ラップ研磨と両面研磨の違いとは？加工原理と到達精度から解説
装置の組付け調整に使うシムやスペーサーで、図面の板厚公差や平面度が規格材では満たせないとき、仕上げ加工の指定で迷う方は少なくありません。「ラップ研磨で」と書くべきか、「両面研磨で」と書くべきか。実はこの2つ、並べて選ぶ関係にはありません。ラップ研磨は砥粒の与え方を指す言葉であり、両面研磨は加工する面の数を指す言葉だからです。軸が違うため、「両面ラップ」という組み合わせも成立します。本記事では、それぞれの加工原理を整理したうえで、板厚公差・平面度・材質・数量から仕上げ加工を選ぶ考え方をご紹介します。特注シムの製造現場で実際に判断している内容をもとにまとめました。
ラップ研磨（ラッピング）とは？
ラップ研磨とは、ラップ定盤とワークの間に砥粒を供給し、圧力をかけて摺り合わせることで表面をごく微量ずつ削り取る加工方法です。
砥石のように砥粒が固められているわけではなく、砥粒は定盤とワークの間を自由に動きます。この状態の砥粒を遊離砥粒と呼びます。転がり、あるいは定盤に軽く食い込みながら、無数の微小な刃物として働き、ワーク表面を少しずつ削っていきます。
一点に大きな力を集中させず、面全体でならしていく加工だと考えると分かりやすくなります。この性質が、後述する精度や面性状の特徴につながります。
湿式ラッピングと乾式ラッピングの違い
ラップ研磨は、砥粒の供給方法によって湿式と乾式に分かれます。
- 湿式ラッピング：砥粒と加工液を混ぜたスラリーを供給する方法です。砥粒が定盤とワークの間を転動しながら作用するため、金属では梨地状の細かい粗面になります。
- 乾式ラッピング：砥粒を定盤表面に埋め込み、半固定の状態で使う方法です。砥粒が定盤に保持されたまま動くため、引っかくような切削作用が主体となり、金属の仕上げに多く用いられます。
同じラップ研磨でも、どちらを選ぶかで仕上がりの表情が変わります。図面に「ラップ仕上げ」とだけ書かれている場合、この使い分けまでは指定されていないことがほとんどです。
ラップ研磨が得意なこと、苦手なこと
ラップ研磨の強みは、加工圧力が低く、局所的な発熱や変形を抑えながら高い平面度と滑らかな面が得られる点にあります。砥石で削る研削と比べると、ワークに与えるダメージが小さい加工です。
一方で、除去できる量は微量です。1mm削りたい、といった用途には向きません。前工程である程度まで寸法を出しておき、最後の仕上げとしてラップを充てるのが基本的な使い方になります。
つまりラップ研磨は、寸法を大きく変える工程ではなく、面を整える工程です。ここを取り違えると、見積段階で工程設計が合わなくなります。
両面研磨とは？
両面研磨とは、上下2枚の定盤でワークを挟み、表裏の両面を同時に加工する方式のことです。
ワークはキャリアと呼ばれる保持板の穴に入れられ、上下の定盤に挟まれた状態で自転と公転を繰り返します。この動きによって、ワークの同じ場所ばかりが削られることを防ぎ、面全体を均一に加工していきます。
ここで押さえておきたいのは、「両面」が示しているのは加工する面の数であって、砥粒の与え方ではないという点です。上下の定盤に砥石を使えば両面研削になり、遊離砥粒を供給すれば両面ラップになります。
表裏を同時に削るから、板厚のばらつきと平行度が揃う
両面研磨が薄物部品で重宝される理由は、平行度にあります。
片面ずつ加工する場合、1面目を加工した後にワークを裏返し、改めて保持し直す必要があります。この保持のたびに、わずかな傾きや歪みが入り込みます。板厚0.1mm前後のシムのように薄く、保持の力で簡単にたわむ部品では、この影響が無視できません。
両面研磨では、上下の定盤がそのまま基準面として働きます。ワークは2つの基準面に挟まれた状態で削られるため、表裏の削り量が自然とバランスし、板厚のばらつきと平行度が同時に整っていきます。
規格材の板厚公差では足りない、という相談に対して両面研磨が答えになるのは、この仕組みがあるからです。
>>両面研磨による規格外板厚シム・高精度スペーサーの特注対応
バッチ処理が前提になるため、治具と数量が効いてくる
ただし、両面研磨には前提があります。定盤の間にワークを並べて一度に加工する方式のため、ワークを正しい位置に保持する治具が必要になります。
