In 金型製造金型の表面の滑らかさは非常に重要です。射出成形プラスチックが金型表面に接触するとき、顧客は多くの場合、特に透明なプラスチック製品に対して高い期待を抱いています。光沢のある表面は製品の外観と価値を高めます。したがって、金型研磨は、滑らかで欠陥のない金型キャビティを確保するために不可欠であり、これはより高品質の完成品につながります。
金型研磨とは？
他の表面仕上げプロセスとは異なり、金型研磨（別名「鏡面加工」）では、形状の精度と滑らかさに細心の注意を払う必要があります。材料の変形や精密切削などの技術を使用して、突起や粗い部分などの表面の凹凸を取り除きます。手動金型研磨に一般的に使用されるツールには、サンドペーパー、ウールバフホイール、砥石ストリップなどの研磨材がありますが、このプロセスには高度なテクノロジーがますます組み込まれています。たとえば、自動研磨システムとダイヤモンド研磨材を使用して精度と一貫性を高め、自動車、医療機器、電子機器などの業界に不可欠な超滑らかな仕上げを実現できるようになりました。
金型研磨が重要な理由
金型研磨は、製造プロセスにおいていくつかの重要な目的を果たします。まず、金型の表面が滑らかになり、成形プロセス中に金型とプラスチックまたは金属部品の間の摩擦が軽減されます。これは、部品のリリースを改善し、傷、引きずり跡、反りなどの欠陥を最小限に抑えるために不可欠です。さらに、研磨された金型は最終製品の美観を高めます。これは、見た目の品質が最優先される消費財、自動車部品、医療機器にとって特に重要です。
さらに、 研磨 金型の耐摩耗性を向上させ、寿命を延ばし、メンテナンスコストを削減できます。また、部品の質感や仕上げをより適切に制御できるため、メーカーは特定の顧客要件を満たすことができます。
金型研磨技術
金型の研磨には、材料の種類、金型の複雑さ、および必要な表面仕上げに応じて、いくつかの技術が使用されます。以下は最も一般的な方法の一部です。
手動研磨
手作業による研磨では、熟練した技術者がサンドペーパー、石、ダイヤモンドペーストなどの研磨材を使用して、希望の仕上がりを実現します。この方法は、複雑な金型形状や機械では届きにくい領域に最適です。ただし、手間がかかり、研磨しすぎて金型の寸法が変わってしまうのを防ぐには高度な専門知識が必要です。
機械研磨
機械研磨では、回転機械、振動研磨機、超音波研磨機などのツールを利用してプロセスを自動化します。この方法は、より大きく、あまり複雑でない金型の場合に効果的です。機械研磨は、より細かい手動研磨を行う前の予備研磨ステップとして使用されることがよくあります。機械研磨はより速く、人為的ミスの可能性を減らしますが、狭い角や複雑な細部には手動の方法ほど効果的に到達できない場合があります。
化学研磨
化学研磨では、金型の表面を、制御された方法で材料を溶解またはエッチングする特定の化学物質で処理します。この技術は、機械研磨や手作業研磨が難しい、手の届きにくい場所や複雑な形状の研磨に特に役立ちます。化学研磨では、大規模な機械作業を必要とせずに、非常に滑らかな表面を生成できます。
電気化学研磨（電解研磨）
電解研磨は、電解プロセスを使用して金型表面から微細な材料層を除去する精密研磨技術です。この方法は、滑らかで耐腐食性のある仕上げが必要なステンレス鋼やその他の金属によく使用されます。電解研磨は、生体適合性と高いレベルの清浄度が求められる医療用金型の研磨に特に有効です。
レーザー研磨
レーザー研磨では、集中したレーザーエネルギーを使用して金型の表面を溶かして再溶融し、粗い部分を滑らかにします。この高度な技術により、複雑な部品や許容誤差の大きい部品でも高品質の表面仕上げを実現できます。レーザー研磨は比較的高速で、他の方法では届かない領域にも到達できますが、金型を損傷しないようにレーザーパラメータを正確に制御する必要があります。
プラスチック射出成形金型の研磨チップ
滑らかで欠陥のない金型表面を実現することは、成形部品の品質に直接影響し、金型の寿命を延ばし、全体的な生産効率を向上させます。ここでは、プラスチック射出成形金型を効果的に研磨するための専門家のヒントをいくつか紹介します。
