フラットホーニング

フラットホーニングは、高品質の平面を作るために使用される金属加工の研削プロセスです。研削またはホーニングの速度とラッピングの精度を組み合わせたものです。高速ラッピングや高精度研削という用語でも知られています。^[1]

この用語は、シリンダーと穴をホーニングすることから派生したものです。平らなワークピースの表面が処理されるため、「平ら」という語が使われます。ホーニングという語が使われるのは、研削に比べて切削速度が遅いためです。表面仕上げの精度と外観を向上させるために、固定研磨材が使用されます。これは、精密研削または遊星運動学を使用した表面研削と呼ばれることもあります。

この技術は比較的新しく、1980年代に登場しました。業界では、生産ラッピングはフラットホーニングに置き換えられつつあり、その用途はますます広がっています。フラットホーニングプロセスでは、同等の品質の結果が得られますが、ワークピースあたりの製造コストが大幅に削減されます。コスト削減は、プロセス時間の短縮とワークピースの洗浄の容易さによって実現されます。しかし、ますます多くの部品が、ブランク操作（焼結、射出、打ち抜き、鋸引きなど）から直接、非常に正確な許容差と精度（平坦度と粗さ）で加工されるようになっています。^[2]

キャリアに緩い部品を張力なしで収容できるため、事実上あらゆる固体材料を処理できます。 適用範囲は、軟質材料から非常に硬い材料 (熱可塑性プラスチックからサファイアやセラミックまで) まで非常に広範囲です。 表面は一般的なホーニングクロスハッチに似ており、これにより優れた摩擦特性と微細な粗さが得られます。 表面下の損傷が少ないため、その後の研磨プロセス ( CMP、エッチング) に良い影響があります。

例としては、ポリフェニレンサルファイド(PPS)製のベーンポンプ部品、SiNi 製のセラミックインサート、ウォッチウィンドウ、サファイア LED ウェーハ、ベアリングリング、ベーンポンプ、ギア鋼、切断ナイフ、超硬合金などがあります。

材料の除去は、薄い研磨層を備えた大きな作業ホイールに保持された、幾何学的に定義されていない切断刃（粒子結合）を使用して行われます。ワークピースは、2つの水平ピンリングによって駆動される歯付きキャリア（プラスチック、スチール）に保持されます。ワークピースの表面全体が研磨ホイールと常に接触しています。^[3]片面加工と両面加工の2つの異なるプロセスがあります。^{[引用が必要]}

作業ホイールとキャリアは、ワークピースと研磨ホイール間の異なる相対運動によって駆動されます。作業ホイールに対する内側のピンリングの回転により、ストックが除去されます。作業自体は継続的に洗浄され (主にオイルを使用)、きれいな作業ホイールが研削スラッジで汚染されないようにします。

ほとんどの作業用ホイールには、合成ダイヤモンドまたは立方晶窒化ホウ素(CBN)の研磨粒子が含まれています。粒子の形状、粒子のコーティング、粒子のサイズも、最適な作業プロセスを実現するための重要な要素です。

結合剤の役割は、個々の砥粒を鈍くなるまで一緒に保持することです。使用される結合剤の種類と量は、作業ホイールの硬度と研磨特性の両方に影響します。研磨粒子の出現は自己研磨と呼ばれます。

冷却剤の主な役割は、除去された材料からの熱の放散を助けることです。また、研磨材とワークピースの間の摩擦を減らします。したがって、適切な濡れ、接着、圧力、耐熱性、および腐食防止はすべて、冷却剤を選択する際の要素です。オイル (鉱物またはジエステルベース) は、推奨される冷却およびフラッシング媒体として使用されます。水エマルジョンも使用できます。

フラットホーニングには、加工する材料の種類に適した専用のホイールが必要です。フラットホーニングホイールは、全面に研磨材を敷き詰めたタイプもありますが、材料の除去効果を高めるために、さまざまな形状の溝を入れることもできます。これらの研磨材は鋼板に固定されています。ガラス結合フラットホーニングホイールには、円形または六角形のペレットが使用され、特殊な接着剤で鋼板に固定されています。ペレットまたはセグメント間のスペースは、ワークピースと研磨ホイールの接触を減らすために使用されます。また、プロセスの冷却と潤滑にも役立ちます。フラットホーニングホイールのタイプはどれも、ホイールの領域に沿って粒子の濃度と粒子サイズが異なるため、ホイール全体が均等に摩耗します。

• 現代の製造プロセス ジェームズ・A・ブラウン著