サイズによっては標準の治具が使えますが、合うものがなければ治具を新たに製作することになります。当社でも、シムそのものの加工費は大きくないのに、治具代で見積が膨らんでしまうケースが実際にあります。
そのため両面研磨を検討する際は、加工精度の話と同時に、数量と治具の話をセットで進めることが欠かせません。
ラップ研磨と両面研磨の違いとは？
ここまでの説明で、すでにお気づきの方もいらっしゃるかもしれません。ラップ研磨と両面研磨は、そもそも比べている軸が違います。
| 片面加工 | 両面加工 | |
|---|---|---|
| 固定砥粒（砥石で削る） | 平面研削 | 両面研削 |
| 遊離砥粒（砥粒を供給する） | 片面ラップ | 両面ラップ |
表のとおり、縦軸が砥粒の与え方、横軸が加工する面の数です。「ラップ研磨」は縦軸の話であり、「両面研磨」は横軸の話にあたります。AかBかを選ぶ関係ではなく、両方を指定して初めて加工方法が決まります。
違いその1：砥粒の与え方に違いあり
固定砥粒とは、砥粒が結合剤で固められた砥石を使う方式です。刃物に近い状態で削るため除去能率が高く、寸法を出す工程に向いています。
遊離砥粒は、前述のとおり砥粒が自由に動く状態で作用します。除去能率は高くありませんが、加工圧力が分散するため、平面度と面の滑らかさで有利になります。
要求が「あと0.3mm落としたい」なのか「面を整えたい」なのかで、選ぶべき砥粒方式が変わるということです。
違いその2：加工する面の数に違いあり
片面加工は、1面ずつ基準を取り直しながら仕上げる方式です。段取りは単純ですが、裏返しのたびに保持誤差が入ります。
両面加工は、上下定盤に挟んだまま表裏を同時に仕上げます。平行度と板厚の均一性で有利になる一方、治具とバッチ処理が前提になります。
ここでも、要求が「片面の平面度」なのか「表裏の平行度と板厚」なのかで答えが変わります。
「両面研磨」が両方を指すため、混同が起きる
現場で混乱が起きるのは、「両面研磨」という言葉が両面研削と両面ラップの両方を指して使われているからです。
当社の場合、両面研磨は社内で対応しており、基本は研削で板厚をコントロールし、必要に応じてラップも行っています。ラップ研磨単独のご依頼についても、協力会社との加工ネットワークで対応しています。つまり、お客様が「両面研磨」と書かれた場合と「ラップ研磨」と書かれた場合とで、社内で想定している工程は同じではありません。
だからこそ、工法名だけで依頼が進むと認識がずれます。板厚公差、平面度、平行度、面粗さ、材質のうち、どれが本当に外せない要求なのか。そこを共有いただければ、工法はこちらで組み立てられます。
平面研削・ポリッシングとの違いは？
隣接する言葉として、平面研削とポリッシングもよく登場します。工法名を並べるより、性格の違いで捉えたほうが実務では役に立ちます。
| 加工方法 | 砥粒の与え方 | 除去能率 | 得意な領域 |
|---|---|---|---|
| 平面研削 | 固定砥粒 | 高い | 寸法出し、片面基準の平面 |
| 両面研削 | 固定砥粒 | 中程度 | 板厚と平行度を揃える |
| ラップ | 遊離砥粒 | 低い | 平面度、加工変質層の少ない面 |
| ポリッシング | 遊離砥粒（さらに微細） | 非常に低い | 光沢、鏡面に近い面性状 |
上から下へ進むほど、削る力は弱まり、面の質は上がります。ポリッシングは、加工によって生じた変質層を取り除くことを目的とする工程で、シムやスペーサーの調整用途で指定されることはほとんどありません。
ただし、ワークが光学部品や摺動面を兼ねる場合は話が変わります。用途を伝えていただければ、必要な工程まで遡って検討できます。
シム・スペーサーの仕上げ加工はどの条件で選ぶか？
実務では、工法を先に決めるより、要求値を整理するほうが早く着地します。判断に効くのは次の4点です。
板厚公差から見た目安
まず確認したいのは、規格材の板厚公差で足りるかどうかです。
ステンレス板であれば、板厚0.5mmで±0.05、板厚1mmで±0.1といった公差が一般的です。図面の要求がこれより厳しい場合、材料を選ぶだけでは成立しません。当社では両面研磨による仕上げで板厚をコントロールし、板厚により異なりますが±0.01〜0.005での対応を行っています。
平面度・平行度から見た目安
次に、平面度と平行度のどちらが効くのかを切り分けます。