- 石が届かない部分には、さまざまな粒度のサンドペーパーやエメリークロスを使用して、狭い角や複雑な部分を磨きます。
- 加工跡を除去するために中目の研磨石から始め、徐々に細かい目の研磨石に移行してより滑らかな仕上がりにします。
- 粗い粒子から始めて、徐々に細かい粒子に移行し、滑らかな仕上がりにします。
- 研磨ムラを防ぐために、均一な圧力と動きを加えます。
- 表面の変形や機能の損傷が発生する前に停止してください。
- 傷を防ぐために、研磨ステップ間で研磨粒子を取り除きます。
- 鋭い角、小さな半径、テクスチャのある領域などの複雑な特徴には、小型ロータリーポリッシャー、超音波ポリッシャー、または精密作業用に設計された手工具などの特殊なツールを使用します。
- 重要な詳細を変更せずに、複雑な機能に特化したツールを使用します。
- 拡大鏡や顕微鏡を使用して金型の表面を定期的に検査すると、研磨中に残っている欠陥や欠陥を特定するのに役立ちます。
- 自動車部品や家電製品など、ガラスのような反射面を必要とする製品に使用される金型の場合は、超微細ダイヤモンドペーストを使用して最終研磨を確実に行ってください。
- マット仕上げまたはサテン仕上げにするには、成形部品のぎらつきを抑えたり、より落ち着いた外観にしたりするために、細かい粒子の研磨剤または化学エッチングを使用します。
- 研磨後に金型にテクスチャ加工を施す場合（化学エッチングやレーザーエッチングなど）、表面仕上げが一貫しており、傷や欠陥がないことを確認してください。
研磨グレードと表面仕上げ基準
金型研磨は、多くの場合、 表面仕上げ SPI（プラスチック工業協会）規格などの規格では、用途に応じて必要な研磨の程度が定義されています。
SPI 終了グレードを理解する
SPI の終了グレードは、主に 4 つのカテゴリに分けられます。 A、B、C、 と D各カテゴリには、異なる表面仕上げを指定する複数のサブグレードがあります。これらのサブグレードは、微細ダイヤモンド研磨から鈍い仕上げのドライブラストまで、使用される研磨技術の種類によって異なります。各グレードの表面粗さは、マイクロメートル (µm) またはマイクロインチで測定され、金型表面の滑らかさまたは質感を示します。
Aシリーズ: ダイヤモンドポリッシュ仕上げ
A シリーズ仕上げは最高レベルの研磨で、通常は鏡面のような、または高光沢の外観を必要とする部品に使用されます。これらの仕上げはダイヤモンド研磨技術を使用して実現され、このような微細研磨に必要な精度を維持できる 420 SS などの高品質ステンレス鋼で作られた金型に最もよく適用されます。
- A-1: グレード3ダイヤモンド
これは最高水準の研磨であり、 レンズ/ミラー仕上げレンズなどの光学部品や、完璧な反射面を必要とするコンポーネントに最適です。
表面粗さ: 0.012～0.025µm。 - A-2: グレード6ダイヤモンド
A-1よりも少し仕上げが粗いこのグレードは、 高光沢部品滑らかで光沢のある表面を必要とする消費財や化粧品部品など。
表面粗さ: 0.025～0.05µm。 - A-3: グレード15ダイヤモンド
これは A シリーズの仕上げの中で最も粗いものですが、それでも高光沢の表面を提供し、極端な鏡面仕上げは必要ないが滑らかさが求められる部品に適しています。
表面粗さ: 0.05～0.10µm。
Bシリーズ: ペーパーポリッシュ仕上げ
B シリーズの仕上げは、サンドペーパーを使用して行われる中程度の研磨仕上げです。これらの仕上げは通常、高い反射率は必要ないが、比較的滑らかな表面が求められる機能部品に使用されます。
- B-1: 600番紙
を提供します 中程度の光沢 鏡面のような表面は必要としないが、細かい仕上げが必要な部品に適しています。
表面粗さ: 0.05～0.10µm。 - B-2: 400番紙
この仕上げは中程度の光沢度を提供し、一般的には 滑らかで機能的な仕上げ より細かい研磨にかかる高額なコストはかかりません。
表面粗さ: 0.10～0.15µm。 - B-3: 320番紙
