バリ取りとは、製品や部品の加工時に発生するバリを除去し、表面品質の向上や使用上のトラブルを回避するために行われる仕上げ加工です。以下にバリが発生する主な原因とバリ取り方法、バリを防止するための加工方法を示します。
バリとは何ですか
バリとは、機械加工プロセス中に発生する予期しないスパイクやバリを指します。金属や樹脂の加工時に不定なスパイクが発生するのが特徴です。
たとえば、金属を切断したりプレス加工したりすると、ワークが変形しながら破れたりバリが発生したりします。粘土のような柔らかい物体を細断すると、細長い先端がギザギザで不定な形になることが想像できます。切削加工やプレス加工では加工方向にバリが発生します。
金属鋳造や樹脂射出成形などの金型加工でもバリが発生することがあります。金型成形加工におけるバリの発生原理は、切削加工やプレス加工におけるバリの発生原理とは全く異なります。鋳造や射出成形の工程では、金型の接合部から金属や樹脂などの材料が溢れ出します。金型接合部 (PL) に加えて、インサートやエジェクター ピンなどの部品の周囲にも接合部のオーバーフローが発生し、直接固化します。金型とインサートの継ぎ目に沿って細い突起を形成します。
バリは、溶接、電気めっき、塗装など、他のさまざまな場面でも発生する可能性がありますが、何らかの理由でバリは一般に除去する必要があるものと考えられています。通常、図面には「バリ、変形なし」「バリ禁止」などの注釈が記載されています。そのため、加工部品や製品にバリがある場合には、通常はバリを除去します。バリを取り除く作業をバリ取りといいます。
バリ取りの目的
バリが発生した場合にはバリ取り処理が必要となります。以下で説明するように、バリ取りには複数の目的と理由があります。
組立精度の低下を防ぐため
バリとは、本来の形状から意図せずにはみ出してしまうことを指します。そのため、部品同士の接触面にバリがあると、バリが異物として部品間に混入し、組み付け不良の原因となります。組立精度が低下し、本来の機能が発揮できなくなります。例えば、金属板の円形の穴を介して丸棒と金属板を組み立てる場合、金属板の円形の穴に打ち抜きや切断を行ってバリを生じさせる場合、丸棒と円形の金属板によって発生するバリは、金属板の穴同士が干渉し、丸棒が穴に組み付けられなかったり、思うように組み付けられない場合があります。また、基準面のエッジにバリがあると、部品を正確に位置決めできなくなり、測定誤差が生じる可能性があります。したがって、バリは組立精度を低下させるため、除去する必要があります。
誤動作や製品の磨耗を防ぎます
部品にバリがあると、組立後のさまざまな不具合の原因にもなります。例えば、油や空気などの流路に発生するバリは、流体の流れを妨げるだけでなく、製品使用中に剥離して異物（汚染）を形成し、製品の機能を損なうことになります。また、電気製品の例では、設計時に十分なクリアランスを確保していても、予期せぬ突起によりバリが回路に接触し、ショートする可能性があります。また、バリの硬さや大きさによっては、他の部品と接触すると傷が付く場合があります。摺動面との接触部にバリがあると、当然摺動抵抗が増加し、摺動面が摩耗し、摺動性能が低下します。
製造労働者とエンドユーザーの怪我を防止する
特に金属バリは鋭利なナイフのように鋭いのが特徴です。そのため、バリのある部品は作業者の手を傷つける可能性があります。作業の安全が脅かされ、労働災害などの不測の事態につながる可能性があります。さらに、製品に残ったバリもエンドユーザーに危害を及ぼす可能性があります。過去には、露出したはんだ接合部のバリによってエンドユーザーが負傷し、損害賠償責任を問われるケースがありました。エンドユーザーがアクセスできる領域のバリを除去するには、特別な注意を払う必要があります。バリは人に危害を加えるだけでなく、メーカーの評判を大きく傷つけるからです。
主なバリ取り方法
では、バリを除去するにはどのような方法が有効なのでしょうか？ここでは代表的なバリ取り方法を機械的方法と研磨加工の2つの側面から紹介します。
機械法則
バリ取りにはさまざまな方法がありますが、最も一般的な方法は、加工機や工具を使用して機械的接触によってバリを除去する方法です。
バリ取り装置は、専用のブラシツールを回転させ、ベルトなどを介して自動的にワークを送り込んだり、オペレータが手動でワークをブラシに押し付けたりしてバリ取り加工を行います。また、CNC工作機械を用いて機械加工を行う過程において、切削加工が完了した後、刃物をブレードやブラシなどの専用工具に交換し、機械加工と同時にバリ取り処理を行うことができます。この種の方法は通常、より大型の装置を使用して行われますが、そのようなケースは多くありません。
バリ取り加工の現場では、ブレードやブラシ、手工具などを使って手作業でバリを除去する方法が最も一般的ですが、バリは常に同じ場所に同じように現れるとは限りません。したがって、すべての加工品のすべての箇所にバリ取り処理が必要なわけではありません。合理的な配置により時間と労力の投資を削減でき、これが手動バリ取りの利点です。ただし、バリが発生し続ける場合、手作業のバリ取りでは作業時間が長くなるというデメリットがあります。手作業によるバリ取りも作業中にワークピースを損傷する可能性があります。
機械式の利点は除去率が高く、バリを確実に除去できることです。しかし、各工程でワークの位置を変更したり、工具を交換したりする必要があり、非常に煩雑です。
研磨加工
研削も代表的なバリ取り方法の一つです。通常、ドラム研磨やショットブラストは研磨工程として位置づけられますが、ジェットと研磨剤の衝突によるバリ取り効果により、バリ除去の目的で使用される場合もあります。
ドラム研磨は洗濯機をイメージしていただければと思います。ワーク、液体、研磨材の入った容器を回転させ、ワーク同士、またはワークと研磨材の衝突を利用してバリを除去します。
ショットブラストは、ワークピースの表面に研磨粒子を吹き付ける機械加工プロセスです。ワーク表面のバリに砥粒を衝突させてバリを除去します。研磨技術と組み合わせて工程統合を実現できるのが利点です。しかし、ワークの表面に傷やへこみができたり、ワークの角が鈍くなったりするなどの欠点もあります。
流体研磨（アブレイシブフロー）と呼ばれる加工方法もあります。モンブランケーキからクリームを絞り出すところを想像してみてください。研磨粒子を含む粘弾性ポリマーを一定の圧力下でワークピースの内部に通過させます。この方法は主に円筒内部や穴エッジのバリに適用され、複雑な形状や硬い材質のバリも除去できるのが特徴です。一方で、処理に時間がかかるなどのデメリットもあります。他のタイプのバリ取りプロセスには、バリを除去するためのプラズマまたは火炎焼結を使用する熱処理、バリを溶解するための化学薬品を使用する化学的処理、および電解研磨などの電気化学的方法が含まれます。