片面を基準面として使うなら平面度が主役になり、平面研削でも対応できる場合があります。組付けの高さ調整に使うシムのように、表裏の平行が効く部品では、両面加工の出番です。図面に平面度しか記載がなくても、実際は平行度で困っているケースは珍しくありません。
材質から見た目安
材質は工法選定に直結します。焼入れ材やステンレスのように硬い材料では、削る力よりも面を整える工程が重みを増します。銅やアルミなど軟らかい材料は、加工圧力で変形しやすいため、保持方法まで含めた検討が必要です。
当社では、リボン鋼、SK材、S45C、ダイス鋼などの焼入れ材で0.5mm〜50mm程度まで対応しており、ステンレスは調達から加工まで一貫して行っています。
数量と治具から見た目安
最後が数量です。両面研磨はバッチ処理のため、数量がまとまるほど1枚あたりの負担は下がります。逆に1〜数枚の試作では、治具費の比率が大きくなります。
こうした場合、当社では「その板厚でなければならない理由」を必ず伺っています。複数枚のシムを組み合わせて必要な高さを作れるなら、規格品での対応をご提案することもあります。無理に特注にするより、そのほうがお客様のコストと納期に合うためです。
当社の両面研磨とラップ研磨への対応
特注シム製造センター.comでは、規格材では成立しない板厚・平面度のご相談に対し、両面研磨による仕上げ加工で対応しています。
前述のとおり両面研磨は社内で行っており、基本は研削で板厚を追い込み、必要に応じてラップも実施しています。ラップ研磨単独のご依頼も、長野県南部の加工ネットワークを通じて対応が可能です。窓口を分けずに済むため、工法の切り分けから工程の管理までまとめてお任せいただけます。
実際の対応範囲としては、t1.9mm・平面度0.01といった高精度スペーサーの製造実績があります。板厚公差は板厚によって異なりますが、±0.01〜0.005であれば対応可能です。
なお、両面研磨には治具が必要になります。シムサイズによっては標準治具が使えるため治具費が発生しませんが、合うサイズがない場合は別途必要です。見積の段階でこの点をお伝えし、規格品での代替も含めてご提案しています。
形状の加工については、プレス、ワイヤーカット、レーザー、エッチングを使い分けており、仕上げ加工と組み合わせて一連の工程として設計します。
両面研磨による特注シムの製品事例をご紹介！
SPHC製 丸シム・スペーサ・ライナー（レーザー加工、両面研磨、亜鉛メッキ）
機械装置向けの特注シムです。板厚3.8t±0.05という要求に対し、数量との兼ね合いからレーザー加工を採用しました。
SPHCで板厚3.80t±0.05の材料は入手できないため、両面研磨を行うことで要求を満たしています。SPHC製のため、防錆目的で亜鉛メッキ処理も施しました。
動力伝動装置向け 丸シム・スペーサ
りん青銅（C5191）をプレス加工で打ち抜いた特注シムです。
厚みの要求精度が±0.01mm、さらに表裏の平面度0.02mmという要求をいただきました。この水準は素材のみで精度を保証することが困難なため、プレス加工の後に両面研磨を施しています。
ラップ研磨・両面研磨に関するよくある質問
Q. ラップ研磨と両面研磨は、どちらが高精度ですか？
A. 比較する軸が違うため優劣は決まりません。面の滑らかさはラップ、板厚と平行度は両面加工が有利です。
Q. 両面研磨を依頼するとき、治具は毎回必要ですか？
A. 治具は必要です。ただしサイズが標準治具に合えば治具費は発生しません。合わない場合のみ別途申し受けます。
Q. 1枚だけの試作でも両面研磨は可能ですか？
A. 対応可能です。ただし治具費の比率が高くなるため、規格品の組み合わせでの代替もあわせてご提案しています。
特注シム・スペーサーのことなら「特注シム製造センター.com」まで！
「図面の板厚公差が材料の規格に収まらない」「平行度が出るのか判断できない」——そのような段階でも、ぜひご相談ください。
特注シム製造センター.comでは、要求値を伺ったうえで、形状加工と仕上げ加工を組み合わせた工程をご提案しています。規格品で足りる場合には、そのこともあわせてお伝えします。治具費を含めた現実的な費用と納期を、検討の早い段階でご確認いただけます。
多品種・小ロットの特注シム、規格外板厚のスペーサーでお困りの方は、特注シム製造センター.comまでお問い合わせください。