第1回 研磨教室

この『研磨教室』連載の狙い（5回連載）

昔からある精密加工，磨き加工また研磨加工機はどうやってできたのか？
どう発展してきたのか？
本研磨教室では，超精密研磨加工が現代でも最先端技術の１つとして使われている秘訣を解き明かすことでこれからの超精密研磨加工機、研磨加工学が発展して行く礎(いしずえ)を学ぶ第一歩としたい。

講義内容目次

・第1回　研磨加工の基礎と変遷 ―研磨は神代の昔から―
・第2回　現代研磨加工機と研磨加工(シリコン,SiC,GaNなど)の今
・第3回　現代先端研磨加工と研磨加工機の基礎
・第4回　研磨加工用資材と研磨加工機の進化
・第5回　現代先端研磨加工とこれからの研磨加工機の課題と発展

8世紀中頃の天平時代に創建された正倉院に水晶の磨き玉があり、現代でもその輝きは，素晴らしく良く磨かれて光っている．手磨きしか無い時代に良くぞここまで磨いたものと感嘆する。

これまでは，磨き粉をつけて人手で数カ月～1年以上かけて磨いていた．
近年は，職人さんがいなくなって研磨機械で磨き，1週間程度で完成することができるようになった．それでも最終の仕上げ磨きは，職人さんが研磨機械のミクロの自公転の軌跡をなくすように仕上げている．まずは，銅鏡表面の凹凸に合わせて受けを石膏で型作りをして片面機で研磨する． 　図１に銅鏡の裏面の研磨例を示す．(Åクラスの鏡面を達成している．)

1200年前から刀剣の磨きが行われ，日本刀独特の磨く技術が砥石をも発展させた．
砂鉄(玉鋼たまはがね）を原料として松炭を使って炭素を吸収させていく．心鉄(軟鉄）の周りを均一に鋼で覆うように交互に折り返し鍛錬を行い，焼き入れを施してから研磨工程に入る．酸化クロム、ベンガラを用いて研磨を行ったことが知られている．
実際，刀剣磨きの見事さは素晴らしく，現代でもその曲面に沿って磨くことは非常に難しく，日本で磨きが独自発展してきたことを強く感じる．
酸化クロムを用いて日本刀の研磨を行った！！何故か？

剣仕上げ磨きになぜ、酸化クロムを用いたのか？

昔の人が，酸化クロムを良く知っていたとは思えず，なぜ刀剣の磨きに酸化クロムを用いたのか？現代の加工データで確認を行なってみた．図２にメカノケミカルの加工面粗度を示し，図３に酸化クロムの加工レートを示す．

①水晶のラッピング

ラッピングは，１章で記しているように磨き加工の代表として古くから行われているが，近代のラッピングは第二次大戦時に水晶ラッピングの加工精度差が戦闘機の高精度通信化に大きな影響を与えるとわかって，世界中でラッピング加工法が研究されだしたと言われている．日本では，1953年当時の通商産業省(現経済産業省)が今後通信用カウンターなどの工業化が必要との展望から水晶ラッピングを水晶メーカーと工作機械メーカー浜井産業に高精度水晶加工装置を造るよう指導したのが最初と言われている．

②水晶の発振周波数と厚みの関係

水晶は，その特性から電圧を加えた時に水晶結晶が変形して発振周波数を正確に出し続けることができる．この発振周波数と厚みとが反比例式の関係にあり，式で表わすと式(１)になる．

④水晶の加工データなど

現在の水晶加工は,一般的な周波数帯である30～50MHz(33.34～55.56μm)を全世界で加工しているが，日本では，海外がまだ加工できていない，より高周波の薄い100 MHz(16.67μm)付近の加工に挑戦して結果を出しているメーカーもある．図7に水晶の加工例を示す．厚みバラツキがMax0.115μｍに抑えられている．

日本には，工業製品の加工技能に対して技能検定の制度があり，自分の技能がどの位か？確認して国，県などの公共機関に認めてもらうことができる．研磨加工関係では，ラッピングの技能検定があり，１級と２級を受験できた．
（現在では，ラッピングの受講者が少なくなって，２０１０年を最後に一時休止となっているが，技能向上と技術伝承の観点から非常にもったいない．）
図９の昔ながらの２ウェイ研磨加工機でブロックゲージ風の塊をラッピングして，精度を測定・確認して合否を決めている．実は，この機械が日本で最初のラッピング機と同型機でそのまま，生き残って技能検定に使われていた．

１９５６年（昭和３１年）日本で最初の２ウェイ両面ラップ盤での加工テスト報告書で良精度が出たとある．