ラッピング

ラッピングは、手で動かすか機械を使って、2つの表面を研磨剤で擦り合わせる機械加工プロセスです。

これには2つの形式があります。最初のタイプのラッピング（伝統的に研削と呼ばれます）は、酸化アルミニウム、宝石職人のルージュなどの研磨剤で、鉄またはガラス自体（「ラップ」または研削工具としても知られる）などの表面に対してガラスなどの脆い材料をこすります。、眼鏡屋のルージュ、エメリー、炭化ケイ素、ダイヤモンドなど。これにより、研磨剤が2つの表面間を転がり、両方の表面から材料が除去されるため、微小なコンコイド破壊が生じます。

ラッピングの他の形態は、ラップ用のピッチまたはセラミックなどのより柔らかい材料を含み、研磨剤で「帯電」します。次に、ラップを使用して、より硬い素材であるワークを切断します。研磨剤はより柔らかい材料の中に埋め込まれ、それがそれを保持し、より硬い材料を横切って切れ目を入れて切断することを可能にします。より細かく制限すると、自動車の研磨布、ガラスやスチールの研磨布または研磨ピッチなどの研磨面が生成されます。

レンズメーカーは、正確な干渉計と特殊な研磨機または熟練した手研磨の助けを借りて、究極の限界に達し、30ナノメートル以上の平坦な表面を作り出すことができます。これは、一般的に使用される632.8 nmヘリウムネオンレーザー光源からの光の波長の20分の1です。このフラットな表面は、適切な条件下でそれらをまとめることにより、分子的に結合（光学的に接触）できます。（これはヨハンソンブロックの絞り効果とは異なりますが、似ています）。

操作

鉛片をラップとして使用し、エメリーで満たして、硬化鋼片を切断するために使用できます。最初の写真に示されている小さなプレートは、ハンドラッピングプレートです。その特定のプレートは鋳鉄製です。使用中、エメリーパウダーのスラリーがプレート上に広がり、ワークピースは通常「8の字」パターンでプレートに擦り付けられます。

2番目の写真は、市販のラップ盤です。このマシンのラップまたはラッピングプレートの直径は30センチ（12インチ）で、市販の最小サイズです。サイズ範囲のもう一方の端では、直径8〜10フィート（2.4〜3.0 m）のプレートを備えた機械が珍しくなく、直径30フィート（9.1 m）のテーブルを備えたシステムが構築されています。再び2番目の図を参照すると、ラップはマシンの上部にある大きな円形のディスクです。膝の上には2つのリングがあります。ワークピースは、これらのリングのいずれかの内側に配置されます。次に、ワークピースの上に重りを置きます。重さは、負荷を均等にするために使用される2つのファイバースペーサーディスクとともに、写真でも見ることができます。

動作中、ラッピングプレートがリングの下で回転しても、リングは1つの場所に留まります。この機械では、小さなスラリーポンプが側面にあり、このポンプは研磨スラリーを回転するラッピングプレートに送ります。

非常に小さな試料をラップする必要がある場合（3 "から数ミリメートルまで）、ラッピングジグを使用して、ラッピング中に材料を保持できます（図3、ラッピングマシンと保持ジグを参照）。試料のラッピングプレートへの方向の正確な制御と、材料除去プロセス中の試料への荷重の微調整。このような小さなサンプルの寸法のため、従来の荷重と重量は、繊細な材料を破壊するため重すぎます。。ジグはラッピングプレートの上部のクレードルにあり、ジグの前面にあるダイヤルは、試料から除去された材料の量を示します。

ツーピースラッピング

2つの表面の合わせ方が平坦さよりも重要な場合、2つの部品を重ね合わせることができます。原理は、一方の表面の突起が研磨され、他方の突起によって研磨されるため、研磨剤の平均サイズによって決定される距離で分離された2つの表面が一般的な形状（必ずしも完全に平坦ではない）に向かって進化することです砥粒の大きさのばらつきによって決まる表面粗さの粒子。これにより、正確に平らな2つの部品に匹敵する適合度の結果が得られます。

ツーピースラッピングの複雑な点の1つは、プロセス中にピースが曲がったり変形したりしないようにする必要があることです。ピースが互いを越えて移動するにつれて、それぞれの一部（エッジ近くの一部の領域）は、摩擦動作の一部に対してサポートされなくなります。このサポート不足のために片が曲がると、反対側のピースのエッジがへこみを掘り込む傾向があり、反対側のピースのエッジは同じアクションによって重度に摩耗します-ラッピング手順は常に表面全体にほぼ等しい圧力分布を想定しており、ワークピース自体がその圧力で変形すると、このように失敗します。

精度と表面粗さ

ラッピングは、特定の表面粗さを得るために使用できます。また、非常に正確な表面、通常は非常に平らな表面を取得するためにも使用されます。表面の粗さと表面の平坦度は、まったく異なる概念です。

特別な装置を使用せずに得られる典型的な表面粗さの範囲は、1〜30単位Ra（平均粗さ）の範囲であり、通常はマイクロインチです。

表面の精度または平面度は、通常、ヘリウムライトバンドで測定され、1つのHLBは約0.000011インチ（280 nm）を測定します。繰り返しますが、1〜3 HLBの特別な機器の精度に頼ることは一般的ではありません。ラッピングの最も一般的な目標は平面度ですが、このプロセスは、凹面または凸面などの他の構成を得るためにも使用されます。

測定

平坦度

平面度を測定する最も簡単な方法は、高さゲージを定盤に配置することです。 3つのスタンドに部品をセットアップし、調整中に最小の変動を見つけ、部品を定盤に置き、ダイヤルインジケーターを使用して部品の反対側のTIRを見つけ、平行度を測定する必要があることに注意してください。平面度は、座標測定機でより簡単に測定できます。しかし、これらの方法はいずれも、約0.0001 "（2.5μm）よりも正確に平面度を測定することはできません。

ラップ部品で一般的に使用される別の方法は、単色光の反射と干渉です。必要なのは単色光源とオプティカルフラットだけです。オプティカルフラット–片側または両側がラップされて研磨された透明なガラスです–ラップされた表面に配置されます。単色の光はガラスを通して照らされます。光はガラスを通過し、ワークピースで反射します。ワークピースとガラスの研磨面との間の隙間で光が反射すると、光はそれ自体と干渉し、ニュートンのリングと呼ばれる明るい縞と暗い縞を作成します。各フリンジ（またはバンド）は、ガラスとワークピース間のギャップの幅の半波長の変化を表します。ライトバンドは、ワークピースの表面の等高線図を表示し、平坦性について容易に解釈できます。過去には、光源はヘリウムランプまたはチューブによって提供されていましたが、現在では、より一般的な単色光の光源は低圧ナトリウムランプです。

この測定手法の背後にある物理の詳細な説明については、干渉を参照してください。

粗さ

表面粗さは、特定の材料またはワークピースの表面の高さのわずかな変動によって定義されます。ピークと谷の個々の分散は平均化されるか（Ra値）、またはピークから谷までの最大差（Rz）で定量化されます。粗さは通常ミクロン単位で表されます。 Raが8の表面は、所定の距離で平均8 µm以下の山と谷で構成されます。粗さは、ワークピースの表面を既知のサンプルと比較することでも測定できます。通常、校正サンプルはセットで販売されており、通常、約125 µm Ra〜1 µm Raの一般的な加工操作範囲をカバーしています。

表面粗さは、ワークの表面の高さのわずかな変動を測定する装置であるプロフィロメータで測定されます。