を提供します 中低光沢これは、光沢のある表面は必要ないが、ある程度の滑らかさが求められる多くの機能部品には十分です。
表面粗さ: 0.28～0.32µm。
Cシリーズ: ストーンポリッシュ仕上げ
Cシリーズの仕上げは研磨石を使用して行われ、 低光沢仕上げこれらの仕上げは、滑らかさよりも表面の質感が重要となる部品や、コーティングや塗装などの二次加工を施す部品に使用されます。
- C-1: 600ストーン
低研磨は、通常、研磨を必要とする部品に使用される。 サテンのような仕上がり質感と滑らかさのバランスを実現。
表面粗さ: 0.35～0.40µm。 - C-2: 400ストーン
表面の滑らかさをそれほど必要としないが、ある程度の研磨が有効な部品に使用される粗い仕上げ。
表面粗さ: 0.45～0.55µm。 - C-3: 320ストーン
Cシリーズの中で最も粗い仕上げで、 テクスチャード仕上げ 外観よりも機能が重視される工業用部品に適しています。
表面粗さ: 0.63～0.70µm。
Dシリーズ: ブラスト仕上げ
Dシリーズの仕上げはドライブラスト技術を使用して作成され、 テクスチャー加工またはつや消し仕上げこれらの仕上げは、グリップ面や機械アセンブリの機能部品など、質感が重要となる非美観部品によく使用されます。
- D-1: ドライブラストガラスビーズ
A サテン仕上げ 金型の表面を微細なガラスビーズで吹き付けることで、滑らかでありながら反射しない表面を作り出します。
表面粗さ: 0.80～1.00µm。 - D-2: ドライブラスト#240 酸化物
D-1よりも少し粗い質感のつや消し仕上げで、マットな表面が求められる部分によく使用されます。
表面粗さ: 1.00～2.80µm。 - D-3: ドライブラスト#24 酸化物
SPI 仕上げの中で最も粗い仕上げで、非常に鈍く、テクスチャが濃い表面を生み出します。大きなグリップや摩擦を必要とする機能部品に適しています。
表面粗さ: 3.20～18.0µm。
SPI 金型仕上げ規格は、プラスチック部品に必要な正確な表面仕上げを指定するための信頼性の高いフレームワークを提供します。これらのガイドラインにより、金型メーカーは最終製品の表面特性について顧客に明確に伝えることができ、金型が必要な美観と機能の基準を満たしていることを確認できます。
高度な技術: 研磨フロー研磨
研磨フロー研磨は、流体研磨または押し出し研削研磨とも呼ばれ、半流体媒体を使用してワークピースの表面を研磨する高度な技術です。このプロセスでは、硬い粒子を含む流体研磨剤が使用され、圧力がかかった状態でワークピースの表面を圧縮して研磨します。この技術は、複雑な形状や手の届きにくい領域に特に適しており、表面仕上げの高精度と一貫性を保証します。
研磨フロー研磨に使用される材料
- ダイヤモンド: 硬度と熱伝導性に優れたダイヤモンド研磨粒子は、セラミックや炭化物などの高硬度材料の研磨に最適です。
- 立方晶窒化ホウ素（CBN）: ダイヤモンドに比べて熱安定性に優れているため、高温用途に適しています。CBN は、航空宇宙、自動車、金型製造で広く使用されています。
- シリコンカーバイド（SiC）とアルミナ（Al2O3）SiC とアルミナはダイヤモンドや CBN ほど硬度は高くありませんが、コスト効率が高く、セラミック材料やアルミニウム合金などの柔らかい金属などの特定の用途で優れた研磨結果をもたらします。
まとめ：
金型研磨は製造において重要なプロセスであり、金型と成形部品の両方の表面品質、耐久性、性能に直接影響を及ぼします。手作業による方法からレーザーや電気化学研磨などの高度な技術まで、さまざまな研磨技術を利用できるため、メーカーはさまざまな用途に必要な精密な表面仕上げを実現できます。
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この記事は、BOYI チームのエンジニアによって執筆されました。Fuquan Chen は、ラピッドプロトタイピング、金型製造、プラスチック射出成形の分野で 20 年の経験を持つプロのエンジニア兼技術専門家です。
