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精密加工

航空機エンジン用タービンブレードの全自動24時間連続無人加工を実現し、我が国の精密加工産業の競争力を向上

千葉県

平和産業株式会社

2020年3月20日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 航空機エンジン部品等一体部品・複雑形状部品の加工技術高度化の研究開発
基盤技術分野 精密加工
対象となる産業分野 航空・宇宙、ロボット、産業機械、工作機械
産業分野でのニーズ対応 高性能化(既存機能の性能向上)、高性能化(精度向上)、高効率化(同じ生産量に対するリソースの削減)、高効率化(人件費削減)、高効率化(生産性増加)、低コスト化
キーワード ブレード、難削材、5軸研削、エンジン・タービン、無人化
事業実施年度 平成20年度~平成22年度

プロジェクトの詳細

事業概要

特許出願中の独創的なタービンブレード固定方法により、国内外の長期的需要増が見込まれる航空エンジン用難削材タービンブレード等の「24時間連続無人加工」を実現する。高精度位置決め装置、低摩耗高研削能率の次世代砥石、5軸制御研削機を全自動制御するソフトウェアを開発する。成果は中小金属加工メーカにライセンスし、低人件費諸国の追い上げに苦しむ我国精密加工産業が圧倒的な国際競争力を取り戻す契機となす

開発した技術のポイント

高精度な固定・研削加工を確立
・タービンブレードの固定技術及び装置の開発
オートローダーによってセット可能な形状、治具の個体差の抑制(5μm以内におさまっている)、クランプによる歪みの解消
・低摩耗・高研削効率の砥石開発
荒加工において研削比100、研削能率10cc/min・cmを、仕上げ加工において、加工変質層5μm以下を達成する
・5軸制御研削機で全自動運転するためのソフトウェア(運動及び加工制御)の開発
(新技術)<開発する次世代工法>
・環境に無害な物質によって周りを硬化させることにより固定を行う
(新技術の特徴)
・無害物質のみ利用し環境にやさしい
・固定を強固に行うことが可能で、高精度化を実現することが出来る
・無人運転(継続開発中)が可能で生産性が高い

加工結果
DSC00329
具体的な成果

・高精度かつ、大量生産可能な位置決め冶具の開発
‐研究成果の広汎な活用を意識し、研削機はブレード専用の特殊機でなく、安価な市販機によって実施
‐自社の保有技術である、水(氷)を固定媒体とした拘束治具について、氷点下での機械稼働を避けるために固定媒体を樹脂に変更
‐射出成形技術を用いることで、連続生産を想定した位置決め精度で実施することを実現
・24時間無人運転に耐えうる砥石の開発
‐様々な条件設定を行った上で砥石開発を行い、60mm2/mm・minにて研削抵抗10N/mm、研削比34のケースが最良の結果であった
‐砥石の形状出しが容易なCR系結合剤を用いることで、形状の容易な成形が可能
・全自動運転を行うためのコントロールプログラム開発
‐通常の市販機は、工具研削専用ソフトを用いて運用するが、右図のような順の処理を行うこととし、ポストプロセッサ、測定・合否判定、ドレスなどの要素についてのプログラムも専用に開発
‐このような加工工程を削減するシームレスなシステムは、他分野(例えば医療用資材等)についても応用が可能

ソフトフロー
寸法変化
知財出願や広報活動等の状況

特許:「タービンブレードの固定装置」(特許第5013292号)

研究開発成果の利用シーン

航空機ジェットエンジン用タービンブレードの加工方法として用いられるほか、5軸MCにおいて、切削加工と複合的に組み合わせ高精度化と高能率化を実現。ソフトウェアは、ブレード以外の製品群に対しても転用可能

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・ブレード固定技術を応用し、航空エンジン用チタンタービンブレード等を受注中。
・同時5軸制御研削技術を応用し、高精度複雑形状部品を受注中。

提携可能な製品・サービス内容

加工・組立・処理

製品・サービスのPRポイント

・低コスト化:無人工法により、コストを従来の1/5以下に抑え、海外勢を上回るコスト競争力を保持する
・複雑形状化:人手に頼らないため、複雑形状化する部品の加工ニーズに対し、不具合率を上げることなく、品質の均一性を提供できる
・納期短縮:無人工法により、工程を7から2へ減らし、また、24時間操業を可能とすることにより、短納期へ対応できる

今後の実用化・事業化の見通し

・ブレードの加工請負については、精度安定化のために位置決め治具について補完研究完了し、受注開始済。
また、5軸研削技術を他製品に流用し高精度化を実現。
・引き続き川下企業及び大学と連携しながら技術力向上のために研究を進めていく。

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 平和産業株式会社
事業管理機関 農工大ティー・エル・オー株式会社
研究等実施機関 株式会社Nitolex
国立大学法人東京農工大学

サポイン事業者 企業情報

企業名 平和産業株式会社(法人番号:5010401027009)
事業内容 航空機部品、精密鋳造金型、加工ソフトウエア
社員数 186 名
本社所在地 〒273-0024 千葉県船橋市海神町南1-1544-10
ホームページ http://www.heiwasangyo.co.jp
連絡先窓口 製造部長 黒沢大樹
メールアドレス kurosawa@heiwasangyo.co.jp
電話番号 047-435-2430