表面だけが必要です。 鏡面加工の基準は、AO = Ra0.008μm、A1 = Ra0.016μm、A3 = Ra0.032μm、A4 = Ra0.063μmの4つのレベルに分かれています。電解研磨や流体研磨などの方法では、部品の幾何学的精度を精密に制御することが困難です。しかし、化学研磨、超音波研磨、磁気研磨などの方法では表面品質が要求を満たせないため、精密金型の鏡面加工は依然として機械研磨が主流となっています。